专题3.4.1 分子间作用力（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中化学选择性必修2（苏教版2019）

第四单元 分子间作用力　分子晶体 学习目标 1.认识分子间存在相互作用,知道范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力,了解分子内氢键和分子间氢键在自然界中的广泛存在及重要作用。 2.借助分子晶体模型认识晶体的结构特点。 3.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。 重点难点 重点 1.不同类型分子间作用力的特征和实质。 2.分子晶体的结构及性质。 难点 1.运用范德华力和氢键解释、预测物质的物理性质。 2.石墨晶体的结构及晶体的共性和个性。 第1课时　 分子间作用力 目录 新知探究(一)——范德华力 新知探究(二)——氢键 课时跟踪检测 命题热点——范德华力、氢键及共价键的比较 5 范德华力 新知探究(一) 1.分子间作用力 (1)概念:将分子聚集在一起的作用力称为分子间作用力。 (2)存在:共价分子之间都存在着分子间作用力。 (3)特点:分子间作用力本质上是一种 ,它比化学键弱得多。 (4)分类: 和 是两种最常见的分子间作用力。 静电作用 范德华力 氢键 2.范德华力 (1)存在:范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气体中分子之间的作用力。 (2)特点:与共价键相比,范德华力比较小,一般没有饱和性和方向性。 (3)影响因素 ①分子的大小、分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。 ②组成和结构相似的分子,其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大。 (4)对物质性质的影响 ①范德华力对物质熔、沸点的影响 a.组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,范德华力越大,物质的熔、沸点就越高。如熔、沸点:CF4<CCl4<CBr4<CI4;CH4<C2H6<C3H8<C4H10。 b.组成相似且相对分子质量相近的物质,分子的电荷分布越不均匀,范德华力越大,其熔、沸点就越高,如熔、沸点:CO>N2。 c.在同分异构体中,一般来说,支链越多,熔、沸点就越低,如沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷。 ②对物质的溶解度的影响 溶质与溶剂分子间的范德华力越大,物质的溶解度越大。如在273 K、101 kPa时,氧气在水中的溶解量(49 mL·L-1)比氮气在水中的溶解量(24 mL·L-1)大,就是因为O2与水分子之间的作用力比N2与水分子之间的作用力大所导致的。 [典例]　下列物质性质的变化规律与范德华力无关的是 (　　) A.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高 B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱 C.CI4、CBr4、CCl4、CF4的熔、沸点逐渐降低 D.氧气在水中的溶解量比氮气在水中的溶解量大 √ [解析]　组成和结构相似的分子,其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大,熔、沸点逐渐升高,A、C正确;HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子中的极性键的强弱有关,而与范德华力无关,故B错误;氧气在水中的溶解量比氮气在水中的溶解量大,是因为O2与水分子之间的作用力比N2与水分子之间的作用力大,D正确。 |归纳拓展|化学键与范德华力的比较   化学键 范德华力 概念 是物质中直接相邻的原子或离子之间存在的强烈的相互作用 是一种普遍存在于固体、液体和气体中分子之间的作用力 存在 分子(或晶体)内原子间 分子间(近距离) 强弱 较强 比化学键弱得多 对物质性 质的影响 影响化学性质(分子)和物理性质(晶体) 主要影响物理性质 1.下列有关范德华力的叙述正确的是 (　　) A.范德华力的实质也是一种电性作用,所以范德华力是一种特殊的化学键 B.范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同 C.任何分子间在任意情况下都会产生范德华力 D.范德华力非常微弱,故破坏范德华力不需要消耗能量 [题点多维训练] √ 解析:范德华力的实质是一种电性作用,但范德华力是分子间较弱的作用力,不是化学键,A错误;化学键是微粒间的强烈的相互作用,范德华力是分子间较弱的作用力,B正确;若分子间的距离足够远,则分子间没有范德华力,C错误;虽然范德华力非常微弱,但破坏它时也要消耗能量,D错误。 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 解析: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。二氧化碳分子间没有氢键。 √ 3.(2024·海安中学月考)有下列两组命题,其中乙组命题正确且能用甲组命题解释的是 (　　) 序号 甲组 乙组 ① H—I键的键能大于H—Cl键的键能 HI比HCl稳定 ② H—I键的键能小于H—Cl键的键能 HCl比HI稳定 ③ HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力 HI的沸点比HCl的高 ④ HI分子间的范德华力小于HCl分子间的范德华力 HI的沸点比HCl的低 A.①③ B.②③ C.①④ D.②④ 续表 √ 解析:键能的大小影响物质的稳定性,键能越大,物质越稳定,H—Cl键的键能大于H—I键的键能,所以HCl比HI稳定。范德华力影响物质熔、沸点的高低,范德华力越大,熔、沸点越高,由于HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力,所以HI的沸点比HCl的高。 4.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 √ 解析:非金属简单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。 