鲁科版（2019）化学选择性必修2 2.4 分子间作用力 同步作业（含解析）

第4节　分子间作用力
基础过关练
题组一　范德华力、氢键和共价键
1.(2020山东枣庄三中高二下月考)下列说法正确的是(　　)
A.分子间作用力与化学键的强弱相当
B.分子间作用力远强于化学键,是一种很强的作用
C.分子间作用力主要影响物质的化学性质
D.分子内部的相邻原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
2.(2020江苏徐州一中高二下第一次月考)干冰汽化时,下列所述内容发生变化的是(　　)
A.分子内共价键 B.分子大小
C.分子间的作用力 D.分子内共价键的键长
3.(2020四川乐山高二上期末)下列说法中不正确的是(　　)
A.氢键是一种特殊的化学键
B.酸性强弱:H2SO4>H2SO3
C.I2在CCl4中溶解度较大,可由相似相溶原理解释
D.乳酸分子CH3CH(OH)COOH中含有一个手性碳原子
4.(2019福建三明一中高二下期中)氮族元素氢化物RH3(NH3、PH3、AsH3)的某种性质随R的核电荷数的变化趋势如图所示,则y轴可表示的是(　　)
A.相对分子质量 B.稳定性
C.沸点 D.R—H键长
题组二　范德华力和氢键对物质性质的影响
5.(2020山东淄博淄川中学高二下月考)下列现象中,其原因与氢键存在无关的是(　　)
A.水的熔、沸点比H2S高
B.HCl的熔、沸点比HI低
C.NH3极易溶于水
D.邻位羟基苯甲醛的沸点比对位羟基苯甲醛沸点低
6.(2020山东枣庄三中高二下月考)下列事实与氢键有关的是(　　)
A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
B.水加热到很高的温度都难以分解
C.CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高
D.水的熔、沸点比H2S高
7.(2020河北石家庄正定中学高一下月考)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(　　)
A.H2S B.HCl C.PH3 D.SiH4
题组三　综合考查
8.(2019福建宁德六校高二下期中)下列变化中,需要破坏离子键的是(　　)
A.干冰汽化
B.氯化氢溶于水
C.水通电分解成氢气和氧气
D.加热使氯化钠熔化
9.(2019黑龙江牡丹江一中高二下月考)关于CS2、SO2、NH3三种物质的说法中正确的是(　　)
A.CS2在水中的溶解度很小,是由于其属于极性分子
B.SO2和NH3均易溶于水,原因之一是它们都是极性分子
C.CS2为非极性分子,所以在三种物质中熔、沸点最低
D.NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子有极性
10.(2019湖北部分重点中学高二下期中)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W与Y、X与Z分别位于同一主族。W与X可形成共价化合物WX2,Y原子的内层电子总数是其最外层电子数的2.5倍。下列叙述中不正确的是(　　)
A.WX2分子中所有原子最外层都满足8电子稳定结构
B.简单气态氢化物的沸点W的比X的低
C.WX2是以极性键结合成的非极性分子
D.原子半径大小顺序为X11.(2019湖北部分重点中学高二下期中)下列关于物质结构和元素性质说法正确的是(　　)
A.非金属元素之间形成的化合物一定是共价化合物
B.乙醇可与水以任意比例混溶,原因之一为其可与H2O形成氢键
C.ⅠA族与ⅦA族元素原子之间形成的化学键是离子键
D.同主族元素的简单阴离子还原性越强,水解程度越大
能力提升练
题组一　范德华力、氢键和共价键
1.(2019四川资阳中学高二上期中,)下列关于氢键的说法正确的是(　　)
A.水加热到很高的温度都难以分解,这是由氢键所致
B.氢键是自然界中最重要、存在最广泛的化学键之一
C.由于冰中的水分子间存在氢键,所以其密度大于液态水
