第四单元 分子间作用力 分子晶体
课时1 范德华力 氢键
1. 下列过程克服了范德华力的是( )
A. 氯化钠熔化 B. HCl溶于水
C. 碘升华 D. 氢氧化钠熔化
2. 下列有关物质性质判断正确且可以用范德华力来解释的是( )
A. 沸点:HBr>HCl
B. 沸点:CH3CH2Br<C2H5OH
C. 稳定性:HF>HCl
D. —OH上氢原子的活泼性:H—O—H>C2H5—O—H
3. (2021·白蒲高级中学期末)下列事实与分子间作用力有关的是( )
A. 热稳定性:CH4>SiH4>GeH4
B. 氟、氯、溴、碘单质的沸点依次升高
C. SiO2的熔点很高
D. 金刚石的硬度很大
4. 下列说法正确的是( )
A. 氢键是一种较弱的化学键
B. NH3的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键
C. 最外层能达到稳定结构的微粒只有稀有气体的原子
D. 常温常压下Cl2、Br2、I2由气态、液态到固态变化的主要原因是范德华力在逐渐增大
5. 下列叙述与范德华力无关的是( )
A. 干冰易升华
B. 通常状况下氯化氢为气体
C. 氟、氯、溴、碘单质的熔、沸点依次升高
D. 氟、氯、溴、碘的简单氢化物的稳定性越来越弱
6. (2021·木渎高级中学等三校联考)下列说法正确的是( )
A. BF3分子和PCl3分子中,每个原子的最外层都达到8电子稳定结构
B. CO2和SiO2均为共价化合物,其固体熔化时,均破坏了分子间作用力
C. NaHSO4固体溶于水时,既破坏了离子键也破坏了共价键
D. CaO2和CaCl2中含有的化学键类型完全相同
7. (2020·徐州一中期末调研)无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”,释放出氢原子,若点火,氢原子就会在该种频率下持续燃烧。上述中“结合力”实质是( )
A. 分子间作用力 B. 非极性共价键
C. 氢键 D. 极性共价键
8. (2021·扬州中学期中)下面的排序不正确的是( )
9. (2020·山东枣庄三中月考)下列说法正确的是( )
A. 分子间作用力的作用能与化学键的键能大小相当
B. 分子间作用力的作用能远大于化学键的键能,是一种很强的作用力
C. 分子间作用力主要影响物质的化学性质
D. 物质中相邻原子或离子之间强烈的相互作用称为化学键,而分子之间也存在相互作用,称为分子间作用力
10. 维生素B1可作为辅酶参与糖的代谢,并有保护神经系统的作用。该物质的结构简式如图所示,维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有( )
A. 离子键、共价键
B. 离子键、氢键、共价键
C. 氢键、范德华力
D. 离子键、氢键、范德华力
11. 下列与氢键有关的说法错误的是( )
12. 下列说法不正确的是( )
①N2H4分子中既含极性键又含非极性键 ②若R2-和M+的电子层结构相同,则原子序数:R>M ③F2、Cl2、Br2、I2熔点随相对分子质量增大而升高 ④NCl3、PCl3、CO2、CS2分子中各原子最外层均达到8e-稳定结构 ⑤固体熔化成液体的过程是物理变化,所以不会破坏化学键 ⑥HF分子很稳定是由于HF分子之间能形成氢键 ⑦Na2O2固体中的阴离子和阳离子个数比是1∶2 ⑧由于非金属性:Cl>Br>I,所以酸性:HCl>HBr>HI
A. ②⑤⑥⑧ B. ①③④⑤
C. ②④⑤⑦ D. ③⑤⑦⑧
13. 请回答下列问题:
(1) 硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的关系如图所示,呈现这种变化关系的原因是 _______________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)
(3) 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______________________________________________________________________。
14. 冰与水中都存在氢键。
(1) 水分子间________(填“存在”或“不存在”)范德华力,水分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为______________________________________________________________________。
(2) 在冰中每个氧原子的价电子都用于成键,有的成O—H键,有的成O—H…O氢键,在冰中每个水分子与________个水分子形成氢键,1 mol水分子形成________mol氢键。
(3) 下图表示冰融化形成水的过程(每个球代表1个氧原子,氧原子间的氢原子省略)。
通过分析上图变化过程,解释冰融化时密度增大的原因:__________________________,冰融化时破坏的作用力有________________,水汽化时破坏的作用力有________________。
15. (2021·礼嘉中学阶段调研)现有几组物质的熔点(℃)数据:
