3.4 分子间作用力 分子晶体（专项训练）化学苏教版选择性必修2

第三单元 分子间作用力 分子晶体 题型1 分子间作用力的特征和实质 题型2 运用范德华力解释、预测物质的物理性质 题型3 运用氢键解释、预测物质的物理性质 题型4 分子晶体的结构特点 题型5 常见晶体类型的比较 题型1 分子间作用力的特征和实质 1.分子间作用力 （1）概念：分子之间存在的多种相互作用统称为分子间作用力。分子间作用力比化学键弱得多。 （2）分类：最常见的分子间作用力是范德华力和氢键。 （3）强弱：范德华力氢键化学键。 2.范德华力、氢键及共价键的比较 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 【典例1】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 【典例2】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.氢键、共价键 B.离子键、氢键、共价键 C.离子键、范德华力 D.离子键、氢键、范德华力 【变式1-1】下列物质同时含有共价键、离子键和范德华力中两种作用力的组合是 （　　） ①Na2O2　②SiO2　③金刚石　④NaCl　⑤白磷 A.①②④ B.①⑤ C.②④⑤ D.④⑤ 【变式1-2】下列物质的变化，破坏的主要是范德华力的是 （　　） A.碘单质的升华 B.NaCl溶于水 C.将水加热变为气态 D.NH4Cl受热分解 【变式1-3】下列几种氢键：①O—H…O；②N—H…N；③F—H…F；④O—H…N，按氢键从强到弱的顺序排列正确的是 A.③>①>④>② B.①>②>③>④ C.③>①>②>④ D.①>④>③>② 题型2 运用范德华力解释、预测物质的物理性质 1.范德华力 2.范德华力的成因 （1）极性分子相互靠近时，分子间主要存在取向力，分子极性越强，取向力越大。 （2）非极性分子与极性分子靠近时，分子间主要存在诱导力。 （3）非极性分子相互靠近时，正、负电荷重心瞬间不重合，主要存在色散力。分子越大，分子内的电子越多，分子越容易变形，色散力就越大。 注意：除了极性特别强的极性分子间的范德华力以取向力为主外，其他分子之间的范德华力往往以色散力为主。 3.范德华力对物质性质的影响 （1）对物质熔、沸点的影响 ①一般来说，分子组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强，物质的熔、沸点就越高。如熔、沸点：CF4<CCl4<CBr4<Cl4。 ②一般来说，分子组成相似且相对分子质量相近的物质，分子极性越大，范德华力越强，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）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。例如在273 K、101 kPa时，氧气在水中的溶解度比氮气在水中的溶解度大，就是因为O2与水分子之间的范德华力比N2与水分子之间的范德华力大。 【典例3】下列有关范德华力的叙述中正确的是 A.范德华力存在于所有微粒之间 B.范德华力是影响所有物质物理性质的因素 C.相对分子质量Mr(I2)＞Mr(Br2)，所以范德华力作用能I2＞Br2，I2比Br2稳定 D.范德华力比较弱，范德华力作用能越大，物质的熔点和沸点越高 【变式2-1】下列有关物质性质判断正确且可以用范德华力来解释的是 A.沸点：HBr>HCl B.沸点：CH3CH2Br<C2H5OH C.稳定性：HF>HCl D.—OH上氢原子的活泼性：H—O—H>C2H5—O—H 【变式2-2】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 【变式2-3】（1）已知苯酚（）具有弱酸性，其Ka=1.1×10-10；水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡常数Ka2（水杨酸）　　　　（填“>”或“<”）Ka（苯酚），其原因是　　　　 　　　　。  （2）CO2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是　　　　；氢、碳、氧元素的原子可共同形成多种分子，写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称：　　　　　　　　。  （3）下图中曲线表示卤素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是　　　　（填字母）。  （4）O的氢化物（H2O）在乙醇中的溶解度大于H2S在乙醇中的溶解度，其原因是　　　　。  （5）化合物NH3的沸点比化合物CH4的高，其主要原因是　　　　。  题型3 运用氢键解释、预测物质的物理性质 1、氢键的存在 ①含H—O、N—H、H—F键的物质。 ②有机化合物中的醇类和羧酸等物质。 2、氢键的类型 氢键既可以存在于分子之间，也可以存在于分子内部的原子团之间。如邻羟基苯甲醛分子内的羟基与醛基之间存在氢键，对羟基苯甲醛存在分子间氢键(如图)。 3、氢键对物质性质的影响 ①对物质熔、沸点的影响 a.分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高，因为要使液体汽化，必须破坏大部分分子间的氢键，这需要较多的能量；要使晶体熔化，也要破坏一部分分子间的氢键。 b.分子内氢键的形成使物质的熔点、沸点降低，如邻羟基苯甲醛的熔点、沸点比对羟基苯甲醛的熔点、沸点低。 ②对溶解度的影响 在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂分子间可以形成氢键，则溶质的溶解性增大。例如，乙醇和水能以任意比例互溶。 ③对水的密度的影响 绝大多数物质固态时的密度大于液态时的密度，但是在0 ℃附近的水的密度却是液态的大于固态的。 【典例4】下列现象与氢键无关的有 ①HF的熔、沸点比同族其他元素氢化物的高 ②CH3CH2OH的沸点高于CH3OCH3 ③水分子比硫化氢分子稳定 ④小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶 ⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低 A.1项 B.2项 C.3项 D.4项 【变式3-1】下列物质的性质或数据与氢键无关的是 A.氨极易溶于水 B.邻羟基苯甲酸（）的熔点为159 ℃，对羟基苯甲酸（）的熔点为213 ℃ C.H2O的沸点高于H2S D.HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多 【变式3-2】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 【变式3-3】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 题型4 分子晶体的结构特点 1.概念 分子之间通过分子间作用力结合形成的晶体。 2.结构 3.典型的分子晶体 单质碘 干冰 冰 晶胞或结构模型 微粒间作用力 范德华力 范德华力 范德华力和氢键 晶胞中微粒数 4 4 — 配位数 — 12 4 4．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 5.分子晶体的物理性质 （1）分子晶体由于以比较弱的分子间作用力相结合，因此一般熔点较低，硬度较小。 （2）对组成和结构相似，晶体中又不含氢键的分子晶体来说，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增强，熔点升高。 （3）分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”原理，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。 （4）分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下均不导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。 【典例5】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.若晶胞中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 【变式4-1】碘的晶胞结构如图，下列说法正确的是 （　　） A.碘晶体熔化时需克服共价键 B.1个碘晶胞中含有4个碘分子 C.碘晶体为共价晶体 D.氯单质、溴单质的晶体结构与碘晶体的结构类似，晶胞大小也相同 【变式4-2】下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是 （　　） ①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2 A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥ C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②① 【变式4-3】某分子晶体结构模型如图，下列说法正确的是 A．该模型可以表示 CO2的分子模型 B．图中每个线段代表化学键 C．表示的是含有非极性共价键的分子 D．空间网状结构，熔沸点高 题型5 常见晶体类型的比较 晶体的基本类型与性质 类型 比较　　 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒子 分子 原子 金属阳离子和自由电子 阴、阳离子 粒子间的相互作用力 分子间作用力 共价键 金属键 离子键 硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大 熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高 溶解性 相似相溶 难溶于任何溶剂 常见溶剂难溶 大多易溶于水等极性溶剂 导电、传热性 一般不导电，溶于水后有的导电 一般不具有导电性 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电 【典例6】下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是 A．金刚石>晶体硅>金刚砂 B． C． D．金刚石>生铁>纯铁>钠 【典例7】含硼化合物的两种晶体如图所示。下列叙述正确的是 已知：甲中晶胞的边长为，为阿佛加德罗常数的值。图甲、图乙对应的晶体熔点依次为2700℃、830℃。 A．图乙晶体的化学式为 B．图甲、图乙对应的晶体都是离子晶体 C．图甲中原子和原子之间的最近距离为 D．图甲中，原子填充在由原子构成的四面体中 【变式5-1】根据下表中给出的有关数据，判断下列说法错误的是 （　　） AlCl3 SiCl4 晶体硼 金刚石 晶体硅 熔点/℃ 190 -70.4 2 573 >3 500 1 412 沸点/℃ 183 57 2 823 4 827 2 355 A.SiCl4是分子晶体 B.