3.4 分子间作用力 分子晶体(第1课时 范德华力 氢键)-【帮课堂】2024-2025学年高二化学同步学与练(苏教版2019选择性必修2)
2024-11-15
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | 高中化学苏教版选择性必修2 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第三单元 共价键 共价晶体 |
| 类型 | 学案-导学案 |
| 知识点 | 分子结构与性质 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.26 MB |
| 发布时间 | 2024-11-15 |
| 更新时间 | 2024-11-15 |
| 作者 | CC化学 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2024-11-15 |
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| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
专题3 微粒间作用力与物质性质
第四单元 分子间作用力 分子晶体
第1课时 范德华力 氢键
1.了解范德华力的实质及对物质的影响。
2.了解氢键的实质、特点、形成条件及对物质性质的影响。
重点:范德华力对物质性质的影响;氢键的形成及对物质的影响。
难点:氢键的形成;范德华力和氢键对物质的影响。
一、范德华力
1.分子间作用力
(1)概念:将分子______________的作用力称为分子间作用力。
(2)存在:___________间都存在分子间作用力。
(3)特点:分子间作用力本质上是一种__________,比化学键_______。
(4)分类:______________和_______是两种最常见的分子间作用力。
2.范德华力
(1)存在:范德华力是一种普遍存在于______________分子之间的一种作用力。
(2)特点:与共价键相比,范德华力_______,一般_______饱和性和方向性。
(3)影响因素:
①分子的_______、______________以及分子中______________是否均匀。
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_______。
(4)对物质性质的影响:
主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等_______性质。
①分子间范德华力越大,物质的熔、沸点_______。
②溶质与溶剂分子间的范德华力越大,物质的溶解度_______。
二、氢键
1.氢键的形成和表示
H原子与___________________的原子X以共价键结合时,H原子能够跟另一个___________________的原子Y之间形成氢键,通常用______________表示。上述X、Y通常指______________等。
2.氢键的特点
(1)氢键可以存在于分子_______,也可以存在于分子_______。
(2)氢键比化学键_______,比范德华力_______。
(3)氢键有_______氢键和_______氢键两种。
3.氢键对物质物理性质的影响
(1)含有_______氢键的物质具有较高的熔点、沸点。如氟化氢的熔、沸点比氯化氢_______。
(2)含有_______氢键的液体一般黏度比较大。如甘油、硫酸等。
(3)_______氢键的存在使溶质在水中的溶解度比较大。如氨_______溶于水,乙醇和水能以任意比_______等。
(4)含有_______氢键的物质具有较低的熔、沸点。如:
对羟基苯甲醛的熔点_______邻羟基苯甲醛()。
醋酸和硝酸相对分子质量接近,但两种物质的熔点和沸点相差很大,因为醋酸分子形成了_______氢键,而硝酸分子形成了_______氢键。
(5)对物质密度的影响: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_______。
4.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。
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。
【名师点拨】氢键的存在
(1)H原子必须与N、O或F原子以共价键结合。如:
①含羟基(-OH)的化合物:水分子、含氧酸(如H2SO4、CH3COOH)、醇类(如C2H5OH)等。
②含氨基(-NH2)的化合物:NH3、R-NH2等。
③HF。
(2)含有N、O、F(有孤电子对存在、与电负性较小的原子相连)的化合物。
①(1)中所列举的几类物质。
②含碳氧双键的化合物:如醛(-CHO)、羧酸(-COOH)等。
③含硝基(-NO2)的化合物。
【易错提醒】
(1)氢键和范德华力都属于分子间作用力,分子间作用力的作用远小于化学键的键能,氢键不是化学键。
(2)分子间作用力主要影响由分子构成的物质的物理性质,而化学键主要影响物质的化学性质。
(3)只有分子间距离接近到一定程度时才有分子间作用力。
(4)某些分子的分子间作用力包含范德华力和氢键,所以分子间作用力不等价于范德华力。
(5)形成氢键X—H…Y的三个原子不一定在一条直线上。
三、范德华力、氢键对物质性质的影响
1.对物质熔、沸点的影响
(1)范德华力对物质熔沸点的影响
①组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,范德华力_______,物质的熔、沸点就_______。如熔、沸点:CF4_______CCl4_______CBr4_______CI4;CH4_______C2H6_______C3H8_______C4H10。
