(共52张PPT)
微专题4 粒子间作用力的
判断及对物质性质的影响
一、判断共价键类型的方法
1.共价键的分类
2.σ键与π键的判断
3.大π键
(1)定义。
在多原子分子中如有相互平行的p轨道,它们连贯重叠在一起构成一个整体,
p电子在多个原子间运动形成π型化学键,这种不局限在两个原子之间的π键称为离域π键,或共轭大π键,简称大π键。
(2)符号表示。
4.极性键和非极性键的判断
非极性键的判断方法:由相同元素的原子形成的共价键是非极性键。如单质分子(Xn,n>1)(如H2、Cl2、O2、P4等)、某些共价化合物(如C2H2、C2H4、CH3CH2OH等)和某些离子化合物(如Na2O2、CaC2等)含有非极性键。
[典例1] 回答下列问题。
2∶1
3
6
2
【解析】 (2)1个CO2和4个H2中共含有6个σ键和2个π键,若有1 mol CH4生成,则有6 mol σ键和 2 mol π键断裂。
[思路点拨] 明确σ键和π键的含义是解答该题的关键,注意离域π键的定义及分子中相互平行的P轨道的电子的判断。
[训练1] 有下列十种物质:
①CH4 ②CH3CH2OH ③N2 ④HCl
⑤CO2 ⑥CH3CH3 ⑦C2H4 ⑧C2H2
⑨H2O2 ⑩HCHO
请按要求回答下列问题(填序号)。
(1)只有σ键的有 ,既有σ键又有π键的有 。
(2)只含有极性键的化合物有 ,既含有极性键又含有非极性键的化合物有 。
(3)含有双键的有 ,含有三键的有 。
①②④⑥⑨
③⑤⑦⑧⑩
①④⑤⑩
②⑥⑦⑧⑨
⑤⑦⑩
③⑧
可根据两点判断化学键类型,a.单键只有σ键,双键中有1个σ键和1个π键,三键中有1个σ键和2个π键;b.同种元素原子之间形成的共价键是非极性键,不同种元素原子之间形成的共价键是极性键。
二、分子间作用力对物质性质的影响
1.范德华力对物质性质的影响
范德华力是普遍存在于分子间的作用力,其强度比化学键弱,对物质的熔点、沸点和硬度有影响,范德华力越大,熔、沸点越高,硬度越大。一般来讲,具有相似空间结构的分子,相对分子质量越大,范德华力越大;分子的极性越大,范德华力越大。
2.氢键对物质性质的影响
对物质熔、
沸点的影响 ①含有分子间氢键的物质熔、沸点往往比同系列氢化物的熔、沸点高,如ⅤA、ⅥA、ⅦA三个主族中NH3、H2O和HF的熔、沸点反常的高;
②含有分子内氢键的物质,熔、沸点一般会有所降低,如有分子内氢键的邻硝基苯酚熔点(45 ℃)比有分子间氢键的间硝基苯酚熔点(96 ℃)和对硝基苯酚熔点(114 ℃)都要低
对溶解度的
影响 在极性溶剂中,如果溶质分子与溶剂分子之间可以形成氢键,则溶质的溶解度增大,如HF和NH3在水中的溶解度比较大。而溶质分子内如果能够形成氢键,它在极性溶剂中的溶解度则会有所降低
[典例2] 回答下列问题。
A
。
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
苯胺分子间存在氢键
(3)如图为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为 。
S8的相对分子质量大,分子间范德华力大
H2O>CH3OH>CO2>H2
。
H2O与CH3OH均为
极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2相对分子质
量较大,范德华力较大
(5)ZnF2为离子化合物,ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是
。
ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、
ZnI2的化学键以共价键为主,且极性较小
【解析】 (5)由电负性为F>Cl>Br>I,结合4种物质溶解性的差别可推知,溶解性不同的原因是ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主,且极性较小。
(6)我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl
(用R代表)。经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。
[训练2] 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
[A] 相对分子质量:HCl>HF 沸点:HCl高于HF
[B] 键能:H—O>H—S 沸点:H2O高于H2S
[C] 分子间作用力:H2O>H2S 热稳定性:H2O强于H2S
[D] 相对分子质量:HI>HCl 沸点:HI高于HCl
