第四单元 分子间作用力 分子晶体
第1课时 分子间作用力
题组一 分子间作用力及其对物质性质的影响
1.以下关于分子间作用力的叙述不正确的是( )
A.是一种较弱的化学键
B.分子间作用力较弱,破坏它所需能量较少
C.分子间作用力对物质的熔、沸点有影响
D.稀有气体液化后分子间存在分子间作用力
2.干冰气化时,下列所述内容发生变化的是( )
A.分子内共价键 B.分子间作用力
C.分子的性质 D.分子间的氢键
3.下列叙述与范德华力无关的是( )
A.气态物质在加压或降温时能凝结或凝固
B.干冰易升华
C.氟、氯、溴、碘单质的熔点、沸点依次升高
D.氯化钠的熔点较高
4.(2022·大连期末)下列事实与分子间作用力有关的是( )
A.热稳定性:CH4>SiH4>GeH4
B.甘油的黏度较大
C.SiO2的熔点很高
D.金刚石的硬度很大
题组二 氢键及其对物质性质的影响
5.关于氢键,下列说法正确的是( )
A.氢键比范德华力强,所以它属于化学键
B.冰中存在氢键,水中不存在氢键
C.分子间形成的氢键使物质的熔点和沸点升高
D.氢键可以改变物质的化学性质
6.中科院国家纳米科学中心科研员在国际上首次“拍”到氢键的“照片”,实现了氢键的实空间成像,为“氢键的本质”这一化学界争论了80多年的问题提供了直观证据。下列有关氢键说法不正确的是( )
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,使蛋白质分子具有独特的结构
7.在水中水分子可彼此通过氢键形成(H2O)n的小集团。在一定温度下(H2O)n的n=5,每个水分子被4个水分子包围着形成四面体。(H2O)n的n=5时,下列说法正确的是( )
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
8.下列说法错误的是( )
A.水在结冰时体积膨胀,是由于水分子间存在氢键
B.DNA分子中的碱基互补配对是通过氢键来实现的
C.H2O的沸点比HF的沸点高,是由于水中氢键的键能大
D.氨极易溶于水与氨分子和水分子间形成氢键有关
题组三 化学键与分子间作用力
9.CO2气体在一定条件下可与金属镁反应,干冰在一定条件下也可以形成CO2气体,这两个变化过程中需要克服的作用力分别是( )
A.分子间作用力,离子键
B.化学键,分子间作用力
C.化学键,化学键
D.分子间作用力,分子间作用力
10.下列说法正确的是( )
A.NH4NO3中既有离子键又有共价键,属于共价化合物
B.SiC是共价晶体,加热熔化时需破坏共价键
C.H2O2易分解是因为H2O2分子间作用力弱
D.NaHSO4晶体溶于水时,离子键被破坏,共价键不受影响
11.下列说法正确的是( )
A.H2O的热稳定性比H2S强,是因为H2O分子间作用力比H2S强
B.离子化合物中一定含有离子键,一定不含共价键
C.NaClO是含有两种类型化学键的离子化合物
D.SiO2属于共价晶体,熔化时破坏共价键和分子间作用力
12.N2的结构可以表示为,CO的结构可以表示为,其中椭圆框表示键,下列说法不正确的是( )
A.N2分子与CO分子中都含有三键
B.CO分子中有一个键是配位键
C.CO分子中有2个π键
D.N2与CO的化学性质相同
13.已知各种硝基苯酚的性质如表,下列关于各种硝基苯酚的叙述不正确的是( )
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
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
14.回答下列问题。
(1)氨(NH3)的熔、沸点比联氨(N2H4)低的主要原因是___________________________
________________________________________________________________________。
(2)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺,但乙二胺比三甲胺的沸点高得多,原因是____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)常温下丙酸为液体,而氨基乙酸为固体,主要原因是________________________
