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2020-2021学年第4节 分子间作用力课后测评
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这是一份2020-2021学年第4节 分子间作用力课后测评，共15页。试卷主要包含了下列说法正确的是，下列叙述与范德华力无关的是，已知各种硝基苯酚的性质如下表，关于氢键,下列说法不正确的是，下列说法中不正确的是，下列叙述不正确的是等内容，欢迎下载使用。
第2章 微粒间相互作用与物质性质
第4节 分子间作用力
基础过关练
题组一 范德华力
1.(2020山东枣庄三中高二下月考)下列说法正确的是 ( )
A.分子间作用力与化学键的强弱相当
B.分子间作用力远强于化学键,是一种很强的作用
C.分子间作用力主要影响物质的化学性质
D.相邻原子之间强烈的相互作用称为化学键,而分子之间也存在相互作用,称为分子间作用力
2.下列叙述与范德华力无关的是 ( )
A.气体物质在加压或降温时能凝结或凝固
B.干冰易升华
C.氟、氯、溴、碘单质的熔点、沸点依次升高
D.氯化钠的熔点较高
题组二 氢键
3.(2020山东淄博桓台一中高二检测)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.邻硝基苯酚形成分子内氢键,使其熔、沸点低于间硝基苯酚、对硝基苯酚
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.(2021湖北沙市五中高二下月考)关于氢键,下列说法不正确的是 ( )
A.HF的沸点比HCl的沸点高是由于HF分子间存在氢键
B.水在结冰时体积膨胀,是由于水分子之间存在氢键
C.NH3的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键
D.在氨水中水分子和氨分子之间也存在着氢键
题组三 范德华力、氢键、共价键的综合考查
5.(2020四川乐山高二上期末)下列说法中不正确的是 ( )
A.氢键是一种特殊的化学键
B.酸性强弱:H2SO4>H2SO3
C.I2在CCl4中溶解度较大,可由相似相溶原理解释
D.一个乳酸分子CH3CH(OH)COOH中含有一个手性碳原子
6.(2021山东新泰一中高二下阶段检测)已知硼砂的化学式为Na2[B4O5(OH)4]·8H2O,其阴离子的结构如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.硼砂中含有氢键
B.硼砂中B原子均采用sp2杂化
C.硼砂中存在离子键和共价键
D.硼砂中存在配位键
题组四 相似相溶原理
7.下列现象中,不能用“相似相溶”原理解释的是 ( )
A.酒精与水以任意比互溶
B.用纯碱洗涤油脂
C.氨易溶于水
D.用苯将溴水中的溴萃取出来
8.下列叙述不正确的是 ( )
A.卤化氢易溶于水,不易溶于四氯化碳
B.碘易溶于苯,难溶于水
C.氯化钠易溶于水,也易溶于食用油
D.甲烷易溶于汽油,难溶于水
题组五 物质熔化克服作用力的考查
9.(2021山东济南高二下开学考试)实现下列变化时需克服相同类型作用力的是 ( )
A.石墨和干冰的熔化 B.食盐和冰醋酸的熔化
C.液溴和水的汽化 D.碘和萘的升华
10.(2021湖北部分重点中学高二3月联考)下列各组物质中,化学键类型相同、固体熔化时破坏的作用力也相同的是 ( )
A.Na2O、Na2O2 B.MgCl2、AlCl3
C.CO2、SiO2 D.CO2、CH4能力提升练
题组一 范德华力、氢键对物质性质的影响
1.()下列有关物质性质判断正确且可以由范德华力解释的是 ( )
A.沸点:HBr>HCl
B.沸点:CH3CH2Br
D.—OH上氢原子的活泼性:H—O—H>C2H5—O—H
2.(2021陕西咸阳高二月考,)下列现象与氢键无关的是 ( )
A.NH3的熔、沸点比PH3的高
B.NH3分子受热难分解
C.冰的密度比液态水的密度小
D.小分子的醇、羧酸可以和水以任意比例互溶
3.(2021湖北部分重点中学高二3月联考,)冰面特别滑与冰层表面的结构有关(如图)。下列有关说法错误的是 ( )
A.由于氢键的存在,水分子的稳定性好,高温下也很难分解
B.第一层(固态冰)中,水分子间通过氢键形成空间网状结构
C.第二层(“准液体”)中,水分子间形成氢键的机会比固态冰中少
D.当高于一定温度时,“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键断裂,产生“流动性的水分子”,使冰面变滑
4.(2021甘肃兰州一中高二下月考,)某化合物的结构示意图如图,下列关于该化合物的叙述中正确的是 ( )
A.该化合物含有H、O、N、Ni四种元素
B.该化合物是配合物,中心原子的配位数是2,配体是N
C.该化合物属于配合物,中心原子是N
D.该化合物中含有σ键、π键、极性键、非极性键、配位键和氢键
题组二 化学键、分子间作用力的综合考查
5.(2021辽宁锦州高二上期末,)下列有关分子结构与性质的叙述中,不正确的是 ( )
A.是手性分子
B.碘易溶于四氯化碳,可以用“相似相溶”原理解释
C.凡是中心原子采取sp3杂化的分子,其空间结构都是正四面体形,键角为109°28'
