疑难杂症10 氢键及对物质性质的影响—讲义-2026届高考化学专题复习

该高中化学讲义聚焦高考“氢键及对物质性质的影响”核心考点，以IVA-VIIA族氢化物沸点反常现象为切入点，系统梳理氢键的形成条件、分类（分子间/分子内）及对熔沸点、溶解度等性质的影响，通过夯实基础、典例精讲、真题训练三环节，帮助学生构建“现象-原理-应用”的知识链。 讲义突出科学思维与证据推理素养，如对比邻硝基苯酚（分子内氢键）和对硝基苯酚（分子间氢键）熔沸点差异，引导学生理解氢键作用机制。设计32道分层练习题（含判断、简答、结构分析），配合典例解析，高效突破高考高频考点，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供实战支撑。

高考·物质结构与性质中的疑难问题 疑难杂症10　 氢键及对物质性质的影响 一、夯实基础知识 1.从IVA-VIIA族元素的气态氢化物的沸点谈起： （1）从上图来看，同周期的第3、4、5周期的元素，随着相对分子质量的增大（或周期的增大），沸点逐步升高。如 IVA族：SnH4>GeH4>SiH4 VA族：SbH3>AsH3>PH3 VIA族：H2Te>H2Se>H2S VIIA族：HI>HBr>HCl （2）特殊之处：第二周期第VA、VIA、VIIA族的元素，气态氢化物的沸点反常的高 【事实】：第二周期第VA、VIA、VIIA族的元素N、O、F,对应的气态氢化物的沸点反常的高，H2O的沸点达到100℃，HF的沸点约20℃，NH3的沸点约-33.35℃。 【重新排序】： IVA族：SnH4>GeH4>SiH4>CH4 由此之CH4分子之间没有氢键。 VA族：NH3>SbH3>AsH3>PH3 VIA族：H2O>H2Te>H2Se>H2S VIIA族：HF>HI>HBr>HCl NH3,H2O,HF分子之间有氢键。 【诠释】：第二周期非金属元素N、O、F,原子半径极小而电负性极大，当它与H形成共价键时，共用电子对偏向它们而偏离了H，H几乎成了裸露的质子，有很强的正电性。一个分子中的带正电的H与另一个分子中带负电的原子（N,O,F）之间的作用叫做氢键。氢键不是化学键，而是一种比较强的分子间作用力。 2.氢键知识基础 （1）氢键的形成：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）常见可以形成氢键的元素：N,O,F 【说明】其它元素也可以形成氢键，如Cl,S等，只是形成的氢键很弱。 （3）表示方法：A—H…B （A、B一般为N,O,F；…表示氢键） 示例1：试表示出NH3,H2O,HF分子之间的氢键 【答案】N-H…N; O-H…O; F-H…F 示例2：试写出氨水中可能存在的氢键 【答案】(NH3)N-H…N(NH3); (H2O)O-H…O(H2O); (NH3)N-H…O(H2O); (H2O)O-H…N(NH3). （4）氢键的存在、识别或个数 （5）氢键的特征：具有一定的方向性和饱和性。 【示例】分子形成氢键的个数，一要受原子的孤电子对数的限制，二要受到分子中氢原子数的限制。形成氢键时，分子每向外提供一对孤电子对，也必须向其它分子提供一个氢原子。 （6）氢键的分类：氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。 3.氢键对物质的物理性质和化学性质的影响 （1）分子间氢键对物质性质的影响：主要表现为使物质的熔、沸点升高，对电离和溶解度等产生影响。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，HF>HCl，NH3>PH3 （2）分子内氢键对物质性质的影响： 分子内氢键的形成使物质的熔沸点降低。如,邻、间、对硝基苯酚的熔点分别为45℃、96℃、114℃,间位、对位硝基苯酚中存在分子间氢键,熔化时必须破坏其中的一部分氢键,熔点较高;而邻硝基苯酚中形成分子内氢键,不形成分子间氢键,故熔点较低。 邻硝基苯酚：含分子内氢键，沸点一般较低（214~216℃） 对硝基苯酚：含分子间氢键，沸点一般较高（279℃） 二、回眸经典案例 应用氢键，可以解释物质的物理性质： （1）某些物质的沸点偏高（或偏低）； （2）某些物质的溶解度偏大； （3）某些物质的电离程度或典例产物； （4）水的密度或雪花的形状； 应用氢键，一般不能解释： （1）化合物的稳定性； （2）物质的化学性质。 