高中第4节 分子间作用力课堂检测

分子间作用力

(40分钟　70分)

一、选择题(本题包括7小题,每小题5分,共35分)

1.(双选)下列物质中不存在氢键的是 (　　)

A.液态氢的分子之间

B.液态氟化氢中氟化氢分子之间

C.一水合氨分子中的氨分子与水分子之间

D.可燃冰(CH4·nH2O)中甲烷分子与水分子之间

【解析】选A、D。只有非金属性很强的元素与氢元素形成强极性的共价键时才可能形成氢键(如N、O、F),H—H键、C—H键不是强极性共价键,故选A、D。

2.(2021·泉州高二检测)下列对分子的性质的解释中,不正确的是 (　　)

A.水很稳定(1 000 ℃以上才会部分分解)是因为水中含有大量的氢键

B.乳酸()有一对手性异构体,因为其分子中含有一个手性碳原子

C.白磷难溶于水,微溶于乙醇,易溶于二硫化碳可用相似相溶原理解释

D.氨气极易溶于水,既可以用相似相溶原理解释也可以用氨和水形成分子间氢键增大溶解度来解释

【解析】选A。化合物的稳定性与化学键的强弱有关,氢键属于特殊的分子间作用力,影响水的沸点但不影响水的稳定性,故A错误;乳酸()中间碳原子上连有四个不同的原子或原子团:氢原子、甲基、羟基、羧基,为手性碳,存在对映异构即手性异构体,故B正确;白磷为非极性分子,根据相似相溶原理,白磷易溶于非极性溶剂CS2,不易溶于极性溶剂H2O,乙醇的极性较差,介于极性水和非极性的CS2之间,所以白磷微溶于乙醇,故C正确;NH3与H2O都是极性分子,根据相似相溶原理,极性溶质NH3易溶于极性溶剂H2O;氮原子、氧原子得电子能力强,则NH3与水易形成氢键,综合两方面使NH3在H2O中的溶解度增大,故D正确。

3.(2020·威海高二检测)下列关于氢键的说法正确的是 (　　)

A.由于氢键的作用,使NH3、H2O、HF的沸点反常,且沸点高低顺序为HF>H2O>NH3

B.氢键只能存在于分子间,不能存在于分子内

C.没有氢键,就没有生命

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

【解析】选C。由于氢键的作用,使NH3、H2O、HF在同主族氢化物中的沸点反常,但常温下水为液体,则沸点高低顺序为H2O>HF>NH3,故A错误;氢键存在于不直接相连的H原子与电负性较大的原子间,则可以存在于分子之间,也可以存在于分子内,故B错误;由于氢键的存在,常温常压下水为液态,而水的液态是生物体营养传递的基础,故C正确;气态时,分子间距离增大,不存在氢键,液态和固态时均有氢键,且氢键的数目相同,故D错误。

4.(双选)下列物质发生变化时,所克服的粒子间相互作用属于同种类型的是 (　　)

A.液溴和苯分别受热变为气体

B.干冰和氯化铵分别受热变为气体

C.二氧化硅和金刚石分别受热熔化

D.食盐和葡萄糖分别溶解在水中

【解析】选A、C。A项,均克服分子间作用力(或范德华力);B项,前者克服分子间作用力,后者克服离子键和共价键;C项,都是克服共价键;D项,前者克服离子键,后者克服分子间作用力。

5.下列有关范德华力的强弱对比正确的是 (　　)

A.CH4>CH3CH3

B.CH3CH2CH2CH2CH3>

C.SO2<CO2

D.>

【解析】选B。CH4和CH3CH3的结构类似,前者的相对分子质量小于后者,故前者的范德华力小于后者;CH3CH2CH2CH2CH3与是同分异构体,相对分子质量相同,后者的支链比前者多,范德华力是前者大于后者;SO2的相对分子质量大于CO2,且SO2是极性分子,而CO2是非极性分子,故SO2分子间的范德华力大于CO2;的极性小于,且两者相对分子质量相同,故的分子间的范德华力大于。

【补偿训练】

下列变化规律正确并且与化学键的强弱无关的是 (　　)

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、沸点依次升高

【解析】选D。D项中四种物质熔、沸点依次升高,是由于四种物质的相对分子质量依次增大,范德华力依次增大造成的。

6.(2021年湖北适应性测试)短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。W是宇宙中最丰富的元素,W2X是维持生命过程的必需物质,WY可用于玻璃的刻蚀,ZX2是酸雨的主要形成原因之一,室温下化合物ZY4是气体。下列说法错误的是              (　　)