氢键 新知探究(二) 1.氢键的概念及表示方法 (1)概念:氢键是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力。 (2)表示方法 氢键的通式可用X—H…Y表示。式中X和Y表示电负性大而原子半径较小的非金属原子,“—”表示共价键,“…”表示氢键。 2.氢键的形成条件 (1)要有一个与 的元素X形成强极性键的氢原子,如H2O中的氢原子。 (2)要有一个电负性很大,含有 并带有部分电荷的原子Y,如H2O中的氧原子。 电负性很大 孤电子对 (3)X和Y的 要小,这样空间位阻较小。一般来说,能形成氢键的元素有N、O、F。所以氢键一般存在于含H—N键、H—O键、H—F键的物质或有机化合物中的醇类和羧酸类等物质中。 3.氢键的特征 (1)氢键比化学键 ,比范德华力 。 (2)氢键具有一定的方向性和饱和性。 原子半径 弱 强 [微点拨]　氢键与范德华力都属于分子间作用力,不属于化学键,其强度弱于化学键。 4.氢键的类型 (1)分子间氢键,如水分子间O—H…O。 (2)分子内氢键,如 。 5.氢键对物质物理性质的影响 (1)对物质熔、沸点的影响:分子间存在氢键的物质,物质的熔、沸点明显高,如熔、沸点:HF HCl;同分异构体分子间形成氢键的物质比分子内形成氢键的物质熔、沸点高,如熔、沸点:邻羟基苯甲醛 对羟基苯甲醛。 (2)对物质溶解度的影响:溶剂和溶质之间形成氢键使溶质的溶解度增大,如NH3、乙醇等易溶于水。 > < (3)对物质密度的影响:分子间氢键的存在会使某些物质的密度反常,如水的密度比冰的密度大。 (4)对液体黏度的影响:含有分子间氢键的液体一般黏度较大,如甘油、浓硫酸等。 [微点拨]　分子间氢键对物质沸点的影响,除了与氢键的强度有关,还与形成氢键的多少有关,如水分子之间的氢键个数比HF分子间的氢键个数多,所以水的沸点比HF的沸点高。 6.生命分子中的氢键 氢键对于生命非常重要,生物体内的蛋白质和DNA的 或_______都存在着大量的氢键。如DNA的双螺旋结构,它是由两条DNA大分子的碱基通过 形成的。 分子内 分子间 氢键配对 7.弱作用力的“强作用”——超分子化学中的万能相互作用 “超分子”被称为共价键分子化学的一次升华,超分子化学被称为“超越分子概念的化学”。在形成超分子的各种分子间相互作用中,氢键尤为特殊,被称为“超分子化学中的万能相互作用”。氢键的强度在化学键和范德华力之间,具有方向性和饱和性,使得它在超分子自组装过程中起着关键的作用。 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)范德华力与氢键可同时存在于分子之间。( ) (2)H2O的稳定性大于H2S,是因为H2O分子间存在氢键。( ) (3)乙醇比乙醛的沸点高的原因是乙醇的相对分子质量较大。 ( ) (4)冰融化成水,仅破坏氢键。 ( ) (5)在A—H…B中,A、B的电负性越大,氢键越强;B的原子半径越小,氢键越强。 ( ) [题点多维训练] √ × × × √ √ 2.下列分子中,范德华力和氢键都存在的是 (　　) A.HF液体 B.干冰 C.H2S气体 D.CCl4 3.氢键可以影响物质的性质。下列实验事实与氢键无关的是 (　　) A.水和甲醇相互溶解 B.NH3的熔、沸点比第ⅤA族相邻元素的氢化物高 C.羊毛织品水洗后会变形 D.食盐易溶于水 √ 解析:与水能形成分子间氢键的物质,在水中的溶解度较大,甲醇与水能形成分子间氢键,故甲醇与水互溶,故A不选;NH3分子间能形成氢键,从而增大了分子间作用力,故B不选;羊毛织品成分为蛋白质,蛋白质中含有氨基,能与水分子形成氢键,所以水洗再晒干后变形,与氢键有关,故C不选;食盐是离子晶体,溶于水形成的钠离子、氯离子分别与水形成水合离子,与氢键无关,故D选。 4.下列与氢键有关的说法错误的是 (　　) A.卤化氢中HF沸点较高,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.氨水中存在分子间氢键 D.形成氢键X—H…Y的三个原子总在一条直线上 √ 解析:HF分子间存在氢键,使HF分子间作用力增大,所以HF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,D错误。 范德华力、氢键及共价键的比较 命题热点 导学设计 水是生命的源泉,人类的一切生命活动都离不开水,水是人体中的重要成分。地球上的淡水资源并不丰富,一些水资源已被污染,而世界人口还在增加,工业正在迅速发展,对水的需求量越来越大,水资源短缺的矛盾正日益尖锐,因此必须保护水资源,治理水污染。 1.自然界中水有三种存在形式,若不断地升高温度,实现“冰→水→水蒸气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间主要的相互作用有哪些? 提示: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,由液态水变为水蒸气时,破坏的也是氢键。 2.某些科学家宣称:普通盐水在无线电波照射下可燃烧,有望解决人类用水的重大问题。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“结合力”实质是什么? 提示:水中没有游离态的氢原子,氢原子以共价键形式与氧原子形成水,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,这种结合力为共价键,该共价键是由不同元素形成的,为极性共价键。 范德华力、氢键及共价键的比较 [系统融通知能] 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随着分子极性的增大而增大; 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、X、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 续表 对物质 性质的 影响 ①影响物质的熔、沸点及溶解度等物理性质; 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,如熔、沸点:F2<Cl2<Br2<I2, CF4<CCl4<CBr4 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,如熔、沸点: H2O>H2S,在水中的溶解性: NH3>PH3; ②分子内氢键的存在,使物质的熔、沸点降低,如熔、沸点: > 影响分子的热稳定性;共价键的键能越大,分子的热稳定性越强 续表 1.