【示例1】氨溶于水时，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为(　　) A. B. C. D. 【答案】　B 【解析】　根据NH3·H2ONH＋OH－可知NH3·H2O的结构式为 【典例2】试解释乙醇的沸点低于H2O的沸点 【答案】平均1mol醇可以形成1mol氢键，，1mol水可以最多形成2mol氢键。 【典例3】请从氢键的角度解释为什么冰的密度小于水。 【解析】水分子间存在氢键，氢键具有方向性。在冰的晶体结构中，水分子有规律排列，一个水分子周围有四个水分子，这四个水分子围成正四面体。这种规律排列导致水分之间存在很大的空隙，体积增大，密度减小。冰的密度比水小，对水生动植物具有重要的意义 【典例4】第VA族的气态氢化物NH3,PH3，AsH3的沸点由高到低的顺序是_______________,原因是_____________________________________ 【答案】NH3>AsH3>PH3 ,原因：结构相似，NH3分子之间有氢键；AsH3的相对分子质量大于PH3.分子间作用力更强。 【示例5】H2S在乙醇（CH3CH2OH）中的溶解度小于H2O中的原因是 。 【答案】　H2O与乙醇分子间能形成氢键 【典例6】邻羟基苯甲酸(又名水杨酸，)和对羟基苯甲酸()都是二元酸。二者沸点相差较大的理由是_______________________。 【答案】　对羟基苯甲酸只在分子间形成氢键，增大了分子间作用力。邻羟基苯甲酸只在分子内形成氢键，所以前者沸点高于后者。 【典例7】 水杨酸第一级电离形成离子，相同温度下，水杨酸的Ka2________(填“>”“＝”或“<”)苯酚()的Ka，其原因是__________________________。 　【答案】 < 中形成分子内氢键，使其更难电离出H＋。 1、固态氟化氢中存在(HF)n形式，画出(HF)3的链状结构_______。 2、我国科学家最近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)。回答下列问题：③图(b)中虚线代表氢键，其表示式为(NH4+)N—H…Cl、________、________。 3、H2Se的沸点低于H2O，其原因是_______。 4、H2S、CH4、H2O的沸点由高到低顺序为_______。 5、甲醇的沸点（64.7℃）介于水（100℃）和甲硫醇（CH3SH，7.6℃）之间，其原因是________。 6、NH3的沸点比PH3的_______，原因是_______。 7、在水中的溶解度，吡啶远大于苯，主要原因是①_______，②_______。 8、汞解毒剂的水溶性好，有利于体内 重金属元素汞的解毒。化合物I与化合物Ⅲ相比，水溶性较好的是_______。 9、抗坏血酸的分子结构如图1所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为__________；推测抗坏血酸在水中的溶解性：____________（填“难溶于水”或“易溶于水”）。 10、FeSO4·7H2O失水后可转为FeSO4·H2O，FeSO4·H2O结构如图所示。 Fe2+、SO42-和H2O的作用分别为___________。 11、NH3BH3分子中，与N原子相连的H呈正电性(Hδ+)，与B原子相连的H呈负电性(Hδ-)，电负性大小顺序是___________________________________。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是_________(写分子式)，其熔点比NH3BH3____________(填“高”或“低”)，原因是在NH3BH3分子之间，存在____________________，也称“双氢键”。 12、元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为_______，其沸点比NH3的_______（填“高”或“低”），其判断理由是________________________。 13、苯胺（）的晶体类型是__________。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（110.6℃），原因是___________。 