D
【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项不符合题意;由于原子半径OH—S,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项不符合题意;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,所以热稳定性H2O强于H2S,分子的热稳定性与分子间作用力无关,C项不符合题意;由于相对分子质量HI>HCl,所以范德华力HI>HCl,沸点HI高于HCl,D项符合题意。
(时间:30分钟 满分:61分)
(选择题1~12题,每小题3分,共36分)
1.(2024·四川南充白塔中学期中)下列各组物质熔化或升华时,所克服的粒子间作用属于同种类型的是( )
[A] 碘和干冰升华
[B] 氯化钠和蔗糖熔化
[C] 镁和冰熔化
[D] 氯化铯和二氧化硅熔化
A
【解析】 碘和干冰升华均破坏的是分子间作用力,A正确;氯化钠熔化破坏离子键,蔗糖熔化破坏分子间作用力,克服的粒子间作用不同,B错误;镁熔化破坏金属键,冰熔化破坏分子间作用力,克服的粒子间作用不同,C错误;氯化铯熔化破坏离子键,二氧化硅熔化破坏共价键,克服的粒子间作用不同,D错误。
2.(2025·北京房山区开学测试)下列事实不能用氢键解释的是( )
[A] 稳定性:HF>H2O
[B] 沸点:H2O>H2S
[C] 溶解性(水中):NH3>PH3
[D] 密度:H2O(l)>H2O(s)
A
【解析】 原子半径:FH—O,所以稳定性:
HF>H2O,与氢键无关,A符合题意;水分子间可形成氢键,硫化氢分子间不能形成氢键,所以沸点:H2O>H2S,B不符合题意;氨分子与水分子间可形成氢键,所以NH3易溶于水,磷化氢分子与水分子间不能形成氢键,所以溶解性(水
中):NH3>PH3,C不符合题意;水分子间存在氢键,氢键具有方向性,导致水结冰时存在较大空隙,所以冰的密度比液态水的小,D不符合题意。
3.(2024·天津红桥区期中)下列各项比较中前者高于(或大于或强于)后者的是( )
[A] CH4在水中的溶解度和NH3在水中的溶解度
[B] I2在水中的溶解度和I2在CCl4中的溶解度
[C] I与H形成的共价键的极性和F与H形成的共价键的极性
[D] 甲酸(HCOOH)的酸性和乙酸(CH3COOH)的酸性
D
【解析】 CH4是非极性分子,NH3、H2O是极性分子,所以CH4在水中的溶解度小于NH3在水中的溶解度,A不符合题意;I2、CCl4是非极性分子,H2O是极性分子,所以I2在水中的溶解度小于I2在CCl4中的溶解度,B不符合题意;元素的非金属性越强、电负性越大,其与氢原子形成的共价键的极性就越强,元素的非金属性:I
CH3COOH,D符合题意。
C
4.(2024·广东广州二中期中)下列叙述不正确的是( )
[A] CS2的熔、沸点比CO2的高,与分子间的范德华力有关系
[B] I2易溶于CS2,可用“相似相溶”规律解释
[C] CS2为V形极性分子,粒子间的作用力为范德华力
【解析】 CS2和CO2中均不含氢键,故前者的熔、沸点比后者的高,与分子间的范德华力有关系,A项正确;I2和CS2均为非极性分子,非极性分子易溶于非极性溶剂,符合“相似相溶”规律,B项正确;CS2为直线形非极性分子,粒子间作用力为范德华力,C项错误;单键全是σ键,双键含一个σ键和一个π键,则题给分子中σ键∶π键=8∶2=4∶1,D项正确。
5.下列现象与氢键有关的是( )
①液态氟化氢中有三聚氟化氢[(HF)3]分子存在 ②水分子在高温下也很稳定 ③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些 ④邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
[A] ②③④ [B] ①③④
[C] ①②③ [D] ①②④
B
【解析】 ①F的电负性大,HF中的化学键的极性强,氟化氢分子间易形成氢键,导致液态氟化氢中形成三聚氟化氢[(HF)3]分子,与氢键有关,符合题意;②水分子在高温下很稳定与氧元素的非金属性强、氢氧键的键能大有关,与氢键无关,不符合题意;③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些,其主要原因是接近水的沸点的水蒸气中存在相当量水分子因氢键而形成“缔合分子”,符合题意;④邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键,对羟基苯甲酸能形成分子间氢键,则邻羟基苯甲酸的分子间作用力小于对羟基苯甲酸的,其熔、沸点低于对羟基苯甲酸的,与氢键有关,符合题意。综上所述,故选B。
