高中第二章 分子结构与性质第三节 分子结构与物质的性质课后复习题

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第2课时 分子间的作用力
一、选择题
1．（2022·北京通州区高二下学期期中）下列化合物中，分子间不存在氢键的是
A．NH3B．H2OC．HNO3D．HBr
【答案】D
【解析】A项，NH3分子中N元素的电负性较强，一个分子中的N与另一分子中的与N相连的H可形成氢键，不符合题意；B项，H2O分子中O元素的电负性较强，一个分子中的O与另一分子中的与O相连的H可形成氢键，不符合题意；C项，HNO3分子中－OH中O元素的电负性较强，一个分子中的羟基中的H与分子中的O可形成氢键()，不符合题意；D项，HBr分子中Br的电负性较弱，对应的氢化物不能形成氢键，符合题意。
2．（2022·北京丰台区高二下学期期末）下列物质中，分子间能形成氢键的是
A．CH3CH3B．CH3CH2BrC．CH3OCH3D．CH3CH2OH
【答案】D
【解析】氢键的表示方法A－H…B，A、B表示电负性强、原子半径小的元素，一般为N、O、F。CH3CH2OH中含有－OH，O元素的电负性强，原子半径小，因此乙醇分子间可以形成氢键，D项符合题意。
3．（2023·天津南开高二天津市天津中学校考期末）下列物质性质的变化规律与范德华力无关的是
A．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C．CI4、CBr4、CCl4、CF4的熔、沸点逐渐降低
D．CH3CH3、CH3CH2CH3、CH(CH3)3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高
【答案】B
【解析】A项，F2、Cl2、Br2、I2的组成结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高，与范德华力有关，不符合题意；B项，HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子中的极性键的强弱有关，而与范德华力无关，符合题意；C项，CI4、CBr4、CCl4、CF4的组成和结构相似，范德华力作用力随相对分子质量的减小而减小，故其熔、沸点逐渐降低，与范德华力有关，不符合题意；D项，烷烃分子之间的范德华力随相对分子质量的增大而增大，故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高，在烷烃的同分异构体中，支链越多，范德华力作用力越小，熔、沸点越低，故异丁烷的沸点低于正丁烷的沸点，与范德华力有关，不符合题意。
4．（2022·高二课时练习）下列关于范德华力的叙述正确的是
A．是一种较弱的化学键B．分子间存在的强于化学键的相互作用
C．直接影响所有物质的熔、沸点D．稀有气体的分子间存在范德华力
【答案】D
【解析】A项，范德华力的实质也是一种电性作用，但是范德华力是分子间较弱的作用力，它不是化学键，错误；B项，范德华力为电磁力的一种，且范德华力比化学键弱，错误；C项，范德华力只适用于由分子组成的物质即对分子晶体的熔沸点有影响，错误；D项，分子间都存在范德华力，则稀有气体原子之间存在范德华力，正确。
5．（2022·海南儋州高二校考期末）下列关于氢键X—H…Y的说法中，错误的是
A．氢键是共价键的一种
B．同一分子内也可能形成氢键
C．X、Y元素具有强电负性，是氢键形成的基本条件
D．氢键能增大很多物质分子之间的作用力，导致沸点升高
【答案】A
【解析】A项，氢键属于分子间或分子内作用力，不属于化学键，错误；B项，氢键分为分子间氢键和分子内氢键，所以同一分子内也可能形成氢键，正确；C项，氢原子与电负性大的原子X以共价键结合，若与电负性大、半径小的原子Y接近，在X与Y之间以氢为媒介，生成X—H…Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用，所以X、Y元素具有很大的电负性，是氢键形成的基本条件，正确；D项，氢键能影响物质的性质，增大很多物质分子之间的作用力，导致沸点升高，正确。
6．（2022·四川绵阳高二四川省绵阳江油中学校考期中）关于氢键，下列说法正确的是
A．每一个水分子内含有两个氢键
B．冰和干冰中都存在氢键
C．DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的