14丙酮()分子结构式如图，乙醇的沸点高于丙酮，这是因为____________________。 15、判断：邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛的熔点（ ） 16、判断正误： (1)氢键具有方向性和饱和性(　　) (2)H2O2分子间存在氢键(　　) (3)氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高(　　) (4)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键(　　) 17.、已知尿素的熔点为132.7 ℃，则其晶体类型为________，研究表明，尿素晶体存在分子间氢键，请表示出尿素晶体中的两类氢键________________________。 18、相同条件下，水的沸点高于液氨，原因是______________________________。 19、1 mol冰中有________mol氢键。 20、HCHO分子的立体构型为________形，它与H2加成后，加成产物的熔、沸点比CH4的熔、沸点高，其主要原因是(须指明加成产物是何物质)_________________________________。 21、 S位于周期表中第________族，该族元素氢化物中，H2Te比H2S沸点高的原因是______________，H2O比H2Te沸点高的原因是_____________。 22、 噻吩()和吡咯()形成配位化合物。噻吩难溶于水，吡咯能溶于水，原因为：_______。 23、NH3BH3分子中，与N原子相连的H呈正电性(Hδ＋)，与B原子相连的H呈负电性(Hδ－)，电负性大小顺序是________。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是________(写分子式)，其熔点比NH3BH3______(填“高”或“低”)，原因是在NH3BH3分子之间，存在________，也称“双氢键”。 24、若不断地升高温度，会实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的转化。在转化的各阶段被破坏的主要作用依次是(　　) A.氢键、分子间作用力、非极性键 B.氢键、氢键、极性键 C.氢键、极性键、分子间作用力 D.分子间作用力、氢键、非极性键 25、共价键、离子键、范德华力和氢键都是微观粒子之间的不同作用力，下列物质：①Na2O2　②冰　③金刚石　④碘单质　⑤CaCl2　⑥白磷，其中只含有两种作用力的组合是(　　) A．①④⑥ 　 B．①③⑥ C．②④⑥　　 D．①②③⑥ 26、下列说法正确的是(　　) A．氢键是一种化学键 B．氢键使物质具有较高的熔、沸点 C．能与水分子形成氢键的物质易溶于水 D．水结成冰，体积膨胀与氢键无关 27、研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2+3H2CH3OH+H2O）中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为　 ，原因是　 28、元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为_______，其沸点比NH3的_______（填“高”或“低”），其判断理由是________________________。 29、苯胺（）的晶体类型是__________。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（110.6℃），原因是___________。 30、SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是_________________。 31、比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因________________。 GeCl4 GeBr4 GeI4 熔点/℃ －49.5 26 146 沸点/℃ 83.1 186 约400 32、下图是两种具有相同分子式的有机化合物——邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸的结构简式。