下列能够用化学键的强度解释的是 (　　) A.N2的化学性质比O2稳定 B.HNO3易挥发,H2SO4难挥发 C.常温、常压下,溴呈液态,碘呈固态 D.稀有气体很难发生化学反应 [题点多维训练] √ 解析:A项,N2的化学性质比O2稳定是因为键能:N≡N>O==O;B项, HNO3易挥发,H2SO4难挥发是因为二者分子间作用力强弱不同;C项,常温、常压下,溴呈液态,碘呈固态是因为范德华力:I2>Br2;D项,稀有气体的原子均为稳定结构,故性质稳定。 2.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 √ 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,均破坏了范德华力,“石蜡蒸气→裂化气”发生了化学变化,破坏了共价键,所以整个变化过程中,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的键能大,而与分子间作用力无关,D错误。 3.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.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是由极性键构成的非极性分子 √ 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。 课时跟踪检测 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 15 √ 12 1.下列说法中正确的是 (　　) A.分子间作用力越大,分子越稳定 B.分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高 C.相对分子质量越大,其分子间作用力越大 D.分子间只存在范德华力 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 15 12 解析:分子间作用力主要影响物质的物理性质,化学键主要影响物质的化学性质,分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高,B正确,A不正确;分子的组成和结构相似时,相对分子质量越大,其分子间作用力越大,C不正确;分子间不只有范德华力,D不正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 2.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 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析: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。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 3.下列关于氢键的说法中正确的是 (　　) A.由于氢键的作用,使NH3、H2O、HF的沸点反常,且沸点高低顺序为HF>H2O>NH3 B.氢键只能存在于分子间,不能存在于分子内 C.没有氢键,就没有生命 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 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:A项,“反常”是指它们在与其同族氢化物沸点排序中的现象,它们的沸点顺序可由氢化物的状态所得,水常温下是液体,沸点最高。B项,分子内可以存在氢键。C项正确,因为氢键使常温常压下的水呈液态,而液态的水是生物体营养传递的基础。D项,在气态时,分子间距离大,分子之间没有氢键。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 4.二甘醇可用作溶剂、纺织助剂等,一旦进入人体会导致急性肾衰竭,危及生命。二甘醇的结构简式是HO—CH2CH2—O—CH2CH2—OH。下列有关二甘醇的叙述正确的是 (　　) A.符合通式CnH2nO3 B.分子间不能形成氢键 C.分子间存在范德华力 D.分子中含σ键和π键 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:二甘醇的分子式为C4H10O3,不符合通式CnH2nO3;二甘醇分子之间能形成O—H…O,也存在范德华力。 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 5.下列物质的性质递变正确且与氢键有关的是 (　　) A.熔点:CI4>CBr4>CCl4>CF4 B.沸点:邻羟基苯甲醛<对羟基苯甲醛 C.溶解度(水中):NH3>HBr>CS2>SO2 D.密度:冰>水>水蒸气 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:CI4、CBr4、CCl4、CF4的相对分子质量减小,则熔点减小,与氢键无关,故A不选;对羟基苯甲醛易形成分子间氢键,邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键,则邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点,和氢键有关,故B选;溶解度(水中):NH3>HBr>SO2>CS2,NH3与水分子间可形成氢键,溶解度较大,与氢键有关,但CS2在水中溶解度最小,故C不选;密度:冰<水,与氢键有关,故D不选。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 6.(2024·保定一中阶段练习)下列有关化学键、氢键和范德华力的叙述不正确的是 (　　) A.在由分子所构成的物质中,共价键键能越大,该物质越稳定 B.共价键是原子之间通过共用电子对形成的化学键,共价键有方向性和饱和性 C.范德华力是分子间存在的一种作用力,组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大 D.