化学选择性必修2第4节 分子间作用力优秀随堂练习题

第2章微粒间相互作用与物质性质

第4节　分子间作用力

课后篇素养形成

必备知识基础练

1.下列有关范德华力的叙述中正确的是(　　)

A.范德华力是一种很强的作用力

B.范德华力是影响所有物质物理性质的因素

C.因为相对分子质量Mr(I2)>Mr(Br2),所以范德华力I2>Br2,I2比Br2稳定

D.范德华力比较弱,范德华力越大,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,由于分子本身不显电性,因此范德华力比较弱。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;对于组成和结构相似的由分子构成的物质,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。

2.下列事实与氢键无关的是(　　)

A.液态氟化氢中有三聚氟化氢(HF)3分子存在

B.冰的密度比液态水的密度小

C.乙醇能与水以任意比混溶,而甲醚(CH3—O—CH3)难溶于水

D.NH3比PH3稳定

答案D

解析氢键是已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力,它只影响物质的物理性质,与物质的稳定性无关。

3.下列说法正确的是(　　)

A.由于氢键的存在,冰才能浮在水面上

B.氢键是自然界中最重要、存在最广泛的化学键之一

C.由于氢键的存在,沸点:HCl>HBr>HI>HF

D.氢键的存在决定了水分子中氢氧键的键角是104.5°

答案A

解析冰中分子排列有序,氢键数目增多,体积膨胀,密度减小,所以冰能浮在水面上,A项正确;氢键属于分子间作用力,不属于化学键,B项错误;卤素的氢化物中只有HF分子间存在氢键,故沸点:HF>HI>HBr>HCl,C项错误;键角是共价键的参数,氢键不是共价键,是分子间作用力,所以键角与氢键无关,D项错误。

4.如图中每条折线表示周期表中ⅣA~ⅦA族中的某一族元素简单氢化物的沸点变化,其中a点代表的是(　　)

A.H2S B.HCl

C.PH3 D.SiH4

答案D

解析由图可知a点所在曲线上氢化物的沸点没有反常现象,说明不是ⅤA、ⅥA、ⅦA族的氢化物,则只能为ⅣA族的氢化物,即a为SiH4。

5.下列说法不正确的是(　　)

A.共价键有方向性

B.氢键有方向性

C.冰晶体中水分子的空间利用率比液态水分子的空间利用率低

D.在冰的晶体中,每个水分子周围只有六个紧邻的水分子

答案D

解析在冰的晶体中,每个水分子与周围四个水分子形成氢键,故周围紧邻四个水分子。

6.下列几种氢键:①O—H…O　②N—H…N

③F—H…F　④O—H…N。氢键从强到弱的顺序正确的是(　　)

A.③>①>④>②

B.①>②>③>④

C.③>②>①>④

D.①>④>③>②

答案A

解析F、O、N的电负性依次降低,F—H、O—H、N—H键的极性依次降低,故F—H…F中的氢键最强,其次是O—H…O,再次是O—H…N,最弱是N—H…N。

7.下列化合物的沸点,前者低于后者的是(　　)

A.乙醇与氯乙烷

B.邻羟基苯甲酸()与对羟基苯甲酸()

C.对羟基苯甲醛与邻羟基苯甲醛

D.C3F8(全氟丙烷)与C3H8

答案B

解析根据一般强弱规律:分子间氢键>分子内氢键>范德华力;对于分子结构相似的物质的沸点比较,当无氢键存在时,可比较相对分子质量的相对大小,相对分子质量越大,沸点越高。

8.(1)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:

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　 

　。 

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

解析(1)结合题图可知,与H3O+中的H原子、N中的H原子间均存在氢键。

(2)比较由分子晶体组成的物质的沸点时要注意考虑范德华力和氢键。

关键能力提升练

9.若不断地升高温度,实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间主要的相互作用依次是(　　)

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

答案B

解析固态水和液态水分子间作用力相同,均为氢键和范德华力,区别在于氢键的数目,故由固态水→液态水主要破坏氢键,同样由液态水→气态水,也是主要破坏氢键,而由H2O(气)H2(气)+O2(气)时,破坏的主要是化学键。

10.下列关于范德华力的叙述正确的是(　　)

A.范德华力的实质也是一种电性作用,所以范德华力是一种特殊化学键

B.范德华力与化学键的作用力强弱不同

C.任何分子间在任意情况下都会产生范德华力

D.范德华力非常微弱,故破坏范德华力不需要消耗能量

答案B

解析范德华力是分子与分子之间的一种相互作用,其实质与化学键类似,也是一种电性作用,但两者的作用力强弱不同。化学键是强烈的相互作用,范德华力是较弱的作用力,故范德华力不是化学键;虽然范德华力非常微弱,但破坏它时也要消耗能量;范德华力普遍地存在于分子之间,但也必须满足一定的距离要求,若分子间的距离足够大,分子之间也难产生相互作用。

11.下列各组物质的熔、沸点高低只与范德华力有关的是 (　　)

A.Li、Na、K、Pb

B.HF、HCl、HBr、HI

C.LiCl、NaCl、KCl、RbCl

D.F2、Cl2、Br2、I2

答案D

解析A项中为金属,它们的熔、沸点高低与金属键强弱有关;B项中HF的熔、沸点高还与氢键有关;C项中的物质属于离子化合物,它们的熔、沸点高低由离子键强弱决定;D项各物质是由分子构成的,熔、沸点只与范德华力有关。

12.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

答案B

解析NH3、CH3CH2OH存在分子间氢键。B项既存在分子间氢键,同时也存在分子内氢键。H2S中不存在氢键。

13.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(　　)