请回答:(1)邻羟基苯甲酸易形成　　　　　氢键。 (2)沸点较高的是　　　　　。  　 答案及解析 1、 2、(H3O＋)O—H…N(N5-)　(NH4+)N—H…N(N5-) 【解析】③根据图(b)还有的氢键是：(H3O＋)O—H…N　(N)N—H…N。 3、【答案】两者都是分子晶体，由于水存在分子间氢键，沸点高 【解析】(2))H2Se的沸点低于H2O，其原因是两者都是分子晶体，由于水存在分子间氢键，沸点高。 4、【答案】H2O>H2S>CH4 【解析】H2S、CH4、H2O均为分子晶体，H2O分子间存在氢键，沸点较高，H2S、CH4的分子间范德华力随相对分子质量增大而增加，因此沸点由高到低顺序为：H2O>H2S>CH4，故答案为：H2O>H2S>CH4。 5、【答案】甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能，且水比甲醇的氢键多 【解析】甲醇分子之间和水分子之间都存在氢键，因此沸点高于不含分子间氢键的甲硫醇，甲醇分子之间氢键的总强度低于水分子之间氢键的总强度，因此甲醇的沸点介于水和甲硫醇之间，故答案为：甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能，且水比甲醇的氢键多。 6、【答案】 高 NH3存在分子间氢键 7、【答案】 吡啶能与H2O分子形成分子间氢键     吡啶和H2O均为极性分子相似相溶，而苯为非极性分子 【解析】已知苯分子为非极性分子，H2O分子为极性分子，且吡啶中N原子上含有孤电子对能与H2O分子形成分子间氢键，从而导致在水中的溶解度，吡啶远大于苯，故答案为：吡啶能与H2O分子形成分子间氢键；吡啶和H2O均为极性分子相似相溶，而苯为非极性分子； 8、【答案】 化合物III 【解析】中羟基能与水分子之间形成分子间氢键，为易溶于水的钠盐，溶于水后电离出的中O原子均能与水分子之间形成氢键，相同物质的量两种物质溶于水后，形成的氢键更多，因此化合物III更易溶于水，故答案为：化合物III。 9、【答案】（3）sp3、sp2 易溶于水 【解析】（3）根据抗坏血酸的分子结构，该结构中有两种碳原子，全形成单键的碳原子和双键的碳原子，全形成单键的碳原子为sp3杂化，双键的碳原子为sp2杂化；根据抗环血酸分子结构，分子中含有4个－OH，能与水形成分子间氢键，因此抗坏血酸易溶于水。 10、【答案】配位键、氢键 【解析】由图可知，具有空轨道的亚铁离子与水分子中具有孤对电子的氧原子形成配位键，硫酸根离子与水分子间形成氢键，故答案为：配位键；氢键； 11、【答案】 N＞H＞B CH3CH3 低 (10). Hδ+与Hδ−的静电引力 【解析】 NH3BH3分子中，与N原子相连的H呈正电性，说明N的电负性大于H；与B原子相连的H呈负电性，说明H的电负性大于B，因此3种元素电负性由大到小的顺序为N＞H＞B。NH3BH3分子中有8个原子，其价电子总数为14，N和B的价电子数的平均值为4，依据等量代换的原则，可以找到其等电子体为CH3CH3。由于NH3BH3分子属于极性分子，而CH3CH3属于非极性分子，两者相对分子质量接近，但是极性分子的分子间作用力较大，故CH3CH3熔点比NH3BH3低。NH3BH3分子间存在“双氢键”，类比氢键的形成原理，说明其分子间存在Hδ+与Hδ-的静电引力。 12、【答案】三角锥形 低 NH3分子间存在氢键 【解析】As与N同族，则AsH3分子的立体结构类似于NH3，为三角锥形；由于NH3分子间存在氢键使沸点升高，故AsH3的沸点较NH3低。 13、【答案】分子晶体 苯胺分子之间存在氢键 【解析】大多数有机物都是分子晶体，除了一部分有机酸盐和有机碱盐是离子晶体。苯胺比甲苯的熔沸点都高，同一种晶体类型熔沸点不同首先要考虑的就是是否有氢键，苯胺中存在电负性较强的N所以可以形成氢键，因此比甲苯的熔沸点高。 14、【答案】（4）乙醇分子间存在氢键 【解析】乙醇的沸点高于丙酮，这是因为乙醇分子间存在氢键；丙酮分子中无与电负性较大的O原子相连的H原子，不能形成氢键。 