________________________________________________________________________。
(4)比较As的氢化物与同族第2、3周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)H2SO4为粘稠状、难挥发性的强酸,而HNO3是易挥发性的强酸,其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
15.根据下列要求回答相关问题:
(1)下列物质沸点递变顺序正确的是__________(填字母,下同)。
A.SnH4>GeH4>SiH4>CH4
B.SbH3>AsH3>PH3>NH3
C.HI>HBr>HCl>HF
D.H2Te>H2Se>H2S>H2O
(2)下列过程中:①冰融化成水,②HNO3溶于水,③NH4Cl受热分解,依次克服作用力的类型分别是____________。
A.氢键、范德华力、离子键
B.氢键、极性键、离子键和极性键
C.范德华力、氢键、非极性键
D.范德华力、非极性键、极性键
(3)下列说法正确的是__________。
A.氨、氯化氢与水分子都能形成氢键,故极易溶于水
B.由于氢键存在,卤化氢中HF最稳定
C.冰的密度小于水,是由于水分子间存在氢键
D.NH3、H2O、HF相对分子质量增大,沸点升高
16.(1)水分子间存在一种“氢键”(介于范德华力与化学键之间)的作用,彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体,通过氢键相互连接成庞大的分子晶体,其结构示意图如图1所示。
①1 mol冰中有________ mol 氢键。
②在冰的结构中,每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外,还存在范德华力(11 kJ·mol-1)。已知冰的升华热是51 kJ·mol-1,则冰晶体中氢键的能量是__________ kJ ·mol-1。
③氨极易溶于水的原因之一也与氢键有关。请判断NH3溶于水后,形成的NH3·H2O的合理结构是________________(填图2中的字母)。
(2)图3折线c可以表达出________族元素氢化物的沸点的变化规律。两位同学对某主族元素氢化物的沸点的变化趋势画出了两条折线a和b,你认为正确的是______(填“a”或“b”);部分有机物的熔、沸点见下表:
由这些数据你能得出的结论是_______________________________________________,__________________________________________________________________(至少写2条)。
第四单元 分子间作用力 分子晶体
第1课时 分子间作用力
1.A [分子间作用力较弱,破坏它所需能量较少,B正确;分子间作用力不属于化学键,一般对物质的熔、沸点有影响,A错误,C正确;稀有气体分子间存在分子间作用力,D正确。]
2.B [干冰气化,只是由二氧化碳固体变成二氧化碳气体,改变的是二氧化碳分子间的距离和分子间作用力,发生的是物理变化,与分子内的共价键、化学性质无关。]
3.D [一般来说,由分子构成的物质,其物理性质通常与范德华力的大小密切相关。A、B、C三个选项中涉及的物质都是由分子构成,故其表现的物理性质与范德华力的大小有关;D选项中的NaCl是离子化合物,故其物理性质与范德华力无关。]
4.B [非金属氢化物的稳定性与非金属性有关,与分子间作用力无关,非金属性:C>Si>Ge,因此热稳定性:CH4>SiH4>GeH4,A不符合题意;SiO2的熔点很高是因为SiO2为共价晶体,熔点与共价键强弱有关,与分子间作用力无关,C不符合题意;金刚石为共价晶体,硬度与分子间作用力无关,D不符合题意。]
5.C [氢键比范德华力强,比化学键弱,它不属于化学键,选项A错误;冰中存在氢键,水中也存在氢键,选项B错误;含有分子间氢键的物质具有较高的熔、沸点,选项C正确;化学性质是由化学键决定的,与氢键无关,选项D错误。]
6.C [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;乙醇与水分子间存在氢键,增大乙醇在水中的溶解度,所以由于氢键的存在,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,卤素的氢化物的沸点:HF>HI>HBr>HCl,C错误;氢键具有方向性和饱和性,所以由于氢键的存在,使蛋白质分子具有独特的结构,D正确。]
7.B [(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。]