D.—CF3的极性大于—CCl3的极性,三氟乙酸(F3CCOOH)的酸性大于三氯乙酸(Cl3CCOOH)的酸性
6.(2021山东新泰一中高二下阶段检测,)离子液体是在室温或接近室温时呈液态的盐类物质,应用广泛。1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体结构如图所示,下列相关叙述错误的是 ( )
A.该离子液体中C、N杂化方式均有sp2和sp3两种
B.阴离子呈正四面体形,存在共价键和配位键
C.阳离子中σ键数目是π键数目的10倍
D.该离子液体可以导电
7.(2021辽宁锦州高二期末,)下列叙述及相关解释均正确的是 ( )
选项
叙述
解释
A
键的极性的强弱:N—H>O—H>F—H
电负性:N
热稳定性:H2O>H2S
O、S位于同一主族,且半径O
沸点:(Ⅰ)<(Ⅱ)
Ⅰ形成分子内氢键,Ⅱ形成分子间氢键
D
酸性:HI>HBr>HCl
HI、HBr、HCl中的范德华力逐渐减小
8.()下列叙述正确的是 ( )
①不同核素之间形成的共价键一定是极性键
②当一个碳原子连接四个不同的原子或原子团时,该碳原子叫手性碳原子
③Ge是ⅣA族元素,其原子核外电子排布式为[Ar]4s24p2,属于p区元素
④非极性分子往往是高度对称的分子,比如BF3、PCl5、H2O、CO2这样的分子
⑤冰中存在极性共价键和氢键两种化学键的作用
⑥熔融状态的HgCl2不能导电,HgCl2的稀溶液有弱的导电能力且可作手术刀的消毒液,从不同角度分类HgCl2是一种共价化合物、电解质、盐
⑦氨水中大部分NH3与H2O以氢键结合成NH3·H2O分子,根据氨水的性质可知NH3·H2O的结构式为
⑧σ键重叠方式为“头碰头”,成镜像对称;π键重叠方式为“肩并肩”,成轴对称
⑨干冰升华破坏共价键,氯化钠溶于水破坏离子键
A.②⑥ B.①②⑥
C.②⑤⑥⑧ D.③④⑥⑦⑨
9.()甲醛是危害人类的无形杀手,是一种重要的工业原料。
(1)甲醛(H2CO)在Ni的催化作用下加氢可制得甲醇(CH3OH)。甲醛与甲醇相比, 的沸点高,主要原因是
。
(2)甲醛分子的空间构型为 ,其分子内的氧、碳、氢原子间形成的键角 (填“大于”“等于”或“小于”)甲醇分子内的O—C—H键角。
(3)甲醛分子是 (填“极性分子”或“非极性分子”),它可由CO与H2在一定条件下反应合成。CO与N2的结构相似,一个CO分子内π键的个数为 ,基态氧原子的价电子排布式是 。
10.(2021江苏盐城一中高二期中,)碳、氮元素可形成多种卤化物、含氧酸及其盐和配合物等。
(1)常温下NF3是一种无色、无味、无毒的气体,推断NF3分子的空间构型为 。
(2)与HNO2互为等电子体的一种阴离子的化学式是 ;推断NaNO2中阴离子的空间构型为 。
(3)配合物Ni(CO)4是无色液体,沸点为42.1℃,熔点为-19.3℃,难溶于水,易溶于CCl4,推测Ni(CO)4是 分子(填“极性”或“非极性”)。
(4)写出CN-的电子式为 ;NH4NO3 中氮原子轨道的杂化类型是 。
(5)往硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]2+。不考虑空间构型,[Cu(NH3)4]2+的结构可用示意图表示为 (若有配位键,需用箭头标出)。
11.(2021山西长治二中高二上期末,)高氯酸三碳酰肼合镍{[Ni(CHZ)3](ClO4)2}是一种新型的起爆药。
(1)写出基态Ni原子的外围电子轨道表示式 。
(2)写出基态Cl原子核外电子排布式 ,核外电子总共有 种运动状态,最高能级的原子轨道形状为 。
(3)高氯酸三碳酰肼合镍化学式中的CHZ为碳酰肼,其结构为,它是一种新型环保的锅炉水除氧剂。分子中氮原子和碳原子的杂化轨道类型分别为 、 。
(4)Ni能与CO形成配合物Ni(CO)4,配体CO中提供孤电子对的是C原子而不是O原子,其理由可能是 ,1 mol该配合物分子中σ键数目为 (设NA为阿伏加德罗常数的值)。
12.(2020山东潍坊高三上月考,)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。a原子的核外电子总数与其周期数相同;基态b原子的核外电子占据3个能级,且最高能级轨道为半充满状态;c原子的最外层电子数是内层电子数的3倍;d的原子序数是c的两倍;基态e原子3d轨道上有4个单电子。
回答下列问题:
(1)b、c、d电负性最大的是 (填元素符号)。
(2)b单质分子中σ键与π键的个数比为 。
(3)a与c可形成两种二元化合物分子,两种物质可以任意比互溶。其中一种不稳定,可分解产生c的单质,该化合物分子中的c原子的杂化方式为 ;这两种物质的混合物中,存在的化学键有 (填序号)。
①极性共价键 ②非极性共价键
③离子键 ④金属键
⑤氢键 ⑥范德华力
(4)上述元素形成的含氧酸中,酸根离子中心原子的价电子对数为4的是 (填化学式,下同)。酸根离子呈平面三角形结构的是 ,试从两者结构特点判断该酸分子与酸根离子的稳定性:酸分子 酸根离子(填“>”或“<”)。
(5)元素e在周期表中的位置是 区:e的一种常见氯化物中的化学键具有明显的共价性,蒸气状态下以双聚分子存在,结构式为,请补写e的元素符号并用“→”表示出其中的配位键 。
答案全解全析
第4节 分子间作用力
基础过关练