D．H2O是一种非常稳定的化合物，是因为水分子间可以形成氢键
【答案】C
【解析】A项，水分子内不存在氢键，氢键存在于水分子之间，错误；B项，干冰为二氧化碳，其中没有氢键，错误；C项，DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的，正确；D项，H2O是一种稳定的化合物，是由于O－H键键能较大的原因，与氢键无关，氢键只影响物质的物理性质，错误。
7．（2022·福建莆田高二校考期中）相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高于烷烃。根据表中得出的结论错误的是
A．醇分子之间的作用力只存在氢键
B．相同类型的化合物相对分子质量越大，物质的熔沸点越高
C．烷烃分子之间的作用力主要是范德华力
D．氢键作用力比范德华力大，故相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高于烷烃
【答案】A
【解析】A项，醇分子间存在范德华力，不只存在氢键，错误；B项，相同类型的化合物，相对分子质量越大，熔沸点越高，正确；C项，范德华力是普遍存在的一种分子间作用力，烷烃分子之间的作用力主要是范德华力，正确；D项，醇可以形成氢键，氢键作用力比范德华力大，故相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高于烷烃，正确。
8．（2022秋·广东广州高二执信中学校考期中）下列有关氢键的说法正确的是
A．H2O比H2S稳定是因为水分子间能形成氢键
B．形成氢键的(X－H…Y)三原子一定在一条直线上
C．氢键能增大很多物质分子之间的作用力，导致沸点升高
D．可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子和水分子之间形成了氢键
【答案】C
【解析】A项，分子的稳定性与共价键有关，共价键键能越大，共价键越稳定，分子越稳定，所以H2O比H2S稳定，是因为水分子中H－O的键能大于H2S中H－S的键能，与氢键无关，错误；B项，HF中的氢键为锯齿折线()，不一定在一条直线上，错误；C项，氢键的作用力较强，能增大很多物质分子之间的作用力，导致沸点升高，正确；D项，甲烷分子与水分子之间不存在氢键，甲烷分子与水分子之间存在范德华力，错误。
9．（2022春·福建泉州·高二福建省南安市侨光中学校联考期中）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的主要相互作用依次是
A．氢键；分子间作用力和氢键；极性键
B．氢键；极性键；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】A
【详解】雪花中水分子之间的主要作用力为氢键（当然也存在范德华力），“雪花→水”的过程中由于热运动使雪花的结构部分解体，但没有新物质生成，则此过程中主要破坏水分子间的氢键；水中水分子间的作用力为氢键和分子间作用力，水蒸气的水分子间不存在氢键，“水→水蒸气”时没有新物质生成，主要破坏氢键和分子间作用力；“水蒸气→氧气和氢气”过程中有新物质生成，破坏H2O中的H—O极性键；A项符合题意。
10．（2023·四川雅安中学高二上学期10月月考）中科院国家纳米科学中心科研员在国际上首次“拍”到氢键的“照片”，实现了氢键的实空间成像，为“氢键的本质”这一化学界争论了80多年的问题提供了直观证据。下列有关氢键的说法中不正确的是
A．由于氢键的存在，冰能浮在水面上
B．由于氢键的存在，乙醇比甲醚更易溶于水
C．由于氢键的存在，沸点：HF＞HCl＞HBr＞HI
D．氢键的存在影响了蛋白质分子独特的结构
【答案】C
【解析】A项，水分子间存在氢键，使水分子之间形成孔穴，造成冰的微观空间存在空隙，宏观上表现在冰的密度比水小，冰能浮在水面上，正确；B项，乙醇分子与水分子间能形成氢键，甲醚分子与水分子间不能形成氢键，所以乙醇比甲醚更易溶于水，正确；C项，HF分子间存在氢键，HCl、HBr、HI分子间不存在氢键，相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高，则有沸点：HF＞HI＞HBr＞HCl，错误；D项，蛋白质上的氨基和羰基之间能形成氢键，从而影响了蛋白质分子独特的结构，正确。
11．（2022·黑龙江齐齐哈尔高二齐齐哈尔市第八中学校校考期中）下列有关化学键、氢键和范德华力的叙述中，不正确的是
