第4节 分子间作用力
学习目标 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.列举含有氢键的物质,知道氢键对物质性质的影响。
一、范德华力与物质性质
1.分子间作用力
(1)含义:分子之间存在着多种 ,人们将这些作用统称为分子间作用力。
(2)强度:分子间作用力比化学键 得多,其中最常见的一种是范德华力。
2.范德华力
(1)含义:分子之间普遍存在的一种 ,它使许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。
(2)实质:也是 作用,它没有 和 。
(3)影响范德华力的因素
主要包括相对分子质量的大小、分子的空间结构以及分子中电荷分布是否均匀等。对组成和结构相似的分子,其范德华力一般随着 和 的增大而增大。
(4)范德华力对物质性质的影响
范德华力主要影响物质的熔点、沸点等物理性质。一般来说,分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高。具体如下:
①组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越 ,物质的熔、沸点通常越 。如熔、沸点:F2 Cl2 Br2 I2;CF4 CCl4 CBr4 CI4。
②分子组成相同的物质(即互为同分异构体),分子对称性越好,分子间作用力越 ,物质的熔、沸点通常越 。如熔、沸点:对二甲苯 间二甲苯 邻二甲苯。
③对于有机物中的同分异构体,支链越多,熔、沸点越 。如熔、沸点:新戊烷 异戊烷 正戊烷。
④相对分子质量相近的物质,分子的极性越小,分子间作用力越小,物质的熔、沸点通常越 。如熔、沸点:N2 CO。
1.(2023·北京海淀期中)下列事实可用范德华力大小解释的是 ( )
A.热稳定性:HCl>HBr
B.氧化性:Cl2>Br2
C.熔点:I2>Br2
D.沸点:H2O>H2S
2.在常温、常压下卤素单质(从F2到I2)的聚集状态依次为气态、气态、液态、固态的原因是 ( )
A.原子间的化学键的键能逐渐减小
B.范德华力逐渐增大
C.原子半径逐渐增大
D.氧化性逐渐减弱
3.下列有关范德华力的强弱对比正确的是 ( )
A.CH4>CH3CH3
B.CH3CH2CH2CH2CH3>
C.SO2D.>
【题后归纳】 有关分子间作用力的辨析
(1)在由分子构成的物质中,分子与分子之间存在着分子间作用力,而在分子内部的成键原子之间存在共价键。
(2)离子化合物中不存在分子间作用力。
(3)金刚石、单质硅、二氧化硅等由原子通过共价键相结合构成的物质,铝、铜、铁等金属单质中,均不存在分子间作用力。
(4)稀有气体是由分子构成的物质,但其分子是单原子分子,所以其原子(实为分子)间的作用力是分子间作用力。
二、氢键与物质性质
1.氢键的含义和表示方法
(1)含义(以H2O分子为例):当一个水分子中的氢原子与另一个水分子中氧原子接近时,带有部分 的氢原子允许带有部分 的氧原子充分接近它,并产生 形成氢键。氢键也是一种常见的分子间作用力。
(2)表示方法和作用能:通常用 表示。氢键的作用能是指X—H…Y分解为 和 所需要的能量,一般不超过 kJ·mol-1,比范德华力的作用能大,但比化学键的键能小得多。
2.氢键形成的条件
在X—H…Y中,氢原子两边的X原子和Y原子所属元素通常具有较大的 和较小的 ,或者说氢原子位于X原子和Y原子之间且X原子和Y原子具有强烈 电子的作用,氢键才能形成。X、Y一般为 、 、 原子。
3.氢键的类型
氢键既可以存在于分子之间,也可以存在于分子内部的原子团之间。如邻羟基苯甲醛分子内的羟基与醛基之间存在氢键,对羟基苯甲醛存在分子间氢键(如图)。
4.氢键对物质性质的影响
(1)对物质熔、沸点的影响
①分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高,因为要使液体汽化,必须破坏大部分分子间的氢键,这需要较多的能量;要使晶体熔化,也要破坏一部分分子间的氢键。
②分子内氢键的形成使物质的熔点、沸点降低,如邻羟基苯甲醛的熔点、沸点比对羟基苯甲醛的熔点、沸点低。
(2)对溶解度的影响
在极性溶剂里,如果溶质分子与溶剂分子间可以形成氢键,则溶质的溶解性增大。例如,乙醇和水能以任意比例互溶。
(3)对水的密度的影响
绝大多数物质固态时的密度大于液态时的密度,但是在0 ℃附近的水的密度却是液态的大于固态的。
5.氢键与范德华力、共价键的比较
类型 范德华力 氢键 共价键
特 征 无方向性,无饱和性 有方向性,有饱和性 有方向性,有饱和性
强度 共价键>氢键>范德华力
①随着分子极性增大而增大 ②组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大 对于X—H…Y,X、Y的电负性越大,Y原子的半径越小,氢键越强 成键原子半径越小,键长越短,键能越大,共价键越稳定
①影响物质的熔、沸点,溶解度等物理性质 ②组成和结构相似的物质,随相对分子质量的增大,物质的熔、沸点升高 ①分子间氢键的存在,使物质的熔、沸点升高,在水中的溶解度增大 ②分子内氢键的存在,使物质的熔、沸点降低 共价键键能越大,分子稳定性越强
4.下列物质分子内和分子间均可形成氢键的是 ( )
A.NH3 B.