1.D 化学键是指相邻的原子之间强烈的相互作用,分子间作用力是指分子间存在的相互作用,分子间作用力比化学键弱得多,故A、B错误,D正确;分子间作用力主要影响物质的物理性质,如熔点、沸点和溶解性,故C错误。
2.D 一般来说,由分子构成的物质,其物理性质通常与范德华力的大小密切相关。A、B、C三个选项中涉及的物质都是由分子构成的,故其表现的物理性质与范德华力的大小有关系。NaCl是离子化合物,不存在分子,其熔点与范德华力无关。
3.D 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,故B项正确,D项不正确。
4.C NH3的稳定性取决于N—H键的强弱,与NH3分子间能形成氢键无关,故C错误。
5.A 氢键是分子间作用力,不是化学键,故A不正确;硫酸为强酸,亚硫酸为弱酸,酸性强弱:H2SO4>H2SO3,故B正确;碘、四氯化碳均是非极性分子,根据相似相溶原理知,碘易溶于四氯化碳,故C正确;中含有一个手性碳原子,故D正确。
6.B 硼砂中的结晶水可以与[B4O5(OH)4]2-形成氢键,A正确;由图中信息可知,[B4O5(OH)4]2-中有2个B原子形成4个σ键,这2个B原子采取sp3杂化,B错误;硼砂中[B4O5(OH)4]2-与钠离子之间形成离子键,[B4O5(OH)4]2-内部的原子间以及水分子内的原子间形成共价键,C正确;硼砂中采取sp3杂化的B原子形成4个σ键,其中有一个是B原子与OH-中的O原子之间形成的配位键,D说法正确。
7.B 酒精、水均为极性分子,酒精与水可以任意比互溶,可以用“相似相溶”原理解释,A正确;用纯碱洗涤油脂利用的是水解原理,B错误;NH3与H2O均是极性分子,氨易溶于水,可以用“相似相溶”原理解释,C正确;苯与Br2均为非极性分子,用苯将溴水中的溴萃取出来,可以用“相似相溶”原理解释,D正确。
8.C HX(X为卤素原子)、H2O为极性分子,I2、CH4为非极性分子,CCl4为非极性溶剂。根据“相似相溶”原理,可知A、B、D项正确;NaCl易溶于水,不溶于有机溶剂,故C项不正确。
9.D 石墨熔化时克服共价键和分子间作用力,干冰熔化时克服范德华力,A项错误;食盐熔化时克服离子键,冰醋酸熔化时克服范德华力,B项错误;液溴汽化克服范德华力,水汽化克服范德华力、氢键,C项错误;碘和萘的升华都需要克服范德华力,D项正确。
10.D Na2O只含离子键,Na2O2含有离子键和非极性键,化学键类型不同,故A不符合题意;MgCl2只含离子键,AlCl3只含共价键,化学键类型不同,故B不符合题意;CO2、SiO2都只含有共价键,CO2固体熔化时破坏范德华力,SiO2固体熔化时破坏共价键,故C不符合题意;CO2、CH4都只含共价键,CO2、CH4固体熔化时破坏范德华力,故D符合题意。
能力提升练
1.A 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强,所以其沸点比HCl高,A项符合题意;CH3CH2Br的沸点比C2H5OH低是由于C2H5OH分子间存在氢键;HF比HCl稳定是由于H—F键键能比H—Cl键键能大;H2O分子中—OH上的O—H键比C2H5OH中的O—H键更易断裂是由于—C2H5的影响使O—H键极性减弱。
2.B 第ⅤA族中,N的非金属性最强,氨气分子之间存在氢键,则氨气的熔、沸点比同主族其他元素氢化物的高,与氢键有关,故A不符合题意;NH3分子受热难分解体现其稳定性,稳定性与化学键有关,与氢键无关,故B符合题意;氢键具有方向性,水结成冰后氢键的数目变多,水分子间的空隙变大,因此,冰的密度比液态水的密度小,与氢键有关,故C不符合题意;因小分子的醇、羧酸与水分子之间能形成氢键,氢键的形成对其溶解性有影响,故小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶,故D不符合题意。
3.A 水分子较稳定,在高温下也很难分解是由水分子内H—O键的键能决定的,与分子间形成的氢键无关,A错误;固态冰中,1个水分子与周围的4个水分子通过氢键相连接,从而形成空间网状结构,B正确;“准液体”中,水分子间形成氢键的机会比固态冰少,C正确;当高于一定温度时,“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键被破坏,使一部分水分子能够自由流动,从而产生“流动性的水分子”,造成冰面变滑,D正确。
4.D 由图可知,结构中含有C、H、N、O、Ni五种元素,故A错误;该物质中,Ni提供空轨道,氮原子提供孤电子对而形成配位键,所以该物质属于配合物,中心原子为Ni,配位数是4,配体是N,故B、C错误;由该化合物的结构示意图可知N连接的氧原子与羟基H原子之间形成氢键,N原子与Ni原子之间形成配位键,同时存在C—C键和CN键,因此该化合物中含有σ键、π键、极性键、非极性键、配位键和氢键,故D正确。
5.C 中含有手性碳原子,该分子为手性分子,A不符合题意;碘是非极性分子,四氯化碳也为非极性分子,碘易溶于四氯化碳可以用“相似相溶”原理解释, B不符合题意;中心原子采取sp3杂化的分子,其空间构型不一定都是正四面体形,可能为三角锥形, C符合题意;—CF3的极性大于—CCl3的极性,三氟乙酸(F3CCOOH)的酸性大于三氯乙酸(Cl3CCOOH)的酸性,D不符合题意。