D.可以用氢键解释接近沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式(H2O)计算出来的相对分子质量大
2.(2019安徽师大附中高三月考,)现有下列两组命题,②组命题正确,且能用①组命题正确解释的是(　　)
选项
①组
②组
A
H—I键的键能大于H—Cl键的键能
HI比HCl稳定
B
H—I键的键能小于H—Cl键的键能
HI比HCl稳定
C
HI分子间的范德华力大于HCl的
HI的沸点比HCl的高
D
HI分子间的范德华力小于HCl的
HI的沸点比HCl的低
题组二　范德华力和氢键对物质性质的影响
3.(2020河北石家庄高二下月考,)下列说法错误的是(　　)
A.卤化氢中,以HF沸点最高,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.H2O的沸点比HF的沸点高,是由于水分子内氢键键能大
D.氢键X—H…Y的三个原子不一定在一条直线上
4.(双选)()下列现象与氢键有关的是(深度解析)
A.NH3的熔、沸点比第ⅤA族相邻元素的简单氢化物高
B.小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶
C.水分子高温下也很稳定
D.苯酚、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氢原子的活泼性依次减弱
题组三　综合考查
5.(2020山东烟台三中高三一模,)位于不同主族的四种短周期元素甲、乙、丙、丁,其原子序数依次增大,原子半径r(丁)>r(乙)>r(丙)>r(甲)。四种元素中,只有一种为金属元素,乙和丙原子的最外层电子数之和为丁原子的最外层电子数的3倍。据此推断,下述正确的是(　　)
A.丙的简单氢化物分子内存在氢键
B.由甲、乙两元素组成的化合物中,只含有极性键
C.由甲和丙两元素组成的分子不止一种
D.乙和丁两元素的最高价氧化物的水化物之间能发生反应
6.(2020山西吕梁孝义高二下月考,)下列对一些实验事实的理论解释正确的是(　　)
选项
实验事实
理论解释
A
SO2溶于水形成的溶液能导电
SO2是电解质
B
白磷为正四面体分子
白磷分子中P—P键的键角是109°28'
C
1体积水可以溶解700体积氨气
氨是极性分子且分子间存在氢键
D
HF的沸点高于HCl
H—F键的键长比H—Cl键的短
7.(2019四川资阳中学高二上期中,)X、Y、Z、W、R、E是六种短周期元素,如图是这六种元素的主要化合价与其原子序数的关系,下列说法不正确的是(　　)
A.X、E的气态氢化物在空气中相遇产生白烟
B.R的气态氢化物比Y的气态氢化物沸点高
C.Z与Y可形成既含离子键又含共价键的化合物
D.Z的最高价氧化物对应水化物与W的最高价氧化物对应水化物能发生反应
8.(2019黑龙江牡丹江一中高二下期中,)下列叙述正确的是(　　)
①不同核素之间形成的共价键一定是极性键
②当一个碳原子连接四个不同的原子或原子团时,该碳原子叫手性碳原子
③Ge是ⅣA族的元素,其原子核外电子排布式为[Ar]4s24p2,属于p区元素
④非极性分子往往是高度对称的分子,比如BF3、PCl5、H2O、CO2这样的分子
⑤冰中存在极性共价键和氢键两种化学键的作用
⑥熔融状态的HgCl2不能导电,HgCl2的稀溶液有弱的导电能力且可作手术刀的消毒液,从不同角度分类HgCl2是一种共价化合物、电解质、盐
⑦氨水中大部分NH3与H2O以氢键结合成NH3·H2O分子,根据氨水的性质可知NH3·H2O的结构式为
⑧σ键重叠方式为“头碰头”,成镜像对称;π键重叠方式为“肩并肩”,成轴对称
⑨干冰汽化破坏了共价键,氯化钠溶于水破坏了离子键
A.②⑥ B.①②⑥ C.②⑤⑥⑧ D.③④⑥⑦⑨
9.(2019安徽师大附中高三月考,)甲醛是危害人类的无形杀手,是一种重要的工业原料。
(1)甲醛(H2CO)在Ni的催化作用下加氢可制得甲醇(CH3OH)。甲醛与甲醇相比,
　　　　　的沸点高,主要原因是　?　　　　　　　　。?