氢键不是化学键而是分子间的一种作用力,所以氢键只存在于分子与分子之间 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:氢键不是化学键而是分子间的一种作用力,但氢键不仅仅存在于分子与分子之间,还存在于有机物质的分子内,如邻羟基苯甲醛就存在分子内氢键,D错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 15 3 7.“冰面为什么滑?”,这与冰层表面的结构有关(如图)。下列有关说法错误的是 (　　) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 15 3 A.由于氢键的存在,水分子的稳定性好,高温下也很难分解 B.第一层固态冰中,水分子间通过氢键形成空间网状结构 C.第二层“准液体”中,水分子间形成氢键的机会比固态冰中少 D.当高于一定温度时,“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键断裂,产生“流动性的水分子”,使冰面变滑 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 15 3 解析:水分子的稳定性好,是由水分子内氢氧共价键的键能决定的,与分子间形成的氢键无关,故A错误;固态冰中,1个水分子与周围的4个水分子通过氢键相连接,从而形成空间网状结构,故B正确;“准液体”中,水分子间的距离不完全相等,所以1个水分子与少于4个的水分子间距离适合形成氢键,形成氢键的机会比固态冰中少,故C正确;当温度达到一定数值时,“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键被破坏,使一部分水分子能够自由流动,从而产生“流动性的水分子”,造成冰面变滑,故D正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 8.已知各种硝基苯酚的性质如下表: 名称 结构式 25 ℃水中溶解度/g 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 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 下列关于各种硝基苯酚的叙述正确的是 (　　) A.邻硝基苯酚分子内形成氢键,使其熔、沸点高于另外两种硝基苯酚 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、沸点较低 D.三种硝基苯酚都能形成分子内氢键 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:当分子形成分子内氢键时,熔、沸点降低,A错误;间硝基苯酚中羟基与硝基处于间位,分子间能形成氢键,也能与水分子形成氢键,B正确;对硝基苯酚能形成分子间氢键,使其熔、沸点升高,C错误;对硝基苯酚中羟基和硝基处于对位,不能形成分子内氢键,D错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 9.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 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析: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。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 10.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_________________________ 。  联氨分子间 形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键 乙二胺分子间可以形成氢键, 三甲胺分子间不能形成氢键 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (3)常温下丙酸(CH3CH2COOH)为液体,而氨基乙酸(HOOCCH2NH2) 为固体,主要原因是______________________________________________ 。  (4)H2SO4为黏稠状、难挥发性的强酸,而HNO3是易挥发性的强酸,其原因是_________________________________________________________ 　 。  羧基的存在使丙酸形成分子间氢键,而氨基乙酸中 羧基和氨基均能形成分子间氢键 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 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 11.(1)一定条件下,CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体,其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 　　参数 分子　　 分子直径/nm 分子与H2O的结合能E/(kJ·mol-1) CH4 0.436 16.40 CO2 0.512 29.91 ①“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是 　。  解析:“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是范德华力和氢键。 氢键、范德华力 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 ②为开采深海海底的“可燃冰”,有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm,根据上述图表,从物质结构及性质的角度分析,该设想的依据是________________________ 。  解析:根据题给数据可知,笼状空腔的直径是0.586 nm,而CO2分子的直径是0.512 nm,笼状空腔直径大于CO2分子的直径,而且CO2与水分子之间的结合能大于CH4,因此可以实现用CO2置换CH4的设想。 