②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_______,其熔、沸点就_______,如熔、沸点:CO_______N2。
③在同分异构体中,一般来说,支链越多,熔、沸点就_______,如沸点:正戊烷_____异戊烷_____新戊烷。
(2)氢键对物质熔、沸点的影响
①某些氢化物分子间存在氢键,如H2O、NH3、HF等(如图所示),会比同族氢化物沸点反常高,如:H2O_______H2Te_______H2Se_______H2S。
②分子内氢键和分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。如:
邻羟基苯甲醛分子内的氢键 对羟基苯甲醛分子间的氢键
对羟基苯甲醛的熔点、沸点分别比邻羟基苯甲醛的熔点、沸点_______。
2.对物质溶解性的影响
(1)范德华力对物质溶解性的影响:
溶质分子与溶剂分子之间的范德华力越大,溶解度就_______。如在273K、101kPa时,氧气在水中的溶解量(49cm3·L-1)比氮气在水中的溶解量(24cm3·L-1)大,这是因为O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大所造成的。
(2)氢键对物质溶解性的影响:
溶剂和溶质之间存在氢键,溶解性好,溶质分子不能与水分子形成氢键,在水中溶解度就比较小。如NH3极易溶于水,甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶,就是因为它们与水形成了分子间氢键。
3.对物质密度、黏度的影响
(1)由于水分子间存在氢键,液态水变为冰,密度会_______。
(2)分子间氢键的存在,使物质的黏度_______,如硫酸、甘油等。
1.请判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)分子间只存在范德华力( )
(2)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( )
(3)范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同( )
(4)任何分子间在任意情况下都会产生范德华力( )
(5)范德华力与氢键可同时存在于分子之间( )
(6)乙醇比乙醛的沸点高的原因是乙醇的相对分子质量较大( )
(7)氢键通常是物质在液态时形成的,但有时也存在于某些晶体或气态物质中( )
(8)存在氢键,则必然存在范德华力,但存在范德华力不一定存在氢键( )
(9)H2O的稳定性大于H2S,是因为H2O分子间存在氢键( )
(10)冰融化成水,仅破坏氢键( )
(11)氢键均能使物质的熔、沸点升高( )
(12)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( )
2.回答以下问题:
(1)HF分子间氢键比H2O分子间氢键更强,但液体氟化氢的蒸发热比水的蒸发热低,为什么?
(2)醋酸与硝酸的相对分子质量相近,但沸点差异较大,试从形成氢键类型上分析其原因。
(3)甲酸(HCOOH)可通过氢键形成二聚物,试画出其结构式。
3.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
_____________________________________________________________________________。
(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)比较As的简单氢化物与同族第2、3周期元素所形成的简单氢化物稳定性、沸点高低并说明理由:
_____________________________________________________________________________。
(5)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
_______________________________________________________________________________。
4.根据下列要求回答相关问题:
(1)下列物质沸点递变顺序正确的是________(填字母,下同)。
A.SnH4>GeH4>SiH4>CH4
B.SbH3>AsH3>PH3>NH3
C.HI>HBr>HCl>HF
D.H2Te>H2Se>H2S>H2O
(2)下列过程中:①冰融化成水,②HNO3溶于水,③NH4Cl受热分解,依次克服作用力的类型分别是_______。
A.氢键、范德华力、离子键
B.氢键、极性键、离子键和极性键
C.范德华力、氢键、非极性键
D.范德华力、非极性键、极性键
(3)下列说法正确的是__________。
A.氨、氯化氢与水分子都能形成氢键,故极易溶于水
B.由于氢键存在,卤化氢中HF最稳定
C.冰的密度小于水,是由于水分子间存在氢键
D.NH3、H2O、HF相对分子质量增大,沸点升高
►问题一 范德华力
【典例1】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
【解题必备】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
【变式1-1】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