(2)甲醛分子的空间构型为　　　　　,其分子内的氧、碳、氢原子间形成的键角
　　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)甲醇分子内的O—C—H键角。?
(3)甲醛分子是　　　　　(填“极性分子”或“非极性分子”),它可由CO与H2在一定条件下反应合成。CO与N2的结构相似,一个CO分子内π键的个数为　　　　　,基态氧原子的价电子排布式是　　　　　。?
10.(2020天津一中高三上月考,)化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一,催化剂为金、铜、钴等金属或合金,含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。
(1)钴原子在基态时,核外电子排布式为　　　　　。?
(2)乙醇沸点比氯乙烷高,主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)以下含碳分子中属于非极性分子的是　　　。?
a.甲烷 b.乙炔
c.苯 d.乙醇
(4)酞菁与酞菁铜的结构如图所示,酞菁分子中氮原子采用的杂化方式有　　　　　　。?
11.(2020山东潍坊高三上月考,)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。a原子的核外电子总数与其周期数相同;基态b原子的核外电子占据3个能级,且最高能级轨道为半充满状态;c原子的最外层电子数是内层电子数的3倍;d的原子序数是c的两倍;基态e原子3d轨道上有4个单电子。
回答下列问题:
(1)b、c、d电负性最大的是　　　(填元素符号)。?
(2)b单质分子中σ键与π键的个数比为　　　。?
(3)a与c可形成两种二元化合物分子,两种物质可以任意比互溶。其中一种不稳定,可分解产生c的单质,该化合物分子中的c原子的杂化方式为　　　;这两种物质的混合物中,存在的化学键有　　　(填序号)。?
①极性共价键 ②非极性共价键
③离子键 ④金属键
⑤氢键 ⑥范德华力
(4)上述元素形成的含氧酸中,酸根离子中心原子的价电子对数为4的是　　　　　　　　(填化学式,下同),酸根离子呈平面三角形结构的是　　　　,试从两者结构特点判断该酸分子与酸根离子的稳定性:酸分子　　　酸根离子(填“>”或“<”)。?
(5)元素e在周期表中的位置是　　　区:e的一种常见氯化物中的化学键具有明显的共价性,蒸气状态下以双聚分子存在,结构式为,请补写e的元素符号并用“→”表示出其中的配位键　　　　　。?
答案全解全析
基础过关练
1.D
2.C
3.A
4.B
5.B
6.D
7.D
8.D
9.B
10.D
11.B
1.D　化学键是指相邻的原子之间强的相互作用,分子间作用力是指分子间存在的相互作用,分子间作用力比化学键弱得多,故A、B错误,D正确;分子间作用力主要影响物质的物理性质,如熔点、沸点和溶解性,故C错误。
2.C　干冰汽化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,与分子内的共价键无关,分子大小以及共价键的键长不变,故选C。
3.A　氢键是分子间作用力,不是化学键,故A不正确;硫酸为强酸,亚硫酸为弱酸,酸性强弱:H2SO4>H2SO3,故B正确;碘、四氯化碳均是非极性分子,根据相似相溶原理知,碘易溶于四氯化碳,故C正确;中间碳原子上连有四个不一样的原子或原子团:氢原子、甲基、羧基和羟基,是手性碳原子,存在手性异构体,故D正确。
