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第2章　微粒间相互作用与物质性质
第4节　分子间作用力
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研习任务一　范德华力与物质性质
[目标导航]1.了解分子间作用力的广泛存在及对物质性质的影响。2.了解氢键的形成 条件、类型和特点。3.能辨识能形成氢键的物质，了解氢键对物质性质的影响。
教材　认知
1. 分子间作用力
多种　
2. 范德华力
（1）范德华力
相互作用力　
凝聚态　
电性　
小　
方向性和饱和性　
增强　
大　
（4）对物质性质的影响：主要影响物质的熔点、沸点等物理性质。范德华力越强， 物质的熔点、沸点越高。
[思考]　已知CF4、CCl4和CBr4都是正四面体的结构，则CF4、CCl4和CBr4沸点由低到 高的顺序是 　　，理由是 　　。
提示：CF4＜CCl4＜CBr4　分子结构和组成相似的物质，相对分子质量越大，范德华 力越大，则相应的沸点越高
×
×
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√
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探究　活动
卤素单质的熔、沸点数据如下表：
单质 相对分子质量 熔点/℃ 沸点/℃
F2 38 －219.6 －188.1
Cl2 71 －101 －34.6
Br2 160 －7.2 58.78
I2 254 113.5 184.4
1. 从表格中的数据，你能得出卤素单质熔、沸点的变化规律是什么？
提示：从F2→I2，随着相对分子质量的增大，熔、沸点逐渐升高。
2. 怎样解释卤素单质从F2→I2的熔、沸点越来越高？
提示：从F2→I2，分子结构与组成相似，相对分子质量逐渐增大，范德华力逐渐增 大，故熔、沸点逐渐升高。
3. 范德华力属于化学键吗？分子中范德华力越大，分子的稳定性越强，这句话 对吗？
提示：范德华力不属于化学键；范德华力主要影响物质的熔、沸点和溶解性等，影响 物质的稳定性的是化学键，因此这句话是错误的。
重点　讲解
1. 化学键与范德华力的比较
化学键 范德华力
概念 分子内相邻的原子间强烈的相互作用 把分子聚集在一起的作用力
存在 分子内（或晶体内）原子或离子间 分子间（近距离）
强弱 较强 比化学键弱得多
对物质
性质的影响 影响化学性质和物理性质 主要影响物理性质
2. 范德华力的正确理解
范德华力很弱，比化学键的键能小1～2个数量级，分子间作用力的实质是电性引力， 其主要特征有以下几个方面：
（1）广泛存在于分子之间。
（2）只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力（范德华力），如固体和液体 物质中。
（3）范德华力无方向性和饱和性。只要空间条件允许，当分子凝聚时，每个分子总 是在它周围尽可能多地吸引其他分子。
3. 范德华力的大小影响物质的熔、沸点
范德华力主要影响物质的物理性质，如熔、沸点，分子结构和组成相似的物质，范德 华力越大，物质熔、沸点越高。
（1）相对分子质量接近时，分子的极性越大，范德华力越大。
（2）相对分子质量、极性相似的分子，分子的对称性越强，范德华力越弱，如正丁 烷＞异丁烷，邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。（或同分异构体中，一般来说，支链 数越多，沸点就越低，如沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷）
研习　经典
A. 气体物质加压或降温时能变成液态或固态
B. 沸点：CH3CH3＜CH3（CH2）2CH3
C. 干冰易升华，SO2固体不易升华
D. 氯化钠的熔点较高
解析：
D
选项 ①组 ②组
A H—I键的键能大于H—Cl键的键能 HI比HCl稳定
B H—I键的键能小于H—Cl键的键能 HI比HCl稳定
C HI分子间的范德华力大于HCl的 HI的沸点比HCl的高
D HI分子间的范德华力小于HCl的 HI的沸点比HCl的低
解析：HCl比HI稳定，是由于H—Cl键的键能大于H—I键的键能，故A、B错误；HI的 沸点比HCl的高，是由于HI的相对分子质量大于HCl的相对分子质量，HI分子间的范 德华力大于HCl分子间的范德华力，故C正确，D错误。
C
　（1）范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力，作用微弱，主 要影响物质的物理性质；化学键是相邻的原子之间强烈的相互作用，作用强烈，主要 影响物质的化学性质。
（2）范德华力的作用能远小于化学键的键能，范德华力不属于化学键。
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研习任务二　氢键与物质性质
教材　认知
1. 氢键
（1）概念：当氢原子与电负性大的原子X以共价键结合时，H原子与另一个电负性大 的原子Y之间的静电作用。
（2）表示形式
②氢键的键长是指H和Y的距离；氢键的作用能是指X—H…Y分解为X—H和Y所需要 的能量。
