高中化学第二章第三节分子的性质第2课时较强的分子间作用力——氢键教案新人教版选修3 第2课时 较强的分子间作用力——氢键
[核心素养发展目标] 宏观辨识与微观探析：能从微观角度理解氢键的实质、特征、表示方法及形成条件，知道氢键对物质性质的影响。 一、氢键
1．氢键的概念及表示方法
(1)概念
氢键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个电负性很大的原子之间的作用力。
(2)表示方法
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。
2．氢键的形成条件
(1)要有一个与电负性很大的元素X形成强极性键的氢原子，如H2O中的氢原子。
(2)要有一个电负性很大，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的甲酸
沸点原子半径要小，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。
3．氢键的特征
(1)氢键比化学键弱，比范德华力强。
(2)氢键具有一定的方向性和饱和性。
4．氢键的类型
(1)分子间氢键，如水中，O—H…O—。
(2)分子内氢键，如。
(1)氢键属于分子间作用力，不属于化学键。
(2)氢键存在则必然存在范德华力，但存在范德华力不一定存在氢键。
(3)在A—H…B中，A、B的电负性越大，氢键越强；B原子的半径越小，氢键越强。
例1 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。
【考点】 氢键的形成及存在
【题点】 氢键的形成及表示方法
答案
解析 依据氢键的表示方法及形成条件画出。
例2 下列物质中，分子内和分子间均可形成氢键的是( )
A．NH3 B．
C．H2O D．C2H5OH
【考点】 氢键的形成及存在
【题点】 氢键的形成条件及存在
答案 B
解析 形成氢键的分子含有N—H、H—O或H—F键。NH3、H2O、CH3CH2OH都能形成氢键但只存在于分子间。B中的O—H键与O—H键间可形成分子间氢键，O—H键与间形成分子内氢键。
二、氢键对物质性质的影响
1．氢键对物质性质的影响
(1)当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将升高。
(2)当形成分子内氢键时，物质的熔、沸点将降低。
2．氢键与水分子的性质
(1)水结冰时，体积膨胀，密度减小。
(2)接近沸点时形成“缔合分子”，水蒸气的相对分子质量的测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量偏大。
例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()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A—H…B—的三个原子总在一条直线上
【考点】 氢键对物质性质的影响
【题点】 氢键对物质熔、沸点的影响
答案 D
解析 HF分子间存在氢键F—H…F—，使氟化氢分子间作用力增大，所以卤化氢中氟化氢的沸点较高，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，但形成氢键的原子不一定在一条直线上，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。
例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________________。
【考点】 氢键对物质性质的影响
【题点】 氢键对物质熔、沸点的影响
答案 A D 组成和结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高 H2O、HF、NH3都存在分子间氢键 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中沸点最高的是水，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。同一主族中第三、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分子间都存在氢键，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。
1．正误判断
(1)只要分子中含有氢原子即可形成氢键( × )
(2)由氢键的形成过程可知，氢键本质上属于配位键( × )
(3)范德华力和氢键可同时存在于分子之间( √ )
(4)能形成氢键的分子可以尽可能多的通过氢键与其他分子结合( × )
(5)只要分子能形成氢键，就可使分子的熔、沸点升高( × )
(6)HF水溶液中存在四种形式的氢键( √ )
2．下列每组物质都能形成分子间氢键的是( )
A．HClO4和H2SO4 B．CH3COOH和H2Se
C．C2H5OH和NaOH D．H2O2和HI
【考点】 氢键的形成与存在
【题点】 氢键的形成条件及存在
答案 A
解析 HClO4和H2SO4可形成分子间氢键，A正确；Se的非金属性较弱，H2Se不能形成分子间氢键，B错误；NaOH是离子化合物，不能形成分子间氢键，C错误；HI中碘元素的非金属性较弱，不能形成分子间氢键，D项错误。
3．(2019·江门高二检测)氨气溶于水中，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为( )
【考点】 氢键的形成与存在
【题点】 氢键的形成与表示方法
答案 B
解析 从氢键的成键原理上讲，A、B都成立；但从立体构型上讲，由于氨分子是三角锥形，易于提供孤电子对，所以以B方式结合空间阻碍最小，结构最稳定；从事实上讲，依据NH3·H2O NH＋OH－可知答案是B。
4．比较下列化合物的沸点，前者低于后者的是( )
A．乙醇与氯乙烷
B．邻羟基苯甲酸与对羟基苯甲酸
C．对羟基苯甲醇与邻羟基苯甲醇
D．H2O与H2Te
【考点】 氢键对物质性质的影响
【题点】 氢键对物质熔、沸点的影响
答案 B
解析 氢键分为两类：存在于分子之间时，称为分子间氢键；存在于分子内部时，称为分子内氢键。同类物质相比，分子内形成氢键的物质的熔、沸点要低于分子间形成氢键的物质的熔、沸点。如邻羟基苯甲酸、邻羟基苯甲醇等容易形成分子内氢键，沸点较低，而对羟基苯甲酸、对羟基苯甲醇则容易形成分子间氢键，沸点较高，所以B选项正确，C选项错误；对于A选项，由于乙醇存在分子间氢键，而氯乙烷不存在氢键，所以乙醇的沸点(78.5
℃)高于氯乙烷的沸点(12.3 ℃)；同样道理，D选项中，H2O的沸点(100 ℃)高于H2Te的沸点。
5．试用有关知识解释下列现象：
(1)乙醚(C2H5OC2H5)的相对分子质量远大于乙醇，但乙醇的沸点却比乙醚高很多，原因：
________________________________________________________________________。
(2)从氨合成塔里出来的H2、N2、NH3的混合物中分离出NH3，常采用加压使NH3液化的方法：_________________________________________________________________________。
(3)水在常温下，其组成的化学式可用(H2O)m表示，原因：__________________________。
【考点】 氢键对物质性质的影响
【题点】 氢键对物质性质影响的综合考查
答案 (1)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，故沸点比乙醚高很多
(2)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
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