A组 B组 C组 D组
金刚石:3 550 ℃ Li:181 ℃ HF:-83 ℃ NaCl:801 ℃
硅晶体: 1 410 ℃ Na:98 ℃ HCl:-115 ℃ KCl:776 ℃
硼晶体:2 300 ℃ K:64 ℃ HBr:-89 ℃ RbCl:718 ℃
二氧化硅: 1 723 ℃ Rb:39 ℃ HI:-51 ℃ CsCl:645 ℃
据此回答下列问题:
(1) A组属于________晶体。
(2) B组晶体共同的物理性质是______(填序号)。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(3) C组中HF熔点反常是由于______________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(4) D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电
(5) D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl,其原因为________________________________________________________________________。
16. 现有五种短周期非金属元素A、B、C、D、E,其中A、B、C的价电子排布式可分别表示为asa、bsbbpb、csccp2c,D与B同主族,E位于C的下一周期,且是同周期元素中电负性最大的元素。试回答下列问题。
(1) 由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子,下列分子①BC2、②BA4、③A2C2、④BE4中,属于极性分子的是________(填序号)。
(2) C的氢化物比下一周期同族元素的氢化物沸点还要高,其原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3) B、C两种元素都能和A元素形成两种常见的溶剂,其分子式分别为________、________。DE4在前者中的溶解度________(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解度。
(4) BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为___________________________________________________________(填化学式)。
第四单元 分子间作用力 分子晶体
课时1 范德华力 氢键
1. C 解析:氯化钠、氢氧化钠均是离子化合物,熔化时离子键断裂,A、D错误;HCl溶于水时克服的是共价键,B错误;碘升华时克服的是范德华力,C正确。
2. A 解析:HBr与HCl结构相似,HBr的相对分子质量比HCl大,HBr分子间的范德华力比HCl强,所以其沸点比HCl高,A符合题意;C2H5Br的沸点比C2H5OH低是由于C2H5OH分子间形成氢键而增大了分子间作用力的缘故,B不符合题意;HF比HCl稳定是由于H—F键能比H—Cl键能大的缘故,C不符合题意;H2O分子中的—OH氢原子比C2H5OH中的—OH氢原子更活泼是由于—C2H5的影响使O—H极性减弱的缘故,D不符合题意。
3. B 解析:非金属氢化物的稳定性与非金属性有关,与分子间的作用力无关,非金属性:C>Si>Ge,因此热稳定性:CH3>SiH4>GeH4,A不符合题意;氟、氯、溴、碘单质均由分子构成,分子间的作用力依次增大,因此沸点依次升高,B符合题意;SiO2熔点很高是因为SiO2为共价晶体,熔点与共价键强弱有关,与分子间的作用力无关,C不符合题意;金刚石为共价晶体,硬度与分子间的作用力无关,D不符合题意。
4. D 解析:氢键是一种分子间作用力,而不是化学键,A错误;H—N键的键能较大,故NH3的稳定性很强,与氢键无关,B错误;最外层达稳定结构的微粒不一定是稀有气体的原子,也可能是处于稳定结构的阴离子或阳离子,C错误,一般来说,结构相似的分子,相对分子质量越大,范德华力越大,则常温常压下,卤素单质从F2→I2由气态、液态到固态变化的原因是范德华力逐渐增大,D正确。
5. D 解析:分子间作用力主要影响由分子构成的物质的熔、沸点等物理性质。干冰易升华与范德华力有关,A不符合题意;HCl分子之间的作用力是很弱的范德华力,因此通常状况下氯化氢为气体,B不符合题意;一般来说组成和结构相似的物质,随着相对分子质量的增加,范德华力逐渐增大,物质的熔、沸点逐渐升高,C不符合题意;简单氢化物的稳定性与分子中化学键强弱有关,与范德华力无关,D符合题意。
6. C 解析:PCl3分中P原子中的最外层电子为5,形成3个共用电子对,Cl原子中的最外层电子为7,形成1个共用电子对,所以每个原子的最外层都具有8电子稳定结构,B原子最外层含有3个电子,则BF3中B的最外层电子数为6,B原子最外层未达到8电子稳定结构,A错误;CO2是分子晶体,而SiO2晶体是共价晶体,熔化时需克服微粒间的作用力分别是分子间作用力和共价键,B错误;NaHSO4固体溶于水电离出钠离子、氢离子和硫酸根离子,方程式为NaHSO4===Na++H++SO,破坏了离子键和共价键,C正确;CaO2中钙离子和过氧根离子间为离子键,过氧根中O—O为共价键,而CaCl2中只含离子键,D错误。