A.Y的第一电离能在四种元素中最大

B.W2X和ZX2的中心原子分别为sp3和sp2杂化

C.W2X的沸点高于W2Z的沸点

D.ZY4分子中原子均为8电子结构

【解析】选D。宇宙中最丰富的元素为H元素,故W为H元素。W2X是维持生命过程的必需物质,故W2X为H2O,X为O元素。WY可用于玻璃的刻蚀,WY为HF,故Y为F元素。ZX2是酸雨的主要形成原因之一,ZX2为SO2,Z为S元素。H、O、F、S四种原子中,第一电离能最大的为F,故A正确;H2O中O原子的杂化方式为sp3杂化,SO2中S原子的杂化方式为sp2杂化,故B正确;H2O分子间含有氢键,其沸点高于H2S,故C正确;在SF4中硫最外层有6个电子,再共用4个电子,最外层则有10个电子,而不是8电子稳定结构,故D错误。

7.下列说法中正确的是 (　　)

A.C60气化和金刚石熔化克服的作用力相同

B.甲酸甲酯的熔点高于乙酸的熔点

C.氯化钠和氯化氢溶于水时,破坏的化学键都是离子键

D.通常状况下,乙醇呈液态,说明乙醇分子间存在氢键

【解析】选D。A项,C60气化克服分子间作用力,金刚石熔化克服共价键;B项,乙酸分子间存在氢键,故熔点:CH3COOH>HCOOCH3;C项,NaCl溶于水破坏离子键,HCl溶于水破坏共价键。

二、非选择题(本题包括3小题,共35分)

8.(11分)(1)我国科学家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:

经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。图中虚线代表氢键,其表示式为(N)N—H…Cl、______、________。 

(2)在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2CH3OH+H2O)所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为__________,原因是______________________________。 

【解析】(1)结合题图可知,与H3O+中的H原子,与N中的H原子间均存在氢键。(2)比较分子晶体的沸点时注意考虑范德华力和氢键

答案:(1)(H3O+)O—H…N()　(N)N—H…N()　(2)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

9.(13分)(2021·烟台高二检测)A、B、C、D、E为短周期的5种非金属元素,其中A、B、C的特征电子排布可表示为A:asa,B:bsbbpb,C:csccp2c,D与B同主族,E在C的下一周期,且是同周期元素中电负性最大的元素。

回答下列问题:

(1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子,下列分子:①BC2　②BA4　③A2C2　④BE4,其中属于极性分子的是________(填序号)。 

(2)C的氢化物比下周期同族元素的氢化物沸点还要高,其原因是_________。 

(3)B、C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂,其分子式分别为________________、________________。DE4在前者中的溶解性________(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。 

(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为______________________(用化学式表示)。 

【解析】由s轨道最多可容纳2个电子可得:a=1,b=c=2,即A为H元素,B为C元素,C为O元素。由D与B同主族,且为短周期的非金属元素得D为Si元素;由E在C的下一周期且E为同周期电负性最大的元素可知E为Cl元素。(1)①、②、③、④分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4,其中H2O2为极性分子,其他为非极性分子。(2)C的氢化物为H2O,H2O分子间可形成氢键是其沸点较高的重要原因。(3)B、A两元素组成苯,C、A两元素组成水,两者都为常见的溶剂,SiCl4为非极性分子,易溶于非极性溶剂苯中。(4)BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4,三者结构相似,相对分子质量逐渐增大,分子间作用力逐渐增强,故它们的沸点顺序为SiCl4>CCl4>CH4。

答案:(1)③　(2)H2O分子间形成氢键　(3)C6H6　H2O　大于　(4)SiCl4>CCl4>CH4

10.(11分)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

(20分钟　30分)

一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)

11.(2021·济南高二检测)下列说法中正确的是 (　　)

A.NaHSO4在熔融状态下电离与在水中电离时,破坏的化学键完全相同

B.H2O比H2S分子稳定,是因为H2O分子间能形成氢键

C.NaCl和HCl汽化时,克服的作用力不相同,故沸点不同

D.碘沸点低、易升华,是因为分子中的 I—I 键能较小

【解析】选C。NaHSO4溶于水电离出钠离子、氢离子和硫酸根离子,破坏离子键和共价键;NaHSO4在熔融状态下电离出钠离子和硫酸氢根离子,只破坏离子键,故A错误;分子的稳定性与共价键有关系,H2O比H2S分子稳定,是因为H2O分子中H—O键比H2S分子中的H—S键稳定,故B错误;NaCl汽化破坏离子键,HCl汽化破坏分子间作用力,NaCl和HCl汽化时,克服的作用力不相同,所以沸点不同,故C正确;分子的沸点与分子间作用力有关,碘沸点低、易升华,是因为分子中分子间作用力较小,故D错误。