【变式1-2】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.CH3CH3、CH3CH2CH3、CH(CH3)3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高
►问题二 氢键
【典例2】氦晶体的升华能是0.105 kJ·mol-1,而冰的升华能则为46.9 kJ·mol-1。能解释这一事实的叙述是( )
①氦原子间仅存在范德华力 ②冰中有氢键 ③氦原子之间的化学键很弱 ④水分子之间的共价键强
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
【解题必备】
1.氢键的形成条件
(1)要有与一个电负性很大的元素X形成强极性键的氢原子,如H2O分子中的氢原子。
(2)要有一个电负性很大,含有孤电子对和带有部分负电荷的原子Y,如H2O分子中的氧原子。
(3)X、Y的半径要小,这样空间位阻就小。
2.氢键的表示方法
氢键不是化学键,是一种特殊的分子间作用力。通常用X—H…Y表示。其中X和Y代表电负性大而原子半径小的非金属原子,如F、O、N等。
如水分子间的氢键表示为:O—H…O
如果是混合物,可能存在多种氢键,如氨水中,存在的氢键可能有以下4种情况:
氢键分别表示为O—H…O、N—H…N、O—H…N、N-H…O。
3.氢键的分类
氢键既可存在于分子间又可存在于分子内,前者为分子间氢键,后者为分子内氢键。如:
H2O分子间的氢键 邻羟基苯甲醛分子内的氢键
【变式2-1】物质的下列性质或数据与氢键无关的是( )
A.甲酸(HCOOH)蒸气的密度在 373K时为 1.335g/L,在 297K时为 2.5 g/L
B.邻羟基苯甲酸( )的熔点为159℃,对羟基苯甲酸()的熔点为213℃
C.乙醚微溶于水,而乙醇可与水以任意比混溶
D.HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多
【变式2-2】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
►问题三 范德华力和氢键对物质性质的影响
【典例3】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
【变式3-1】下列叙述正确的是( )
A.F2、Cl2、Br2、I2单质的熔点依次升高,与分子间作用力大小有关
B.H2S的相对分子质量比H2O的大,其沸点比水的高
C.稀有气体的化学性质比较稳定,是因为其键能很大
D.干冰汽化时破坏了共价键
【变式3-2】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.能溶于水,不溶于乙醇
C.分子间不存在范德华力
D.分子间能形成氢键
1.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
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
3.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
4.下列关于氢键X—H…Y的说法中,错误的是( )
A.X、Y元素具有强电负性,是氢键形成的基本条件
B.氢键是共价键的一种
C.某些物质因分子之间存在氢键,导致沸点反常升高
D.同一分子内也可能形成氢键
5.下列现象与氢键有关的是( )
①H2O的熔、沸点比ⅥA族其他元素简单氢化物的高 ②水分子高温下也很稳定 ③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式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.①②③④ B.①③④ C.①②③ D.①②④
6.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的n=5,每个水分子被4个水分子包围着形成四面体。(H2O)n的n=5时,下列说法正确的是( )
A.(H2O)n是一种新的水分子
B.(H2O)n仍保留着水的化学性质
C.1 mol (H2O)n中有2个氢键
D.1 mol (H2O)n中有4 mol氢键
7.下列说法错误的是( )
A.水在结冰时体积膨胀,是由于水分子间存在氢键
B.DNA分子中的碱基互补配对是通过氢键来实现的
C.H2O的沸点比HF的沸点高,是由于水中氢键的键能大
D.氨极易溶于水与氨分子和水分子间形成氢键有关
8.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
9.下列说法正确的是( )
A.NH4NO3中既有离子键又有共价键,属于共价化合物
B.SiC是共价晶体,加热熔化时需破坏共价键
C.H2O2易分解是因为H2O2分子间作用力弱
D.NaHSO4晶体溶于水时,离子键被破坏,共价键不受影响
10.请写出下列物质性质的变化规律与哪种作用有关。
(1)HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱:____________。
(2)He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn等稀有气体单质的熔点和沸点逐渐升高:______________。
(3)沸点:>>__________________。
(4)熔点:<<____________________。
1.下列说法正确的是( )
A.H2O的热稳定性比H2S强,是因为H2O分子间作用力比H2S强
B.离子化合物中一定含有离子键,一定不含共价键
C.NaClO是含有两种类型化学键的离子化合物
D.SiO2属于共价晶体,熔化时破坏共价键和分子间作用力
2.2.在“石蜡→液体石蜡→石蜡蒸气→裂化气”的变化过程中,被破坏的作用力依次是( )