C.H2S D.C2H5OH
5.在“HI(s)→HI(g)→H2和I2”的变化过程中,被破坏的作用力依次是 ( )
A.范德华力、范德华力 B.范德华力、共价键
C.共价键、离子键 D.共价键、共价键
6.下列说法不正确的是 ( )
A.CaO中的离子键比MgO的弱
B.甲醇(CH3OH)的沸点比甲醛(HCHO)的沸点高
C.HF、H2O的沸点比HCl、H2S的沸点高很多
D.的沸点比的沸点高
1.下列叙述与范德华力无关的是 ( )
A.气体物质加压或降温时能凝结或凝固
B.熔、沸点高低:CH3CH3C.干冰易升华,SO2固体不易升华
D.氯化钠的熔点较高
2.(2023·日照高二期末)下列不能用氢键相关知识解释的是 ( )
A.羊毛衫水洗后变形 B.氨容易液化
C.H2O比H2S更稳定 D.冰浮在水面上
3.下列几种氢键①O—H…O;②N—H…N;
③F—H…F;④O—H…N。按氢键从强到弱的顺序正确的是 ( )
A.③>①>④>② B.①>②>③>④
C.③>①>②>④ D.①>④>③>②
4.下列说法不正确的是 ( )
A.HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高与范德华力强弱有关
B.H2O的熔、沸点高于H2S的熔、沸点是因为H2O分子间存在氢键
C.甲烷分子与水分子间可形成氢键
D.白酒中,乙醇分子和水分子间存在范德华力和氢键
5.(1)CH3OH(甲醇)的熔、沸点比与其相对分子质量接近的CH3CH3(乙烷)的熔、沸点高很多,其主要原因是 。
(2)C的最高价含氧酸根离子与Na+、K+、N形成的酸式盐溶解度都小于其正盐的溶解度,原因是HC粒子之间以 (填作用力)形成长链,减小了HC与水分子之间的作用导致溶解度减小。
第4节 分子间作用力
一、1.(1)相互作用 (2)弱 2.(1)相互作用力 (2)电性 饱和性 方向性 (3)相对分子质量 极性 (4)①大 高 < < < < < < ②小 低 < < ③低 < < ④低 <
对点训练
1.C [热稳定性HCl>HBr,是由于H—Cl键的键能大于H—Br,不能用范德华力大小来解释,故A错误;氧化性:Cl2>Br2,是因为Cl的电负性大,原子半径小,不能用范德华力大小来解释,故B错误;熔点I2>Br2,是因为相对分子质量I2>Br2,分子间的范德华力I2>Br2,故C正确;沸点:H2O>H2S是由于H2O分子间形成氢键而增大了分子间作用力,不能用范德华力大小来解释,故D错误。]
2.B [卤素单质的组成、结构相似,从F2到I2的相对分子质量逐渐增大,范德华力逐渐增大,对应物质的熔、沸点逐渐升高,聚集状态的变化为气态→气态→液态→固态。]
3.B [CH4和CH3CH3的结构类似,前者的相对分子质量小于后者,故前者的范德华力小于后者;CH3CH2CH2CH2CH3与是同分异构体,相对分子质量相同,后者的支链比前者多,前者的分子之间的接触面积大于后者,范德华力也是前者大于后者;SO2的相对分子质量大于CO2,且SO2是极性分子,而CO2是非极性分子,故SO2分子间的范德华力大于CO2;的极性小于,且两者相对分子质量相同,故的分子间的范德华力大于。]
二、1.(1)正电荷 负电荷 静电作用 (2)X—H…Y X—H Y 40 2.电负性 原子半径 吸引 N O F
对点训练
4.B [通常能形成氢键的分子中含有:N—H键、H—O键或H—F键。NH3、CH3CH2OH有氢键但只存在于分子间。B项中的O—H键与另一分子中或—O—H中的O可在分子间形成氢键,同一分子的O—H键与邻位中的O可在分子内形成氢键。]
5.B [碘化氢由分子构成,由固态转化为气态时,需要克服范德华力,碘化氢气体受热分解为氢气和碘时,需要破坏的是共价键,答案选B。]
6.D [由于Ca2+的半径比Mg2+的大,故CaO中的离子键比MgO的弱,A正确;由于甲醇分子间能够形成氢键,而甲醛不能,导致甲醇(CH3OH)的沸点比甲醛(HCHO)的沸点高,B正确;由于HF、H2O中均存在分子间氢键,而HCl、H2S中不存在氢键,导致HF、H2O的沸点比HCl、H2S的沸点高很多,C正确;形成分子内氢键,导致其沸点降低,而只能形成分子间氢键,导致沸点升高,故的沸点比的沸点低,D错误。]
课堂达标训练
1.D [气体物质加压或降温时能凝结或凝固是因为气体分子之间存在范德华力,A不符题意;结构相似的共价分子,相对分子质量越大,范德华力越大,因此熔、沸点高低:CH3CH32.C [羊毛属于蛋白质,含有大量氢键,水洗会破坏氢键,所以变形与氢键有关,A不符合题意;氨气分子之间存在氢键,分子聚集在一起,很容易形成液体,氨容易液化与氢键有关,B不符合题意;H2O比H2S更稳定是由于O元素的非金属性比S强,与氢键无关,C符合题意;冰中含大量氢键,相同情况下与水相比,体积膨胀,密度减小,因而浮在水面上,与氢键有关,D不符合题意。]
3.A [氢键可以表示为X—H…Y,氢键的强弱与X和Y的电负性大小有关,电负性越大,氢键越强;氢键的强弱还与X和Y的半径大小有关,X和Y的半径越小,Y越能接近H—X键,形成的氢键也越强。F、O、N中,F的电负性最大,半径最小,所以F—H…F是最强的氢键,O—H…O次之,O—H…N又次之,N—H…N最弱。]