4.B　A项,NH3、PH3、AsH3的相对分子质量逐渐增大,与图示曲线不相符;B项,元素的非金属性越强,其简单氢化物越稳定,非金属性N>P>As,所以氢化物的稳定性NH3>PH3>AsH3,与图示曲线相符;C项,NH3、PH3、AsH3中不含氢键的氢化物的熔、沸点与其相对分子质量成正相关,含有氢键的氢化物的熔、沸点较高,所以沸点:NH3>AsH3>PH3,与图示曲线不符;D项,原子半径越大,R—H键键长越长,原子半径N5.B　A项,水分子间存在氢键,所以水的熔、沸点比H2S高;B项,对于不含氢键且组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越高,所以HCl的熔、沸点比HI低;C项,氨分子与水分子间能形成氢键,所以NH3极易溶于水;D项,邻位羟基苯甲醛易形成分子内氢键,对位羟基苯甲醛易形成分子间氢键,所以邻位羟基苯甲醛的沸点比对位羟基苯甲醛沸点低。故选B。
6.D　A项,HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与F、Cl、Br、I的非金属性有关,非金属性越强,其简单氢化物越稳定;B项,水的分解需要破坏的是H—O共价键,与化学键有关,与氢键无关;C项,CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高,与范德华力有关;D项,水分子间存在氢键,所以H2O的熔、沸点比H2S高,与氢键有关。故选D。
7.D　在ⅣA~ⅦA族元素中的简单氢化物中,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,选D。
8.D　干冰汽化为物理变化,只破坏分子间作用力,故A错误;HCl溶于水发生电离生成氢离子和氯离子,破坏共价键,故B错误;水分子中只存在共价键,电解水生成氢气和氧气时破坏共价键,故C错误;氯化钠中只存在离子键,加热使NaCl熔化过程破坏离子键,故D正确。
9.B　水是极性分子,CS2是非极性分子,根据相似相溶原理,可知CS2在水中的溶解度很小,A错误;SO2和NH3都是极性分子,根据相似相溶原理,二者均易溶于水,故B正确;CS2常温下是液体,SO2和NH3常温下是气体,CS2在三种物质中的熔、沸点最高,故C错误;NH3在水中溶解度很大,除了由于NH3分子有极性外,还由于NH3分子和H2O分子之间可以形成氢键,故D错误。
10.D　短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,Y原子的内层电子总数是其最外层电子数的2.5倍,Y有三个电子层,最外层电子数为4,故Y为Si;W与Y同主族,则W为C;W与X可形成共价化合物WX2,X处于第ⅥA族,X与Z位于同一主族,故X为O,Z为S。CO2分子中所有原子最外层都满足8电子稳定结构,故A正确;水分子之间存在氢键,而甲烷分子间不存在氢键,导致水的沸点较高,故B正确;CO2分子中含有碳氧极性键,且结构对称,正、负电荷重心重合,属于直线形非极性分子,故C正确;同周期元素原子序数越大,原子半径越小,故C>O,Si>S,电子层越多原子半径越大,故S>C,原子半径Si>S>C>O,故D错误。
11.B　NH4Cl等铵盐为离子化合物,故A错误;O的非金属性强,C2H5OH与H2O均为极性分子且水与乙醇分子间易形成氢键,乙醇可与水以任意比例混溶,故B正确;H位于ⅠA族,与ⅦA族元素形成的氢化物为共价化合物,而碱金属元素与ⅦA族元素原子之间形成的化学键是离子键,故C错误;ⅦA族的简单阴离子除F-外不水解,同主族元素的简单阴离子还原性强的其水解程度不一定大,故D错误。
能力提升练
1.D
2.C
3.C
4.AB
5.C
6.C
7.B
8.A