12.(2020·东营高二检测)如图所示每条折线表示元素周期表ⅣA～ⅦA中的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              (　　)

A.H2S　　  B.HCl

C.PH3    D.SiH4

【解析】选D。常见氢化物分子间形成氢键的有H2O、HF、NH3,由图示沸点变化折线可知a点所在折线为ⅣA族元素氢化物的沸点变化,因为相对分子质量:SnH4>GeH4>SiH4>CH4,则有沸点:SnH4>GeH4>SiH4>CH4,故a点表示SiH4。

二、非选择题(本题包括2小题,共20分)

13.(10分)(2020·鹤壁高二检测)空气的主要成分是氮气和氧气,氧是地壳中含量最多的元素,氮是空气中含量最多的元素。

(1)水在常温情况下,其组成的化学式可用(H2O)m表示,为什么?____________ ____________。 

(2)从氨合成塔里分离H2、N2、NH3的混合物,采用____________方法,为什么?__________________。 

(3)N、P、As都属于第ⅤA族元素,形成简单氢化物的沸点由高到低的顺序为__________>__________>__________。 

(4)如图a表示某种含氮有机化合物的结构,其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图b)。分子内存在空腔,能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。

下列分子或离子中,能被该有机化合物识别的是________(填标号)。 

a.CF4　　b.CH4　　c.N　　d.H2O

【解析】(1)常温情况下,水分子不是以单个分子形式存在,而是依靠氢键缔合成较大的分子,所以用(H2O)m表示其存在更符合实际。(2)采用加压使NH3液化后,与H2、N2分离,因为NH3分子间存在氢键,故易液化。(3)N、P、As元素形成的简单氢化物分别为NH3、PH3和AsH3,NH3能形成分子间氢键,其沸点最高。AsH3的相对分子质量大于PH3,则AsH3的范德华力强于PH3,故AsH3的沸点高于PH3。(4)能被该有机物识别即能嵌入空腔形成4个氢键,则要求某分子或离子是正四面体结构且能形成4个氢键,只有N符合。

答案:(1)水分子依靠分子间氢键缔合成较大的分子,用(H2O)m表示其存在更符合实际　(2)加压使NH3液化后,与H2、N2分离　因为NH3分子间存在氢键,易液化　(3)NH3　AsH3　PH3　(4)c

14.(10分)(2020·新余高二检测)A、B、C、D四种元素处于同一短周期,在同族元素中,A的气态氢化物的沸点最高,B的最高价氧化物对应水化物的酸性在同周期中最强,C的电负性介于A、B之间,D与B相邻。

(1)C原子的价电子排布式为____________。 

(2)B的单质分子中存在______个σ键,______个π键。 

(3)已知B的气态氢化物很容易与H+结合,B原子与H+间形成的键叫________,形成的离子的空间构型呈________,其中B原子采取的杂化方式是________________ ______________________。 

(4)在A、B、C、D四种元素形成的电子总数相同的四种氢化物中沸点最低的是________________(写分子式),其沸点显著低于其他三种氢化物的原因是______ ____________________________。 

【解析】根据题给信息,A为短周期元素,而沸点最高,说明A的氢化物可形成氢键,故A可能是N、O、F中的一种,则A、B、C、D为第2周期元素,B的最高价氧化物对应水化物的酸性在同周期中最强,则B为氮,C的电负性介于A、B之间,则C为氧,A为氟;D与B相邻,则D为碳。(1)主族元素的价电子指最外层电子,氧原子的价电子排布式为2s22p4;(2)B单质即N2,其结构式为N≡N,三键中有1个σ键,2个π键;(3)NH3分子中氮原子上有一对孤电子对,可与H+以配位键结合成N,据价电子对互斥理论知,该微粒为正四面体形,其中N的杂化方式为sp3杂化;(4)A、B、C、D四种元素形成的电子总数相同的氢化物分别是HF、NH3、H2O、CH4,其中CH4的沸点最低,因为只有CH4分子间不能形成氢键,其他三种分子间均能形成氢键,故它们的沸点显著高于CH4。

答案:(1)2s22p4　(2)1　2　(3)配位键　正四面体形　sp3杂化　(4)CH4　CH4分子间不能形成氢键,其他三种分子间均可形成氢键