6.下列模型分别表示C2H2、P4、SF6的结构,下列说法正确的是( )
[A] 31 g P4中含有1 mol σ键
[B] SF6是由非极性键构成的分子
[C] 1 mol C2H2中有3 mol σ键和2 mol π键
[D] C2H2中不含非极性键
C
[A] N2与CO中都含σ键和π键
[B] N2与CO中的π键不完全相同
[C] 电负性:C[D] N2中含有2个π键,CO中含有1个π键
D
【解析】 从题图可以看出,N2与CO均含有1个σ键和2个π键,A项正确,D项错误;N2中的π键是由每个氮原子各提供一个p电子以“肩并肩”的方式形成的,而CO中的一个π键是由氧原子单方面提供电子对形成的,B项正确;同一周期主族元素从左到右,电负性逐渐增大,故电负性:CB
9.(2025·广东部分学校大联考)某省在甲醇生产方面进行了多元化发展,包括传统甲醇的生产以及生物质绿色甲醇的研发和生产,为该省及周边地区的能源结构调整和环境改善做出贡献。下列叙述错误的是( )
[A] 甲醇分子是极性分子
[B] 甲醇分子之间能形成氢键
[C] 甲醇分子的VSEPR模型为正四面体形
[D] 甲醇分子只含极性共价键
C
【解析】 甲醇分子的结构简式为CH3OH,结构不对称,是极性分子,A正确;甲醇分子中含有—OH,分子之间能形成O—H…O氢键,B正确;甲醇分子中的中心原子C的价层电子对数为4,发生sp3杂化,则其VSEPR模型为四面体形,但不是正四面体形,C错误;甲醇分子中含有C—H、C—O、O—H,它们都是极性共价键,D正确。
10.(2025·福建龙岩一级校联盟期中)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,其催化的一个实例如图所示。下列说法正确的是( )
C
[A] 化合物甲、乙均为手性分子
[B] 化合物甲分子中σ键与π键的数目之比为 12∶1
[C] 化合物乙中采取sp3杂化的原子有N、C、O
[D] 化合物甲、乙均存在分子间氢键
【解析】 手性碳原子必须是饱和碳原子,且饱和碳原子上要连有4个不同的原子或原子团,化合物甲中没有连有4个不同的原子或原子团的饱和碳原子,不可能是手性分子,故A错误;单键都是σ键,双键中含有1个σ键与1个π键,所以化合物甲分子中σ键与π键的数目之比为13∶1,故B错误;化合物乙中的碳原子均是饱和碳原子,由于O的成键电子对数为2,此时孤电子对数为2,因此其价层电子对数为4,N的成键电子对数为3,此时孤电子对数为1,因此其价层电子对数为4,N、C、O均是sp3杂化,故C正确;化合物甲不存在分子间氢键,化合物乙中含有氨基,可以形成分子间氢键,故D错误。
11.(2025·四川阆中东风中学校月考)某离子液体由原子序数依次增大的短周期主族元素Q、W、X、Y、Z组成(结构如图所示)。W是有机化合物分子骨架元素,基态Y原子的s能级电子数比p能级上少1个,Z的一种单质在空气中易自燃。下列说法错误的是( )
[A] 第一电离能:Y>X>Z
[B] W、X分别与Q形成的最简单化合物的沸点:X>W
[C] 最高价氧化物对应的水化物的酸性:X>Z
[D] 原子半径:Y>X>W
D
【解析】 某离子液体由原子序数依次增大的短周期主族元素Q、W、X、Y、Z组成。W是有机化合物分子骨架元素,则W为C;Y只能形成1个共价键且基态Y原子的s能级电子数比p能级上少1个,其电子排布式为1s22s22p5,则Y为F;Z的一种单质在空气中易自燃,则Z为P;结合题图分析可知,Q为H,X为N。同周期从左到右,元素的第一电离能呈递增趋势,同主族从上到下,元素的第一电离能逐渐减小,第一电离能:Y>X>Z,故A正确;W、X分别与Q形成的最简单化合物为CH4、NH3,后者存在分子间氢键,沸点较高,故最简单化合物的沸点:X>W,故B正确;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,非金属性:N>P,则最高价氧化物
对应的水化物的酸性:X>Z,故C正确;同周期从左到右,
元素的原子半径逐渐减小,故原子半径为C>N>F,即W>X>Y,故D错误。
12.(2024·江西南昌十中月考)甲烷催化重整法制甲酸的物质转化过程如图所示。下列有关分析错误的是( )
[A] 反应过程中,既有极性键的断裂与形成,又有非极性键的断裂与形成
C
[C] 反应Ⅱ前后,物质中所含σ键的总数未变
[D] CH4、CO2、H2均为非极性分子,HCOOH、H2O均为极性分子
13.(25分)(2024·安徽合肥庐江期中)X、Y、Z、M、Q是中学化学常见的五种元素,原子序数依次增大,其相关结构或性质信息如表所示。