1.D　氢键是一种特殊的分子间作用力,并非化学键,它只影响物质的物理性质,不影响化学性质,水在高温下难分解是化学性质,故A错误;氢键属于分子间作用力,不属于化学键,故B错误;冰中的水分子间的间隙较大,排列较松散,其密度小于液态水,故C错误;水分子间存在氢键,形成缔合分子,通常测定的水的相对分子质量为缔合分子的相对分子质量,所以测定的相对分子质量大于理论值,D正确。
2.C　HCl比HI稳定,是由于H—Cl键键能大于H—I键键能,故A错误,B错误;HI沸点比HCl高,是由于HI的相对分子质量大于HCl的相对分子质量,HI分子间作用力(范德华力)大于HCl分子间作用力(范德华力),故C正确,D错误。
3.C　F元素非金属性最强,HF分子间易形成氢键,使其沸点较高,故A正确;邻羟基苯甲醛形成分子内氢键,对羟基苯甲醛形成分子间氢键,所以对羟基苯甲醛的熔、沸点比邻羟基苯甲醛高,B正确;H2O的沸点比HF的沸点高,是由于水分子间形成的氢键比HF形成的氢键多,故C错误;氢键可用X—H…Y表示,式中X和Y代表F、O、N这些电负性大而原子半径较小的非金属原子,X和Y可以是同种元素原子,也可以是两种不同的元素原子,X、H、Y三个原子不一定在一条直线上,故D正确。
4.AB　A项,在ⅤA族元素中,N的非金属性最强,NH3分子之间存在氢键,所以NH3的熔、沸点比ⅤA族相邻元素的简单氢化物高,与氢键有关;B项,—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;C项,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;D项,—OH上氢原子的活泼性与O—H键极性有关,与氢键无关。故选AB。
归纳提升
—OH上氢原子的活泼性、氢化物的稳定性等属于化学性质,与化学键有关;物质的熔、沸点及溶解性等属于物理性质,与分子间作用力有关。
5.C　由原子序数及原子半径关系,可知甲为H;四种短周期元素中,只有一种为金属元素,乙和丙原子的最外层电子数之和为丁原子的最外层电子数的3倍,推知丁为Al,乙为C,丙为N。丙的简单氢化物为氨气,分子间存在氢键,故A错误;某些由甲、乙两元素组成的化合物中,如乙烷,存在C—C非极性键,故B错误;由甲和丙两元素组成的分子有NH3、N2H4等,故C正确;乙和丁两元素的最高价氧化物的水化物分别为碳酸、氢氧化铝,二者不反应,故D错误。
6.C　SO2溶于水形成的溶液能导电是由于SO2和水反应生成H2SO3,H2SO3电离出可自由移动的阴、阳离子,但SO2本身不电离出离子,SO2为非电解质,故A错误;白磷为正四面体结构,两个P—P键的键角是60°,与甲烷中碳氢键的键角不同,故B错误;氨气和水分子间都含有氢键,二者都是极性分子,并且氨气能和水分子之间形成氢键,所以氨气极易溶于水,C正确;HF分子间含有氢键,所以其沸点较高,氢键属于分子间作用力的一种,与化学键无关,故D错误。
7.B　由题图中化合价可知,Y的主要化合价为-2,为O元素;X的主要化合价为+5、-3,处于ⅤA族,原子序数小于O,为N元素;Z的化合价为+1,处于ⅠA族,原子序数大于O元素,为Na元素,W元素的主要化合价为+3,为Al元素;R的主要化合价为+6、-2,为S元素;E的主要化合价为+7、-1,为Cl元素。NH3与HCl在空气中相遇生成氯化铵,会产生白烟,故A正确;水分子之间存在氢键,导致水的沸点较高,沸点H2O>H2S,故B不正确;Na与O可形成Na2O2,Na2O2中既含离子键又含共价键,故C正确;Z的最高价氧化物对应水化物为NaOH,W的最高价氧化物对应水化物为Al(OH)3,Al(OH)3具有两性,可与NaOH溶液反应,故D正确。