4.C [HCl、HBr、HI的组成和结构相似,相对分子质量越大,范德华力越强,熔、沸点越高,A项正确;由于O原子的电负性大、半径小,所以H2O分子之间存在氢键,冰融化和水汽化都需要克服氢键,所以氢键的存在使H2O的熔、沸点比H2S的高,B项正确;氢键是由已经与电负性很大的原子形成共价键的H原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力,由于甲烷分子中C原子的电负性较小,所以甲烷分子和水分子间不能形成氢键,C项错误;乙醇分子和水分子间存在氢键和范德华力,D项正确。]
5.(1)CH3OH分子间能形成氢键,CH3CH3分子间不能形成氢键 (2)氢键
解析 (1)CH3OH中含—OH,分子之间能形成氢键,而CH3CH3分子间只有范德华力,所以CH3OH的熔、沸点比CH3CH3的高很多。(2)HC中含有—OH,所以HC离子之间能形成氢键而成链状,减小了HC与H2O之间的作用,导致NaHCO3、KHCO3、NH4HCO3的溶解度都小于其对应的正盐的溶解度。(共62张PPT)
第 节 分子间作用力
第 章 微粒间相互作用与物质性质
2
4
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.列举含有氢键的物质，知道氢键对物质性质的影响。
学习目标
一、范德华力与物质性质
二、氢键与物质性质
目
录
CONTENTS
课堂达标训练
课后巩固训练
一、范德华力与物质性质
对点训练
1.分子间作用力
(1)含义：分子之间存在着多种__________，人们将这些作用统称为分子间作用力。
(2)强度：分子间作用力比化学键弱得多，其中最常见的一种是范德华力。
相互作用
2.范德华力
(1)含义：分子之间普遍存在的一种____________，它使许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。
(2)实质：也是______作用，它没有________和________。
(3)影响范德华力的因素
主要包括相对分子质量的大小、分子的空间结构以及分子中电荷分布是否均匀等。对组成和结构相似的分子，其范德华力一般随着______________和______的增大而增大。
相互作用力
电性
饱和性
方向性
相对分子质量
极性
(4)范德华力对物质性质的影响
范德华力主要影响物质的熔点、沸点等物理性质。一般来说，分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高。具体如下：
①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越____，物质的熔、沸点通常越____。如熔、沸点：F2____Cl2____Br2____I2；CF4____CCl4____CBr4____CI4。
②分子组成相同的物质(即互为同分异构体)，分子对称性越好，分子间作用力越____，物质的熔、沸点通常越____。如熔、沸点：对二甲苯____间二甲苯____邻二甲苯。
大
＜
＜
＜
＜
＜
＜
高
小
低
＜
＜
③对于有机物中的同分异构体，支链越多，熔、沸点越____。如熔、沸点：新戊烷____异戊烷____正戊烷。
④相对分子质量相近的物质，分子的极性越小，分子间作用力越小，物质的熔、沸点通常越____。如熔、沸点：N2____CO。
低
<
<
低
＜
1.(2023·北京海淀期中)下列事实可用范德华力大小解释的是( )
A.热稳定性：HCl>HBr B.氧化性：Cl2>Br2
C.熔点：I2>Br2 D.沸点：H2O>H2S
解析 热稳定性HCl>HBr，是由于H—Cl键的键能大于H—Br，不能用范德华力大小来解释，故A错误；氧化性：Cl2>Br2，是因为Cl的电负性大，原子半径小，不能用范德华力大小来解释，故B错误；熔点I2>Br2，是因为相对分子质量I2>Br2，分子间的范德华力I2>Br2，故C正确；沸点：H2O>H2S是由于H2O分子间形成氢键而增大了分子间作用力，不能用范德华力大小来解释，故D错误。
C
2.在常温、常压下卤素单质(从F2到I2)的聚集状态依次为气态、气态、液态、固态的原因是( )
A.原子间的化学键的键能逐渐减小 B.范德华力逐渐增大
C.原子半径逐渐增大 D.氧化性逐渐减弱
解析 卤素单质的组成、结构相似，从F2到I2的相对分子质量逐渐增大，范德华力逐渐增大，对应物质的熔、沸点逐渐升高，聚集状态的变化为气态→气态→液态→固态。
B
B
【题后归纳】 有关分子间作用力的辨析
(1)在由分子构成的物质中，分子与分子之间存在着分子间作用力，而在分子内部的成键原子之间存在共价键。
(2)离子化合物中不存在分子间作用力。
(3)金刚石、单质硅、二氧化硅等由原子通过共价键相结合构成的物质，铝、铜、铁等金属单质中，均不存在分子间作用力。
(4)稀有气体是由分子构成的物质，但其分子是单原子分子，所以其原子(实为分子)间的作用力是分子间作用力。
二、氢键与物质性质
对点训练
1.氢键的含义和表示方法
(1)含义(以H2O分子为例)：当一个水分子中的氢原子与另一个水分子中氧原子接近时，带有部分________的氢原子允许带有部分________的氧原子充分接近它，并产生__________形成氢键。氢键也是一种常见的分子间作用力。
(2)表示方法和作用能：通常用____________表示。氢键的作用能是指X—H…Y分解为________和____所需要的能量，一般不超过______ kJ·mol－1，比范德华力的作用能大，但比化学键的键能小得多。
正电荷
负电荷
静电作用
X—H…Y
X—H
Y
40
2.氢键形成的条件