X　
Y　
（3）类型
分子内　
分子间　
大一些　
小得多　
方向性　
饱和性　
2. 氢键对物质性质的影响
（1）氢键的作用能一般不超过40 kJ·mol－1，比化学键的键能小得多，比范德华力的 作用能大。氢键的形成赋予物质一些特殊的性质，主要表现为物质的熔点和沸点升 高。另外，氢键对物质的电离、溶解等过程也能产生影响。
（2）氢键影响熔、沸点的原因：分子间存在氢键时，破坏分子间的氢键，会消耗更 多的能量，所以存在氢键的物质一般具有较高的熔点和沸点。
×
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探究　活动
有机物A（ ）的结构可以表示为 （虚线表示分子内氢键），而有机 物B（ ）只能形成分子间氢键。
1. 工业上用水蒸气蒸馏法将A和B进行分离，首先被蒸出的成分是哪一种？为什么？
提示：首先被蒸出的物质为A。因为A易形成分子内氢键，B易形成分子间氢键，所以 B的沸点比A的高。
2. 在ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的氢化物中，为什么NH3、H2O、HF三者的相对分子质 量分别小于同主族其他元素的氢化物，但熔、沸点却比其他元素的氢化物高？
提示：因为NH3、H2O、HF三者的分子间能形成氢键，同主族其他元素的氢化物不能 形成氢键，所以它们的熔点和沸点高于同主族其他元素的氢化物。
重点　讲解
1. 氢键的特征：方向性和饱和性
（1）方向性：A—H…B三个原子一般在同一方向上。原因是在这样的方向上成键两 原子电子云之间的排斥力最小，形成的氢键最强，体系最稳定（如图）。
（2）饱和性：每一个A—H只能与一个B原子形成氢键，原因是H原子半径很小，再 有一个原子接近时，会受到A、B原子电子云的排斥。故在冰中每个H2O分子周围四 面体的4个方向形成4个氢键。
2. 溶解性
（1）“相似相溶”原理
非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。若存在氢键，则 溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。
①“相似相溶”规律的适用范围
“相似相溶”中，“相似”指的是分子的极性相似。如果存在氢键，则溶剂和溶质之 间的氢键作用力越大，溶解性越好。相反，无氢键作用的溶质在有氢键的水中的溶解 度就比较小。
②“相似相溶”原理还适用于分子结构的相似性。低级羧酸如甲酸、乙酸等可以与水 以任意比例互溶，而高级脂肪酸如硬脂酸、软脂酸和油酸等不溶于水。
（2）氢键：溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。
（3）分子结构的相似性：溶质和溶剂的分子结构相似程度越大，其溶解性越大，如 乙醇与水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。
（4）反应：溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶解度增大，且氢键作用力越大，溶解 度越大，溶质与水反应时可增加其溶解度，如SO2与H2O反应生成H2SO3。
研习　经典
A. 氨气极易溶于水
B. 邻羟基苯甲酸（ ）的熔点为159 ℃，对羟基苯甲酸
　（ ）的熔点为213 ℃
C. 乙醚微溶于水，而乙醇可与水以任意比例互溶
D. HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多
D
解析：A项，NH3与H2O分子之间可以形成氢键，增大了NH3在水中的溶解度；B项， 邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，而对羟基苯甲酸形成分子间氢键，分子间氢键增大了 分子间作用力，使对羟基苯甲酸的熔、沸点比邻羟基苯甲酸的高；C项，乙醇分子中 含有羟基，可以与水分子形成分子间氢键，从而增大了乙醇在水中的溶解度，使其能 与水以任意比例互溶，而乙醚分子中无羟基，不能与水分子形成氢键，在水中的溶解 度比乙醇小得多；D项，HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多的原因是 H—F的键能比H—Cl的大，与氢键无关。
A. 分子间作用力是分子间相互作用力的总称，包括氢键与范德华力
B. 分子间氢键的形成除使物质的熔点、沸点升高外，对物质的溶解、电离等也都有 影响
C. 范德华力与氢键可同时存在于分子之间
D. 氢键是一种特殊的化学键，它广泛存在于自然界中
解析：分子间作用力是分子间相互作用力的总称，它包括氢键与范德华力，它的作用 弱于化学键，不是化学键，存在需要满足一定的条件，对物质熔点、沸点等有影响。
D
A. 在相同条件下，N2在水中的溶解度小于O2
B. HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C. F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
D. CH3CH3、CH3CH2CH3、（CH3）2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高