元素 结构或性质信息
X 其原子最外层电子数是内层电子数的2倍
Y 基态原子最外层电子排布为nsnnpn+1
Z 非金属元素,其单质为固体,在氧气中燃烧时有明亮的蓝紫色火焰
M 单质在常温、常压下是气体,基态原子的M层上有1个未成对的p电子
Q 其与X形成的合金为目前用量最多的金属材料
(1)X元素基态原子的价层电子轨道表示式是 。
【解析】 X、Y、Z、M、Q是中学化学常见的五种元素,原子序数依次增大,X原子最外层电子数是内层电子数的2倍,则X为C;Y的基态原子最外层电子排布为nsnnpn+1,则Y为N;Z元素为非金属元素,其单质为固体,在氧气中燃烧时有明亮的蓝紫色火焰,则Z为S;M的单质在常温、常压下是气体,基态原子的M层上有1个未成对的p电子,则M为Cl;Q与X形成的合金为目前用量最多的金属材料,则Q为Fe。
(2)比较Y元素与氧元素的第一电离能大小: (填元素符号);X和Z形成的化合物XZ2为一种液体溶剂,其分子中的σ键和π键数目之比为 ,该化合物 (填“易”或“难”)溶于水。
N>O
1∶1
难
(3)Y的最简单氢化物分子中含有 (填“极性”或“非极性”,下同)共价键,是 分子,该氢化物易液化,其原因是 (3分)。
极性
极性
氨分子间可以形成氢键
【解析】 (3)氨分子是含有极性共价键的共价化合物,分子的空间结构为三角锥形,属于极性分子,由于氨分子间可以形成氢键,所以氨易液化得到液氨。
(4)M的气态氢化物和氟化氢相比(填写化学式,并从粒子间作用力的角度分析原因),稳定性强的是 ,其原因是 (3分);沸点高的是 ,其原因是 (3分)。
HF
F的非金属性强于Cl的
HF
HF可以形成分子间氢键,HCl不能形成分子间氢键
【解析】 (4)同主族元素从上到下,非金属性依次减弱,氢化物的稳定性依次减弱,所以氟化氢的稳定性强于氯化氢的;氟化氢能形成分子间氢键,氯化氢不能形成分子间氢键,所以氟化氢的分子间作用力大于氯化氢的,沸点高于氯化氢的。微专题4 粒子间作用力的判断及对物质性质的影响
一、判断共价键类型的方法
1.共价键的分类
2.σ键与π键的判断
3.大π键
(1)定义。
在多原子分子中如有相互平行的p轨道,它们连贯重叠在一起构成一个整体,p电子在多个原子间运动形成π型化学键,这种不局限在两个原子之间的π键称为离域π键,或共轭大π键,简称大π键。
(2)符号表示。
分子中的大π键可用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数。
4.极性键和非极性键的判断
非极性键的判断方法:由相同元素的原子形成的共价键是非极性键。如单质分子(Xn,n>1)(如H2、Cl2、O2、P4等)、某些共价化合物(如C2H2、C2H4、CH3CH2OH等)和某些离子化合物(如Na2O2、CaC2等)含有非极性键。
极性键的判断方法:由不同元素的原子形成的共价键是极性键。如HCl、CO2、CCl4、S、OH-等都含有极性键。
[典例1] 回答下列问题。
(1)乙炔与氢氰酸(HCN)反应可得丙烯腈(CH2CHCN)。丙烯腈分子中σ键和π键的个数之比为 ,分子中处于同一直线上的原子数目最多为 。
(2)为减缓温室效应,科学家设计反应:CO2+4H2CH4+2H2O以减少空气中的CO2。若有
1 mol CH4生成,则有 mol σ键和 mol π键断裂。
(3)在多原子分子中有相互平行的p轨道,它们连贯、重叠在一起,构成一个整体,p电子在多个原子间运动,像这样不局限在两个原子之间的π键称为离域π键,如苯分子中的离域π键可表示为。氮元素形成的两种粒子N、N中,N中的离域π键可表示为 ,N、N的键角由大到小的顺序为 。
[思路点拨] 明确σ键和π键的含义是解答该题的关键,注意离域π键的定义及分子中相互平行的P轨道的电子的判断。
【答案】 (1)2∶1 3
(2)6 2 (3) N>N
【解析】 (1)共价单键为σ键,共价双键中含有一个σ键、一个π键,所以丙烯腈分子中σ键和π键的个数之比为6∶3=2∶1;—CN中两原子位于同一条直线上,H2CCH—中所有原子共平面,共价单键可以旋转,所以该分子中最多有3个原子共直线。
(2)1个CO2和4个H2中共含有6个σ键和2个π键,若有1 mol CH4生成,则有6 mol σ键和 2 mol π键断裂。
(3)N中的离域π键为三中心四电子,可表示为;N的中心原子N的价层电子对数为2,无孤电子对,为直线形结构,键角为180°,N的中心原子N的价层电子对数为3,有1个孤电子对,为V形结构,键角小于180°。
[训练1] 有下列十种物质:
①CH4 ②CH3CH2OH ③N2 ④HCl
