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课时作业(十一) 分子间作用力
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
一、选择题(本小题共8小题,每小题只有一个选项符合题意)
1.下列关于范德华力影响物质性质的叙述中,正确的是( )
A.范德华力是决定由分子构成的物质的熔、沸点高低的唯一因素
B.范德华力与物质的性质没有必然的联系
C.范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质
D.范德华力仅是影响物质部分物理性质的一种因素
D [范德华力是影响物质物理性质的重要因素。]
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HOCH2CH2OCH2CH2OH。下列有关二甘醇的叙述正确的是( )
A.符合通式CnH2nO3
B.分子间能形成氢键
C.分子间不存在范德华力
D.能溶于水,不溶于乙醇
B [二甘醇的分子式为C4H10O3,它符合通式CnH2n+2O3。二甘醇分子之间能形成O—H…O氢键,也存在范德华力。由“相似相溶”原理可知,二甘醇能溶于水和乙醇。]
3.下列物质的性质可用范德华力的大小来解释的是( )
A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
B.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点依次升高
C.、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氢原子的活泼性依次减弱
D.CH3—O—CH3、C2H5OH的沸点依次升高
B [HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱是由于H—X键能依次减小。F2、Cl2、Br2、I2的相对分子质量依次增大,分子间的范德华力也依次增大,所以其熔、沸点也依次增大。、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氢原子的活泼性依次减弱,与O—H键的极性有关。CH3—O—CH3的沸点比C2H5OH的低是由于C2H5OH分子间形成氢键而增大了分子间作用力。]
4.下列几种氢键:①O—H…O,②N—H…N,③F—H…F,④O—H…N;按氢键从强到弱的排列顺序正确的是( )
A.③>①>④>② B.①>②>③>④
C.③>①>②>④ D.①>④>③>②
A [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,形成的氢键越强。氢键的强弱还和Y的原子半径大小有关,Y的原子半径越小,越能接近H—X键,形成的氢键也越强。F的电负性最大,半径又小,所以F—H…F是最强的氢键,O—H…O次之,O—H…N又次之,N—H…N最弱。]
5.在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是( )
A.sp,范德华力 B.sp2,范德华力
C.sp2,氢键 D.sp3,氢键
C [石墨晶体中C原子为sp2杂化,层与层之间以范德华力结合,在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子也为sp2杂化,但由于B(OH)3中B原子与3个羟基相连,羟基间能形成氢键,故同层分子间的主要作用力为氢键。]
6.下列物质分子内和分子间均可形成氢键的是( )
A.NH3
B.
C.H2S
D.C2H5OH
B [通常能形成氢键的分子中含有:N—H键、H—O键或H—F键。NH3、CH3CH2OH有氢键但只存在于分子间。B项中的O—H键与另一分子中的O可在分子间形成氢键,同一分子中的O—H键与邻位中的O可在分子内形成氢键。]
7.在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时,与化学键的强弱无关的变化规律是( )
A.H2O、H2S、H2Se、H2Te的热稳定性依次减弱
B.熔点:Al>Mg>Na>K
C.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低
D.CF4、CCl4、CBr4、CI4的熔、沸点逐渐升高
D [A项,与共价键有关;B项,与金属键有关;C项,与离子键有关;D项,与范德华力有关。]
8.下列说法正确的是( )
A.Na2O2和NaOH所含化学键类型完全相同
B.NH3比PH3稳定是因为NH3分子间存在氢键
C.CO2溶于水和干冰升华都只有分子间作用力改变
D.H2O2是含非极性键的极性分子
D [Na2O2中含有离子键和非极性共价键,NaOH中含有离子键和极性共价键,所含化学键类型不完全相同,故A错误;物质的稳定性与化学键的强弱有关,与分子间作用力无关,故B错误;化学反应的实质是旧的化学键断裂和新的化学键形成,CO2溶于水并可与水反应生成碳酸,则CO2溶于水存在化学键和分子间作用力的改变,干冰升华只是二氧化碳从固态变为气态,只有分子间作用力改变,因此二者改变的作用力不相同,故C错误;H2O2分子结构式为H—O—O—H,存在极性键和非极性键,但是其正、负电荷重心不重合,为极性分子,故D正确。]
二、选择题(本题包括4小题,每小题只有一个或两个选项符合题意)
9.下列说法正确的是( )
A.冰融化时,分子中H—O键发生断裂
B.随着卤素原子电子层数的增加,卤化物CX4(X为卤素原子)分子间作用力逐渐增大,所以它们的熔、沸点也逐渐升高
C.由于H—O键比H—S键牢固,所以水比H2S的稳定性高
D.在由分子构成的物质中,分子间作用力越大,该物质越稳定
BC [冰融化时发生物理变化,只破坏H2O分子间的分子间作用力而不破坏化学键,A项错误;结构相似的分子中,物质的熔、沸点随其相对分子质量增大而升高,B项正确;物质的稳定性与化学键有关,化学键越牢固,物质越稳定,与范德华力无关,C项正确、D项错误。]
10.下列说法中错误的是( )
A.H2O、NH3、HF的沸点高于同族其他非金属气态氢化物的沸点是由于它们分子间存在氢键
B.H2O的沸点比HF的高,与氢键有关
C.氨气极易溶于水,重要的原因之一是由于氨分子与水分子之间能形成氢键
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
D [在气态时,分子间距离大,分子之间没有氢键,故D错误。]
11.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键>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
D [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错误;由于原子半径:O<S,键长:H—O键<H—S键,所以键能:H—O键>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键>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,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,D中命题Ⅰ能解释命题Ⅱ。]