8.C [H2O分子中的O原子可与周围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;氨分子和水分子间形成氢键,导致氨极易溶于水,D项正确。]
9.B [CO2气体在一定条件下可与金属镁反应生成氧化镁和碳,属于化学变化,克服的作用力是化学键;干冰在一定条件下也可以形成CO2气体,属于状态的变化,需要克服的作用力是分子间作用力。]
10.B [NH4NO3中既有离子键又有共价键,属于离子化合物,故A错误;SiC是共价晶体,原子间通过共价键结合形成空间网状结构,所以SiC加热熔化时需破坏共价键,故B正确;H2O2易分解是因为分子内化学键弱,和H2O2分子间作用力无关,故C 错误;硫酸氢钠溶于水时发生电离:NaHSO4===Na++H++SO,所以有离子键和共价键被破坏,故D错误。]
11.C [稳定性是化学性质,与分子间作用力无关,与共价键的强弱有关,故A错误;离子化合物中一定含有离子键,可能存在共价键,如 Na2O2、NaOH等,故B错误;NaClO中含有离子键和共价键,属于离子化合物,故C正确;SiO2属于共价晶体,熔化时只破坏共价键,故D错误。]
12.D [根据结构图像知,氮气和一氧化碳中都含有两个π键和一个σ键,所以N2分子与CO分子中都含有三键,故A、C正确;一氧化碳分子中有一个π键是由氧原子提供孤电子对而形成的配位键,故B正确;氮气在空气中不燃烧,一氧化碳在空气中可以燃烧,所以N2与CO的化学性质不相同,故D错误。]
13.D [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。]
14.(1)联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键
(2)乙二胺分子间可以形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键
(3)羧基的存在使丙酸形成分子间氢键,而氨基乙酸分子中,羧基和氨基均能形成分子间氢键
(4)稳定性:NH3>PH3>AsH3,因为键长越短,键能越大,化合物越稳定;沸点:NH3>AsH3>PH3,因为NH3可以形成分子间氢键,沸点最高,AsH3的相对分子质量比PH3大,分子间作用力大,因而AsH3的沸点比PH3高
(5)H2SO4分子之间容易形成氢键,而HNO3易形成分子内氢键,造成分子间作用力减弱,易挥发
15.(1)A (2)B (3)C
解析 (1)氢化物的相对分子质量越大,沸点越高,则沸点:SnH4>GeH4>SiH4>CH4,A正确;含有氢键的氢化物的沸点较高,氨分子间存在氢键,所以沸点:NH3>SbH3>AsH3>PH3,B错误;HF分子间存在氢键,所以沸点:HF>HI>HBr>HCl,C错误;水分子间存在氢键,所以沸点:H2O>H2Te>H2Se>H2S,D错误。
(2)①冰中水分子间存在氢键,所以冰融化成水克服氢键;②HNO3溶于水发生电离,破坏了共价键,所以克服极性键;③NH4Cl属于离子晶体,含有离子键,NH变为NH3破坏了极性键,所以NH4Cl受热分解克服离子键和极性键。
(3)氯化氢与水分子之间不能形成氢键,氨与水分子间能形成氢键,A错误;氢化物的稳定性与共价键有关,共价键越强,氢化物越稳定,与氢键无关,B错误;在冰中,由于氢键的作用,水分子间形成正四面体结构,使得水分子间的空隙变大,所以水变成冰后体积增大,密度变小,C正确;NH3、H2O、HF分子间都存在氢键,沸点高低与氢键有关,所以不能根据相对分子质量大小来判断沸点,D错误。
16.(1)①2 ②20 ③b (2)ⅣA b 有机物的相对分子质量越大,分子间作用力越强,故沸点越高;当有机物能形成分子内氢键时,分子间作用力减弱,熔点变低;当有机物分子间能形成氢键时,分子间作用力增强,熔点升高
解析 (1)①根据冰的结构示意图,每个H2O分子通过氢键与4个H2O分子结合,平均每个H2O分子含有氢键数目为4×=2,故1 mol冰中含2 mol氢键。②冰的升华热是51 kJ·mol-1,水分子间还存在范德华力(11 kJ·mol-1),1 mol水中含有2 mol氢键,升华热=范德华力+氢键,所以冰晶体中氢键的能量是20 kJ·mol-1。③NH3溶于水后形成NH3·H2O,NH3·H2O的电离方程式为NH3·H2O??NH+OH-,可知结构中含有铵根离子和氢氧根离子的基本结构,NH3·H2O的合理结构是b。(2)折线a和b都有沸点先小后大,则开始物质的沸点高,与氢键有关,而a中原子序数大的氢化物沸点高于含氢键的物质,与事实不符,故a错误、b正确;折线c中的物质没有氢键,则折线c可以表达ⅣA族元素氢化物的沸点的变化规律。