A．在由分子所构成的物质中，不一定含有共价键
B．氢键不是化学键而是分子间的一种作用力，所以氢键只存在于分子与分子之间
C．范德华力是分子间存在的一种作用力，分子的极性越大，范德华力越大
D．共价键是原子之间通过共用电子对形成的化学键，共价键有方向性和饱和性
【答案】B
【解析】A项，由分子所构成的物质，不一定含有共价键，如稀有气体，由分子构成，不含共价键，正确；B项，氢键是分子间的一种作用力，可以存在于分子与分子之间，也可以存在于分子内，错误；C项，范德华力是分子间普遍存在的一种作用力，结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越大，分子的极性越大，范德华力越大，正确；D项，共价键是原子之间通过共用电子对形成的化学键，是一种强的相互作用力，有方向性和饱和性，正确。
12．（2023·四川乐山市沫若中学高二上学期第一次月考）下列现象与氢键有关的是
①H2O的熔、沸点比VIA族其它元素氢化物的高
②水分子高温下也很稳定
③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些
④邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
A．①②③④B．①③④C．①②③D．①②④
【答案】B
【解析】①水分子之间能形成氢键，所以常温常压下，H2O的熔、沸点比第VIA族其它元素氢化物的高，①正确；②水分子高温下也很稳定与氧元素的非金属性强，氢氧键的键能大有关，与氢键无关，②错误；③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些，其主要原因是接近水的沸点的水蒸气中水分子间因氢键而形成了“缔合分子”，③正确；④邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键，对羟基苯甲酸能形成分子间氢键，则邻羟基苯甲酸的分子间作用力小于对羟基苯甲酸，熔、沸点低于羟基苯甲酸，所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低与氢键有关，④正确；正确的是：①③④；故选B项。
13．（2023·四川雅安中学高二上学期10月月考）下列现象与氢键有关的是
①CH3CH2OH的沸点高于CH3OCH3
②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶
③冰的密度比液态水的密度小
④邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
⑤水分子高温下也很稳定
A．①②③④⑤B．①②③④C．①②③D．①②
【答案】B
【解析】①乙醇能形成分子间氢键，二甲醚不能形成分子间氢键，则乙醇的分子间作用力大于二甲醚，沸点高于二甲醚，所以乙醇的沸点高于二甲醚与氢键有关，正确；②小分子的醇中含有羟基、羧酸中含有羧基，都能与水分子形成分子间氢键，则小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶，所以小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶与氢键有关，正确；③冰中水分子与周围四个水分子以分子间氢键形成四面体结构，中间有空隙，则冰的密度比液态水的密度小，所以冰的密度比液态水的密度小与氢键有关，正确；④邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键，对羟基苯甲酸能形成分子间氢键，则邻羟基苯甲酸的分子间作用力小于对羟基苯甲酸，熔、沸点低于对羟基苯甲酸，所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低与氢键有关，正确；⑤水分子高温下也很稳定与氧元素的非金属性强，氢氧键的键能大有关，与氢键无关，错误；①②③④正确，故选B项。
14．（2022·北京昌平区高二下学期期末）DNA中四种碱基间的配对方式如下图。以下说法不正确的是
A．图中虚线代表形成了氢键
B．碱基中元素电负性大小关系为H＜C＜O＜N
C．氢键的强度相对较小，在DNA解旋和复制时容易断裂和生成
D．若图中①②分别代表不同化学键，则键能：①＜②
【答案】B