B
解析：N2和O2都是非极性分子，在水中的溶解度都不大，但在相同条件下，O2分子 与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大，故O2在水中的溶解度大于 N2，故不选A；HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子中的极性键的强弱有关，而 与分子间作用力无关，故选B；F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相似，分子间作用力随 相对分子质量的增大而增大，故其熔、沸点逐渐升高，故不选C；烷烃分子之间的作 用力随相对分子质量的增大而增大，故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高，在烷烃的 同分异构体中，支链越多，分子间作用力越小，熔、沸点越低，故异丁烷的沸点低于 正丁烷的沸点，故不选D。
A. 由于氢键的存在，冰能浮在水面上
B. 由于氢键的存在，乙醇比甲醚更易溶于水
C. 由于氢键的存在，沸点：HF＞HCl＞HBr＞HI
D. 由于氢键的存在，影响了蛋白质分子独特的结构
C
解析：冰中水分子排列有序，含有氢键数目增多，使体积膨胀，密度减小，因此冰能 浮在水面上，是分子间存在氢键所致，A正确；乙醇与水分子间形成氢键，增加了乙 醇在水中的溶解度，所以乙醇比甲醚更易溶于水，B正确；卤素的氢化物中只有HF含 有氢键，卤素氢化物的沸点：HF＞HI＞HBr＞HCl，C错误；氢键具有方向性和饱和 性，所以氢键的存在，影响了蛋白质分子独特的结构，D正确。
5. 试用有关知识解释下列现象：
乙醇分子之间形成的氢键作用远大于乙醚分子间的范德华力，故乙醇的
沸点比乙醚高很多
NH3分子间可以形成氢键，而N2、H2分子间的范德华力很小，故NH3可
采用加压液化的方法从混合物中分离
常温下，液态水中
水分子间通过氢键缔合成较大分子团，所以用（H2O）m表示，而不是以单个分子形
式存在
A. 分子间作用力是一种静电作用，但比化学键弱得多
B. 常见的分子间作用力是范德华力和氢键
C. 范德华力有方向性和饱和性
D. 影响范德华力的因素有相对分子质量的大小、分子的空间结构、分子中的电荷分 布情况
解析：范德华力一般没有方向性和饱和性，只要空间条件允许，当分子凝聚时，每个 分子总是在它周围尽可能多地吸引其他分子，C项错误。
C
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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（ ）的熔、沸点比对羟基苯甲醛（ ）的 熔、沸点低
C. 氨水中存在分子间氢键
D. 形成氢键X—H…Y的三个原子总在一条直线上
解析：HF分子间存在氢键F—H…F，使HF分子间作用力增大，所以HF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 分子内氢键，D错误。
D
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A. F2＜Cl2＜Br2＜I2
B. CF4＞CCl4＞CBr4＞CI4
C. H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S
D. CH4＜SiH4＜GeH4＜SnH4
解析：分子晶体的熔、沸点高低由分子间作用力大小决定，分子间作用力越大，熔、 沸点越高，反之越低，而相对分子质量和分子的极性越大，分子间作用力就越大，物 质的熔、沸点就越高。卤素单质随相对分子质量的增大，分子间作用力逐渐增大， 熔、沸点升高，故A正确；H2O分子间存在氢键，故H2O的熔、沸点是最高的，故C正 确；分子结构相似，分子的相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高， 故D正确。
B
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A. ③①④② B. ①②③④
C. ③②①④ D. ①④③②
解析：同周期从左到右，元素的电负性逐渐变大，故电负性：F＞O＞N，故氢键的强 度：③＞①＞④＞②，故选A。
A
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A. （H2O）n是一种新的水分子
B. （H2O）n仍保留着水的化学性质
C. 1 mol （H2O）n中有2个氢键
D. 1 mol （H2O）n中有4 mol氢键
解析：（H2O）n是水分子间通过氢键形成的小集团，不是一种新的水分子，仍 保留着水的化学性质，故A错误、B正确；1 mol （H2O）n中有2nNA个氢键，故 C、D错误。
B
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A. 卤族元素的氢化物中HF的沸点最高
B. HF溶于水，得到4种氢键
C. H2O的沸点比HF的沸点高，是由于水中氢键的键能大