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Ⅱ组命题不正确;由于原子半径:O<S,键长H—O<H—S,所以键能H—O>H—S,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Ⅰ组命题不能解释Ⅱ组命题;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,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Ⅰ组命题不能解释Ⅱ组命题;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Ⅰ组命题能解释Ⅱ组命题。

14.已知各种硝基苯酚的性质如下表:

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,故B项正确,D项不正确。

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下图所示,呈现这种变化关系的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)①H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

的沸点比的沸点低,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

③乙醇在H2O中的溶解度大于在H2S中的溶解度,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)关于化合物,下列叙述正确的是　　　　(填字母序号)。 

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CH3CHCHCH3

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)①O—H键>氢键>范德华力　形成的是分子内的氢键,而可形成分子间的氢键,分子间氢键使分子间的作用力增大　②乙二胺分子间可以形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键　③H2O分子和乙醇分子之间可形成氢键,而H2S分子和乙醇分子之间不形成氢键

(3)bd

解析(1)硅烷是由分子通过范德华力形成的晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高。

(2)①化学键是相邻两个或多个原子之间强烈的相互作用;分子间的范德华力和氢键均属于分子间作用力的范畴,但氢键强于范德华力,所以它们从强到弱的顺序为O—H键>氢键>范德华力。对羟基苯甲醛易形成分子间氢键,邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键,分子间氢键使分子间作用力增大,所以对羟基苯甲醛的沸点比邻羟基苯甲醛的高。②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。③H2O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)题给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,故a不正确;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,故c不正确;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,故d正确。

16.回答下列问题:

(1)NH3在水中的溶解度是常见气体中最大的。

①下列因素与NH3的水溶性没有关系的是　　　(填字母序号,下同)。 

a.NH3和H2O都是极性分子

b.NH3在水中易形成氢键

c.NH3溶于水建立了以下平衡:NH3+H2ONH3·H2ON+OH-

d.NH3是一种易液化的气体

②NH3和PH3在常温、常压下都是气体,但NH3比PH3易液化,其主要原因是　　　　。 

a.N—H比P—H的键能大

b.分子的极性NH3比PH3强

c.相对分子质量PH3比NH3大

d.NH3分子之间存在氢键,PH3分子间不存在氢键

(2)胆矾晶体是配制波尔多液的主要原料,其结构示意图可简单表示如图:

①胆矾的化学式用配合物的形式表示为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②胆矾中含有的作用力除极性共价键、配位键外还有　　　　　　。 

③胆矾晶体中杂化轨道类型是sp3的原子是　　　　　　　　。 

(3)现有有机化合物A()和

B(),工业上用水蒸气蒸馏法将A和B进行分离,则首先被蒸出的成分是　　　　　　。 

(4)人工模拟是当前研究的热点。有研究表明,化合物X可用于研究模拟酶,当其结合或Cu(Ⅰ)(Ⅰ表示化合价为+1)时,分别形成a和b:

①a中连接相邻含N杂环的碳碳键可以旋转,说明该碳碳键具有　　　　键的特性。 

②微粒间的相互作用包括化学键和其他作用力,比较a和b中微粒间相互作用力的差异　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(5)硼砂是含结晶水的四硼酸钠,硼砂晶体由Na+、[B4H4O9]2-和H2O构成,它们之间存在的作用力有　　　　(填序号)。 

a.离子键 b.共价键

c.金属键 d.范德华力

e.氢键

答案(1)①d　②d

(2)①[Cu(H2O)4]SO4·H2O　②离子键、氢键

③S、O

(3)A　(4)①σ　②a中存在氢键和范德华力,b中存在配位键　(5)ade

解析(1)①NH3极易溶于水主要是因为NH3分子与H2O分子间形成氢键,另外还有其他原因,NH3和H2O都是极性分子,NH3和H2O能够发生化学反应。NH3易液化是因为NH3分子之间易形成氢键,而不是NH3与H2O分子之间的作用。②“易液化”属于物质的物理性质,与分子间作用力有关,与化学键无关。若按照相对分子质量与分子间作用力的关系应该是PH3比NH3的沸点高、PH3比NH3易液化,而实际是NH3比PH3易液化,这是因为在NH3分子间存在比范德华力强的氢键。

(2)每个Cu2+与4个H2O分子形成配位键,所以胆矾的化学式为[Cu(H2O)4]SO4·H2O,由图示看出胆矾中除极性键、配位键外,还含有离子键和氢键两种作用力。S的价电子对数==4,所以S原子采取sp3杂化,H2O分子中O原子价电子对数为=4,所以O原子也采取sp3杂化。

(3)A易形成分子内氢键,B易形成分子间氢键,所以B的沸点比A的高。

(4)微粒间的相互作用包括化学键和分子间相互作用,比较a和b中微粒间相互作用的差异可知,a中存在范德华力和氢键,b中存在配位键。

(5)在晶体中Na+与[B4H4O9]2-之间存在离子键,H2O分子间存在氢键和范德华力。

学科素养拔高练

17.(1)一定条件下,CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体,其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。

①“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②为开采深海海底的“可燃冰”,有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm,根据上述图表,从物质结构及性质的角度分析,该设想的依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)①氢键、范德华力

②CO2的分子直径小于笼状空腔直径,且与H2O的结合能大于CH4

(2)H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键

解析(1)②根据题给数据可知,笼状结构的空腔直径是0.586 nm,而CO2分子的直径是0.512 nm,笼状空腔直径大于CO2分子的直径,而且CO2与水分子之间的结合能大于CH4,因此可以实现用CO2置换CH4的设想。

(2)水可以与乙醇互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为H2O与CH3CH2OH之间可以形成分子间氢键。