晶体硼是共价晶体 C.AlCl3是分子晶体，加热能升华 D.金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键弱 【变式5-2】X是核外电子数最少的元素，Y是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于Y，W可以形成自然界中硬度最大的共价晶体。下列叙述错误的是 （　　） A.X2Y晶体的熔点高于WX4晶体的熔点 B.固态X2Y2是分子晶体 C.ZW是共价晶体，其硬度比Z晶体的大 D.Z、W是同一主族的元素，Z、W与元素Y形成的晶体都是共价晶体 【变式5-3】碳元素和硅元素为同一主族元素但他们的氧化物性质差异很大，冰晶胞中水分子的排列方式和金刚石的晶胞类似，下列这四种晶胞的说法正确的是 A．一个干冰晶胞中有4个CO2分子，一个SiO2晶胞中有8个SiO2分子 B．干冰中一个CO2分子周围有6个CO2分子紧邻 C．冰和金刚石熔沸点都很高，熔化时均破坏共价键 D．冰中水分子之间由于氢键的存在，使其结构与金刚石相似 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三单元 分子间作用力 分子晶体 题型1 分子间作用力的特征和实质 题型2 运用范德华力解释、预测物质的物理性质 题型3 运用氢键解释、预测物质的物理性质 题型4 分子晶体的结构特点 题型5 常见晶体类型的比较 题型1 分子间作用力的特征和实质 1.分子间作用力 （1）概念：分子之间存在的多种相互作用统称为分子间作用力。分子间作用力比化学键弱得多。 （2）分类：最常见的分子间作用力是范德华力和氢键。 （3）强弱：范德华力氢键化学键。 2.范德华力、氢键及共价键的比较 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 【典例1】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 【答案】　B 【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，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、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键键能大，而与分子间作用力无关，D错误。 【典例2】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.氢键、共价键 B.离子键、氢键、共价键 C.离子键、范德华力 D.离子键、氢键、范德华力 【答案】D 【解析】维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有离子键、氢键、范德华力，D项正确。 【变式1-1】下列物质同时含有共价键、离子键和范德华力中两种作用力的组合是 （　　） ①Na2O2　②SiO2　③金刚石　④NaCl　⑤白磷 A.①②④ B.①⑤ C.②④⑤ D.④⑤ 【答案】B 【解析】①Na2O2中含共价键和离子键；②SiO2中只含共价键；③金刚石中只含共价键；④NaCl中只含离子键；⑤白磷的分子式为P4，分子内磷原子之间是共价键，P4分子之间是范德华力。 【变式1-2】下列物质的变化，破坏的主要是范德华力的是 （　　） A.碘单质的升华 B.NaCl溶于水 C.将水加热变为气态 D.NH4Cl受热分解 【答案】A 【解析】　碘的升华，只是状态发生了变化，破坏的是范德华力，没有破坏化学键；NaCl溶于水，会破坏离子键；水由液态变为气态，破坏的是氢键和范德华力；NH4Cl受热分解，破坏的是共价键和离子键。 【变式1-3】下列几种氢键：①O—H…O；②N—H…N；③F—H…F；④O—H…N，按氢键从强到弱的顺序排列正确的是 A.③>①>④>② B.①>②>③>④ C.③>①>②>④ D.①>④>③>② 【答案】A 【解析】氢键可以表示为X—H…Y，氢键的强弱与X和Y的电负性大小有关，电负性越大，氢键越强；氢键的强弱还与X和Y的原子半径大小有关，原子半径越小，氢键越强。F、O、N中，F的电负性最大，半径最小，所以F—H…F最强，O—H…O次之，O—H…N又次之，N—H…N最弱。 题型2 运用范德华力解释、预测物质的物理性质 1.范德华力 2.范德华力的成因 （1）极性分子相互靠近时，分子间主要存在取向力，分子极性越强，取向力越大。 （2）非极性分子与极性分子靠近时，分子间主要存在诱导力。 （3）非极性分子相互靠近时，正、负电荷重心瞬间不重合，主要存在色散力。分子越大，分子内的电子越多，分子越容易变形，色散力就越大。 注意：除了极性特别强的极性分子间的范德华力以取向力为主外，其他分子之间的范德华力往往以色散力为主。 3.范德华力对物质性质的影响 （1）对物质熔、沸点的影响 ①一般来说，分子组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强，物质的熔、沸点就越高。如熔、沸点：CF4<CCl4<CBr4<Cl4。 ②一般来说，分子组成相似且相对分子质量相近的物质，分子极性越大，范德华力越强，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）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。