6.C 由题给该离子液体结构可推断该离子液体中C、N均有sp2、 sp3两种杂化方式,故A正确;阴离子BF4-中的B原子采用sp3杂化,其空间构型是正四面体形,B原子提供空轨道,F-提供孤电子对,故含有配位键,故B正确;1 mol该物质中含有σ键19 mol,π键2 mol,故C错误;该离子液体中存在可自由移动的阴、阳离子,可以导电,故D正确。
7.C 键的极性的强弱:N—H
9.答案 (1)甲醇 甲醇分子间形成了氢键,甲醛分子间不能形成氢键
(2)平面三角形 大于 (3)极性分子 2 2s22p4
解析 (1)在甲醇分子中存在O—H键,氧的电负性较大,分子间能形成氢键,而甲醛分子间不能形成氢键,故甲醇的沸点较高。
(2)甲醇分子内C原子的杂化方式为sp3;甲醛分子内的C原子的杂化方式为sp2,空间构型为平面三角形。
(3)甲醛分子中正、负电荷的重心不重合,为极性分子;每个CO分子中有一个σ键和两个π键;基态氧原子的价电子排布式为2s22p4。
10.答案 (1)三角锥形 (2)HCOO- V形 (3)非极性
(4)[∶C︙︙N∶]- sp3、sp2 (5)
解析 (1)一个NF3分子中含有3个σ键,且孤电子对数为5-32=1,氮原子采取sp3杂化,空间构型为三角锥形。
(2)原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体,与HNO2互为等电子体的一种阴离子的化学式为HCOO-;NaNO2中阴离子与二氧化硫互为等电子体,等电子体具有相同的结构特征,SO2孤电子对数=6-2×22=1、价层电子对数=2+1=3,硫原子采取sp2杂化,NaNO2中阴离子的空间构型为V形。
(3)已知配合物Ni(CO)4是无色液体,沸点为42.1 ℃,熔点为-19.3 ℃,难溶于水,易溶于CCl4,水是极性溶剂,四氯化碳是非极性溶剂,结合“相似相溶”原理可推测Ni(CO)4是非极性分子。
(4)碳原子最外层有4个电子、氮原子最外层有5个电子, CN-内碳、氮原子间共用3对电子对,其电子式为[∶C︙︙N∶]-;NH4+中N原子的价层电子对数为4+12×(5-1-4×1)=4,而且没有孤电子对,所以N采取sp3杂化;NO3-孤电子对数=5+1-3×22=0、价层电子对数=3+0=3,所以NO3中氮原子轨道的杂化类型是sp2; NH4NO3 中氮原子轨道的杂化类型有sp3、 sp2。
(5)[Cu(NH3)4]2+中铜离子和氨分子之间形成4个配位键,Cu2+提供空轨道、NH3中N原子提供孤电子对,结构为。
11.答案 (1)
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑
3d
↑↓
4s
(2)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5 17 哑铃形
(3)sp3 sp2
(4)电负性O>C,O原子不易提供孤电子对 8NA
解析 (1)镍为28号元素,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,所以基态Ni原子的外围电子轨道表示式为
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑
3d
↑↓
4s。
(2)氯为17号元素,基态Cl原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p5或[Ne] 3s23p5,核外电子总共有17种运动状态,最高能级为3p轨道,其电子云呈哑铃形。
(3)碳酰肼的结构为,每个氮原子形成3个σ键,孤电子对数为5-32=1,氮原子采取sp3杂化;碳原子形成3个σ键,不含孤电子对,属于sp2杂化。
(4)电负性O>C,O原子不易提供孤电子对,配体CO中提供孤电子对的是C原子而不是O原子;Ni(CO)4中的4个配位键属于σ键,CO与N2互为等电子体,1个CO中存在1个σ键,2个π键,故1 mol Ni(CO)4分子中σ键数目为8NA。
12.答案 (1)O (2)1∶2 (3)sp3 ①② (4)H2SO4、H2SO3 HNO3 < (5)d
解析 a原子的核外电子总数与其周期数相同,a为H元素;基态b原子的核外电子占据3个能级,且最高能级轨道为半充满状态,其核外电子排布式为1s22s22p3,则b为N元素;c原子的最外层电子数是内层电子数的3倍,C为O元素;d的原子序数是c的两倍,为S元素;基态e原子3d轨道上有4个单电子,价电子排布式为3d64s2,则e为Fe元素。
(1)非金属性越强元素的电负性越大,所以N、O、S的电负性:O>N>S,即其中电负性最大的为O。
(2)1个氮气分子中含有1个氮氮三键,每个三键中含有1个σ键、2个π键,则氮气分子中含有σ键与π键的个数比为1∶2。
(3)H、O形成的化合物有H2O、H2O2,两种化合物可以任意比互溶,H2O2分子中O的杂化方式为sp3;H2O、H2O2的混合物中,水分子中存在的化学键为极性共价键,过氧化氢分子中含有极性共价键和非极性共价键,故①②正确。
(4)这些元素形成的常见无机含氧酸有H2SO4、H2SO3、HNO3等,酸根离子的中心原子的价电子对数为4的酸有H2SO4、H2SO3;酸根离子呈平面三角形结构的酸有HNO3;酸分子结构不对称,而酸根离子具有对称结构,结构对称稳定性较强,则稳定性:酸分子<酸根离子。