A.范德华力、范德华力、范德华力
B.范德华力、范德华力、共价键
C.范德华力、共价键、共价键
D.共价键、共价键、共价键
3.已知各种硝基苯酚的性质如表,下列关于各种硝基苯酚的叙述不正确的是( )
名称
结构简式
溶解度/(g/100 g水,25 ℃)
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
A.邻硝基苯酚分子内形成氢键,使其熔、沸点低于另两种硝基苯酚
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、沸点较高
D.三种硝基苯酚都不能与水分子形成氢键,所以在水中溶解度小
4.(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。
①1 mol冰中有________ mol 氢键。
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。
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)。
(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:
由这些数据你能得出的结论是_____________________________________________________________
____________________________________________________________________(至少写2条)。
5.(1)①元素的第一电离能:Al________ Si(填“>”或“<”)。
②硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示,呈现这种变化关系的原因是______________________________________________。
③硼砂是含结晶水的四硼酸钠,硼砂晶体由Na+、[B4H4O9]2-和H2O构成,它们之间存在的作用力有________(填序号)。
A.离子键 B.共价键 C.金属键 D.范德华力 E.氢键
(2)下列物质变化,只与范德华力有关的是________。
A.干冰熔化 B.乙酸汽化 C.乙醇与丙酮混溶
D.溶于水 E.碘溶于四氯化碳 F.石英熔融
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专题3 微粒间作用力与物质性质
第四单元 分子间作用力 分子晶体
第1课时 范德华力 氢键
1.了解范德华力的实质及对物质的影响。
2.了解氢键的实质、特点、形成条件及对物质性质的影响。
重点:范德华力对物质性质的影响;氢键的形成及对物质的影响。
难点:氢键的形成;范德华力和氢键对物质的影响。
一、范德华力
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:共价分子间都存在分子间作用力。
(3)特点:分子间作用力本质上是一种静电作用,比化学键弱得多。
(4)分类:范德华力和氢键是两种最常见的分子间作用力。
2.范德华力
(1)存在:范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气体分子之间的一种作用力。
(2)特点:与共价键相比,范德华力较小,一般没有饱和性和方向性。
(3)影响因素:
①分子的大小、空间构型以及分子中电荷分布是否均匀。
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:
主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质。
①分子间范德华力越大,物质的熔、沸点越高。
②溶质与溶剂分子间的范德华力越大,物质的溶解度越大。
二、氢键
1.氢键的形成和表示
H原子与电负性大、半径较小的原子X以共价键结合时,H原子能够跟另一个电负性大、半径较小的原子Y之间形成氢键,通常用X—H…Y表示。上述X、Y通常指N、O、F等。
2.氢键的特点
(1)氢键可以存在于分子之间,也可以存在于分子内部。
(2)氢键比化学键弱,比范德华力强。
(3)氢键有分子内氢键和分子间氢键两种。
3.氢键对物质物理性质的影响
(1)含有分子间氢键的物质具有较高的熔点、沸点。如氟化氢的熔、沸点比氯化氢高。
(2)含有分子间氢键的液体一般黏度比较大。如甘油、硫酸等。
(3)分子间氢键的存在使溶质在水中的溶解度比较大。如氨极易溶于水,乙醇和水能以任意比互溶等。
(4)含有分子内氢键的物质具有较低的熔、沸点。如:
对羟基苯甲醛的熔点高于邻羟基苯甲醛()。
醋酸和硝酸相对分子质量接近,但两种物质的熔点和沸点相差很大,因为醋酸分子形成了分子间氢键,而硝酸分子形成了分子内氢键。
(5)对物质密度的影响: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.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的分子内或分子间都存在着大量的氢键。如DNA的双螺旋结构,它是由两条DNA大分子的碱基通过氢键配对形成的。
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。
【名师点拨】氢键的存在
(1)H原子必须与N、O或F原子以共价键结合。如:
①含羟基(-OH)的化合物:水分子、含氧酸(如H2SO4、CH3COOH)、醇类(如C2H5OH)等。
②含氨基(-NH2)的化合物:NH3、R-NH2等。
③HF。
(2)含有N、O、F(有孤电子对存在、与电负性较小的原子相连)的化合物。
①(1)中所列举的几类物质。