在X—H…Y中，氢原子两边的X原子和Y原子所属元素通常具有较大的________和较小的__________，或者说氢原子位于X原子和Y原子之间且X原子和Y原子具有强烈______电子的作用，氢键才能形成。X、Y一般为____、____、____原子。
电负性
原子半径
吸引
N
O
F
3.氢键的类型
氢键既可以存在于分子之间，也可以存在于分子内部的原子团之间。如邻羟基苯甲醛分子内的羟基与醛基之间存在氢键，对羟基苯甲醛存在分子间氢键(如图)。
4.氢键对物质性质的影响
(1)对物质熔、沸点的影响
①分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高，因为要使液体汽化，必须破坏大部分分子间的氢键，这需要较多的能量；要使晶体熔化，也要破坏一部分分子间的氢键。
②分子内氢键的形成使物质的熔点、沸点降低，如邻羟基苯甲醛的熔点、沸点比对羟基苯甲醛的熔点、沸点低。
(2)对溶解度的影响
在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂分子间可以形成氢键，则溶质的溶解性增大。例如，乙醇和水能以任意比例互溶。
(3)对水的密度的影响
绝大多数物质固态时的密度大于液态时的密度，但是在0 ℃附近的水的密度却是液态的大于固态的。
5.氢键与范德华力、共价键的比较
类型 范德华力 氢键 共价键
特征 无方向性，无饱和性 有方向性，有饱和性 有方向性，有饱和性
强度 共价键＞氢键＞范德华力
影响强度的因素 ①随着分子极性增大而增大 ②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 对于X—H…Y，X、Y的电负性越大，Y原子的半径越小，氢键越强 成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定
类型 范德华力 氢键 共价键
对物质性质的影响 ①影响物质的熔、沸点，溶解度等物理性质 ②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高 ①分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大 ②分子内氢键的存在，使物质的熔、沸点降低 共价键键能越大，分子稳定性越强
B
5.在“HI(s)→HI(g)→H2和I2”的变化过程中，被破坏的作用力依次是( )
A.范德华力、范德华力 B.范德华力、共价键
C.共价键、离子键 D.共价键、共价键
解析 碘化氢由分子构成，由固态转化为气态时，需要克服范德华力，碘化氢气体受热分解为氢气和碘时，需要破坏的是共价键，答案选B。
B
D
课堂达标训练
1.下列叙述与范德华力无关的是( )
A.气体物质加压或降温时能凝结或凝固
B.熔、沸点高低：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
D
解析 气体物质加压或降温时能凝结或凝固是因为气体分子之间存在范德华力，A不符题意；结构相似的共价分子，相对分子质量越大，范德华力越大，因此熔、沸点高低：CH3CH3＜CH3(CH2)2CH3，B不符题意；干冰是固态的二氧化碳，二氧化碳是非极性分子，二氧化硫是极性分子，极性越强范德华力越强，因此干冰易升华，SO2固体不易升华，C不符题意；氯化钠是离子化合物，不存在范德华力，氯化钠的熔点较高是离子键较强，与范德华力无关，D符合题意。
2.(2023·日照高二期末)下列不能用氢键相关知识解释的是( )
A.羊毛衫水洗后变形 B.氨容易液化
C.H2O比H2S更稳定 D.冰浮在水面上
解析 羊毛属于蛋白质，含有大量氢键，水洗会破坏氢键，所以变形与氢键有关，A不符合题意；氨气分子之间存在氢键，分子聚集在一起，很容易形成液体，氨容易液化与氢键有关，B不符合题意；H2O比H2S更稳定是由于O元素的非金属性比S强，与氢键无关，C符合题意；冰中含大量氢键，相同情况下与水相比，体积膨胀，密度减小，因而浮在水面上，与氢键有关，D不符合题意。
C
3.下列几种氢键①O—H…O；②N—H…N；③F—H…F；④O—H…N。按氢键从强到弱的顺序正确的是( )
A.③>①>④>② B.①>②>③>④ C.③>①>②>④ D.①>④>③>②
解析 氢键可以表示为X—H…Y，氢键的强弱与X和Y的电负性大小有关，电负性越大，氢键越强；氢键的强弱还与X和Y的半径大小有关，X和Y的半径越小，Y越能接近H—X键，形成的氢键也越强。F、O、N中，F的电负性最大，半径最小，所以F—H…F是最强的氢键，O—H…O次之，O—H…N又次之，N—H…N最弱。
A
4.下列说法不正确的是( )
A.HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高与范德华力强弱有关
B.H2O的熔、沸点高于H2S的熔、沸点是因为H2O分子间存在氢键
C.甲烷分子与水分子间可形成氢键
D.白酒中，乙醇分子和水分子间存在范德华力和氢键
C
解析 HCl、HBr、HI的组成和结构相似，相对分子质量越大，范德华力越强，熔、沸点越高，A项正确；由于O原子的电负性大、半径小，所以H2O分子之间存在氢键，冰融化和水汽化都需要克服氢键，所以氢键的存在使H2O的熔、沸点比H2S的高，B项正确；氢键是由已经与电负性很大的原子形成共价键的H原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力，由于甲烷分子中C原子的电负性较小，所以甲烷分子和水分子间不能形成氢键，C项错误；乙醇分子和水分子间存在氢键和范德华力，D项正确。