(5)Fe的价电子排布式为3d64s2,最后填充d能级,Fe属于周期表的d区元素;根据其结构式及氯原子满足8电子稳定结构,可画出配位键的位置。
第2章 微粒间相互作用与物质性质
第4节 分子间作用力
基础过关练
题组一 范德华力
1.(2020山东枣庄三中高二下月考)下列说法正确的是 ( )
A.分子间作用力与化学键的强弱相当
B.分子间作用力远强于化学键,是一种很强的作用
C.分子间作用力主要影响物质的化学性质
D.相邻原子之间强烈的相互作用称为化学键,而分子之间也存在相互作用,称为分子间作用力
2.下列叙述与范德华力无关的是 ( )
A.气体物质在加压或降温时能凝结或凝固
B.干冰易升华
C.氟、氯、溴、碘单质的熔点、沸点依次升高
D.氯化钠的熔点较高
题组二 氢键
3.(2020山东淄博桓台一中高二检测)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.邻硝基苯酚形成分子内氢键,使其熔、沸点低于间硝基苯酚、对硝基苯酚
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.(2021湖北沙市五中高二下月考)关于氢键,下列说法不正确的是 ( )
A.HF的沸点比HCl的沸点高是由于HF分子间存在氢键
B.水在结冰时体积膨胀,是由于水分子之间存在氢键
C.NH3的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键
D.在氨水中水分子和氨分子之间也存在着氢键
题组三 范德华力、氢键、共价键的综合考查
5.(2020四川乐山高二上期末)下列说法中不正确的是 ( )
A.氢键是一种特殊的化学键
B.酸性强弱:H2SO4>H2SO3
C.I2在CCl4中溶解度较大,可由相似相溶原理解释
D.一个乳酸分子CH3CH(OH)COOH中含有一个手性碳原子
6.(2021山东新泰一中高二下阶段检测)已知硼砂的化学式为Na2[B4O5(OH)4]·8H2O,其阴离子的结构如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.硼砂中含有氢键
B.硼砂中B原子均采用sp2杂化
C.硼砂中存在离子键和共价键
D.硼砂中存在配位键
题组四 相似相溶原理
7.下列现象中,不能用“相似相溶”原理解释的是 ( )
A.酒精与水以任意比互溶
B.用纯碱洗涤油脂
C.氨易溶于水
D.用苯将溴水中的溴萃取出来
8.下列叙述不正确的是 ( )
A.卤化氢易溶于水,不易溶于四氯化碳
B.碘易溶于苯,难溶于水
C.氯化钠易溶于水,也易溶于食用油
D.甲烷易溶于汽油,难溶于水
题组五 物质熔化克服作用力的考查
9.(2021山东济南高二下开学考试)实现下列变化时需克服相同类型作用力的是 ( )
A.石墨和干冰的熔化 B.食盐和冰醋酸的熔化
C.液溴和水的汽化 D.碘和萘的升华
10.(2021湖北部分重点中学高二3月联考)下列各组物质中,化学键类型相同、固体熔化时破坏的作用力也相同的是 ( )
A.Na2O、Na2O2 B.MgCl2、AlCl3
C.CO2、SiO2 D.CO2、CH4能力提升练
题组一 范德华力、氢键对物质性质的影响
1.()下列有关物质性质判断正确且可以由范德华力解释的是 ( )
A.沸点:HBr>HCl
B.沸点:CH3CH2Br
D.—OH上氢原子的活泼性:H—O—H>C2H5—O—H
2.(2021陕西咸阳高二月考,)下列现象与氢键无关的是 ( )
A.NH3的熔、沸点比PH3的高
B.NH3分子受热难分解
C.冰的密度比液态水的密度小
D.小分子的醇、羧酸可以和水以任意比例互溶
3.(2021湖北部分重点中学高二3月联考,)冰面特别滑与冰层表面的结构有关(如图)。下列有关说法错误的是 ( )
A.由于氢键的存在,水分子的稳定性好,高温下也很难分解
B.第一层(固态冰)中,水分子间通过氢键形成空间网状结构
C.第二层(“准液体”)中,水分子间形成氢键的机会比固态冰中少
D.当高于一定温度时,“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键断裂,产生“流动性的水分子”,使冰面变滑
4.(2021甘肃兰州一中高二下月考,)某化合物的结构示意图如图,下列关于该化合物的叙述中正确的是 ( )
A.该化合物含有H、O、N、Ni四种元素
B.该化合物是配合物,中心原子的配位数是2,配体是N
C.该化合物属于配合物,中心原子是N
D.该化合物中含有σ键、π键、极性键、非极性键、配位键和氢键
题组二 化学键、分子间作用力的综合考查
5.(2021辽宁锦州高二上期末,)下列有关分子结构与性质的叙述中,不正确的是 ( )
A.是手性分子
B.碘易溶于四氯化碳,可以用“相似相溶”原理解释
C.凡是中心原子采取sp3杂化的分子,其空间结构都是正四面体形,键角为109°28'
D.—CF3的极性大于—CCl3的极性,三氟乙酸(F3CCOOH)的酸性大于三氯乙酸(Cl3CCOOH)的酸性
6.(2021山东新泰一中高二下阶段检测,)离子液体是在室温或接近室温时呈液态的盐类物质,应用广泛。1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体结构如图所示,下列相关叙述错误的是 ( )