⑤CO2 ⑥CH3CH3 ⑦C2H4 ⑧C2H2
⑨H2O2 ⑩HCHO
请按要求回答下列问题(填序号)。
(1)只有σ键的有 ,既有σ键又有π键的有 。
(2)只含有极性键的化合物有 ,既含有极性键又含有非极性键的化合物有 。
(3)含有双键的有 ,含有三键的有 。
【答案】 (1)①②④⑥⑨ ③⑤⑦⑧⑩
(2)①④⑤⑩ ②⑥⑦⑧⑨ (3)⑤⑦⑩ ③⑧
【解析】 题给十种物质的结构式分别为、、、H—Cl、OCO、、、、H—O—O—H、。可根据两点判断化学键类型,a.单键只有σ键,双键中有1个σ键和1个π键,三键中有1个σ键和2个π键;b.同种元素原子之间形成的共价键是非极性键,不同种元素原子之间形成的共价键是极性键。
二、分子间作用力对物质性质的影响
1.范德华力对物质性质的影响
范德华力是普遍存在于分子间的作用力,其强度比化学键弱,对物质的熔点、沸点和硬度有影响,范德华力越大,熔、沸点越高,硬度越大。一般来讲,具有相似空间结构的分子,相对分子质量越大,范德华力越大;分子的极性越大,范德华力越大。
2.氢键对物质性质的影响
对物质熔、 沸点的影响 ①含有分子间氢键的物质熔、沸点往往比同系列氢化物的熔、沸点高,如ⅤA、ⅥA、ⅦA三个主族中NH3、H2O和HF的熔、沸点反常的高; ②含有分子内氢键的物质,熔、沸点一般会有所降低,如有分子内氢键的邻硝基苯酚熔点(45 ℃)比有分子间氢键的间硝基苯酚熔点(96 ℃)和对硝基苯酚熔点(114 ℃)都要低
对溶解度的 影响 在极性溶剂中,如果溶质分子与溶剂分子之间可以形成氢键,则溶质的溶解度增大,如HF和NH3在水中的溶解度比较大。而溶质分子内如果能够形成氢键,它在极性溶剂中的溶解度则会有所降低
[典例2] 回答下列问题。
(1)有机物A()的结构可以表示为(虚线表示氢键),而有机物B()只能形成分子间氢键。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 ,原因是 。
(2)苯胺()与甲苯()的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(-95.0 ℃)、沸点(111 ℃),原因是 。
(3)如图为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为 。
(4)在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2 CH3OH+H2O)所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为 ,原因是 。
(5)ZnF2为离子化合物,ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是 。
(6)我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。
图中虚线代表氢键,其表示式为
(N)N—H…Cl、 、 。
[思路点拨]
【答案】 (1)A 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)苯胺分子间存在氢键
(3)S8的相对分子质量大,分子间范德华力大
(4)H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2相对分子质量较大,范德华力较大
(5)ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主,且极性较小
(6)(H3O+)O—H…N()
(N)N—H…)
【解析】 (5)由电负性为F>Cl>Br>I,结合4种物质溶解性的差别可推知,溶解性不同的原因是ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主,且极性较小。
(6)由题图知还存在氢键(H3O+)O—H…N()、(N)N—H…N()。
[训练2] 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
[A] 相对分子质量:HCl>HF 沸点:HCl高于HF
[B] 键能:H—O>H—S 沸点:H2O高于H2S
[C] 分子间作用力:H2O>H2S 热稳定性:H2O强于H2S
[D] 相对分子质量:HI>HCl 沸点:HI高于HCl
【答案】 D