8.A　①不同核素之间形成的共价键可能是非极性键,HD中,H与D以非极性键相连,故①错误;②当一个碳原子连接四个不同的原子或原子团时,该碳原子具有手性,为手性碳原子,故②正确;③Ge是ⅣA族的元素,其原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2,最后填充p电子,为p区元素,故③错误;④BF3、PCl5、CO2为非极性分子,H2O为极性分子,故④错误;⑤氢键不属于化学键,且冰中还存在范德华力,故⑤错误;⑥熔融状态的HgCl2不能导电,可知其为共价化合物,HgCl2的稀溶液有弱的导电能力且可作手术刀的消毒液,可知该盐可发生电离,为电解质,故⑥正确;⑦由于一水合氨可电离出NH4+和OH-,所以其结构式为。故⑦错误;⑧σ键重叠方式为“头碰头”,呈轴对称,π键重叠方式为“肩并肩”,呈镜像对称,故⑧错误;⑨干冰汽化破坏了分子间作用力,而共价键不变,氯化钠溶于水破坏了离子键,故⑨错误。选A。
9.答案　(1)甲醇　甲醇分子间形成了氢键,甲醛分子间不能形成氢键　(2)平面三角形　大于　(3)极性分子　2　2s22p4
解析　(1)在甲醇分子中存在O—H键,氧的电负性较大,分子间能形成氢键,而甲醛分子间不能形成氢键,故甲醇的沸点较高。
(2)甲醇分子内C原子的杂化方式为sp3,甲醛分子内的C原子的杂化方式为sp2,空间构型为平面三角形。
(3)甲醛分子中正、负电荷的重心不重合,为极性分子;CO与N2分子中都存在三键,故其分子中有一个σ键和两个π键;基态氧原子的价电子排布式为2s22p4。
10.答案　(1)[Ar]3d74s2　(2)乙醇分子间可形成氢键,而氯乙烷分子间无氢键　(3)abc　(4)sp2、sp3
解析　(1)基态Co原子的核外电子排布式为[Ar]3d74s2。
(2)分子间能形成氢键的物质熔、沸点较高,乙醇分子间可以形成氢键、氯乙烷分子间不能形成氢键,所以乙醇的熔、沸点高于氯乙烷。
(3)正、负电荷重心重合的分子为非极性分子,甲烷为正四面体结构、乙炔为直线形结构、苯为平面结构,甲烷、乙炔和苯正、负电荷重心重合,为非极性分子,乙醇正、负电荷重心不重合,为极性分子,故选abc。
(4)根据题图可知,N原子价电子对数有的为3、有的为4,根据价电子对互斥理论判断N原子杂化类型,价电子对数为3的N原子采用sp2杂化,价电子对数是4的N原子采用sp3杂化。
11.答案　(1)O　(2)1∶2　(3)sp3　①②　(4)H2SO4、H2SO3　HNO3　<　(5)d　
解析　a的核外电子总数与其周期数相同,为H元素;基态b原子的核外电子占据3个能级,且最高能级轨道为半充满状态,其核外电子排布式为1s22s22p3,则b为N元素;c的最外层电子数是内层电子数的3倍,为O元素;d的原子序数是c的两倍,为S元素;基态e原子3d轨道上有4个单电子,价电子排布式为3d64s2,则e为Fe元素。
(1)非金属性越强元素的电负性越大,所以N、O、S的电负性:O>N>S,即电负性最大的为O。
(2)氮气分子中含有1个氮氮三键,三键中含有1个σ键、2个π键,则氮气分子中含有σ键与π键的个数比为1∶2。
(3)H、O形成的化合物有H2O、H2O2,两种化合物可以任意比互溶,H2O2分子中O的杂化方式为sp3;H2O、H2O2的混合物中,水分子中存在的化学键为极性共价键,过氧化氢分子中含有极性共价键和非极性共价键,故①②正确。
(4)这些元素形成的常见无机含氧酸有H2SO4、H2SO3、HNO3等,酸根离子的中心原子的价电子对数为4的酸有H2SO4、H2SO3;酸根离子呈平面三角形结构的酸有HNO3;酸分子结构不对称,而酸根离子具有对称结构,结构对称稳定性较强,则稳定性:酸分子<酸根离子。
(5)Fe的价电子排布式为3d64s2,最后填充d能级,Fe属于周期表的d区元素;根据其结构式及氯原子满足8电子稳定结构,可画出配位键的位置,如图:。