专题03 分子晶体的熔沸点比较与氢键影响（重难点讲义）化学沪科版选择性必修2

专题14分子晶体的熔沸点比较与氢键影响 1．能辨认常见的分子晶体，并能从微观角度分析分子晶体的结构特征。 2．知道分子晶体的概念及熔、沸点、硬度等物理性质的特点和规律。 3．了解氢键的实质、特点、形成条件及对物质性质的影响。 4．了解分子内氢键和分子内氢键在自然界中的广泛存在及对物质性质的影响。 一、分子晶体 1．定义：分子间通过分子间作用力结合形成的晶体称为________晶体。非金属单质、非金属的氢化物等无机物以及多数有机化合物形成的晶体大都属于________晶体。 2．结构特征： 分子非密堆积 分子密堆积 微粒间作用力 ______________和________ ______________ 空间特点 每个分子周围紧邻的分子数小于12，空间利用率不高 通常每个分子周围有_____个紧邻的分子 举例 HF、NH3、冰 C60、干冰、I2、O2 3．常见分子晶体及物质类别 物质种类 实　例 所有非金属氢化物 H2O、NH3、CH4、H2S、HCl等 部分非金属单质 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、C60 、稀有气体等 部分非金属氧化物 CO2、P4O10、SO2、SO3等 几乎所有的酸 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等 绝大多数有机物 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 4．分子晶体的物理性质 (1)分子晶体具有较_____的熔、沸点和较_____的硬度。分子晶体熔化时要破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较_____，部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等)，且硬度较_____。 (2)分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都________导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。 (3)分子晶体的溶解性一般符合“____________”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。 如：H2O是极性溶剂，SO2、H2S、HBr等都是极性分子，它们在水中的溶解度比N2、O2、CH4等非极性分子在水中的溶解度大。苯、CCl4是非极性溶剂，则Br2、I2等非极性分子易溶于其中，而水则不溶于苯和CCl4中。 二、氢键 1．形成：已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力，称为________。 2．表示方法：氢键的通式可用X—H…Y—表示。式中X和Y表示_____、_____、_____，“—”表示共价键，“…”表示氢键。 、 3．特征：①氢键不是________键，而是特殊的________________力，其键能比化学键_____，比范德华力_____。②氢键具有一定的________性和________性。 (4)分类：氢键包括分子_____氢键，如水中O—H…O；分子_____氢键，如(邻羟基苯甲醛)。。 三、分子晶体熔、沸点比较规律 1．少数主要以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔、沸点高，如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子间可以形成氢键，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对较高。 2．组成与结构相似，分子之间不含氢键而只利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的增大，物质的熔、沸点逐渐________。例如，常温下Cl2呈气态，Br2呈液态，而I2呈固态；CO2呈气态，CS2呈液态。 3．相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体，其熔、沸点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔、沸点_____，如CO的熔、沸点比N2的熔、沸点高。 4．有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点越_____，如熔、沸点：正戊烷_____异戊烷_____新戊烷。 题型01常见分子晶体的结构 【典例】干冰的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是_______。 A．CO2分子中含极性共价键，干冰属于共价晶体 B．干冰升华时破坏共价键 C．干冰晶体中每个CO2分子与12个CO2分子紧邻 D．平均每个干冰晶胞中有14个CO2 提分速记 干冰和冰的比较 晶体 分子间作用力 结构特点 外观 硬度 熔点 密度 干冰 范德华力 1个分子周围紧邻12个分子 相似 相似(小) 干冰比冰低 干冰比冰大 冰 范德华力、氢键 1个分子周围紧邻4个分子 【变式】冰的晶胞结构如图所示。下列相关说法不正确的是_______。 A．硫化氢晶体结构和冰相似 B．冰晶体中，相邻的水分子均以氢键结合 C．晶胞中Z方向上的两个氧原子最短距离为d，则冰晶胞中的氢键键长为d D．