②含碳氧双键的化合物:如醛(-CHO)、羧酸(-COOH)等。
③含硝基(-NO2)的化合物。
【易错提醒】
(1)氢键和范德华力都属于分子间作用力,分子间作用力的作用远小于化学键的键能,氢键不是化学键。
(2)分子间作用力主要影响由分子构成的物质的物理性质,而化学键主要影响物质的化学性质。
(3)只有分子间距离接近到一定程度时才有分子间作用力。
(4)某些分子的分子间作用力包含范德华力和氢键,所以分子间作用力不等价于范德华力。
(5)形成氢键X—H…Y的三个原子不一定在一条直线上。
三、范德华力、氢键对物质性质的影响
1.对物质熔、沸点的影响
(1)范德华力对物质熔沸点的影响
①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。
②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。
③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)氢键对物质熔、沸点的影响
①某些氢化物分子间存在氢键,如H2O、NH3、HF等(如图所示),会比同族氢化物沸点反常高,如:H2O>H2Te>H2Se>H2S。
②分子内氢键和分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。如:
邻羟基苯甲醛分子内的氢键 对羟基苯甲醛分子间的氢键
对羟基苯甲醛的熔点、沸点分别比邻羟基苯甲醛的熔点、沸点高。
2.对物质溶解性的影响
(1)范德华力对物质溶解性的影响:
溶质分子与溶剂分子之间的范德华力越大,溶解度就越大。如在273K、101kPa时,氧气在水中的溶解量(49cm3·L-1)比氮气在水中的溶解量(24cm3·L-1)大,这是因为O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大所造成的。
(2)氢键对物质溶解性的影响:
溶剂和溶质之间存在氢键,溶解性好,溶质分子不能与水分子形成氢键,在水中溶解度就比较小。如NH3极易溶于水,甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶,就是因为它们与水形成了分子间氢键。
3.对物质密度、黏度的影响
(1)由于水分子间存在氢键,液态水变为冰,密度会变小。
(2)分子间氢键的存在,使物质的黏度增大,如硫酸、甘油等。
1.请判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)分子间只存在范德华力( × )
(2)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( × )
(3)范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同( √ )
(4)任何分子间在任意情况下都会产生范德华力( × )
(5)范德华力与氢键可同时存在于分子之间( √ )
(6)乙醇比乙醛的沸点高的原因是乙醇的相对分子质量较大( × )
(7)氢键通常是物质在液态时形成的,但有时也存在于某些晶体或气态物质中( √ )
(8)存在氢键,则必然存在范德华力,但存在范德华力不一定存在氢键( √ )
(9)H2O的稳定性大于H2S,是因为H2O分子间存在氢键( × )
(10)冰融化成水,仅破坏氢键( × )
(11)氢键均能使物质的熔、沸点升高( × )
(12)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( √ )
2.回答以下问题:
(1)HF分子间氢键比H2O分子间氢键更强,但液体氟化氢的蒸发热比水的蒸发热低,为什么?
提示 因为H2O分子间形成的氢键比HF分子间形成的氢键多,所以水的蒸发热高。
(2)醋酸与硝酸的相对分子质量相近,但沸点差异较大,试从形成氢键类型上分析其原因。
提示 醋酸和硝酸均能形成氢键,但醋酸形成分子间氢键,而硝酸形成分子内氢键,所以硝酸的沸点要低得多。
(3)甲酸(HCOOH)可通过氢键形成二聚物,试画出其结构式。
提示
3.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
_____________________________________________________________________________。
(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)比较As的简单氢化物与同族第2、3周期元素所形成的简单氢化物稳定性、沸点高低并说明理由:
_____________________________________________________________________________。
(5)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
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键
(2)乙二胺分子间可以形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键
(3)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
(4)稳定性:NH3>PH3>AsH3,因为键长越短,键能越大,化合物越稳定;沸点:NH3>AsH3>PH3,因为NH3可以形成分子间氢键,沸点最高,AsH3的相对分子质量比PH3大,分子间作用力大,因而AsH3的沸点比PH3高
(5)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
4.根据下列要求回答相关问题:
(1)下列物质沸点递变顺序正确的是________(填字母,下同)。
A.SnH4>GeH4>SiH4>CH4
B.SbH3>AsH3>PH3>NH3
C.HI>HBr>HCl>HF
D.H2Te>H2Se>H2S>H2O
(2)下列过程中:①冰融化成水,②HNO3溶于水,③NH4Cl受热分解,依次克服作用力的类型分别是_______。
A.氢键、范德华力、离子键
B.氢键、极性键、离子键和极性键
C.范德华力、氢键、非极性键
D.范德华力、非极性键、极性键
(3)下列说法正确的是__________。
A.氨、氯化氢与水分子都能形成氢键,故极易溶于水
B.由于氢键存在,卤化氢中HF最稳定
C.冰的密度小于水,是由于水分子间存在氢键
D.NH3、H2O、HF相对分子质量增大,沸点升高
答案 (1)A (2)B (3)C
解析 (1)氢化物的相对分子质量越大,沸点越高,则沸点:SnH4>GeH4>SiH4>CH4,A正确;含有氢键的氢化物的沸点较高,氨分子间存在氢键,所以沸点:NH3>SbH3>AsH3>PH3,B错误;HF分子间存在氢键,所以沸点:HF>HI>HBr>HCl,C错误;水分子间存在氢键,所以沸点:H2O>H2Te>H2Se>H2S,D错误。
(2)①冰中水分子间存在氢键,所以冰融化成水克服氢键;②HNO3溶于水发生电离,破坏了共价键,所以克服极性键;③NH4Cl属于离子晶体,含有离子键,NH变为NH3破坏了极性键,所以NH4Cl受热分解克服离子键和极性键。
(3)氯化氢与水分子之间不能形成氢键,氨与水分子间能形成氢键,A错误;氢化物的稳定性与共价键有关,共价键越强,氢化物越稳定,与氢键无关,B错误;在冰中,由于氢键的作用,水分子间形成正四面体结构,使得水分子间的空隙变大,所以水变成冰后体积增大,密度变小,C正确;NH3、H2O、HF分子间都存在氢键,沸点高低与氢键有关,所以不能根据相对分子质量大小来判断沸点,D错误。
►问题一 范德华力
【典例1】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
答案 B
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。
【解题必备】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
【变式1-1】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
答案 B
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。
【变式1-2】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.CH3CH3、CH3CH2CH3、CH(CH3)3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高
答案 B
解析 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,故选B。
►问题二 氢键
【典例2】氦晶体的升华能是0.105 kJ·mol-1,而冰的升华能则为46.9 kJ·mol-1。能解释这一事实的叙述是( )
①氦原子间仅存在范德华力 ②冰中有氢键 ③氦原子之间的化学键很弱 ④水分子之间的共价键强
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
答案 A
解析 氦晶体中只存在范德华力,冰晶体中存在氢键,升华时分别克服范德华力和氢键。
【解题必备】
1.氢键的形成条件
(1)要有与一个电负性很大的元素X形成强极性键的氢原子,如H2O分子中的氢原子。
(2)要有一个电负性很大,含有孤电子对和带有部分负电荷的原子Y,如H2O分子中的氧原子。
(3)X、Y的半径要小,这样空间位阻就小。
2.氢键的表示方法
氢键不是化学键,是一种特殊的分子间作用力。通常用X—H…Y表示。其中X和Y代表电负性大而原子半径小的非金属原子,如F、O、N等。
如水分子间的氢键表示为:O—H…O
如果是混合物,可能存在多种氢键,如氨水中,存在的氢键可能有以下4种情况:
氢键分别表示为O—H…O、N—H…N、O—H…N、N-H…O。
3.氢键的分类
氢键既可存在于分子间又可存在于分子内,前者为分子间氢键,后者为分子内氢键。如:
H2O分子间的氢键 邻羟基苯甲醛分子内的氢键
【变式2-1】物质的下列性质或数据与氢键无关的是( )
A.甲酸(HCOOH)蒸气的密度在 373K时为 1.335g/L,在 297K时为 2.5 g/L
B.邻羟基苯甲酸( )的熔点为159℃,对羟基苯甲酸()的熔点为213℃
C.乙醚微溶于水,而乙醇可与水以任意比混溶
D.HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多
答案 D
解析 A选项,甲酸分子间形成氢键,形成缔合分子[(HCOOH)n],在不同温度下,缔合分子的数目不同,因此密度不同,温度升高,缔合分子数减少,密度减小;B选项,邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键,因此熔点较低;C选项,乙醇能与水形成分子间氢键,因此在水中的溶解度很大;D选项,HF和HCl分解要破坏共价键,与氢键无关。故选D。
【变式2-2】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
答案 D
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。
►问题三 范德华力和氢键对物质性质的影响
【典例3】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