例如在273 K、101 kPa时，氧气在水中的溶解度比氮气在水中的溶解度大，就是因为O2与水分子之间的范德华力比N2与水分子之间的范德华力大。 【典例3】下列有关范德华力的叙述中正确的是 A.范德华力存在于所有微粒之间 B.范德华力是影响所有物质物理性质的因素 C.相对分子质量Mr(I2)＞Mr(Br2)，所以范德华力作用能I2＞Br2，I2比Br2稳定 D.范德华力比较弱，范德华力作用能越大，物质的熔点和沸点越高 【答案】　D 【解析】　范德华力实质是一种分子之间的电性作用，A项错误；范德华力只是影响由分子构成的物质的某些物理性质(如熔、沸点以及溶解度等)的因素之一，B项错误；组成和结构相似的分子组成的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，但分子的稳定性与范德华力无关，由于键能I—I＜Br—Br，所以稳定性Br2＞I2，C项错误。 【变式2-1】下列有关物质性质判断正确且可以用范德华力来解释的是 A.沸点：HBr>HCl B.沸点：CH3CH2Br<C2H5OH C.稳定性：HF>HCl D.—OH上氢原子的活泼性：H—O—H>C2H5—O—H 【答案】　A 【解析】HBr与HCl结构相似，HBr的相对分子质量比HCl大，HBr分子间的范德华力比HCl大，所以其沸点比HCl高；C2H5Br的沸点比C2H5OH低是由于C2H5OH分子间形成氢键而增大了分子间的作用力；HF比HCl稳定是由于H—F键的键能比H—Cl键的键能大；H2O分子中—OH的氢原子比C2H5OH中—OH的氢原子更活泼是由于—C2H5是推电子基团，使O—H极性减弱。 【变式2-2】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。 【变式2-3】（1）已知苯酚（）具有弱酸性，其Ka=1.1×10-10；水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡常数Ka2（水杨酸）　　　　（填“>”或“<”）Ka（苯酚），其原因是　　　　 　　　　。  （2）CO2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是　　　　；氢、碳、氧元素的原子可共同形成多种分子，写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称：　　　　　　　　。  （3）下图中曲线表示卤素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是　　　　（填字母）。  （4）O的氢化物（H2O）在乙醇中的溶解度大于H2S在乙醇中的溶解度，其原因是　　　　。  （5）化合物NH3的沸点比化合物CH4的高，其主要原因是　　　　。  【答案】（1）<　中形成分子内氢键，使其更难电离出H+　（2）范德华力　乙酸（答案合理均可）　（3）a　（4）水分子与乙醇分子之间可以形成氢键　（5）NH3分子间可形成氢键 【解析】（1）当形成分子内氢键后，导致酚羟基的电离能力减弱，故其电离能力比苯酚的弱。 （2）根据氢键的形成条件，由H、C、O构成的能形成分子间氢键的分子，可联想到HCOOH、CH3COOH等。 （3）同主族元素从上到下，元素的电负性逐渐减小，a正确；F元素无正价，b错误；由于HF中存在分子间氢键，所以其沸点高于HCl、HBr，c错误；随着相对分子质量的增大，范德华力逐渐增大，卤素单质的熔点逐渐升高，d错误。 （4）水与乙醇可形成分子间氢键，使得水与乙醇互溶；而硫化氢与乙醇不能形成分子间氢键，所以硫化氢在乙醇中的溶解度小于水。 题型3 运用氢键解释、预测物质的物理性质 1、氢键的存在 ①含H—O、N—H、H—F键的物质。 ②有机化合物中的醇类和羧酸等物质。 2、氢键的类型 氢键既可以存在于分子之间，也可以存在于分子内部的原子团之间。如邻羟基苯甲醛分子内的羟基与醛基之间存在氢键，对羟基苯甲醛存在分子间氢键(如图)。 3、氢键对物质性质的影响 ①对物质熔、沸点的影响 a.分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高，因为要使液体汽化，必须破坏大部分分子间的氢键，这需要较多的能量；要使晶体熔化，也要破坏一部分分子间的氢键。 b.分子内氢键的形成使物质的熔点、沸点降低，如邻羟基苯甲醛的熔点、沸点比对羟基苯甲醛的熔点、沸点低。 ②对溶解度的影响 在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂分子间可以形成氢键，则溶质的溶解性增大。例如，乙醇和水能以任意比例互溶。 ③对水的密度的影响 绝大多数物质固态时的密度大于液态时的密度，但是在0 ℃附近的水的密度却是液态的大于固态的。 【典例4】下列现象与氢键无关的有 ①HF的熔、沸点比同族其他元素氢化物的高 ②CH3CH2OH的沸点高于CH3OCH3 ③水分子比硫化氢分子稳定 ④小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶 ⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低 A.1项 B.2项 C.3项 D.4项 【答案】A 【解析】①HF能形成分子间氢键，HF的熔、沸点比同族其他元素氢化物的高；②CH3CH2OH能形成分子间氢键，CH3OCH3不能，CH3CH2OH的沸点高于CH3OCH3；③氧元素非金属性比硫元素强，O－H键能大于S－H键能，水分子比硫化氢分子稳定；④醇中羟基和羧酸中羧基能和溶剂水分子形成分子间氢键，增大溶解度，小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶；⑤邻羟基苯甲酸可形成分子内氢键熔沸点偏低，对羟基苯甲酸可形成分子间氢键，熔沸点偏高，故邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低；所以，五项中与氢键无关的只有③，1项。 