冰晶体中分子间氢键存在方向性、饱和性，晶体有较大空隙，因此密度比液态水小 题型02常见分子晶体的性质 【典例】下列物质属于分子晶体的是( ) A．熔点是1070℃，易溶于水，水溶液能导电 B．熔点是10.31℃，液态不导电，水溶液能导电 C．能溶于水，熔点812.8℃，沸点是1446℃ D．熔点是97.80℃，质软、导电，密度是0.97g/cm3 【变式】某化学兴趣小组在学习分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔点，记录如下： NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 CaCl2 熔点/℃ 801 712 190 －68 782 根据这些数据分析，他们认为属于分子晶体的是_______。 A．NaCl、MgCl2、CaCl2 B．AlCl3、SiCl4 C．NaCl、CaCl2 D．全部 【答案】B 【解析】分子晶体中，分子与分子之间以分子间作用力相互作用，而分子间作用力较小，克服分子间作用力所需能量较低，故分子晶体的熔点较低，表中的MgCl2、NaCl、CaCl2的熔点均很高，不属于分子晶体，AlCl3、SiCl4的熔点较低，应为分子晶体，所以B项正确。 题型03氢键 【典例】(2025·上海复旦大学附属中学高三期中等级性考试)(双选)NH3BH3中与N相连的H呈正电性，与B原子相连的H呈负电性，它们之间存在静电吸引作用，称为双氢键，用：“N―H…H―B”表示，下列物质之间可能形成双氢键的是____________。 A．H2O2和H2O B．NaBH4和CHCl3 C．C2H4和C2H2 D．B2H6和NH3 提分速记 判断物质的性质受何种作用力影响时，首先弄清是物理性质还是化学性质，然后找出其影响因素。同时，也要能根据作用力的强弱分析物质性质变化的规律，如范德华力越大，物质的熔、沸点越高；如果存在分子间氢键，则物质的熔、沸点较高。 (1)分子间作用力主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质，分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高，但不影响物质的化学性质。 (2)存在分子间氢键的物质，具有较高的熔、沸点。例如：NH3、H2O和HF的熔、沸点比同主族相邻元素氢化物的熔、沸点高，这种反常现象是由于它们各自的分子间形成了氢键。 (3)互为同分异构体的物质，能形成分子内氢键的，其熔、沸点比能形成分子间氢键的物质的低。例如：邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛能形成分子间氢键，当对羟基苯甲醛熔化时，需要较多的能量克服分子间氢键，所以对羟基苯甲醛的熔、沸点高于邻羟基苯甲醛的熔、沸点。 【变式】(2025·上海三模)吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。吡啶在水中的溶解度远大于苯，主要原因是： 。 【巩固训练】 1．下列有关分子晶体的说法中正确的是_______。 A．分子内均存在共价键 B．分子间一定存在范德华力 C．分子间一定存在氢键 D．其结构一定为分子密堆积 2．下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是_______。 A．NH3、HD、C10H8 B．PCl3、CO2、H2SO4 C．SO2、SiO2、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2 3．下列各物质所形成的晶体中，属于分子晶体且分子内只含极性共价键的是_______。 A．CO2 B．O2 C．NH4Cl D．Ar 4．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 5．下列对分子及其性质的解释中，不正确的是_______。 A．液态氟化氢分子间存在氢键，所以氟化氢的沸点比氯化氢高 B．CH4、CO2、BF3都是含有极性键的非极性分子 C．[Cu(NH3)4]2+ 中含有离子键、极性键、配位键 D．因为非羟基氧原子数目逐渐减少，所以酸性HClO4>H2SO4>H3PO4 6．天然气水合物(如图)是一种潜在能源，其晶体属于_______。 A．离子晶体 B．分子晶体 C．共价晶体 D．金属晶体 7．如图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子，下列说法不正确的是_______。 A．水分子间存在O―H···O作用力 B．冰中1个水分子通过氢键与4个水分子相连，冰中水分子与氢键的数目之比为1：4 C．冰融化要破坏范德华力和氢键 D．液态水结成冰时的体积变大与氢键具有方向性有关 8．水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化学键之间)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固态冰。则： (1)1 mol冰中有________ mol氢键。 (2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子，其电离方程式为：__________________________。 (3)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，则冰中氢键的作用能是________ kJ·mol－1。 (4)用x、y、z分别表示H2O、H2S、H2Se的沸点(℃)，则x、y、z的大小关系________，其判断依据是_______________________________________________。 9．有关物质的熔、沸点，解答下列问题。 (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_______________________________________。 【强化训练】 1．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＞CH4 D．密度：H2O(l)＞H2O(s) 2．下列现象与氢键有关的是_______。 ①CH3CH2OH的沸点高于CH3OCH3 ②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶 ③冰的密度比液态水的密度小 ④邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低 ⑤水分子高温下也很稳定 A．①②③④⑤ B．①②③④ C．①②③ D．①② 3．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 4．已知各种硝基苯酚的性质如下表： 名称 结构式 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 下列关于各种硝基苯酚的叙述不正确的是_______。 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 5．德、俄两国化学家共同宣布，在高压下氮气会发生聚合得到一种低熔点物质——高聚氮，这种高聚氮的氮氮键比N2分子中的氮氮三键要弱得多。下列有关高聚氮的说法不正确的是_______。 A．高聚氮晶体属于分子晶体 B．高聚氮是一种单质 C．高聚氮的沸点高于氮气 D．高聚氮转变成氮气是氧化还原反应 6．(2025·上海市上海中学高三期中)甲醇的沸点为64.7℃，介于水和甲硫醇(CH3SH， 7.6℃)之间，其原因是 。 7．回答下列问题 (1)CO(NH2)2与F2反应可得到常用的芯片蚀刻剂三氟化氮(NF3)、四氟化碳(CF4)。常温下，三种物质在水中的溶解性：CF4＜NF3＜N2H4，原因是 。 (2)对苯二酚在水中的溶解性大于苯酚，原因是 。 (3)固体物质的熔点比它的一种同分异构体的熔点高得多，其原因是 。 (4)与邻二甲苯的相对分子质量接近，但沸点却高于邻二甲苯，其原因是 。 (5)已知：有机羧酸的酸性与羧基中O—H极性密切相关，一般情况下，O—H的极性越强，羧酸的酸性越强。比较F3CCOOH与Cl3CCOOH的酸性强弱，并说明理由： 。 (6)比较H2S和C2H5SH酸性强弱，并从结构的角度说明理由： 。 8．卤族元素形成的单质和化合物有很多，我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解它们。回答下列问题： (1)在一定浓度的溶液中，氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在的，使氢氟酸分子缔合的作用力是 。 (2)(CN)2(氰)与卤素单质性质相似，与H2О反应生成HCN(氢氰酸)和HOCN(氰酸)，反应中所涉及的第二周期元素的第一电离能由大到小的顺序为 (填元素符号)。 (3)已知羧酸：①CF3COOH，②CH3COOH，③CH2FCOOH，④CH2ClCOOH，⑤CH3CH2COOH，其酸性由强到弱的顺序为 (填序号)。 (4)溴化碘(IBr)的化学性质也和卤素单质类似，溴化碘和水反应生成了一种三原子分子，反应的化学方程式为 。 (5)卤族元素除F外，Cl、Br、I均可形成多种含氧酸根离子。ClO2-、IO3-、BrO4-中键角由大到笑的顺序是 (填离子符号)，原因是 。 (6)NH3、PH3、AsH3沸点由大到小的顺序是： (用化学式表示)，原因： 。 9．据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60。 已知：①N60分子中每个氮原子均以N—N键结合三个N原子而形成8电子稳定结构； ②N—N键的键能为167 kJ·mol－1。 请回答下列问题： (1)N60分子组成的晶体为________晶体，其熔、沸点比N2________(填“高”或“低”)，原因是______________________________________________。 (2)1 mol N60分解成N2时______(填“吸收”或“放出”)的热量是______kJ(已知N≡N键的键能为942 kJ·mol－1)，表明稳定性N60______(填“>”“<”或“＝”)N2。 (3)由(2)列举N60的用途(举一种)： _________________________________________。 9 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题14分子晶体的熔沸点比较与氢键影响 1．能辨认常见的分子晶体，并能从微观角度分析分子晶体的结构特征。 2．知道分子晶体的概念及熔、沸点、硬度等物理性质的特点和规律。 3．了解氢键的实质、特点、形成条件及对物质性质的影响。 4．了解分子内氢键和分子内氢键在自然界中的广泛存在及对物质性质的影响。 一、分子晶体 1．定义：分子间通过分子间作用力结合形成的晶体称为分子晶体。非金属单质、非金属的氢化物等无机物以及多数有机化合物形成的晶体大都属于分子晶体。 2．结构特征： 分子非密堆积 分子密堆积 微粒间作用力 范德华力和氢键 范德华力 空间特点 每个分子周围紧邻的分子数小于12，空间利用率不高 通常每个分子周围有12个紧邻的分子 举例 HF、NH3、冰 C60、干冰、I2、O2 3．