【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项不符合题意;由于原子半径OH—S,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项不符合题意;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,所以热稳定性H2O强于H2S,分子的热稳定性与分子间作用力无关,C项不符合题意;由于相对分子质量HI>HCl,所以范德华力HI>HCl,沸点HI高于HCl,D项符合题意。
(时间:30分钟 满分:61分)
(选择题1~12题,每小题3分,共36分)
1.(2024·四川南充白塔中学期中)下列各组物质熔化或升华时,所克服的粒子间作用属于同种类型的是( )
[A] 碘和干冰升华
[B] 氯化钠和蔗糖熔化
[C] 镁和冰熔化
[D] 氯化铯和二氧化硅熔化
【答案】 A
【解析】 碘和干冰升华均破坏的是分子间作用力,A正确;氯化钠熔化破坏离子键,蔗糖熔化破坏分子间作用力,克服的粒子间作用不同,B错误;镁熔化破坏金属键,冰熔化破坏分子间作用力,克服的粒子间作用不同,C错误;氯化铯熔化破坏离子键,二氧化硅熔化破坏共价键,克服的粒子间作用不同,D错误。
2.(2025·北京房山区开学测试)下列事实不能用氢键解释的是( )
[A] 稳定性:HF>H2O
[B] 沸点:H2O>H2S
[C] 溶解性(水中):NH3>PH3
[D] 密度:H2O(l)>H2O(s)
【答案】 A
【解析】 原子半径:FH—O,所以稳定性:HF>H2O,与氢键无关,A符合题意;水分子间可形成氢键,硫化氢分子间不能形成氢键,所以沸点:H2O>H2S,B不符合题意;氨分子与水分子间可形成氢键,所以NH3易溶于水,磷化氢分子与水分子间不能形成氢键,所以溶解性(水中):NH3>PH3,C不符合题意;水分子间存在氢键,氢键具有方向性,导致水结冰时存在较大空隙,所以冰的密度比液态水的小,D不符合题意。
3.(2024·天津红桥区期中)下列各项比较中前者高于(或大于或强于)后者的是( )
[A] CH4在水中的溶解度和NH3在水中的溶解度
[B] I2在水中的溶解度和I2在CCl4中的溶解度
[C] I与H形成的共价键的极性和F与H形成的共价键的极性
[D] 甲酸(HCOOH)的酸性和乙酸(CH3COOH)的酸性
【答案】 D
【解析】 CH4是非极性分子,NH3、H2O是极性分子,所以CH4在水中的溶解度小于NH3在水中的溶解度,A不符合题意;I2、CCl4是非极性分子,H2O是极性分子,所以I2在水中的溶解度小于I2在CCl4中的溶解度,B不符合题意;元素的非金属性越强、电负性越大,其与氢原子形成的共价键的极性就越强,元素的非金属性:ICH3COOH,D符合题意。
4.(2024·广东广州二中期中)下列叙述不正确的是( )
[A] CS2的熔、沸点比CO2的高,与分子间的范德华力有关系
[B] I2易溶于CS2,可用“相似相溶”规律解释
[C] CS2为V形极性分子,粒子间的作用力为范德华力
[D]中σ键与π键个数比为4∶1
【答案】 C
【解析】 CS2和CO2中均不含氢键,故前者的熔、沸点比后者的高,与分子间的范德华力有关系,A项正确;I2和CS2均为非极性分子,非极性分子易溶于非极性溶剂,符合“相似相溶”规律,B项正确;CS2为直线形非极性分子,粒子间作用力为范德华力,C项错误;单键全是σ键,双键含一个σ键和一个π键,则题给分子中σ键∶π键=8∶2=4∶1,D项正确。
5.下列现象与氢键有关的是( )
①液态氟化氢中有三聚氟化氢[(HF)3]分子存在 ②水分子在高温下也很稳定 ③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些
④邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
[A] ②③④ [B] ①③④
[C] ①②③ [D] ①②④
【答案】 B
【解析】 ①F的电负性大,HF中的化学键的极性强,氟化氢分子间易形成氢键,导致液态氟化氢中形成三聚氟化氢[(HF)3]分子,与氢键有关,符合题意;②水分子在高温下很稳定与氧元素的非金属性强、氢氧键的键能大有关,与氢键无关,不符合题意;③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些,其主要原因是接近水的沸点的水蒸气中存在相当量水分子因氢键而形成“缔合分子”,符合题意;④邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键,对羟基苯甲酸能形成分子间氢键,则邻羟基苯甲酸的分子间作用力小于对羟基苯甲酸的,其熔、沸点低于对羟基苯甲酸的,与氢键有关,符合题意。综上所述,故选B。