15、【答案】正确 【解析】邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，降低物质熔点，对羟基苯甲醛形成分子间氢键，增大物质熔点，因此邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛的熔点说法正确； 16、【答案】　(1)×　(2)×　(3)　(4)　(5)×　(6)　(7) 【解析】　 (1)正确 (2)H2O2分子中的H几乎成为“裸露”的质子，与水分子一样，H2O2分子间也存在氢键。 (3)分子内氢键对物质的熔、沸点影响很小，能使物质的熔、沸点降低。 (4)H2O比H2S稳定是因为O—H键键能大于S—H键键能，而与氢键无关。 17、【答案】分子晶体 N—H…N、N—H…O 【解析】尿素分子的结构简式为：，由尿素的熔点知其是分子晶体。尿素分子中的两个氮原子、一个氧原子上均有孤电子对且尿素分子中有4个氢原子，所以氢键类型为N—H…N、N—H…O。 18、【答案】氧元素的电负性大于氮，氧原子的半径小于氮，水分子间氢键比氨分子间氢键强，水分子间的氢键比氨分子间氢键多。 19、【答案】 2 20、【答案】平面三角　加成产物CH3OH分子之间能形成氢键 21、【答案】 ⅥA　两者均为分子晶体且结构相似，H2Te相对分子质量比H2S大，分子间作用力更强；两者均为分子晶体，H2O分子之间存在氢键。 22、【答案】吡咯能和水分子之间形成氢键，噻吩不能，故噻吩难溶于水，吡咯能溶于水； 23、【答案】： N＞H＞B　CH3CH3　低　Hδ＋与Hδ－的静电引力 【解析】：电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。与N原子相连的H呈正电性，与B原子相连的H呈负电性，故电负性N>H>B。 原子数相同、价电子总数相同的微粒互称为等电子体，与NH3BH3互为等电子体的分子为CH3CH3。 带相反电荷的微粒能形成静电引力，NH3BH3分子间存在Hδ＋与Hδ－的静电引力，也称为“双氢键”，“双氢键”能改变物质的熔沸点，而CH3CH3分子间不存在“双氢键”，熔沸点较低。 24、【答案】B 【解析】固态水中和液态水中都含有氢键，“雪花→水→水蒸气”主要是氢键被破坏，属于物理变化，共价键没有被破坏，“水蒸气→氧气和氢气”为化学变化，破坏的是极性共价键，B项正确。 25、【答案】A 【解析】 ①中既含有离子键又含有共价键；②中含有共价键、范德华力和氢键；③中只含有共价键；④中含有共价键和范德华力；⑤中只含有离子键；⑥中含有共价键和范德华力 26、【答案】C 【解析】氢键不是化学键，错误；分子间氢键可以使物质的熔、沸点升高，而分子内氢键可以使物质的熔、沸点降低，错误；D、水分子在形成氢键时，可以使晶体疏松、体积膨胀，错误。 27、【答案】H2O＞CH3OH＞CO2＞H2 【解析】常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体，液体的沸点高于气体；水分子中有两个氢原子都可以参与形成分子间氢键，而甲醇分子中只有一个羟基上的氢原子可用于形成分子间氢键，所以水的沸点高于甲醇；二氧化碳的相对分子质量比氢气大，所以二氧化碳分子间作用力较大、沸点较高； 28、【答案】三角锥形 低 NH3分子间存在氢键 【解析】As与N同族，则AsH3分子的立体结构类似于NH3，为三角锥形；由于NH3分子间存在氢键使沸点升高，故AsH3的沸点较NH3低， 29、【答案】 分子晶体 苯胺分子之间存在氢键 【解析】大多数有机物都是分子晶体，除了一部分有机酸盐和有机碱盐是离子晶体。苯胺比甲苯的熔沸点都高，同一种晶体类型熔沸点不同首先要考虑的就是是否有氢键，苯胺中存在电负性较强的N所以可以形成氢键，因此比甲苯的熔沸点高。 30、【答案】均为分子晶体，范德华力随分子相对质量增大而增大 【解析】SiX4属于分子晶体，不含分子间氢键，范德华力越大，熔沸点越高，范德华力随着相对质量的增大而增大，即熔沸点增高 31、【答案】GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强 【解析】从表格中数据可看出GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点逐渐升高，这是因为它们的分子结构相似，随着相对分子质量增大，分子间的相互作用力增强，导致其熔、沸点逐渐升高。 32、【答案】 (1)分子内　(2)对羟基苯甲酸 1 学科网（北京）股份有限公司 $