常见分子晶体及物质类别 物质种类 实　例 所有非金属氢化物 H2O、NH3、CH4、H2S、HCl等 部分非金属单质 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、C60 、稀有气体等 部分非金属氧化物 CO2、P4O10、SO2、SO3等 几乎所有的酸 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等 绝大多数有机物 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 4．分子晶体的物理性质 (1)分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。分子晶体熔化时要破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等)，且硬度较小。 (2)分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。 (3)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。 如：H2O是极性溶剂，SO2、H2S、HBr等都是极性分子，它们在水中的溶解度比N2、O2、CH4等非极性分子在水中的溶解度大。苯、CCl4是非极性溶剂，则Br2、I2等非极性分子易溶于其中，而水则不溶于苯和CCl4中。 二、氢键 1．形成：已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力，称为氢键。 2．表示方法：氢键的通式可用X—H…Y—表示。式中X和Y表示F、O、N，“—”表示共价键，“…”表示氢键。 、 3．特征：①氢键不是化学键，而是特殊的分子间作用力，其键能比化学键弱，比范德华力强。②氢键具有一定的方向性和饱和性。 (4)分类：氢键包括分子内氢键，如水中O—H…O；分子间氢键，如(邻羟基苯甲醛)。。 三、分子晶体熔、沸点比较规律 1．少数主要以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔、沸点高，如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子间可以形成氢键，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对较高。 2．组成与结构相似，分子之间不含氢键而只利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的增大，物质的熔、沸点逐渐升高。例如，常温下Cl2呈气态，Br2呈液态，而I2呈固态；CO2呈气态，CS2呈液态。 3．相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体，其熔、沸点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔、沸点高，如CO的熔、沸点比N2的熔、沸点高。 4．有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点越低，如熔、沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。 题型01常见分子晶体的结构 【典例】干冰的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是_______。 A．CO2分子中含极性共价键，干冰属于共价晶体 B．干冰升华时破坏共价键 C．干冰晶体中每个CO2分子与12个CO2分子紧邻 D．平均每个干冰晶胞中有14个CO2 【答案】C 【解析】A．干冰熔沸点低，属分子晶体，不是共价晶体，A错误；B．干冰升华时破坏范德华力，B错误；C．在干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个；在晶体中截取一个最小的正方体，使正方体的四个顶点都落到CO2分子的中心，则在这个正方形的平面上有4个CO2分子。以右下角CO2分子为研究对象，与其紧邻的为面心上的3个CO2分子，而被选为研究对象的CO2分子被8个立方体所共有，所以是3×8=24 个，又考虑到面心上的被2个这样的立体共有，故24÷2=12个，C正确；D．根据均摊法，平均每个干冰晶胞中CO2分子数为8×1/8+6×1/2=4，共4个，D错误；答案选C。 提分速记 干冰和冰的比较 晶体 分子间作用力 结构特点 外观 硬度 熔点 密度 干冰 范德华力 1个分子周围紧邻12个分子 相似 相似(小) 干冰比冰低 干冰比冰大 冰 范德华力、氢键 1个分子周围紧邻4个分子 【变式】冰的晶胞结构如图所示。下列相关说法不正确的是_______。 A．硫化氢晶体结构和冰相似 B．冰晶体中，相邻的水分子均以氢键结合 C．晶胞中Z方向上的两个氧原子最短距离为d，则冰晶胞中的氢键键长为d D．冰晶体中分子间氢键存在方向性、饱和性，晶体有较大空隙，因此密度比液态水小 【答案】A 【解析】A．硫化氢分子间不存在氢键，冰中水分子间存在氢键，因此两者结构不相似，故A说法错误；B．在冰晶体中，每个水分子与四个水分子通过氢键相结合，故B说法正确；C．氢键键长可以表示为通过氢键相连的两个氧原子的核间距，z方向上距离最近的两个O原子所在的水分子通过氢键相连，故C说法正确；D．