7. D 解析:水分子是由H原子和O原子构成的,H原子和O原子之间存在极性共价键,释放出氢原子必须破坏水分子内的氢氧键,氢氧键是极性共价键,D正确。
8. C 解析:对羟基苯甲酸能形成分子间氢键,邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键,则前者的沸点高于后者,A正确;金刚石、碳化硅和硅形成的均是共价晶体,其硬度与原子半径有关系,形成共价键的原子半径越小,硬度越大,则硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅,B正确;钠、镁、铝形成的晶体均是金属晶体,其熔点与金属阳离子的半径以及所带电荷数有关系,离子半径越小,电荷数越多,熔点越高,则熔点由低到高:Na<Mg<Al,C错误;形成离子键的离子半径越小,离子所带电荷数越多,离子键越强,晶格能越大,则晶格能由大到小:NaF>NaCl>NaBr>NaI,D正确。
9. D 解析:化学键是指物质中直接相邻的原子或离子之间的强烈相互作用;分子间作用力是指分子间普遍存在着将分子聚集在一起的作用力,分子间作用力比化学键弱得多,A、B错误,D正确;分子间作用力主要影响物质的物理性质,如熔、沸点和溶解性,C错误。
10. D 解析:维生素B1分子内含有氨基和羟基,易形成氢键,故溶于水时要破坏离子键、氢键和范德华力。
11. D 解析:HF分子间存在氢键,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CHOOH,D错误。
12. A 解析:N2H4分子中N原子和N原子之间形成非极性共价键,N原子和H原子之间形成极性共价键,①正确;R2-和M+的电子层结构相同,则离子的核外电子数相等,且M处于与R相邻的下一周期,所以原子序数:M>R,②错误;F2、Cl2、Br2、I2是组成和结构相似的分子,熔点随相对分子质量增大而升高,③正确;NCl3、PCl3、CO2、CS2分子中各原子最外层均达到8e-稳定结构,④正确;固体熔化成液体的过程是物理变化,可能破坏化学键,例如氢氧化钠熔融时离子键被破坏,⑤错误;HF分子很稳定,是因为H—F键键能大,跟氢键无关,⑥错误;Na2O2固体中的阴离子和阳离子分别是O、Na+,个数比是1∶2,⑦正确;氢化物的酸性与元素的非金属性无关,酸性:HCl13. (1) 硅烷的结构和组成相似,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高
(2) OHCHO形成的是分子内氢键,而HOCHO可形成分子间氢键,分子间氢键使分子间的作用力增大,沸点升高
(3) 乙二胺分子间可以形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键
14. (1) 存在 O—H键>氢键>范德华力
(2) 4 2
(3) 冰融化过程中破坏了部分氢键,水分子所占体积减小,密度增大 氢键、范德华力 氢键、范德华力
解析:(1) 范德华力普遍存在于分子间,所以水分子间存在氢键,也存在范德华力。(2) 水分子中氧原子有2个孤电子对和2个H原子,所以每个水分子与4个水分子形成氢键:,因为1个氢键分属2个水分子,所以1 mol水分子形成2 mol氢键。(3) 由图可知,冰融化过程中破坏了部分氢键,水分子更紧凑,所占体积减小,密度增大;冰融化、水汽化时破坏了部分氢键,当然也破坏了范德华力。
15. (1) 共价 (2) ①②③④
(3) HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多 (4) ②④
(5) D组晶体都为离子晶体,r(Na+)解析:(1) A组熔点很高,为共价晶体,构成微粒是原子,共价晶体是由原子通过共价键形成的,熔化时克服的是共价键;(2) B组为金属晶体,根据金属晶体的特征可知,B组金属晶体具有①②③④四条共性;(3) HF的分子之间除存在范德华力外,分子之间还含有分子间氢键,增加了分子之间的吸引力,使物质熔化、气化需消耗更高的能量,因此其熔点反常;(4) D组属于离子晶体,离子晶体的构成微粒是阴、阳离子,离子之间通过离子键结合,离子键是一种比较强的相互作用,具有一定的硬度;一般能够溶于水,在水分子作用下电离产生自由移动的离子,因而能够导电;在固体时离子之间通过离子键结合,不能自由移动,因此固态时不能导电;在熔融状态时断裂离子键,产生自由移动的离子,因此在熔融状态下也可以导电,故②④两个性质符合;(5) D组属于离子晶体,其熔点与离子键键能有关。离子半径越小,离子之间作用力越强,离子键的键能越大,晶格能越大,物质的熔、沸点就越高。由于离子半径:r(Na+)16. (1) ③ (2) H2O分子间形成氢键
(3) C6H6 H2O 大于
(4) SiCl4>CCl4>CH4
解析:由A、B、C、D、E为短周期的非金属元素及s轨道最多可容纳2个电子可得:a=1,b=c=2。即A为H,B为C(碳),C为O。由D与B同主族,且为非金属元素得D为Si;由E位于C的下一周期且E为同周期中电负性最大的元素可知E为Cl。