A.该离子液体中C、N杂化方式均有sp2和sp3两种
B.阴离子呈正四面体形,存在共价键和配位键
C.阳离子中σ键数目是π键数目的10倍
D.该离子液体可以导电
7.(2021辽宁锦州高二期末,)下列叙述及相关解释均正确的是 ( )
选项
叙述
解释
A
键的极性的强弱:N—H>O—H>F—H
电负性:N
热稳定性:H2O>H2S
O、S位于同一主族,且半径O
沸点:(Ⅰ)<(Ⅱ)
Ⅰ形成分子内氢键,Ⅱ形成分子间氢键
D
酸性:HI>HBr>HCl
HI、HBr、HCl中的范德华力逐渐减小
8.()下列叙述正确的是 ( )
①不同核素之间形成的共价键一定是极性键
②当一个碳原子连接四个不同的原子或原子团时,该碳原子叫手性碳原子
③Ge是ⅣA族元素,其原子核外电子排布式为[Ar]4s24p2,属于p区元素
④非极性分子往往是高度对称的分子,比如BF3、PCl5、H2O、CO2这样的分子
⑤冰中存在极性共价键和氢键两种化学键的作用
⑥熔融状态的HgCl2不能导电,HgCl2的稀溶液有弱的导电能力且可作手术刀的消毒液,从不同角度分类HgCl2是一种共价化合物、电解质、盐
⑦氨水中大部分NH3与H2O以氢键结合成NH3·H2O分子,根据氨水的性质可知NH3·H2O的结构式为
⑧σ键重叠方式为“头碰头”,成镜像对称;π键重叠方式为“肩并肩”,成轴对称
⑨干冰升华破坏共价键,氯化钠溶于水破坏离子键
A.②⑥ B.①②⑥
C.②⑤⑥⑧ D.③④⑥⑦⑨
9.()甲醛是危害人类的无形杀手,是一种重要的工业原料。
(1)甲醛(H2CO)在Ni的催化作用下加氢可制得甲醇(CH3OH)。甲醛与甲醇相比, 的沸点高,主要原因是
。
(2)甲醛分子的空间构型为 ,其分子内的氧、碳、氢原子间形成的键角 (填“大于”“等于”或“小于”)甲醇分子内的O—C—H键角。
(3)甲醛分子是 (填“极性分子”或“非极性分子”),它可由CO与H2在一定条件下反应合成。CO与N2的结构相似,一个CO分子内π键的个数为 ,基态氧原子的价电子排布式是 。
10.(2021江苏盐城一中高二期中,)碳、氮元素可形成多种卤化物、含氧酸及其盐和配合物等。
(1)常温下NF3是一种无色、无味、无毒的气体,推断NF3分子的空间构型为 。
(2)与HNO2互为等电子体的一种阴离子的化学式是 ;推断NaNO2中阴离子的空间构型为 。
(3)配合物Ni(CO)4是无色液体,沸点为42.1℃,熔点为-19.3℃,难溶于水,易溶于CCl4,推测Ni(CO)4是 分子(填“极性”或“非极性”)。
(4)写出CN-的电子式为 ;NH4NO3 中氮原子轨道的杂化类型是 。
(5)往硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]2+。不考虑空间构型,[Cu(NH3)4]2+的结构可用示意图表示为 (若有配位键,需用箭头标出)。
11.(2021山西长治二中高二上期末,)高氯酸三碳酰肼合镍{[Ni(CHZ)3](ClO4)2}是一种新型的起爆药。
(1)写出基态Ni原子的外围电子轨道表示式 。
(2)写出基态Cl原子核外电子排布式 ,核外电子总共有 种运动状态,最高能级的原子轨道形状为 。
(3)高氯酸三碳酰肼合镍化学式中的CHZ为碳酰肼,其结构为,它是一种新型环保的锅炉水除氧剂。分子中氮原子和碳原子的杂化轨道类型分别为 、 。
(4)Ni能与CO形成配合物Ni(CO)4,配体CO中提供孤电子对的是C原子而不是O原子,其理由可能是 ,1 mol该配合物分子中σ键数目为 (设NA为阿伏加德罗常数的值)。
12.(2020山东潍坊高三上月考,)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。a原子的核外电子总数与其周期数相同;基态b原子的核外电子占据3个能级,且最高能级轨道为半充满状态;c原子的最外层电子数是内层电子数的3倍;d的原子序数是c的两倍;基态e原子3d轨道上有4个单电子。
回答下列问题:
(1)b、c、d电负性最大的是 (填元素符号)。
(2)b单质分子中σ键与π键的个数比为 。
(3)a与c可形成两种二元化合物分子,两种物质可以任意比互溶。其中一种不稳定,可分解产生c的单质,该化合物分子中的c原子的杂化方式为 ;这两种物质的混合物中,存在的化学键有 (填序号)。
①极性共价键 ②非极性共价键
③离子键 ④金属键
⑤氢键 ⑥范德华力
(4)上述元素形成的含氧酸中,酸根离子中心原子的价电子对数为4的是 (填化学式,下同)。酸根离子呈平面三角形结构的是 ,试从两者结构特点判断该酸分子与酸根离子的稳定性:酸分子 酸根离子(填“>”或“<”)。
(5)元素e在周期表中的位置是 区:e的一种常见氯化物中的化学键具有明显的共价性,蒸气状态下以双聚分子存在,结构式为,请补写e的元素符号并用“→”表示出其中的配位键 。
答案全解全析
第4节 分子间作用力
基础过关练
1.D 化学键是指相邻的原子之间强烈的相互作用,分子间作用力是指分子间存在的相互作用,分子间作用力比化学键弱得多,故A、B错误,D正确;分子间作用力主要影响物质的物理性质,如熔点、沸点和溶解性,故C错误。