CH3OH分子间能形成氢键，CH3CH3分子间不能
形成氢键
氢键
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
1.下列关于范德华力的叙述中，不正确的是( )
A.范德华力的实质是一种电性作用，范德华力是一种化学键
B.范德华力普遍存在于分子间，它使许多物质能以一定的凝聚态存在
C.范德华力与物质的熔、沸点有关，与物质的稳定性无关
D.范德华力没有饱和性与方向性
A
解析 范德华力实质是电性作用，作用能通常比化学键的键能小得多，A项错误。范德华力普遍存在于分子间，使许多物质能以液态、固态存在，B项正确。范德华力越大，物质的熔、沸点越高；而物质的稳定性与化学键有关，C项正确。范德华力的特征为没有饱和性、方向性，D项正确。
2.下列各组内每种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
解析 HClO4和H2SO4可形成分子间氢键，A正确；Se的电负性较弱，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中碘元素电负性较弱，不能形成分子间氢键，D项错误。
A
3.下列说法正确的是( )
A.在“石蜡→液态石蜡→石蜡蒸气→裂化气”的变化过程中，被破坏的作用力依次是范德华力、共价键、共价键
B.某物质固态时不导电但在熔融状态下能导电，则该物质中一定含有离子键
C.干冰溶于水生成碳酸的过程只需克服分子间作用力
D.H2O分子之间的作用力大于H2S，故前者比后者稳定
B
解析 “石蜡→液态石蜡→石蜡蒸气”属于物质的三态变化，属于物理变化，破坏了范德华力，“石蜡蒸气→裂化气”发生了化学变化，破坏了共价键，所以在“石蜡→液态石蜡→石蜡蒸气→裂化气”的变化过程中，被破坏的作用力依次是范德华力、范德华力、共价键，A错误；固态不导电，则固体中没有自由移动的离子或自由移动的电子，不是金属，熔融时能导电，说明其可以电离出自由移动的离子，其构成微粒一定为离子，则一定为离子化合物，B正确；二氧化碳与水反应生成碳酸，发生了化学变化，共价键被破坏，C错误；稳定性与化学键有关，即水分子稳定是因H—O键键能大，而与分子间作用力无关，D错误。
4.如图中每条折线表示周期表ⅣA～ⅦA族中的某一族元素简单氢化物的沸点变化。每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是( )
D
A.H2S B.HCl
C.PH3 D.SiH4
解析 在ⅣA～ⅦA族元素的简单氢化物中，NH3、H2O、HF因分子间存在氢键，沸点高于同主族相邻元素的简单氢化物的沸点，只有ⅣA族元素简单氢化物不存在反常现象，所以a点代表的应是SiH4。
5.氨气极易溶于水的原因之一也是与氢键有关。请判断NH3溶于水后，形成的NH3·H2O的合理结构是( )
B
6.下列说法中错误的是( )
A.卤化氢中HF的沸点最高，是由于HF分子间存在氢键
B. H2O的沸点比HF的高，与氢键有关
C.氨气极易溶于水，重要的原因之一是由于氨分子与水分子之间能形成氢键
D.相同量的水在气态、液态和固态时均有氢键，且氢键的数目依次增多
解析 因氟化氢分子之间存在氢键，所以HF是卤化氢中沸点最高的，A正确；NH3·H2O中NH3与H2O之间存在氢键，C正确；在气态时，分子间距离大，分子之间没有氢键，故D错。
D
7.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( )
D
A.氢键、共价键
B.离子键、氢键、共价键
C.离子键、范德华力
D.离子键、氢键、范德华力
解析 维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有离子键、氢键、范德华力，D项正确。
8.若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间主要的相互作用依次是( )
A.氢键、分子间作用力、非极性键 B.氢键、氢键、极性键
C.氢键、极性键、分子间作用力 D.分子间作用力、氢键、非极性键
解析 固态的水与液态的水分子间的作用力种类相同，均为氢键和范德华力，区别在于氢键的数目，故由固态水→液态水破坏氢键，同样，由液态水变成水蒸气时，破坏的也是氢键，而由H2O(气)→H2(气)＋O2(气)时破坏的是极性键，故选B。
B
9.下列两组命题中，Ⅱ组中命题正确，且能用Ⅰ组中的命题加以解释的是( )
D
选项 Ⅰ组 Ⅱ组
A 相对分子质量：HCl＞HF 沸点：HCl高于HF
B 键能：H—O＞H—S键 沸点：H2O高于H2S
C 分子间作用力：H2O＞H2S 稳定性：H2O强于H2S
D 相对分子质量：HI＞HCl 沸点：HI高于HCl
解析 由于相对分子质量：HCl＞HF，所以范德华力：HCl＞HF，但HF分子间存在氢键，而HCl分子间不存在氢键，所以沸点HCl低于HF，A中命题Ⅱ不正确；由于原子半径：O＜S，键长H—O＜H—S，所以键能：H—O＞H—S键，但沸点与共价键的键能无关，H2O分子间存在氢键，所以沸点H2O高于H2S，B中命题Ⅰ不能解释命题Ⅱ；由于相对分子质量：H2S＞H2O，所以范德华力：H2S＞H2O，但H2O分子间存在氢键，所以分子间作用力：H2O＞H2S，由于键能H—O＞H—S键，所以稳定性H2O强于H2S，分子的稳定性与分子间作用力无关，所以C中命题Ⅰ不能解释命题Ⅱ；由于相对分子质量：HI＞HCl，所以范德华力：HI＞HCl，沸点：HI高于HCl，命题Ⅰ能解释命题Ⅱ。