6.下列模型分别表示C2H2、P4、SF6的结构,下列说法正确的是( )
[A] 31 g P4中含有1 mol σ键
[B] SF6是由非极性键构成的分子
[C] 1 mol C2H2中有3 mol σ键和2 mol π键
[D] C2H2中不含非极性键
【答案】 C
【解析】 1 mol P4中含有6 mol σ键,因此,31 g P4中所含σ键为×6=1.5 mol,A错误;根据SF6的结构模型可知,SF6是由S—F极性键构成的分子,B错误;成键原子之间最多形成1个σ键,共价三键中有2个π键,因此1 mol C2H2中含有3 mol σ键和2 mol π键,C正确;C2H2中所含的碳碳三键是非极性键,D错误。
7.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π键,·表示对应原子提供的电子。下列说法错误的是( )
[A] N2与CO中都含σ键和π键
[B] N2与CO中的π键不完全相同
[C] 电负性:C[D] N2中含有2个π键,CO中含有1个π键
【答案】 D
【解析】 从题图可以看出,N2与CO均含有1个σ键和2个π键,A项正确,D项错误;N2中的π键是由每个氮原子各提供一个p电子以“肩并肩”的方式形成的,而CO中的一个π键是由氧原子单方面提供电子对形成的,B项正确;同一周期主族元素从左到右,电负性逐渐增大,故电负性:C8.(2024·江苏模拟预测)氮的常见氢化物有氨(NH3)和肼(N2H4)。Mg3N2与水反应可产生NH3,液氨发生微弱电离产生N,NH3中一个H被—NH2取代可得N2H4。下列有关氮及其化合物的说法正确的是( )
[A] N2中σ键与π键的数目之比为1∶1
[B] 液氨电离可表示为2NH3N+N
[C] N2H4的结构式为
[D] Mg3N2中存在Mg与N2之间的强烈相互作用
【答案】 B
【解析】 N2的结构式为N≡N,其中σ键与π键的数目之比为1∶2,A错误;液氨发生微弱电离产生N,故液氨的电离可表示为2NH3N+N,B正确;N2H4的结构式为,C错误;Mg3N2中存在Mg2+与N3-之间的强烈相互作用,D错误。
9.(2025·广东部分学校大联考)某省在甲醇生产方面进行了多元化发展,包括传统甲醇的生产以及生物质绿色甲醇的研发和生产,为该省及周边地区的能源结构调整和环境改善做出贡献。下列叙述错误的是( )
[A] 甲醇分子是极性分子
[B] 甲醇分子之间能形成氢键
[C] 甲醇分子的VSEPR模型为正四面体形
[D] 甲醇分子只含极性共价键
【答案】 C
【解析】 甲醇分子的结构简式为CH3OH,结构不对称,是极性分子,A正确;甲醇分子中含有—OH,分子之间能形成O—H…O氢键,B正确;甲醇分子中的中心原子C的价层电子对数为4,发生sp3杂化,则其VSEPR模型为四面体形,但不是正四面体形,C错误;甲醇分子中含有C—H、C—O、O—H,它们都是极性共价键,D正确。
10.(2025·福建龙岩一级校联盟期中)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,其催化的一个实例如图所示。下列说法正确的是( )
[A] 化合物甲、乙均为手性分子
[B] 化合物甲分子中σ键与π键的数目之比为 12∶1
[C] 化合物乙中采取sp3杂化的原子有N、C、O
[D] 化合物甲、乙均存在分子间氢键
【答案】 C
【解析】 手性碳原子必须是饱和碳原子,且饱和碳原子上要连有4个不同的原子或原子团,化合物甲中没有连有4个不同的原子或原子团的饱和碳原子,不可能是手性分子,故A错误;单键都是σ键,双键中含有1个σ键与1个π键,所以化合物甲分子中σ键与π键的数目之比为13∶1,故B错误;化合物乙中的碳原子均是饱和碳原子,由于O的成键电子对数为2,此时孤电子对数为2,因此其价层电子对数为4,N的成键电子对数为3,此时孤电子对数为1,因此其价层电子对数为4,N、C、O均是sp3杂化,故C正确;化合物甲不存在分子间氢键,化合物乙中含有氨基,可以形成分子间氢键,故D错误。
11.(2025·四川阆中东风中学校月考)某离子液体由原子序数依次增大的短周期主族元素Q、W、X、Y、Z组成(结构如图所示)。W是有机化合物分子骨架元素,基态Y原子的s能级电子数比p能级上少1个,Z的一种单质在空气中易自燃。下列说法错误的是( )
[A] 第一电离能:Y>X>Z
[B] W、X分别与Q形成的最简单化合物的沸点:X>W
[C] 最高价氧化物对应的水化物的酸性:X>Z
[D] 原子半径:Y>X>W
【答案】 D