答案 D
解析 A选项,CaO和MgO都是离子晶体,由于r(Mg2+)<r(Ca2+),因此晶格能MgO>CaO,MgO的离子键更强,正确;B选项,甲醇中含有羟基(-OH),能形成分子间氢键,甲醛分子间不能形成氢键,因此甲醇的沸点高,正确;C选项,HF、H2O都能形成分子间氢键,正确;D选项,能形成分子内氢键,只能形成分子间氢键,因此的沸点低,错误。故选D。
【变式3-1】下列叙述正确的是( )
A.F2、Cl2、Br2、I2单质的熔点依次升高,与分子间作用力大小有关
B.H2S的相对分子质量比H2O的大,其沸点比水的高
C.稀有气体的化学性质比较稳定,是因为其键能很大
D.干冰汽化时破坏了共价键
答案:A
解析:A项,从F2→I2,相对分子质量增大,分子间作用力增大,熔、沸点升高;B项,H2O分子之间有氢键,其沸点高于H2S;C项,稀有气体分子为单原子分子,分子内无化学键,其化学性质稳定是因为原子的最外层为8电子稳定结构(He为2个);D项,干冰汽化破坏的是范德华力,并未破坏共价键。
【变式3-2】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.能溶于水,不溶于乙醇
C.分子间不存在范德华力
D.分子间能形成氢键
答案 D
解析 二甘醇的分子式为C4H10O3,不符合通式CnH2nO3;二甘醇和乙醇分子中都含有—OH,二甘醇能和水和乙醇形成分子间氢键,二甘醇既能溶于水,也能溶于乙醇;二甘醇分子之间能形成O—H…O,也存在范德华力。
1.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
答案 A
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。
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
答案 B
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。
3.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
答案 B
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。
4.下列关于氢键X—H…Y的说法中,错误的是( )
A.X、Y元素具有强电负性,是氢键形成的基本条件
B.氢键是共价键的一种
C.某些物质因分子之间存在氢键,导致沸点反常升高
D.同一分子内也可能形成氢键
答案 B
解析 氢键不属于化学键,B错误。
5.下列现象与氢键有关的是( )
①H2O的熔、沸点比ⅥA族其他元素简单氢化物的高 ②水分子高温下也很稳定 ③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式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.①②③④ B.①③④ C.①②③ D.①②④
答案 B
解析 水分子高温下也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,②错误。
6.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的n=5,每个水分子被4个水分子包围着形成四面体。(H2O)n的n=5时,下列说法正确的是( )
A.(H2O)n是一种新的水分子
B.(H2O)n仍保留着水的化学性质
C.1 mol (H2O)n中有2个氢键
D.1 mol (H2O)n中有4 mol氢键
答案 B
解析 (H2O)n是水分子间通过氢键形成的小集团,不是一种新的水分子,仍保留着水的化学性质,故A错误、B正确;1 mol (H2O)n中有2nNA个氢键,故C、D错误。
7.下列说法错误的是( )
A.水在结冰时体积膨胀,是由于水分子间存在氢键
B.DNA分子中的碱基互补配对是通过氢键来实现的
C.H2O的沸点比HF的沸点高,是由于水中氢键的键能大
D.氨极易溶于水与氨分子和水分子间形成氢键有关
答案 C
解析 H2O分子中的O原子可与周围H2O分子中的两个H原子形成两个氢键,而HF分子中的F原子只能形成一个氢键,氢键越多,沸点越高,所以H2O的沸点高,C项错误。
8.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
答案 D
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,还存在于有的物质的分子内,如邻羟基苯甲醛就存在分子内氢键,D错误。
9.下列说法正确的是( )
A.NH4NO3中既有离子键又有共价键,属于共价化合物
B.SiC是共价晶体,加热熔化时需破坏共价键
C.H2O2易分解是因为H2O2分子间作用力弱
D.NaHSO4晶体溶于水时,离子键被破坏,共价键不受影响
答案 B
解析 NH4NO3中既有离子键又有共价键,属于离子化合物,故A错误;SiC是共价晶体,原子间通过共价键结合形成空间网状结构,所以SiC加热熔化时需破坏共价键,故B正确;H2O2易分解是因为分子内化学键弱,和H2O2分子间作用力无关,故C错误;硫酸氢钠溶于水时发生电离:NaHSO4===Na++H++SO,有离子键和共价键被破坏,故D错误。
10.请写出下列物质性质的变化规律与哪种作用有关。
(1)HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱:____________。
(2)He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn等稀有气体单质的熔点和沸点逐渐升高:______________。