CO2的分子直径小于笼状 空腔直径,且与H2O的结合能大于CH4 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (2)H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶,因为_________________ 　 。  解析:水可以与乙醇互溶,是因为H2O与CH3CH2OH之间可以形成分子间氢键。 H2O与CH3CH2OH 之间可以形成氢键 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 14 15 3 12.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　　　　　>　　　>　 　　　。  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。 O—H键 氢键 范德华力 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (2)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)  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。 NH3 AsH3 PH3　 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (3)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 c 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析: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。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 高阶思维训练 13.(2024·泉州质量检测)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中n=5,每个水分子被其他4个小分子包围着形成四面体(如图)。下列说法正确的是(　　) A.(H2O)n是一种新的水分子 B.(H2O)n不具有水的化学性质 C.由图可知,1 mol H2O中有2 mol氢键 D.由图可知,1 mol H2O中有4 mol氢键 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析: (H2O)n只是水的一种聚集状态,不是新物质,仍保留着水的化学性质,A、B项错误;如题图所示,每个水分子可与4个水分子形成氢键,每个氢键被2个水分子共有,则1 mol H2O中有2 mol氢键,C项正确,D项错误。 10 1 2 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 3 √ 14.(2024·南通调研)科学家制造出一种“超离子冰”,冰中的氢离子可在氧离子晶格中自由溢出。已知NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是 (　　) A.“超离子冰”不可以导电 B.1 mol “普通冰”中氢键数目为2NA C.化学键(H—O) 强度强于氢键(H…O—H) D.7 g “普通冰”和11 g “超离子冰”的“混合物”中所含电子数目为10NA 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析: “超离子冰”中的氢离子可在氧离子晶格中自由溢出,说明存在氢离子和氧离子,“超离子冰”可以导电,故A错误;2 mol水分子的一个氧原子和另外两个水分子中的氢原子形成两个氢键,另外两个氢原子分别和水形成两个氢键,总计形成4个氢键,每个氢键是两个水分子间形成,属于一个水分子的氢键只占氢键的一半,分摊法得到1 mol “普通冰”中氢键数目为2NA,故B正确;共价键强于氢键,故C正确;7 g “普通冰”和11 g“超离子冰”的“混合物”为18 g水分子,物质的量==1 mol,所含电子数目为10NA,故D正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 15.(2024·苏州中学阶段练习)(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。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 ①1 mol冰中有　　 mol 氢键。  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 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 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。  解析: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。 20 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 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)。  解析:NH3溶于水后形成NH3·H2O,NH3·H2O的电离方程式为NH3·H2O N+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。 b 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (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:  烃 CH4 CH3—CH3 CH3—(CH2)2—CH3 沸点/℃ -164 -88.6 -0.5 硝基苯酚 熔点/℃ 45 96 114 ⅣA b 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 由这些数据你能得出的结论是 　 解析: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。 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 (至少写2条)。  $$