D. 氨气极易溶于水与氨气分子和水分子间形成氢键有关
解析：HF分子间存在氢键，故沸点相对较高，A项正确；HF溶于水，形成的氢键有 F—H…F、F—H…O、O—H…O、O—H…F共4种，B项正确；H2O分子中的O可与周 围H2O分子中的两个H原子形成两个氢键，而HF分子中的F原子只能形成一个氢键， 氢键越多，沸点越高，所以H2O的沸点高，C项错误；氨气分子和水分子间形成氢 键，导致氨气极易溶于水，D项正确。
C
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A. 氢键是共价键的一种
B. 同一分子内也可能形成氢键
C. X、Y元素具有较大电负性，是氢键形成的基本条件
D. 氢键能增大很多物质分子之间的作用力，导致沸点升高
解析：A项，氢键属于分子间或分子内作用力，不属于化学键，错误；B项，氢键分 为分子间氢键和分子内氢键，所以同一分子内也可能形成氢键，正确；C项，氢原子 与电负性大的原子X以共价键结合，若与电负性大、半径小的原子Y接近，在X与Y之 间以氢为媒介，生成以X—H…Y形成的一种特殊的分子间或分子内相互作用，所以 X、Y元素具有很大的电负性，是氢键形成的基本条件，正确；D项，氢键能影响物 质的性质，增大很多物质分子之间的作用力，导致沸点升高，正确。
A
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选项 甲组 乙组
A H—I键的键能大于H—Cl键的键能 HI比HCl稳定
B H—I键的键能小于H—Cl键的键能 HCl比HI稳定
C H2S分子间的范德华力强于H2O分子间的范德华力 H2S的沸点比H2O的沸点高
D HI分子间的范德华力弱于HCl分子间的范德华力 HI的沸点比HCl的沸点低
B
解析：碘和氯属于同主族元素，碘的原子半径大于氯的原子半径，电负性：Cl＞I， H—Cl键的键能大于H—I键的键能，HCl比HI稳定，A项错误，B项正确；H2S、H2O 的组成和结构相似，但由于H2O分子间存在氢键，所以H2O的沸点高，C项错误； HCl、HI的分子结构相似，HI的相对分子质量大于HCl的相对分子质量，HI分子间的 范德华力强于HCl分子间的范德华力，故HI的沸点要高于HCl的沸点，D项错误。
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名称 结构简式 溶解度/
（g/100 g水，25 ℃） 熔点/℃ 沸点/℃
邻硝基苯酚 0.2 45 100
间硝基苯酚 1.4 96 194
对硝基苯酚 1.7 114 295
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A. 邻硝基苯酚分子内形成氢键，使其熔、沸点低于另两种硝基苯酚
B. 间硝基苯酚不仅分子间能形成氢键，也能与水分子形成氢键
C. 对硝基苯酚分子间能形成氢键，使其熔、沸点较高
D. 三种硝基苯酚都不能与水分子形成氢键，所以在水中溶解度小
解析：分子内形成氢键使物质熔、沸点降低，邻硝基苯酚熔、沸点低于另两种 硝基苯酚，是因为分子内形成氢键，故A正确；间硝基苯酚不仅分子间能形成氢 键，也能与水分子形成氢键，故B正确，D错误；形成分子间氢键能增大其熔、 沸点，对硝基苯酚熔点114 ℃、沸点295 ℃都很高，是因为对硝基苯酚分子间能 形成氢键，故C正确。
答案：D
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图1
图2
解析：1个抗坏血酸分子中含有4个羟基，其可以与H2O形成氢键，所以抗坏血 酸易溶于水。
易溶于
水　
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解析：S8的相对分子质量大于SO2，因此S8的分子间作用力大，熔、沸点比SO2 的高。
解析：NH3分子间存在氢键，AsH3分子间不存在氢键，从而使其沸点升高。
S8相对分子质量大，分子间范德华力强
低　
NH3分子间存在氢键
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图2
11. 氧是地壳中含量最多的元素，氮是空气中含量最多的元素。
解析：O—H键属于化学键，氢键和范德华力均属于分子间作用力，但氢键比范 德华力强。
O—H
键　
氢键　
范德华力　
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解析： 和 分子间都存在范德华力，但前者存在分 子间氢键，后者主要存在分子内氢键，分子间氢键使分子间作用力增大，故前者的沸 点高于后者的沸点。
能形
成分子间氢键，而　 能形成分子内氢键
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解析：N、P、As元素形成的简单氢化物分别为NH3、PH3、AsH3，NH3能形成 分子间氢键，其沸点最高，AsH3的相对分子质量大于PH3，则AsH3的范德华力强于 PH3的范德华力，故AsH3的沸点高于PH3的沸点。
NH3　
AsH3　
PH3　
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