【变式3-1】下列物质的性质或数据与氢键无关的是 A.氨极易溶于水 B.邻羟基苯甲酸（）的熔点为159 ℃，对羟基苯甲酸（）的熔点为213 ℃ C.H2O的沸点高于H2S 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】　NH3分子与H2O分子之间可以形成氢键，增大了NH3在水中的溶解度；邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，而对羟基苯甲酸形成分子间氢键，分子间氢键增大了分子间作用力，使对羟基苯甲酸的熔、沸点比邻羟基苯甲酸的高；HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多的原因是H—F键的键能比H—Cl键的键能大，与氢键无关。 【变式3-2】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 【答案】D 【解析】在ⅣA～ⅦA族元素的简单氢化物中，NH3、H2O、HF因分子间存在氢键，沸点高于同主族相邻元素的简单氢化物的沸点，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。 【变式3-3】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、C项正确；三种硝基苯酚都可以与水分子形成氢键，B项正确，D项不正确。 题型4 分子晶体的结构特点 1.概念 分子之间通过分子间作用力结合形成的晶体。 2.结构 3.典型的分子晶体 单质碘 干冰 冰 晶胞或结构模型 微粒间作用力 范德华力 范德华力 范德华力 和氢键 晶胞中微粒数 4 4 — 配位数 — 12 4 4．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 5.分子晶体的物理性质 （1）分子晶体由于以比较弱的分子间作用力相结合，因此一般熔点较低，硬度较小。 （2）对组成和结构相似，晶体中又不含氢键的分子晶体来说，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增强，熔点升高。 （3）分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”原理，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。 （4）分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下均不导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。 【典例5】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.若晶胞中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】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错误；在冰晶体中，每个水分子与四个相邻水分子通过氢键相结合，故B正确；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正确；在冰晶体中，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点方向的4个相邻水分子相互作用，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正确。 【变式4-1】碘的晶胞结构如图，下列说法正确的是 （　　） A.碘晶体熔化时需克服共价键 B.1个碘晶胞中含有4个碘分子 C.碘晶体为共价晶体 D.氯单质、溴单质的晶体结构与碘晶体的结构类似，晶胞大小也相同 【答案】B 【解析】碘晶体为分子晶体，熔化时需克服分子间作用力，故A、C错误；1个碘晶胞中8个碘分子位于顶点，6个位于面心，则含有8×+6×=4个碘分子，故B正确。 【变式4-2】下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是 （　　） ①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2 A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥ C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②① 【答案】C 【解析】相对分子质量越大，范德华力越大，分子晶体的熔、沸点越高，相对分子质量接近的分子，极性越强，熔、沸点越高。 【变式4-3】某分子晶体结构模型如图，下列说法正确的是 A．该模型可以表示 CO2的分子模型 B．图中每个线段代表化学键 C．表示的是含有非极性共价键的分子 D．空间网状结构，熔沸点高 【答案】A 【解析】A．该模型可以表示直线形分子模型，为直线形分子，可以表示分子模型，A正确;B．