【解析】A项，由图可知，图中虚线代表有机物分子间形成了氢键，正确；B项，元素的非金属性越强，电负性越大，元素的非金属性强弱顺序为H＜C＜N＜O，则电负性大小关系为H＜C＜N＜O，错误；C项，氢键不是化学键，是一种分子间作用力，强度相对较小，在DNA解旋和复制时容易断裂和生成，正确；D项，由图可知，②为碳氮双键，①为碳氮单键，单键的键能小于双键的键能，正确。
15．（2022·福建三明高二统考期末）下图为冰层表面的分子结构示意图。下列说法错误的是
A．温度升高时，“准液体”中水分子与下层冰连接的氢键断裂，使冰面变滑
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，水分子间形成的氢键比固态冰中少
D．由于氢键的存在，水分子的稳定性好，高温下也很难分解
【答案】D
【解析】A项，温度升高时，从图中可以看出，“准液体”中水分子与下层冰连接的氢键断裂，从而使冰面变滑，正确；B项，从图中看出，第一层固态冰中，水分子之间通过形成分子间氢键形成空间网络结构，正确；C项，对比固态冰和“准液体”可知，第二层“准液体”中，水分子间形成的氢键比固态冰中少，正确；D项，水分子的稳定性与氢键无关，O的非金属性强，导致H－O键稳定，高温下也很难分解，错误。
二、填空题
16．（2022·山东威海高一校考阶段练习）回答下列问题：
（1）两种有机物的相关数据如表：
HCON(CH3)2的相对分子质量比HCONH2的大，但其沸点反而比HCONH2的低，主要原因是______________________________________________________________________________________________。
（2）四种晶体的熔点数据如表：
SiF4和CF4熔点相差较小，原因是_____________________________________________________________。
（3）乙醇的挥发性比水的强，原因是__________________________________________________________。
【答案】）（1）HCON(CH3)2分子间只有一般的分子间作用力，HCONH2分子间存在氢键，破坏一般的分子间作用力更容易，所以沸点低；（2）CF4和SiF4分子组成和结构相似，相对分子质量相差较小，分子间作用力相差较小，所以熔点相差较小；（3）乙醇分子间形成氢键的数量比水分子间形成氢键的数量少，分子间作用力小
【解析】（1）HCON(CH3)2分子间只有一般的分子间作用力，HCONH2分子间存在氢键，破坏一般的分子间作用力更容易，所以HCON(CH3)2的沸点反而比HCONH2的低；（2）CF4和SiF4都是分子晶体，结构相似，分子间作用力相差较小，所以SiF4和CF4熔点相差较小；（3）乙醇和水均可形成分子间氢键，但是，水分子中的2个H原子均可参与形成氢键，而乙醇分子中只有羟基上的1个H原子可以参与氢键，故水分子间形成氢键的数量较多，水分子间的作用力较大，水的沸点较高而乙醇的沸点较低。因此，乙醇的挥发性比水的强的原因是：乙醇分子间形成氢键的数量比水分子间形成氢键的数量少，分子间作用力小。
17．（自编）（1）甲醇与乙烷的相对分子质量和范德华力均相近，但是二者的沸点相差很大，造成该差异的原因是__________________________________________。
（2）液氨常被用作制冷剂，若不断地升高温度，实现“液氨eq \(\s\up 4(eq \(\s\up 2(①),\s\d 4(——→))),\s\d 6())氨气eq \(\s\up 4(eq \(\s\up 2(②),\s\d 4(——→))),\s\d 6())氮气和氢气eq \(\s\up 4(eq \(\s\up 2(③),\s\d 4(——→))),\s\d 6())氮原子和氢原子”的变化，在变化的各阶段被破坏的粒子间的相互作用是①___________________；②极性键；③__________。
（3）H2O分子内的O－H键、分子间的范德华力和H2O分子之间的氢键从强到弱的顺序为__________________________________________________________________________。的沸点比高的原因是_________________________________________________________________________。