(3)沸点:>>__________________。
(4)熔点:<<____________________。
答案 (1)与化学键有关,键能逐渐减小
(2)与范德华力有关,且范德华力逐渐增强
(3)与范德华力有关,且范德华力逐渐减弱
(4)与氢键有关,邻硝基苯酚形成分子内氢键,间硝基苯酚和对硝基苯酚形成分子间氢键
解析 决定分子(包括稀有气体单质)的稳定性和物质熔、沸点高低的因素通常有化学键的强弱、分子间作用力的大小等。把物质的组成、性质与相互作用相联系,便可找到对应关系。
1.下列说法正确的是( )
A.H2O的热稳定性比H2S强,是因为H2O分子间作用力比H2S强
B.离子化合物中一定含有离子键,一定不含共价键
C.NaClO是含有两种类型化学键的离子化合物
D.SiO2属于共价晶体,熔化时破坏共价键和分子间作用力
答案 C
解析 稳定性是化学性质,与分子间作用力无关,与共价键的强弱有关,故A错误;离子化合物中一定含有离子键,可能存在共价键,如Na2O2、NaOH等,故B错误;NaClO中含有离子键和共价键,属于离子化合物,故C正确;SiO2属于共价晶体,熔化时只破坏共价键,故D错误。
2.2.在“石蜡→液体石蜡→石蜡蒸气→裂化气”的变化过程中,被破坏的作用力依次是( )
A.范德华力、范德华力、范德华力
B.范德华力、范德华力、共价键
C.范德华力、共价键、共价键
D.共价键、共价键、共价键
答案 B
解析 本题考查微粒之间的作用力。“石蜡→液体石蜡→石蜡蒸气”是石蜡的固、液、气三种状态的转变,属于物理变化,需要克服分子之间的范德华力;“石蜡蒸气→裂化气”是化学变化,破坏的是分子内的共价键,所以选B。
3.已知各种硝基苯酚的性质如表,下列关于各种硝基苯酚的叙述不正确的是( )
名称
结构简式
溶解度/(g/100 g水,25 ℃)
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
A.邻硝基苯酚分子内形成氢键,使其熔、沸点低于另两种硝基苯酚
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、沸点较高
D.三种硝基苯酚都不能与水分子形成氢键,所以在水中溶解度小
答案 D
解析 分子内形成氢键使物质熔、沸点降低,邻硝基苯酚熔、沸点低于另两种硝基苯酚,是因为分子内形成氢键,故A正确;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,故B正确、D错误。
4.(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。
①1 mol冰中有________ mol 氢键。
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。
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)。
(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:
由这些数据你能得出的结论是_____________________________________________________________
____________________________________________________________________(至少写2条)。
答案 (1)①2 ②20 ③b (2)ⅣA b 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
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。③NH3溶于水后形成NH3·H2O,NH3·H2O的电离方程式为NH3·H2ONH+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。(2)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。
5.(1)①元素的第一电离能:Al________ Si(填“>”或“<”)。
②硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示,呈现这种变化关系的原因是______________________________________________。
③硼砂是含结晶水的四硼酸钠,硼砂晶体由Na+、[B4H4O9]2-和H2O构成,它们之间存在的作用力有________(填序号)。
A.离子键 B.共价键 C.金属键 D.范德华力 E.氢键
(2)下列物质变化,只与范德华力有关的是________。
A.干冰熔化 B.乙酸汽化 C.乙醇与丙酮混溶
D.溶于水 E.碘溶于四氯化碳 F.石英熔融
答案 (1)①< ②硅烷的相对分子质量越大,分子间范德华力越强 ③ADE (2)AE
解析 (1)①同一周期元素自左向右第一电离能有增大趋势,故第一电离能Al<Si。②硅烷形成的晶体是分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,沸点越高。③在晶体中Na+与[B4H4O9]2-之间为离子键,H2O分子间存在范德华力和氢键。
(2)A项,干冰是分子晶体,熔化时破坏范德华力;B项,乙酸分子间形成氢键,汽化时破坏氢键和范德华力;C项,乙醇与丙酮混溶时形成分子间氢键;D项, HCONCH3CH3溶于水中,形成范德华力和分子间氢键;E项,溶质分子之间、溶剂分子之间以及I2与CCl4之间都只存在范德华力;F项,石英是共价晶体,熔化时破坏共价键。
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