10.氧是地壳中含量最多的元素，氮是空气中含量最多的元素。
(1)H2O中的O—H键、分子间的范德华力和氢键由强到弱的顺序依次为________>________>___________。
O—H键
氢键
范德华力
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。
(3)N、P、As都属于第ⅤA族元素，形成简单氢化物的沸点由高到低的顺序为____________(填分子式，下同)>________>________。
NH3
AsH3
PH3
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。
(4)如图1表示某种含氮有机化合物的结构简式，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)。分子内存在空腔，能嵌入某种离子或分子并形成4个氢键予以识别。
c
B级 素养培优练
11.如图所示为元素周期表短周期的一部分，其中D的原子核电荷数是B的2倍。下列有关A、B、C、D、E五种元素的叙述中，不正确的是( )
B
A.固态的AB2升华时只需克服范德华力
B.C的氢化物分子间能形成氢键而E的氢化物分子间不能形成氢键是因为C—H键更短
C.D的单质在过量的B2中燃烧的产物为DB2
D.A与E形成的化合物分子AE4是非极性分子
A B C
D E
解析 由所给部分元素周期表及D的原子核电荷数是B的2倍，可知A、B、C、D、E五种元素分别是C、O、F、S、Cl。HF分子间能形成氢键，主要是因为F的电负性大，且原子半径较小；硫在O2中燃烧生成SO2，选B。
A B C
D E
12.下列现象与氢键有关的是( )
①NH3的熔、沸点比第ⅤA族其他元素的简单氢化物高
②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶
③水分子高温下也很稳定
④苯酚、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氢原子的活泼性依次减弱
A. ①② B. ③④ C. ①③ D. ②④
A
解析 ①在第ⅤA族元素中，N的电负性最强，NH3分子之间存在氢键，所以NH3的熔、沸点比第ⅤA族其他元素的简单氢化物高，与氢键有关；②—OH、—COOH与水分子间能形成氢键，所以小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶与氢键有关；③水分子高温下也很稳定，其稳定性与O—H键有关，而与氢键无关；④—OH上氢原子的活泼性与O—H键极性有关，并不是与氢键有关。
13.回答下列问题。
(1)硅烷(SinH2n＋2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如下图所示，呈现这种变化关系的原因是__________________________________________________
________________________________________________________________。
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
解析 硅烷是由分子通过范德华力形成的，相对分子质量越大，范德华力越强，沸点越高。
(2)①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________________________________________
____________________________________________________________________。
②H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因它们是极性分子外，还因为___________________________________________________________________，
乙醇在H2O中的溶解度大于在H2S中的，其原因是___________________________________________________________________。
乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间
不能形成氢键
H2O与CH3CH2OH分子间可以形成氢键
H2O分子和乙醇分子之间能形成氢键，而H2S分子和乙醇分子之间不能形成氢键
bd
＜作业14 分子间作用力
(分值:70分)
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意(1~9题,每小题4分)
1.下列关于范德华力的叙述中,不正确的是 ( )
范德华力的实质是一种电性作用,范德华力是一种化学键
范德华力普遍存在于分子间,它使许多物质能以一定的凝聚态存在
范德华力与物质的熔、沸点有关,与物质的稳定性无关
范德华力没有饱和性与方向性
2.下列各组内每种物质都能形成分子间氢键的是 ( )