该晶体为分子晶体，构成分子晶体的微粒间是靠分子间的作用力，不是化学键，B错误;C．该分子内的化学键为极性键，此分子为直线型分子，为非极性分子，C错误;D．该晶体为分子晶体，微粒之间的作用力为范德华力，熔沸点低，D错误；故选A。 题型5 常见晶体类型的比较 晶体的基本类型与性质 类型 比较　　 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒子 分子 原子 金属阳离子和自由电子 阴、阳离子 粒子间的相互作用力 分子间作用力 共价键 金属键 离子键 硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大 熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高 溶解性 相似相溶 难溶于任何溶剂 常见溶剂难溶 大多易溶于水等极性溶剂 导电、传热性 一般不导电，溶于水后有的导电 一般不具有导电性 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电 【典例6】下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是 A．金刚石>晶体硅>金刚砂 B． C． D．金刚石>生铁>纯铁>钠 【答案】B 【解析】A．金刚石、晶体硅、金刚砂都是共价晶体，原子半径越小，键能越大，熔沸点越高，熔沸点：金刚石>金刚砂>晶体硅，故A错误；B．都是分子晶体，相对分子质量越大熔沸点越高，熔沸点 ，故B正确；C．MgO是离子晶体，熔沸点最高，H2O、Br2、O2都是分子晶体，H2O 分子间能形成氢键，熔沸点较高，Br2的相对分子质量大于O2，所以熔沸点，故C错误；D．金刚石是共价晶体，熔沸点最高，生铁、纯铁、钠都是金属晶体，合金的熔沸点低于成分金属，所以熔沸点：金刚石>纯铁>生铁>钠，故D错误；选B。 【典例7】含硼化合物的两种晶体如图所示。下列叙述正确的是 已知：甲中晶胞的边长为，为阿佛加德罗常数的值。图甲、图乙对应的晶体熔点依次为2700℃、830℃。 A．图乙晶体的化学式为 B．图甲、图乙对应的晶体都是离子晶体 C．图甲中原子和原子之间的最近距离为 D．图甲中，原子填充在由原子构成的四面体中 【解析】A．图乙晶体中硼原子在内部，每个晶胞中有6个原子，镁原子位于晶胞的顶点和面心均摊法计算为：，所以化学式为，A错误；B．图甲、图乙对应的晶体熔点依次为2700℃、830℃，所以前者熔点很高是共价晶体，后者熔点较高是离子晶体，B错误；C．图甲中原子和原子之间的最近距离是内部小正方体体对角线的一半，为，C错误；D．图甲晶体中，硼原子与氮原子的配位数都是4，所以硼原子位于氮原子构成的四面体中，D正确； 故选D。 【答案】D 【变式5-1】根据下表中给出的有关数据，判断下列说法错误的是 （　　） AlCl3 SiCl4 晶体硼 金刚石 晶体硅 熔点/℃ 190 -70.4 2 573 >3 500 1 412 沸点/℃ 183 57 2 823 4 827 2 355 A.SiCl4是分子晶体 B.晶体硼是共价晶体 C.AlCl3是分子晶体，加热能升华 D.金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键弱 【答案】D 【解析】　由表中数据可知，SiCl4的熔、沸点较低，属于分子晶体，故A正确；晶体硼的熔、沸点很高，是共价晶体，故B正确；由表中数据可知AlCl3的沸点比熔点低，所以AlCl3加热能升华，故C正确；C原子半径小于Si原子半径，金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键键长短，键能大，故D错误。 【变式5-2】X是核外电子数最少的元素，Y是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于Y，W可以形成自然界中硬度最大的共价晶体。下列叙述错误的是 （　　） A.X2Y晶体的熔点高于WX4晶体的熔点 B.固态X2Y2是分子晶体 C.ZW是共价晶体，其硬度比Z晶体的大 D.Z、W是同一主族的元素，Z、W与元素Y形成的晶体都是共价晶体 【答案】D 【解析】X2Y晶体是冰，含氢键，熔点高于CH4，A正确；固态X2Y2是H2O2，构成微粒为分子，属于分子晶体，B正确；SiC的结构与金刚石相似，为共价晶体，C—Si键强度大于Si—Si键，SiC的硬度比晶体硅的大，C正确；CO2、CO是分子晶体，SiO2是共价晶体，D错误。 【变式5-3】碳元素和硅元素为同一主族元素但他们的氧化物性质差异很大，冰晶胞中水分子的排列方式和金刚石的晶胞类似，下列这四种晶胞的说法正确的是 A．一个干冰晶胞中有4个CO2分子，一个SiO2晶胞中有8个SiO2分子 B．干冰中一个CO2分子周围有6个CO2分子紧邻 C．冰和金刚石熔沸点都很高，熔化时均破坏共价键 D．冰中水分子之间由于氢键的存在，使其结构与金刚石相似 【答案】D 【解析】A．CO2分子位于晶胞的面心和顶点上，所以一个干冰晶胞中有个CO2分子，SiO2晶胞是共价晶体，不存在分子，A错误；B．干冰属于面心立方晶胞，所以一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻，B错误；C．冰是分子晶体，熔化时破坏分子间作用力和氢键，金刚石是共价晶体，熔化时破坏共价键，C错误；D．冰中水分子之间由于氢键的存在，使其结构与金刚石相似，D正确；故选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $