高中化学人教版物质结构与性质第二章分子结构与性质 课时作业1

课时作业11范德华力和氢键eq\o(\s\up7(时间：45分钟满分：100分),\s\do5())一、选择题(共44分)1．下列说法中正确的是()A．分子间作用力越大，分子越稳定B．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高C．相对分子质量越大，其分子间作用力越大D．分子间只存在范德华力，不存在化学键解析：分子间作用力主要影响物质的物理性质，化学键主要影响物质的化学性质，分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高，B正确，A不正确；分子的组成和结构相似时，相对分子质量越大，其分子间作用力越大，C不正确；分子间不只有范德华力，D不正确。故选B。答案：B2．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，氢键解析：B原子最外层的3个电子都参与成键，故B原子可以形成sp2杂化轨道；B(OH)3分子中的—OH可以与相邻分子中的H原子形成氢键。故选C。答案：C3．下列物质中，分子内和分子间均可形成氢键的是()解析：答案：B4．下列两组命题中，B组中命题正确，且能用A组中的命题加以解释的是()A组B组Ⅰ.H—I键的键能大于H—Cl键的键能①HI比HCl稳定Ⅱ.H—I键的键能小于H—Cl键的键能②HCl比HI稳定Ⅲ.H2S的范德华力大于H2O的范德华力③H2S的沸点比H2O的高Ⅳ.HI的范德华力小于HCl的范德华力④HI的沸点比HCl的低A.Ⅰ① B．Ⅱ②C．Ⅲ③ D．Ⅳ④解析：碘和氯属于同主族，碘的原子半径大于氯的原子半径，碘的非金属性弱于氯的非金属性，H—Cl键的键能大于H—I键的键能，HCl的稳定性大于HI的稳定性，A错，B对；HCl和HI结构相似，HI的范德华力大于HCl的范德华力，HI的熔沸点要高于HCl的熔沸点；H2S的结构与H2O的结构相似，但由于H2O分子间存在较强的氢键，故H2O的熔沸点高。答案：B5．氨气溶于水中，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为()解析：从氢键的成键原理上讲，A、B都成立；但从空间构型上讲，由于氨分子是三角锥形，易于提供孤对电子，所以，以B方式结合空间阻碍最小，结构最稳定；从事实上讲，依据NH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－可知答案是B。答案：B6．下列说法中不正确的是()A．所有含氢元素的化合物中都存在氢键，氢键是一种类似于共价键的化学键B．离子键、氢键、范德华力本质上都是静电作用C．只有电负性很强、半径很小的原子(如F、O、N)才能形成氢键D．氢键是一种分子间作用力，氢键比范德华力强解析：并不是所有含氢元素的化合物都能形成氢键，氢键只形成于电负性强的元素(如N、O、F)与氢形成的氢化物的分子之间。氢键不是化学键，是介于范德华力和化学键之间的特殊的作用力，本质上也是一种静电作用。答案：A7．下列物质中不存在氢键的是()A．冰醋酸中醋酸分子之间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(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子之间解析：只有非金属性很强的元素与氢元素形成强极性的共价键之间才可能形成氢键(如N、O、F)，C—H不是强极性共价键，故选D。答案：D8．下列化合物中，前者的沸点低于后者的是()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．H2O与H2Te解析：邻羟基苯甲酸、邻羟基苯甲醛等容易形成分子内氢键，沸点较低；而对羟基苯甲酸、对羟基苯甲醛则容易形成分子间氢键，沸点较高，所以B项正确。对于A项，由于乙醇存在分子间氢键，而氯乙烷不存在氢键，所以乙醇的沸点(78.5℃)高于氯乙烷的沸点(12.3℃)。同理，D项中H2O的沸点高于H答案：B9．