HClO4和H2SO4 CH3COOH和H2Se
C2H5OH和NaOH H2O2和HI
3.下列说法正确的是 ( )
在“石蜡→液态石蜡→石蜡蒸气→裂化气”的变化过程中,被破坏的作用力依次是范德华力、共价键、共价键
某物质固态时不导电但在熔融状态下能导电,则该物质中一定含有离子键
干冰溶于水生成碳酸的过程只需克服分子间作用力
H2O分子之间的作用力大于H2S,故前者比后者稳定
4.如图中每条折线表示周期表ⅣA~ⅦA族中的某一族元素简单氢化物的沸点变化。每个小黑点代表一种氢化物,其中a点代表的是 ( )
H2S HCl
PH3 SiH4
5.氨气极易溶于水的原因之一也是与氢键有关。请判断NH3溶于水后,形成的NH3·H2O的合理结构是 ( )
… …
… …
6.下列说法中错误的是 ( )
卤化氢中HF的沸点最高,是由于HF分子间存在氢键
H2O的沸点比HF的高,与氢键有关
氨气极易溶于水,重要的原因之一是由于氨分子与水分子之间能形成氢键
相同量的水在气态、液态和固态时均有氢键,且氢键的数目依次增多
7.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 ( )
氢键、共价键
离子键、氢键、共价键
离子键、范德华力
离子键、氢键、范德华力
8.若不断地升高温度,实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间主要的相互作用依次是 ( )
氢键、分子间作用力、非极性键
氢键、氢键、极性键
氢键、极性键、分子间作用力
分子间作用力、氢键、非极性键
9.下列两组命题中,Ⅱ组中命题正确,且能用Ⅰ组中的命题加以解释的是 ( )
选项 Ⅰ组 Ⅱ组
相对分子质量:HCl>HF 沸点:HCl高于HF
键能:H—O>H—S键 沸点:H2O高于H2S
分子间作用力:H2O>H2S 稳定性:H2O强于H2S
相对分子质量:HI>HCl 沸点:HI高于HCl
10.(11分)氧是地壳中含量最多的元素,氮是空气中含量最多的元素。
(1)(3分)H2O中的O—H键、分子间的范德华力和氢键由强到弱的顺序依次为 > > 。
(2)(2分)的沸点高于,其原因是
。
(3)(3分)N、P、As都属于第ⅤA族元素,形成简单氢化物的沸点由高到低的顺序为 (填分子式,下同)> > 。
(4)(3分)如图1表示某种含氮有机化合物的结构简式,其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)。分子内存在空腔,能嵌入某种离子或分子并形成4个氢键予以识别。
下列分子或离子中,能被该有机化合物识别的是 (填字母)。
a.CF4 b.CH4
c.N d.H2O
B级 素养培优练
(11~12题,每小题4分)
11.如图所示为元素周期表短周期的一部分,其中D的原子核电荷数是B的2倍。下列有关A、B、C、D、E五种元素的叙述中,不正确的是 ( )
A B C
D E
固态的AB2升华时只需克服范德华力
C的氢化物分子间能形成氢键而E的氢化物分子间不能形成氢键是因为C—H键更短
D的单质在过量的B2中燃烧的产物为DB2
A与E形成的化合物分子AE4是非极性分子
12.下列现象与氢键有关的是 ( )
①NH3的熔、沸点比第ⅤA族其他元素的简单氢化物高
②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶
③水分子高温下也很稳定
④苯酚、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氢原子的活泼性依次减弱
①② ③④
①③ ②④
13.(15分)回答下列问题。
(1)(2分)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如下图所示,呈现这种变化关系的原因是 。
(2)(6分)①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 。
②H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶,除因它们是极性分子外,还因为
,
乙醇在H2O中的溶解度大于在H2S中的,其原因是 。
(3)(4分)关于化合物,下列叙述正确的有 (填字母)。
a.分子间可形成氢键
b.分子中既有极性键又有非极性键
c.分子中含有7个σ键和1个π键
d.该分子在水中的溶解度大于CH3CHCHCH3
(4)(3分)已知苯酚()具有弱酸性,其Ka=1.1×10-10;水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键。据此判断,相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸) (1分)(填“>”或“<”)Ka(苯酚),其原因是 (2分)。
作业14 分子间作用力
1.A [范德华力实质是电性作用,作用能通常比化学键的键能小得多,A项错误。范德华力普遍存在于分子间,使许多物质能以液态、固态存在,B项正确。范德华力越大,物质的熔、沸点越高;而物质的稳定性与化学键有关,C项正确。范德华力的特征为没有饱和性、方向性,D项正确。]
2.A [HClO4和H2SO4可形成分子间氢键,A正确;Se的电负性较弱,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中碘元素电负性较弱,不能形成分子间氢键,D项错误。]