【解析】 某离子液体由原子序数依次增大的短周期主族元素Q、W、X、Y、Z组成。W是有机化合物分子骨架元素,则W为C;Y只能形成1个共价键且基态Y原子的s能级电子数比p能级上少1个,其电子排布式为1s22s22p5,则Y为F;Z的一种单质在空气中易自燃,则Z为P;结合题图分析可知,Q为H,X为N。同周期从左到右,元素的第一电离能呈递增趋势,同主族从上到下,元素的第一电离能逐渐减小,第一电离能:Y>X>Z,故A正确;W、X分别与Q形成的最简单化合物为CH4、NH3,后者存在分子间氢键,沸点较高,故最简单化合物的沸点:X>W,故B正确;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,非金属性:N>P,则最高价氧化物对应的水化物的酸性:X>Z,故C正确;同周期从左到右,元素的原子半径逐渐减小,故原子半径为C>N>F,即W>X>Y,故D错误。
12.(2024·江西南昌十中月考)甲烷催化重整法制甲酸的物质转化过程如图所示。下列有关分析错误的是( )
[A] 反应过程中,既有极性键的断裂与形成,又有非极性键的断裂与形成
[B] 物质转化总反应为CH4+2H2OHCOOH+3H2
[C] 反应Ⅱ前后,物质中所含σ键的总数未变
[D] CH4、CO2、H2均为非极性分子,HCOOH、H2O均为极性分子
【答案】 C
【解析】 反应过程中,既有C—H、O—H极性键的断裂与形成,又有H—H非极性键的断裂与形成,故A正确;根据流程图和元素守恒可知,甲烷和水反应生成甲酸和氢气,物质转化总反应为CH4+2H2OHCOOH+3H2,故B正确;反应Ⅱ是 1 mol CH4和2 mol H2O反应生成1 mol CO2和4 mol H2,反应前σ键为8 mol,反应后σ键为 6 mol,所含σ键的总数有变化,故C错误;CH4、CO2、H2均为非极性分子,HCOOH、H2O均为极性分子,故D正确。
13.(25分)(2024·安徽合肥庐江期中)X、Y、Z、M、Q是中学化学常见的五种元素,原子序数依次增大,其相关结构或性质信息如表所示。
元素 结构或性质信息
X 其原子最外层电子数是内层电子数的2倍
Y 基态原子最外层电子排布为nsnnpn+1
Z 非金属元素,其单质为固体,在氧气中燃烧时有明亮的蓝紫色火焰
M 单质在常温、常压下是气体,基态原子的M层上有1个未成对的p电子
Q 其与X形成的合金为目前用量最多的金属材料
(1)X元素基态原子的价层电子轨道表示式是 。
(2)比较Y元素与氧元素的第一电离能大小: (填元素符号);X和Z形成的化合物XZ2为一种液体溶剂,其分子中的σ键和π键数目之比为 ,该化合物 (填“易”或“难”)溶于水。
(3)Y的最简单氢化物分子中含有 (填“极性”或“非极性”,下同)共价键,是 分子,该氢化物易液化,其原因是 (3分)。
(4)M的气态氢化物和氟化氢相比(填写化学式,并从粒子间作用力的角度分析原因),稳定性强的是 ,其原因是 (3分);沸点高的是 ,其原因是
(3分)。
【答案】 (1)
(2)N>O 1∶1 难
(3)极性 极性 氨分子间可以形成氢键
(4)HF F的非金属性强于Cl的 HF HF可以形成分子间氢键,HCl不能形成分子间氢键
【解析】 X、Y、Z、M、Q是中学化学常见的五种元素,原子序数依次增大,X原子最外层电子数是内层电子数的2倍,则X为C;Y的基态原子最外层电子排布为nsnnpn+1,则Y为N;Z元素为非金属元素,其单质为固体,在氧气中燃烧时有明亮的蓝紫色火焰,则Z为S;M的单质在常温、常压下是气体,基态原子的M层上有1个未成对的p电子,则M为Cl;Q与X形成的合金为目前用量最多的金属材料,则Q为Fe。
(1)碳元素的原子序数为6,价层电子排布式为2s22p2,价层电子轨道表示式为。
(2)同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构,氮元素的第一电离能大于其相邻元素的,则氮元素的第一电离能大于氧元素的;二硫化碳分子中碳原子的价层电子对数为2、孤电子对数为0,分子的空间结构为直线形,属于非极性分子,结构式为SCS,分子中含有2个σ键和2个π键,则分子中的σ键和π键数目之比为1∶1,由“相似相溶”规律可知,非极性分子二硫化碳难溶于极性分子水。
(3)氨分子是含有极性共价键的共价化合物,分子的空间结构为三角锥形,属于极性分子,由于氨分子间可以形成氢键,所以氨易液化得到液氨。
(4)同主族元素从上到下,非金属性依次减弱,氢化物的稳定性依次减弱,所以氟化氢的稳定性强于氯化氢的;氟化氢能形成分子间氢键,氯化氢不能形成分子间氢键,所以氟化氢的分子间作用力大于氯化氢的,沸点高于氯化氢的。
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