【答案】（1）甲醇能形成分子间氢键 （2）氢键、范德华力 非极性键 （3）分子内的O－H键＞H2O分子之间的氢键＞分子间的范德华力 可形成分子间氢键，使其沸点升高，形成分子内氢键，使其沸点降低
【解析】（1）甲醇含有－OH，能形成分子间氢键，所以其熔沸点高于与其相对分子质量相近的乙烷；故答案为：甲醇能形成分子间氢键；（2）液氨汽化破坏了分子间作用力，包括氢键和范德华力；N2、H2生成氮原子和氢原子，破坏了非极性键；（3）化学键比分子间作用力强的多，氢键是一种特殊的分子间作用力，比分子间的范德华力强，故H2O分子内的O－H键、分子间的范德华力和H2O分子之间的氢键从强到弱的顺序为：分子内的O－H键＞H2O分子之间的氢键＞分子间的范德华力。的沸点比高的原因是可形成分子间氢键，使其沸点升高，形成分子内氢键，使其沸点降低。
18．（2022·高二课时练习）水分子间存在一种“氢键”的作用(作用力介于范德华力与化学键之间)，彼此结合而形成(H2O)2。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体。
（1）1 ml冰中有_______ml“氢键”。
（2）水蒸气中常含有部分(H2O)2，要确定(H2O)2的存在，可采用________。
A．标准状况下把1 L水蒸气冷凝后与足量金属钠反应，测产生氢气的体积
B．标准状况下把1 L水蒸气通过浓硫酸后，测浓硫酸增重的质量
C．该水蒸气冷凝后，测水的pH
D．该水蒸气冷凝后，测氢氧原子个数比
（3）水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子，其电离方程式为______________________________。已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，其可能原因是_____________________________________。
（4）在冰晶体中除氢键外，还存在范德华力(11 kJ·ml－1)。已知冰的升华热是51 kJ·ml－1，则冰晶体中氢键的能量是_______kJ·ml－1。
【答案】（1）2 （2）AB （3）H2O＋H2OH3O＋＋OH－ 双氧水分子之间存在更强烈的氢键作用 （4）20
【解析】（1）冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形四面体，1 ml冰中含有氢键的物质的量为1 ml× EQ \f(4,2)＝2 ml，故答案：2；（2）A项，该物质也能与金属钠反应产生氢气，1 L水蒸气冷凝后与足量金属钠反应，若混有该物质，由于(H2O)2也能生成氢气，且一分子(H2O)2生成2分子氢气，所以产生氢气体积多，正确；B项，该物质也能被浓硫酸吸收，若1 L水蒸气通过浓硫酸后，由于相对H2O而言，(H2O)2的相对分子质量大，所以分子数目相同时，浓硫酸增重的质量大，说明存在该物质，正确；C项，该物质的pH也等于7，无论该物质是否存在，pH都等于7，错误；D项，该物质的分子中氢氧原子个数比仍为2∶1，无论是否存在，氢氧原子个数比不变，错误；故答案：AB；（3）水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子，其电离方程式为H2O＋H2OH3O＋＋OH－，已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，其可能原因是双氧水的相对分子质量比水的相对分子质量稍大，但题中强调双氧水的沸点明显高于水，因此可判断双氧水分子之间存在着更为强烈的氢键作用。故答案：H2O＋H2OH3O＋＋OH－；双氧水分子之间存在更强烈的氢键作用；（4）1 ml冰吸收的总能量为51 kJ，克服范德华力吸收的能量为11 kJ，故克服氢键吸收的总能量为40 kJ，而1 ml 冰中含有2 ml氢键，故冰晶体中氢键的能量是 EQ \f(51 kJ－11 kJ,2)＝20 kJ·ml－1，故答案：20。化合物(相对分子质量)
沸点/℃
化合物(相对分子质量)
沸点/℃
甲醇(32)
64.7
乙烷(30)
－88.6
乙醇(46)
78.3
丙烷(44)
－42.1
正丙醇(60)
97.2
正丁烷(58)
－0.5
正丁醇(74)
117.9
正戊烷(72)
36.1
物质
HCON(CH3)2
HCONH2
相对分子质量
73
45
沸点/℃
153
220
物质
CF4
SiF4
BF3
AlF3
熔点/℃
－183
－90
－127
＞1000