2.D 一般来说,由分子构成的物质,其物理性质通常与范德华力的大小密切相关。A、B、C三个选项中涉及的物质都是由分子构成的,故其表现的物理性质与范德华力的大小有关系。NaCl是离子化合物,不存在分子,其熔点与范德华力无关。
3.D 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,故B项正确,D项不正确。
4.C NH3的稳定性取决于N—H键的强弱,与NH3分子间能形成氢键无关,故C错误。
5.A 氢键是分子间作用力,不是化学键,故A不正确;硫酸为强酸,亚硫酸为弱酸,酸性强弱:H2SO4>H2SO3,故B正确;碘、四氯化碳均是非极性分子,根据相似相溶原理知,碘易溶于四氯化碳,故C正确;中含有一个手性碳原子,故D正确。
6.B 硼砂中的结晶水可以与[B4O5(OH)4]2-形成氢键,A正确;由图中信息可知,[B4O5(OH)4]2-中有2个B原子形成4个σ键,这2个B原子采取sp3杂化,B错误;硼砂中[B4O5(OH)4]2-与钠离子之间形成离子键,[B4O5(OH)4]2-内部的原子间以及水分子内的原子间形成共价键,C正确;硼砂中采取sp3杂化的B原子形成4个σ键,其中有一个是B原子与OH-中的O原子之间形成的配位键,D说法正确。
7.B 酒精、水均为极性分子,酒精与水可以任意比互溶,可以用“相似相溶”原理解释,A正确;用纯碱洗涤油脂利用的是水解原理,B错误;NH3与H2O均是极性分子,氨易溶于水,可以用“相似相溶”原理解释,C正确;苯与Br2均为非极性分子,用苯将溴水中的溴萃取出来,可以用“相似相溶”原理解释,D正确。
8.C HX(X为卤素原子)、H2O为极性分子,I2、CH4为非极性分子,CCl4为非极性溶剂。根据“相似相溶”原理,可知A、B、D项正确;NaCl易溶于水,不溶于有机溶剂,故C项不正确。
9.D 石墨熔化时克服共价键和分子间作用力,干冰熔化时克服范德华力,A项错误;食盐熔化时克服离子键,冰醋酸熔化时克服范德华力,B项错误;液溴汽化克服范德华力,水汽化克服范德华力、氢键,C项错误;碘和萘的升华都需要克服范德华力,D项正确。
10.D Na2O只含离子键,Na2O2含有离子键和非极性键,化学键类型不同,故A不符合题意;MgCl2只含离子键,AlCl3只含共价键,化学键类型不同,故B不符合题意;CO2、SiO2都只含有共价键,CO2固体熔化时破坏范德华力,SiO2固体熔化时破坏共价键,故C不符合题意;CO2、CH4都只含共价键,CO2、CH4固体熔化时破坏范德华力,故D符合题意。
能力提升练
1.A 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强,所以其沸点比HCl高,A项符合题意;CH3CH2Br的沸点比C2H5OH低是由于C2H5OH分子间存在氢键;HF比HCl稳定是由于H—F键键能比H—Cl键键能大;H2O分子中—OH上的O—H键比C2H5OH中的O—H键更易断裂是由于—C2H5的影响使O—H键极性减弱。
2.B 第ⅤA族中,N的非金属性最强,氨气分子之间存在氢键,则氨气的熔、沸点比同主族其他元素氢化物的高,与氢键有关,故A不符合题意;NH3分子受热难分解体现其稳定性,稳定性与化学键有关,与氢键无关,故B符合题意;氢键具有方向性,水结成冰后氢键的数目变多,水分子间的空隙变大,因此,冰的密度比液态水的密度小,与氢键有关,故C不符合题意;因小分子的醇、羧酸与水分子之间能形成氢键,氢键的形成对其溶解性有影响,故小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶,故D不符合题意。
3.A 水分子较稳定,在高温下也很难分解是由水分子内H—O键的键能决定的,与分子间形成的氢键无关,A错误;固态冰中,1个水分子与周围的4个水分子通过氢键相连接,从而形成空间网状结构,B正确;“准液体”中,水分子间形成氢键的机会比固态冰少,C正确;当高于一定温度时,“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键被破坏,使一部分水分子能够自由流动,从而产生“流动性的水分子”,造成冰面变滑,D正确。
4.D 由图可知,结构中含有C、H、N、O、Ni五种元素,故A错误;该物质中,Ni提供空轨道,氮原子提供孤电子对而形成配位键,所以该物质属于配合物,中心原子为Ni,配位数是4,配体是N,故B、C错误;由该化合物的结构示意图可知N连接的氧原子与羟基H原子之间形成氢键,N原子与Ni原子之间形成配位键,同时存在C—C键和CN键,因此该化合物中含有σ键、π键、极性键、非极性键、配位键和氢键,故D正确。
5.C 中含有手性碳原子,该分子为手性分子,A不符合题意;碘是非极性分子,四氯化碳也为非极性分子,碘易溶于四氯化碳可以用“相似相溶”原理解释, B不符合题意;中心原子采取sp3杂化的分子,其空间构型不一定都是正四面体形,可能为三角锥形, C符合题意;—CF3的极性大于—CCl3的极性,三氟乙酸(F3CCOOH)的酸性大于三氯乙酸(Cl3CCOOH)的酸性,D不符合题意。
6.C 由题给该离子液体结构可推断该离子液体中C、N均有sp2、 sp3两种杂化方式,故A正确;阴离子BF4-中的B原子采用sp3杂化,其空间构型是正四面体形,B原子提供空轨道,F-提供孤电子对,故含有配位键,故B正确;1 mol该物质中含有σ键19 mol,π键2 mol,故C错误;该离子液体中存在可自由移动的阴、阳离子,可以导电,故D正确。
