高一化学人教版较强的分子间作用力——氢键

较强的分子间作用力较强的分子间作用力————氢键氢键 [目标定位]1.了解氢键形成的条件及氢键的存在。2.学会氢键的表示方法，会分析氢键对物 质性质的影响。 一、氢键 1．比较H2O 和 H2S 的分子组成、立体构型及其物理性质，分析H2O 的熔、沸点比H2S 高的 原因是什么？ 答案H2O 和 H2S 分子组成相似，都是 V 形极性分子，常温下 H2O 为液态，熔、沸点比 H2S 高。在水分子中，氢原子与非金属性很强的氧原子形成共价键时，由于氧的电负性比氢大得 多，所以它们的共用电子对就强烈地偏向氧原子，而使氢原子核几乎“裸露”出来。这样带 正电的氢原子核就能与另一个水分子中的氧原子的孤电子对发生一定程度的轨道重叠作用， 使水分子之间作用力增强，这种分子间的作用力就是氢键，比范德华力大。硫化氢分子不能 形成氢键，故水的熔、沸点比硫化氢的高。 2．氢键的概念及表示方法 氢键是一种特殊的分子间作用力，它是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另 一分子中电负性很大的原子之间的作用力。氢键的通式可用 A—H…B—表示。式中 A 和 B 表示 F、O、N，“—”表示共价键，“…”表示氢键。 3．氢键的形成条件有哪些？ 答案(1)要有一个与电负性很强的元素X 形成强极性键的氢原子，如H2O 中的氢原子。 (2)要有一个电负性很强，含有孤电子对并带有部分电荷的原子Y，如 H2O 中的氧原子。 (3)X 和 Y 的原子半径要小，这样空间位阻较小。 一般来说，能形成氢键的元素有 N、O、F。所以氢键一般存在于含 N—H、H—O、H—F 键 的物质中，或有机化合物中的醇类和羧酸类等物质中。 4．氢键的特征是什么？ 答案(1)饱和性 在形成氢键时，由于氢原子半径比X、Y 原子半径小得多，当氢原子与一个Y 原子形成氢键 X—H…Y 后，氢原子周围的空间已被占据，X、Y 原子的电子云的排斥作用将阻碍一个Y 原 子与氢原子靠近成键，也就是说氢原子只能与一个Y 原子形成氢键，即氢键具有饱和性。 (2)方向性 X—H 与 Y 形成分子间氢键时， 3 个原子总是尽可能沿直线分布， 这样可使 X 与 Y 尽量远离， 使两原子间电子云的排斥作用力最小，体系能量最低，形成的氢键最强、最稳定，所以氢键 还具有方向性(如下图)。 5．氢键的类型 氢键不是化学键，仅为一种分子间作用力，氢键可分为分子间氢键和分子内氢键。 如邻羟基苯甲醛分子内的羟基与醛基之间存在的氢键，对羟基苯甲醛存在分子间氢键 (如下 图)。 (1) (2)在氢键 A—H…B—中，氢键的键能的大小与A、B 的电负性大小有关，电负性越大，则键 能越大，氢键越强。氢键的键能还与A、B 原子的半径大小有关，尤其是与B 原子的半径大 小有关，半径越小，则键能越大，氢键越强。 1．下列关于范德华力与氢键的叙述中正确的是() A．任何物质中都存在范德华力，而氢键只存在于含有N、O、F 的物质中 B．范德华力比氢键的作用还要弱 C．范德华力与氢键共同决定物质的物理性质 D．范德华力与氢键的强弱都只与相对分子质量有关 答案B 解析只有由分子组成的物质中才存在范德华力， A 项错误；范德华力弱于氢键，B 项正确； 只有由分子组成且分子之间存在氢键的物质，其物理性质才由范德华力和氢键共同决定，C 项错误；氢键的强弱主要与形成氢键的原子的电负性有关，D 项错误。 2．甲酸可通过氢键形成二聚物，HNO3可形成分子内氢键。试在下图中画出氢键。 答案 解析依据氢键的表示方法及形成条件画出。 二、氢键对物质性质的影响 1．试比较下列物质的熔、沸点。 (1)H2O、H2S、H2Se、H2Te (2) 答案(1)H2OH2TeH2SeH2S (2) 2．为什么 NH3极易溶于水？ 