3.B [ “石蜡→液态石蜡→石蜡蒸气”属于物质的三态变化,属于物理变化,破坏了范德华力,“石蜡蒸气→裂化气”发生了化学变化,破坏了共价键,所以在“石蜡→液态石蜡→石蜡蒸气→裂化气”的变化过程中,被破坏的作用力依次是范德华力、范德华力、共价键,A错误;固态不导电,则固体中没有自由移动的离子或自由移动的电子,不是金属,熔融时能导电,说明其可以电离出自由移动的离子,其构成微粒一定为离子,则一定为离子化合物,B正确;二氧化碳与水反应生成碳酸,发生了化学变化,共价键被破坏,C错误;稳定性与化学键有关,即水分子稳定是因H—O键键能大,而与分子间作用力无关,D错误。]
4.D [在ⅣA~ⅦA族元素的简单氢化物中,NH3、H2O、HF因分子间存在氢键,沸点高于同主族相邻元素的简单氢化物的沸点,只有ⅣA族元素简单氢化物不存在反常现象,所以a点代表的应是SiH4。]
5.B [NH3溶于水后形成NH3·H2O,NH3·H2O的电离方程式为NH3·H2ON+OH-,可知其结构中含有铵根离子和氢氧根离子的基本结构,故NH3·H2O的合理结构是B选项。]
6.D [因氟化氢分子之间存在氢键,所以HF是卤化氢中沸点最高的,A正确;NH3·H2O中NH3与H2O之间存在氢键,C正确;在气态时,分子间距离大,分子之间没有氢键,故D错。]
7.D [维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有离子键、氢键、范德华力,D项正确。]
8.B [固态的水与液态的水分子间的作用力种类相同,均为氢键和范德华力,区别在于氢键的数目,故由固态水→液态水破坏氢键,同样,由液态水变成水蒸气时,破坏的也是氢键,而由H2O(气)→H2(气)+O2(气)时破坏的是极性键,故选B。]
9.D [由于相对分子质量:HCl>HF,所以范德华力:HCl>HF,但HF分子间存在氢键,而HCl分子间不存在氢键,所以沸点HCl低于HF,A中命题Ⅱ不正确;由于原子半径:OH—S键,但沸点与共价键的键能无关,H2O分子间存在氢键,所以沸点H2O高于H2S,B中命题Ⅰ不能解释命题Ⅱ;由于相对分子质量:H2S>H2O,所以范德华力:H2S>H2O,但H2O分子间存在氢键,所以分子间作用力:H2O>H2S,由于键能H—O>H—S键,所以稳定性H2O强于H2S,分子的稳定性与分子间作用力无关,所以C中命题Ⅰ不能解释命题Ⅱ;由于相对分子质量:HI>HCl,所以范德华力:HI>HCl,沸点:HI高于HCl,命题Ⅰ能解释命题Ⅱ。]
10.(1)O—H键 氢键 范德华力
(2)能形成分子间氢键,而能形成分子内氢键
(3)NH3 AsH3 PH3 (4)c
解析 (1)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。
(2)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。(3)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。(4)能被该有机物识别即能嵌入空腔形成4个氢键,则要求该分子或离子是正四面体结构且能形成4个氢键,只有N符合要求。
11.B [由所给部分元素周期表及D的原子核电荷数是B的2倍,可知A、B、C、D、E五种元素分别是C、O、F、S、Cl。HF分子间能形成氢键,主要是因为F的电负性大,且原子半径较小;硫在O2中燃烧生成SO2,选B。]
12.A [①在第ⅤA族元素中,N的电负性最强,NH3分子之间存在氢键,所以NH3的熔、沸点比第ⅤA族其他元素的简单氢化物高,与氢键有关; ②—OH、—COOH与水分子间能形成氢键,所以小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶与氢键有关; ③水分子高温下也很稳定,其稳定性与O—H键有关,而与氢键无关;④—OH上氢原子的活泼性与O—H键极性有关,并不是与氢键有关。]
13.(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)①乙二胺分子间可以形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键 ②H2O与CH3CH2OH分子间可以形成氢键 H2O分子和乙醇分子之间能形成氢键,而H2S分子和乙醇分子之间不能形成氢键
(3)bd (4)< 中形成分子内氢键,使其更难电离出H+
解析 (1)硅烷是由分子通过范德华力形成的,相对分子质量越大,范德华力越强,沸点越高。(2)①乙二胺分子中存在N—H键,故乙二胺分子间存在氢键,三甲胺中不能形成氢键,所以乙二胺的沸点高于三甲胺。②H2O与乙醇可以形成分子间氢键,使得水与乙醇互溶;而H2S与乙醇不能形成分子间氢键,故乙醇在H2S中的溶解度小于H2O。(3)分子中不存在与电负性很强、原子半径小的元素相连的H原子,所以不存在氢键,故a不正确;分子中碳碳键是非极性键,碳氢键、碳氧键是极性键,b正确;分子中有3个碳碳σ键、2个碳氧σ键、4个碳氢σ键,2个碳氧π键和1个碳碳π键,共有9个σ键和3个π键,故c不正确;由于醛基中的氧原子与水分子间形成氢键,增大了其在水中的溶解度,d正确。(4)中形成分子内氢键,使其更难电离出H+,故相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸)