7.C 键的极性的强弱:N—H
9.答案 (1)甲醇 甲醇分子间形成了氢键,甲醛分子间不能形成氢键
(2)平面三角形 大于 (3)极性分子 2 2s22p4
解析 (1)在甲醇分子中存在O—H键,氧的电负性较大,分子间能形成氢键,而甲醛分子间不能形成氢键,故甲醇的沸点较高。
(2)甲醇分子内C原子的杂化方式为sp3;甲醛分子内的C原子的杂化方式为sp2,空间构型为平面三角形。
(3)甲醛分子中正、负电荷的重心不重合,为极性分子;每个CO分子中有一个σ键和两个π键;基态氧原子的价电子排布式为2s22p4。
10.答案 (1)三角锥形 (2)HCOO- V形 (3)非极性
(4)[∶C︙︙N∶]- sp3、sp2 (5)
解析 (1)一个NF3分子中含有3个σ键,且孤电子对数为5-32=1,氮原子采取sp3杂化,空间构型为三角锥形。
(2)原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体,与HNO2互为等电子体的一种阴离子的化学式为HCOO-;NaNO2中阴离子与二氧化硫互为等电子体,等电子体具有相同的结构特征,SO2孤电子对数=6-2×22=1、价层电子对数=2+1=3,硫原子采取sp2杂化,NaNO2中阴离子的空间构型为V形。
(3)已知配合物Ni(CO)4是无色液体,沸点为42.1 ℃,熔点为-19.3 ℃,难溶于水,易溶于CCl4,水是极性溶剂,四氯化碳是非极性溶剂,结合“相似相溶”原理可推测Ni(CO)4是非极性分子。
(4)碳原子最外层有4个电子、氮原子最外层有5个电子, CN-内碳、氮原子间共用3对电子对,其电子式为[∶C︙︙N∶]-;NH4+中N原子的价层电子对数为4+12×(5-1-4×1)=4,而且没有孤电子对,所以N采取sp3杂化;NO3-孤电子对数=5+1-3×22=0、价层电子对数=3+0=3,所以NO3中氮原子轨道的杂化类型是sp2; NH4NO3 中氮原子轨道的杂化类型有sp3、 sp2。
(5)[Cu(NH3)4]2+中铜离子和氨分子之间形成4个配位键,Cu2+提供空轨道、NH3中N原子提供孤电子对,结构为。
11.答案 (1)
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑
3d
↑↓
4s
(2)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5 17 哑铃形
(3)sp3 sp2
(4)电负性O>C,O原子不易提供孤电子对 8NA
解析 (1)镍为28号元素,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,所以基态Ni原子的外围电子轨道表示式为
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑
3d
↑↓
4s。
(2)氯为17号元素,基态Cl原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p5或[Ne] 3s23p5,核外电子总共有17种运动状态,最高能级为3p轨道,其电子云呈哑铃形。
(3)碳酰肼的结构为,每个氮原子形成3个σ键,孤电子对数为5-32=1,氮原子采取sp3杂化;碳原子形成3个σ键,不含孤电子对,属于sp2杂化。
(4)电负性O>C,O原子不易提供孤电子对,配体CO中提供孤电子对的是C原子而不是O原子;Ni(CO)4中的4个配位键属于σ键,CO与N2互为等电子体,1个CO中存在1个σ键,2个π键,故1 mol Ni(CO)4分子中σ键数目为8NA。
12.答案 (1)O (2)1∶2 (3)sp3 ①② (4)H2SO4、H2SO3 HNO3 < (5)d
解析 a原子的核外电子总数与其周期数相同,a为H元素;基态b原子的核外电子占据3个能级,且最高能级轨道为半充满状态,其核外电子排布式为1s22s22p3,则b为N元素;c原子的最外层电子数是内层电子数的3倍,C为O元素;d的原子序数是c的两倍,为S元素;基态e原子3d轨道上有4个单电子,价电子排布式为3d64s2,则e为Fe元素。
(1)非金属性越强元素的电负性越大,所以N、O、S的电负性:O>N>S,即其中电负性最大的为O。
(2)1个氮气分子中含有1个氮氮三键,每个三键中含有1个σ键、2个π键,则氮气分子中含有σ键与π键的个数比为1∶2。
(3)H、O形成的化合物有H2O、H2O2,两种化合物可以任意比互溶,H2O2分子中O的杂化方式为sp3;H2O、H2O2的混合物中,水分子中存在的化学键为极性共价键,过氧化氢分子中含有极性共价键和非极性共价键,故①②正确。
(4)这些元素形成的常见无机含氧酸有H2SO4、H2SO3、HNO3等,酸根离子的中心原子的价电子对数为4的酸有H2SO4、H2SO3;酸根离子呈平面三角形结构的酸有HNO3;酸分子结构不对称,而酸根离子具有对称结构,结构对称稳定性较强,则稳定性:酸分子<酸根离子。
(5)Fe的价电子排布式为3d64s2,最后填充d能级,Fe属于周期表的d区元素;根据其结构式及氯原子满足8电子稳定结构,可画出配位键的位置。
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