答案由于氨分子与水分子间能形成氢键，且都是极性分子，所以 NH3极易溶于水。即： 。 3．为什么冰浮在水面上？ 答案由于水分子之间存在氢键，水凝结为冰时，体积变大，密度变小；冰融化为水时，体 积减小，密度变大。 4．为什么测定接近沸点的水蒸气的相对分子质量比用化学式H2O 计算出来的大？ 答案因在接近沸点时，水分子通过氢键形成“缔合”分子，所以水蒸气的相对分子质量比 用化学式 H2O 计算出来的大。 (1)氢键影响物质的熔、沸点 ①分子间存在氢键时，使物质具有较高的熔、沸点。 ②分子内存在氢键时，降低物质的熔、沸点。 (2)氢键影响物质的溶解度 (3)氢键的存在引起密度的变化 3．下列与氢键有关的说法中错误的是() A．卤化氢中 HF 沸点较高，是由于 HF 分子间存在氢键 B．邻羟基苯甲醛( 点低 C．氨水中存在分子间氢键 )的熔、沸点比对羟基苯甲醛()的熔、沸 D．形成氢键 A—H…B 的三个原子总在一条直线上 答案D 解析HF 分子间存在氢键 A—H…B， 使氟化氢分子间作用力增大， 所以氟化氢的沸点较高， A 正确；邻羟基苯甲醛可形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛可形成分子间氢键，所以邻羟基 苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点低，B 正确；氨水中氨分子之间、水分子之间 以及氨分子与水分子之间都存在氢键，C 正确；氢键具有一定的方向性，但不是一定在一条 直线上，如，故 D 错误。 易错提醒形成氢键 A—H…B 的三个原子不一定在一条直线上；分子内氢键使物质的熔、 沸点降低，而分子间氢键使物质的熔、沸点升高。 4．下图中 A、B、C、D 四条曲线分别表示第ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA 族元素的气态氢化物的 沸点，其中表示第ⅥA 族元素气态氢化物的沸点的是曲线________；表示第ⅣA 族元素气态 氢化物的沸点的是曲线________；同一主族中第三、四、五周期元素的气态氢化物的沸点依 次升高，其原因是_____________________________。 A、 B、 C 曲线中第二周期元素的气态氢化物的沸点显著高于第三周期元素气态氢化物的沸点， 其原因是____________________________________________________，如果把这些氢化物分 子间存在的主要影响沸点的相互作用表示为A—H…B，则 A 元素一般具有的特点是 ________________。 答案AD组成和结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点升高H2O、HF、 NH3分子间存在氢键电负性大，原子半径小 解析ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA 族第二周期元素的气态氢化物沸点最高的是水， 最低的是甲烷； 由图可知，A、B、C、D 曲线中表示ⅥA 族元素气态氢化物沸点的是曲线 A；表示ⅣA 族元 素气态氢化物沸点的是曲线 D。同一族中第三、四、五周期元素的气态氢化物中分子间的范 德华力依次增大，所以沸点依次升高。A、B、C 曲线中第二周期元素的气态氢化物中都存在 氢键，所以它们的沸点显著高于第三周期元素气态氢化物的沸点。 范德华力、氢键及共价键的比较 范德华力氢键 已经与电负性很大的原子 概念 物质分子之间普遍存在 的一种相互作用力 形成共价键的氢原子与另 一个分子中电负性很大的 原子之间的作用力 作用 微粒 强度 比较 影响 强度 的因 素 ①随着分子极性的增大 而增大； ②组成和结构相似的物 对于 A—H…B—