12.(2022·天津一零二中学高二检测)下列同族元素的物质,在101.3 kPa时测定它们的沸点(单位:℃)如下表所示:
①
He -268.8
a -249.5
Ar -185.8
Kr -151.7
②
F2 -187.0
Cl2 -33.6
b 58.7
I2 184.0
③
c 19.4
HCl -84.0
HBr -67.0
HI -35.3
④
H2O 100.0
H2S -60.2
d -42.0
H2Te -1.8
⑤
CH4-161.0
SiH4 -112.0
GeH4 -90.0
e -52.0
对应表中内容,下列各项中正确的是( )
A.a、b、c的化学式分别为Ne、Br2、HF
B.②中物质均有氧化性;③中物质不都是强酸
C.根据④中各化合物的沸点,说明元素的非金属性越强,气态氢化物沸点越高
D.由于氢键的影响,HF分子和H2O分子特别稳定
AB [a、b、c的化学式分别为Ne、Br2、HF,故A项正确;③中HF是弱酸,故B项正确;O、S、Se、Te的非金属性逐渐减小,而沸点H2O>H2Te>H2Se>H2S,故C项错误;氢键主要影响物质的熔、沸点,与分子的稳定性无关,故D项错误。]
三、非选择题(本题包括3小题)
13.X、Y、Z、E四种元素中,X原子核外的M层上只有两对成对电子,Y原子核外的L层电子数是K层电子数的2倍,Z是地壳中含量(质量分数)最高的元素,E是元素周期表中电负性最大的元素。请回答下列问题:
(1)X、Y、E的元素符号依次为______、______、______。
(2)X、Y、Z、E的简单氢化物中,存在氢键的是____________,用氢键表示式写出它们的液态混合物中存在的所有氢键:_____________________________________________。
解析: (1)X原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,为硫元素,Y为碳元素,Z为氧元素,E为氟元素。
(2)在H2S、CH4、H2O、HF中,H2O、HF中存在氢键,并且它们的液态混合物中存在的氢键有四种。
答案: (1)S C F
(2)H2O、HF F—H…F、F—H…O、O—H…O、O—H…F
14.(1)常温下,在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷,原因是___________________________
________________________________________________________________________。
(2)在常压下,甲醇的沸点(65 ℃)比甲醛的沸点(-19 ℃)高。主要原因是________
________________________________________________________________________。
(3)苯胺(NH2)与甲苯(CH3)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_______________________________
________________________________________________________________________。
(4)抗坏血酸的分子结构如图所示,推测抗坏血酸在水中的溶解性:____________(填“难溶于水”或“易溶于水”)。
解析: (1)影响物质在水中溶解度的因素有物质的极性、是否含有氢键、能否与水发生化学反应等。乙醇、氯乙烷、水均为极性分子,但乙醇与水分子之间能形成氢键,而氯乙烷与水分子之间不能形成氢键,因此在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷。(2)甲醇(CH3OH)和甲醛(HCHO)的相对分子质量相近,但甲醇的沸点高于甲醛,原因是甲醇分子之间能形成氢键。(3)苯胺中有—NH2,分子间可形成氢键,而甲苯分子间不能形成氢键,分子间氢键可明显地提高物质的熔点、沸点。(4)1个抗坏血酸分子中含有4个—OH,其可以与H2O形成分子间氢键,所以抗坏血酸易溶于水。
答案: (1)乙醇与水分子之间形成氢键,而氯乙烷与水分子之间不能形成氢键 (2)甲醇分子间存在氢键 (3)苯胺分子之间存在氢键 (4)易溶于水
15.回答下列问题:
(1)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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)①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_________________________________________________。
②H2O与CH3CH2OH可以以任意比例互溶,除因它们是极性分子外,还因为_____________________________________________________________________________,
H2O在乙醇中的溶解度大于H2S,其原因是_______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如图所示每条折线表示周期表ⅣA~ⅦA族中某一族元素氢化物的沸点变化,每个小黑点代表一种氢化物,其中a点代表的是________,b点代表的是________________。
(4)关于化合物,下列叙述正确的有________(填字母)。
a.分子间可形成氢键
b.分子中既有极性键又有非极性键
c.分子中含有7个σ键和1个π键
d.该分子在水中的溶解度大于CH3CH==CHCH3
解析: (1)分子结构和组成相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越强,沸点越高。(2)①乙二胺分子中存在N—H键,故乙二胺分子间存在氢键,三甲胺中不能形成氢键,所以乙二胺的沸点高于三甲胺。②H2O与乙醇可以形成分子间氢键,使得水与乙醇互溶;而H2S与乙醇不能形成分子间氢键,故H2S在乙醇中的溶解度小于H2O。(3)第2周期ⅣA~ⅦA族元素分别是C、N、O、F,其氢化物的沸点由高到低的顺序为H2O>HF>NH3>CH4,因此,由上至下4条折线分别代表ⅥA、ⅦA、VA、ⅣA族元素的氢化物的沸点变化。则b点代表的物质是H2Se,a点代表的物质是SiH4。(4)分子中不存在与电负性很强、原子半径小的元素相连的H原子,所以不存在氢键,a错误;分子中碳碳键是非极性键,碳氢键、碳氧键是极性键,b正确;分子中有3个碳碳σ键、2个碳氧σ键、4个碳氢σ键、2个碳氧π键和1个碳碳π键,共有9个σ键和3个π键,c错误;由于醛基中的氧原子与水分子间形成氢键,增大了其在水中的溶解度,d正确。
答案: (1)硅烷的结构和组成相似,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高
(2)①乙二胺分子间可以形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键
②H2O与CH3CH2OH分子间可以形成氢键 H2O分子和乙醇分子之间形成氢键,而H2S分子和乙醇分子之间不形成氢键
(3)SiH4 H2Se (4)bd
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