在冰的晶体中，由于氢键有方向性和饱和性，迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水小，故D说法正确；答案为A。 题型02常见分子晶体的性质 【典例】下列物质属于分子晶体的是( ) A．熔点是1070℃，易溶于水，水溶液能导电 B．熔点是10.31℃，液态不导电，水溶液能导电 C．能溶于水，熔点812.8℃，沸点是1446℃ D．熔点是97.80℃，质软、导电，密度是0.97g/cm3 【答案】B 【解析】分子间通过分子间作用力(范德华力)结合的晶体叫做分子晶体。例如：所有的非金属氢化物，大多数的非金属氧化物(H2O)，绝大多数的共价化合物，少数盐(如AlCl3)。分子晶体的熔沸点较低，一般有挥发性，在蒸发、沸腾等情况下会破坏分子间作用力,其硬度小，导电性差。A．熔点是1070℃太高，不可能是分子晶体，另外水溶液能导电也可以是离子晶体，故A错误；B．熔点是10.31℃，液态不导电说明是共价键或者没有化学键，但是水溶液能导电说明共价键断裂，由此确定是分子晶体，故B正确；C．能溶于水有可能是分子晶体，但是熔点812.8℃，沸点是1446℃太高，不是分子晶体，故C错误；D．熔点是97.80℃，质软、导电的物质不可能是分子晶体，故D错误。故答案为B 【变式】某化学兴趣小组在学习分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔点，记录如下： NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 CaCl2 熔点/℃ 801 712 190 －68 782 根据这些数据分析，他们认为属于分子晶体的是_______。 A．NaCl、MgCl2、CaCl2 B．AlCl3、SiCl4 C．NaCl、CaCl2 D．全部 【答案】B 【解析】分子晶体中，分子与分子之间以分子间作用力相互作用，而分子间作用力较小，克服分子间作用力所需能量较低，故分子晶体的熔点较低，表中的MgCl2、NaCl、CaCl2的熔点均很高，不属于分子晶体，AlCl3、SiCl4的熔点较低，应为分子晶体，所以B项正确。 题型03氢键 【典例】(2025·上海复旦大学附属中学高三期中等级性考试)(双选)NH3BH3中与N相连的H呈正电性，与B原子相连的H呈负电性，它们之间存在静电吸引作用，称为双氢键，用：“N―H…H―B”表示，下列物质之间可能形成双氢键的是____________。 A．H2O2和H2O B．NaBH4和CHCl3 C．C2H4和C2H2 D．B2H6和NH3 【答案】BD 【解析】A项，H2O2和H2O中与O相连的H都是正电性，不能形成双氢键，故A不选；B项，NaBH4中H与B相连，呈负电性，CHCl3中H与C相连，呈正电性，可以形成双氢键，故B选；C项，C2H4和C2H2中H都与C相连，呈正电性，不能形成双氢键，故C不选；D项，B2H6中H与B相连，呈负电性，NH3中H与N相连，呈正电性，可以形成双氢键，故D选；故选BD。 提分速记 判断物质的性质受何种作用力影响时，首先弄清是物理性质还是化学性质，然后找出其影响因素。同时，也要能根据作用力的强弱分析物质性质变化的规律，如范德华力越大，物质的熔、沸点越高；如果存在分子间氢键，则物质的熔、沸点较高。 (1)分子间作用力主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质，分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高，但不影响物质的化学性质。 (2)存在分子间氢键的物质，具有较高的熔、沸点。例如：NH3、H2O和HF的熔、沸点比同主族相邻元素氢化物的熔、沸点高，这种反常现象是由于它们各自的分子间形成了氢键。 (3)互为同分异构体的物质，能形成分子内氢键的，其熔、沸点比能形成分子间氢键的物质的低。例如：邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛能形成分子间氢键，当对羟基苯甲醛熔化时，需要较多的能量克服分子间氢键，所以对羟基苯甲醛的熔、沸点高于邻羟基苯甲醛的熔、沸点。 【变式】(2025·上海三模)吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。吡啶在水中的溶解度远大于苯，主要原因是： 。 【答案】吡啶分子中的N原子能与水分子中的H原子形成氢键 【解析】吡啶分子中的N原子能与水分子中的H原子形成氢键，所以吡啶在水中的溶解度远大于苯。 【巩固训练】 1．下列有关分子晶体的说法中正确的是_______。 A．分子内均存在共价键 B．分子间一定存在范德华力 C．分子间一定存在氢键 D．其结构一定为分子密堆积 【答案】B 【解析】稀有气体组成的晶体中，其分子内不存在任何化学键，A项错误;分子间作用力包括范德华力和氢键，所有的分子晶体中都存在范德华力，但只有部分分子晶体的分子间存在氢键，B项正确，C项错误;存在氢键的分子晶体不采取分子密堆积的方式，D项错误。 2．下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是_______。 A．NH3、HD、C10H8 B．PCl3、CO2、H2SO4 C．SO2、SiO2、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2 【答案】B 【解析】A项，HD属于单质;C项，SiO2属于共价晶体;D项，Na2S中含有离子键。 3．下列各物质所形成的晶体中，属于分子晶体且分子内只含极性共价键的是_______。 A．CO2 B．O2 C．NH4Cl D．Ar 【答案】A 【解析】固体CO2(干冰)是分子晶体，分子内只有极性键。O2、Ar形成的晶体都属于分子晶体，但O2中只有非极性共价键，Ar原子间没有共价键。NH4Cl由NH4+和Cl-组成，是离子化合物，其形成的晶体不属于分子晶体。 4．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 【答案】C 【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，故而浮在水面上，与氢键有关，D不符合题意。 5．下列对分子及其性质的解释中，不正确的是_______。 A．液态氟化氢分子间存在氢键，所以氟化氢的沸点比氯化氢高 B．CH4、CO2、BF3都是含有极性键的非极性分子 C．[Cu(NH3)4]2+ 中含有离子键、极性键、配位键 D．因为非羟基氧原子数目逐渐减少，所以酸性HClO4>H2SO4>H3PO4 【答案】C 【解析】A项，液态氟化氢中存在氢键，所以氟化氢的沸点比氯化氢高，A项正确；B项，CH4、CO2、BF3都是含有极性键的非极性分子，B项正确；C项，[Cu(NH3)4]2+中含有极性键、配位键，C项错误；D项，非羟基氧原子数目越多酸性越强，而在HClO4中有3个非羟基氧原子，H2SO4中有2个非羟基氧原子，H3PO4中有1个非羟基氧原子，所以酸性强弱的顺序为：HClO4>H2SO4>H3PO4，D项正确；故选C。 6．天然气水合物(如图)是一种潜在能源，其晶体属于_______。 A．离子晶体 B．分子晶体 C．共价晶体 D．金属晶体 【答案】B 【解析】天然气水合物晶体是由分子组成，其熔、沸点比较低，则其晶体类型属于分子晶体，所给选项中，符合的选项为B。 7．如图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子，下列说法不正确的是_______。 A．水分子间存在O―H···O作用力 B．冰中1个水分子通过氢键与4个水分子相连，冰中水分子与氢键的数目之比为1：4 C．冰融化要破坏范德华力和氢键 D．液态水结成冰时的体积变大与氢键具有方向性有关 【答案】B 【解析】A．由冰晶体的结构模型可知，每个水分子与周围邻近四个水分子间通过氢键形成冰晶体，即水分子间存在O―H···O作用力，故A正确；B．由冰晶体的结构模型可知，每个水分子与周围邻近四个水分子间通过氢键形成冰晶体，每个氢键被两个水分子所共有，则1mol冰晶体中最多含有氢键的物质的量为4mol×1/2=2mol，故B错误；C．由冰晶体的结构模型可知，每个水分子与周围邻近四个水分子形成四面体型的空间网状结构，则水分子间的作用力为氢键和分子间作用力，冰属于分子晶体，冰融化要破坏范德华力和氢键，故C正确；D．氢键具有方向性也有方向性，氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的四个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水的小，即液态水结成冰时的体积变大与氢键具有方向性有关，故D正确；故选B。 8．水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化学键之间)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固态冰。则： (1)1 mol冰中有________ mol氢键。 (2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子，其电离方程式为：__________________________。 (3)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，则冰中氢键的作用能是________ kJ·mol－1。 (4)用x、y、z分别表示H2O、H2S、H2Se的沸点(℃)，则x、y、z的大小关系________，其判断依据是_______________________________________________。 【答案】(1)2 (2)2H2OH3O＋＋OH－ (3)20 (4)x＞z＞y H2O中存在氢键，H2Se的相对分子质量大于H2S的，故H2Se的范德华力大于H2S的，则沸点由高到低的顺序为H2O＞H2Se＞H2S 【解析】H2O电离后形成的2种离子是H3O＋和OH－，氢键的作用能为：＝20 kJ·mol－1。 9．有关物质的熔、沸点，解答下列问题。 (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_______________________________________。 【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 【强化训练】 1．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＞CH4 D．密度：H2O(l)＞H2O(s) 【答案】A 【解析】A项，原子半径：F<O，键长：H-F<H-O，键能：H-F>H-O，所以稳定性：HF＞H2O，与氢键无关，A符合题意；B项，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；C项，氨分子与水分子间可形成氢键，增大溶解性；甲烷分子与水分子间不能形成氢键，所以溶解性(水中)：NH3＞CH4，C不符合题意；D项，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，密度比液态水小，D不符合题意；故选A。 2．下列现象与氢键有关的是_______。 ①CH3CH2OH的沸点高于CH3OCH3 ②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶 ③冰的密度比液态水的密度小 ④邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低 ⑤水分子高温下也很稳定 A．①②③④⑤ B．①②③④ C．①②③ D．①② 【答案】B 【解析】①乙醇能形成分子间氢键，二甲醚不能形成分子间氢键，则乙醇的分子间作用力大于二甲醚，沸点高于二甲醚，所以乙醇的沸点高于二甲醚与氢键有关，故正确；②小分子的醇中含有羟基、羧酸中含有羧基，都能与水分子形成分子间氢键，则小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶，所以小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶与氢键有关，故正确；③冰中水分子与周围四个水分子以分子间氢键形成四面体结构，中间有空隙，则冰的密度比液态水的密度小，所以冰的密度比液态水的密度小与氢键有关，故正确；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，熔、沸点低于羟基苯甲酸，所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低与氢键有关，故正确；⑤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，故错误；①②③④正确，故选B。 3．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 【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。 4．已知各种硝基苯酚的性质如下表： 名称 结构式 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 下列关于各种硝基苯酚的叙述不正确的是_______。 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】邻硝基苯酚形成分子内氢键，间硝基苯酚、对硝基苯酚主要形成分子间氢键，分子间氢键的形成使其熔沸点升高，A项正确，C项正确；三种硝基苯酚都可以与水分子形成氢键，故B项正确，D项不正确。 5．德、俄两国化学家共同宣布，在高压下氮气会发生聚合得到一种低熔点物质——高聚氮，这种高聚氮的氮氮键比N2分子中的氮氮三键要弱得多。下列有关高聚氮的说法不正确的是_______。 A．高聚氮晶体属于分子晶体 B．高聚氮是一种单质 C．高聚氮的沸点高于氮气 D．高聚氮转变成氮气是氧化还原反应 【答案】D 【解析】由题中信息，N—N键要比N≡N键弱得多，且高聚氮的熔点较低，说明高聚氮是分子晶体，A项正确；高聚氮只含氮元素，属于单质，转变为N2的过程中化合价不变，故不属于氧化还原反应，B项正确、D项错误；高聚氮是氮气发生聚合得到的，相对分子质量高于氮气，因而沸点高于氮气，C项正确。故选D。 6．(2025·上海市上海中学高三期中)甲醇的沸点为64.7℃，介于水和甲硫醇(CH3SH， 7.6℃)之间，其原因是 。 【答案】它们都是分子晶体，水分子间的氢键比甲醇分子间的氢键多，而甲硫醇不能形成分子间氢键 【解析】它们都是分子晶体，水和甲醇均能形成分子间氢键，沸点较高，且1molH2O能形成2mol氢键，1molCH3OH只能形成1mol氢键，物质的量相等时，水比甲醇的氢键多，故水的沸点比甲醇高，甲硫醇不能形成分子间氢键，其沸点较低。 7．回答下列问题 (1)CO(NH2)2与F2反应可得到常用的芯片蚀刻剂三氟化氮(NF3)、四氟化碳(CF4)。常温下，三种物质在水中的溶解性：CF4＜NF3＜N2H4，原因是 。 (2)对苯二酚在水中的溶解性大于苯酚，原因是 。 (3)固体物质的熔点比它的一种同分异构体的熔点高得多，其原因是 。 (4)与邻二甲苯的相对分子质量接近，但沸点却高于邻二甲苯，其原因是 。 (5)已知：有机羧酸的酸性与羧基中O—H极性密切相关，一般情况下，O—H的极性越强，羧酸的酸性越强。比较F3CCOOH与Cl3CCOOH的酸性强弱，并说明理由： 。 (6)比较H2S和C2H5SH酸性强弱，并从结构的角度说明理由： 。 【答案】(1)CF4是非极性分子，NF3和N2H4是极性分子，但N2H4易与水形成分子间氢键(2分) (2)对苯二酚分子中羟基比苯酚多一个，与水形成的分子间氢键更多(2分) (3)易形成离子型内盐，熔点升高；易形成分子内氢键，熔点降低(2分) (4)能形成分子间氢键，而邻二甲苯不能形成分子间氢键(2分) (5)酸性：F3CCOOH>Cl3CCOOH。由于电负性：F>Cl，使得羧酸中O—H的共用电子对更偏向于氧，O—H的极性更强，更易电离出H＋，故F3CCOOH的酸性更强(2分) (6)酸性：H2S>C2H5SH。—C2H5是推电子基团，使C2H5SH中H—S的极性降低，电离出H＋的能力减弱(2分) 【解析】(1)CF4是非极性分子，NF3、N2H4均为极性分子，根据相似相溶原理可知，CF4的溶解性最小，N2H4能与水分子间形成氢键，使的溶解性最大，则常温下，三种物质在水中的溶解性大小顺序为CF4＜NF3＜N2H4；(2)对苯二酚在水中的溶解性大于苯酚，这是由于羟基是亲水基，对苯二酚分子中羟基比苯酚多一个，与水分子形成的分子间氢键更多，因此水溶性更大；(3)固体物质的熔点比它的一种同分异构体的熔点高得多，其原因是易形成离子型内盐，熔点升高；易形成分子内氢键，熔点降低；(4)能形成分子间氢键的物质熔沸点较高，与邻二甲苯的相对分子质量接近，但沸点却高于邻二甲苯，其原因是能形成分子间氢键，而邻二甲苯不能形成分子间氢键；(5)一般情况下，O-H的极性越强，羧酸的酸性越强，由于电负性：F>Cl，使得羧酸中O—H的共用电子对更偏向于氧，O—H的极性更强，更易电离出H＋，故F3CCOOH的酸性更强，酸性：F3CCOOH>Cl3CCOOH；(6)—C2H5是推电子基团，使C2H5SH中H—S的极性降低，电离出H＋的能力减弱，故酸性：H2S>C2H5SH。 8．卤族元素形成的单质和化合物有很多，我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解它们。回答下列问题： (1)在一定浓度的溶液中，氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在的，使氢氟酸分子缔合的作用力是 。 (2)(CN)2(氰)与卤素单质性质相似，与H2О反应生成HCN(氢氰酸)和HOCN(氰酸)，反应中所涉及的第二周期元素的第一电离能由大到小的顺序为 (填元素符号)。 (3)已知羧酸：①CF3COOH，②CH3COOH，③CH2FCOOH，④CH2ClCOOH，⑤CH3CH2COOH，其酸性由强到弱的顺序为 (填序号)。 (4)溴化碘(IBr)的化学性质也和卤素单质类似，溴化碘和水反应生成了一种三原子分子，反应的化学方程式为 。 (5)卤族元素除F外，Cl、Br、I均可形成多种含氧酸根离子。ClO2-、IO3-、BrO4-中键角由大到笑的顺序是 (填离子符号)，原因是 。 (6)NH3、PH3、AsH3沸点由大到小的顺序是： (用化学式表示)，原因： 。 【答案】(1)氢键 (2)N>O>C (3)①>③>④>②>⑤ (4)IBr+H2O=HBr+HIO (5)BrO4->IO3->ClO2- 均为sp3杂化，孤电子对越多，键角越小 (6) NH3>AsH3>PH3 NH3分子间形成氢键，沸点最大，AsH3与PH3没有分子间氢键，AsH3的相对分子质量>PH3，范德华力大，沸点高 【解析】(1)HF分子间易形成氢键，氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在的，使氢氟酸分子缔合的作用力是氢键。(2)(CN)2(氰)与卤素单质性质相似，与H2О反应生成HCN(氢氰酸)和HOCN(氰酸)，反应中所涉及的第二周期元素是C、N、O，同周期元素从左到右第一电离能有增大趋势，N原子2p能级半充满，结构稳定，第一电离能大于同周期相邻元素，所以第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。(3)F、Cl电负性强，具有吸电子作用，F的电负性大于Cl，F、Cl原子使羧基中O-H键极性增强，烷基是推电子基团，烷基中碳原子数越多，推电子作用越强，烷基使羧基中O-H键极性减弱。①CF3COOH，②CH3COOH，③CH2FCOOH，④CH2ClCOOH，⑤CH3CH2COOH，其酸性由强到弱的顺序为①>③>④>②>⑤。(4)溴化碘(IBr)中I显+1价、Br显-1价，溴化碘(IBr)的化学性质也和卤素单质类似，溴化碘和水反应生成了一种三原子分子，反应的化学方程式为IBr+H2O=HBr+HIO。(5)ClO2-、IO3-、BrO4-中心原子价电子对数都是4，均为sp3杂化，ClO2-中Cl原子有2个孤电子对、IO3-中I原子有1个孤电子对、BrO4-中Br原子没有孤电子对，孤电子对越多，键角越小，所以键角由大到笑的顺序是BrO4-> IO3-> ClO2-。(6)NH3分子间形成氢键，沸点最大，AsH3与PH3没有分子间氢键，AsH3的相对分子质量>PH3，范德华力大，沸点高，所以NH3、PH3、AsH3沸点由大到小的顺序是NH3>AsH3>PH3。 9．据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60。 已知：①N60分子中每个氮原子均以N—N键结合三个N原子而形成8电子稳定结构； ②N—N键的键能为167 kJ·mol－1。 请回答下列问题： (1)N60分子组成的晶体为________晶体，其熔、沸点比N2________(填“高”或“低”)，原因是______________________________________________。 (2)1 mol N60分解成N2时______(填“吸收”或“放出”)的热量是______kJ(已知N≡N键的键能为942 kJ·mol－1)，表明稳定性N60______(填“>”“<”或“＝”)N2。 (3)由(2)列举N60的用途(举一种)： _________________________________________。 【答案】(1)分子 高 N60、N2均形成分子晶体，且N60的相对分子质量大，分子间作用力大，故熔、沸点高 (2)放出 13 230 < (3)N60可作高能炸药和火箭推进剂等(其他合理答案也可) 【解析】(1)N60、N2形成的晶体均为分子晶体，因Mr(N60)>Mr(N2)，故N60晶体中分子的范德华力比N2晶体大，N60晶体的熔、沸点比N2晶体高；(2)因N60中每个氮原子形成三个N—N键，每个N—N键被2个N 原子共用，故1 mol N60中存在N—N键：1 mol×60×3×2 (1)＝90 mol。发生的反应为N60===30N2，故ΔH＝90 mol×167 kJ·mol－1－30 mol×942 kJ·mol－1＝－13 230 kJ<0，为放热反应，表明稳定性：N2>N60；(3)由于反应放出大量的热，同时生成大量气体，因此N60可用作高能炸药。 1 / 15 学科网（北京）股份有限公司 $