下列现象与氢键有关的是()①NH3的熔、沸点比第ⅤA族其他元素氢化物的高②小分子的醇和羧酸易溶于水③冰的密度比液态水的密度小④尿素的熔、沸点比醋酸的高⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低⑥水分子高温下也很稳定A．①②③④⑤⑥ B．①②③④⑤C．①②③④ D．①②③解析：①中由于氨分子间形成了氢键而使其熔、沸点较高；②小分子的醇、羧酸分子中都存在羟基，羟基能与水分子间形成氢键，从而增大了它们的溶解性；③在冰晶体内，水分子间形成氢键，从而增大了分子间的空隙，因而使得其密度减小；④尿素分子之间形成更多的氢键使尿素的熔、沸点升高；⑤邻羟基苯甲酸中存在着分子内的氢键，从而减小了分子之间的作用力，而对羟基苯甲酸中只存在分子间氢键使其熔、沸点升高，所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低；⑥氢键只影响物质的物理性质，而不影响物质的化学性质，所以水分子在高温下也很稳定与氢键无关。答案：B10．下列说法不正确的是()A．HF、HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高B．H2O的熔、沸点高于H2S，是由于水分子之间存在氢键C．乙醇与水互溶可以用相似相溶原理和氢键来解释D．邻羟基苯甲酸的熔点比对羟基苯甲酸的熔点低解析：含有氢键的典型氢化物分别是HF、H2O、NH3，它们的熔沸点比相邻的同类氢化物要高。分子间形成氢键的物质比分子内形成氢键的物质的熔沸点要高，邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键，而对羟基苯甲酸主要形成分子间氢键，熔沸点相对要高。乙醇分子和水分子都是极性分子，相溶；又由于彼此间能形成氢键，增大了两者的相互溶解。答案：A11．X、Y、Z是原子序数依次递增的短周期元素，3种元素的原子核外电子数之和与Ca2＋的核外电子数相等，X、Z分别得到一个电子后均形成稀有气体原子的稳定电子层结构。下列说法正确的是()A．原子半径：Z＞Y＞XB．Z与X形成化合物的沸点高于Z的同族元素与X形成化合物的沸点C．CaY2与水发生氧化还原反应时，CaY2只作氧化剂D．CaY2、CaX2和CaZ2等三种化合物中，阳离子与阴离子个数比均为1:2解析：X、Y、Z分别是H、O、F，则原子半径Y>Z>X，A项错误；Z与X形成的化合物HF的沸点高于HCl、HBr、HI，因为HF分子间存在氢键，B项正确；CaO2与水反应时既做氧化剂又做还原剂，C项错误；CaH2、CaO2和CaF2中阳阴离子个数比分别为：1:2,1:1,1:2。答案：B二、填空题(共56分)12．(12分)已知N、P同属元素周期表的ⅤA族元素，N在第二周期，P在第三周期，NH3分子呈三角锥形，N原子位于锥顶，三个H原子位于锥底，N—H键间的夹角是107°。(1)PH3分子与NH3分子的构型关系是________(填“相同”“相似”或“不相似”)，________(填“有”或“无”)P—H键，PH3分子是________(填“极性”或“非极性”)分子。(2)NH3和PH3相比，热稳定性更强的是________，原因是____________________________________。(3)NH3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．键的极性N—H比P—H强B．分子的极性NH3比PH3强C．相对分子质量PH3比NH3大D．NH3分子之间存在特殊的分子间作用力解析：(1)N原子与P原子结构相似，NH3分子与PH3分子结构也相似。P—H键为不同种元素原子之间形成的共价键，为极性键。(2)由N、P在元素周期表中的位置和元素周期律知，非金属性N比P强，由元素的非金属性与氢化物之间的热稳定性关系知，NH3比PH3热稳定性强，可用键能来解释。(3)“易液化”属于物质的物理性质，NH3与PH3都是分子晶体，其物理性质与化学键无关。按照相对分子质量与分子间作用力的关系和分子间作用力与物质的物理性质的关系分析，应该有PH3比NH3的沸点高，PH3比NH3易液化。而实际是NH3比PH3易液化，这种反常现象的客观存在必有特殊的原因，在NH3分子间存在着比范德华力大的氢键。答案：(1)相似有极性(2)NH3NH3分子中N—H键键能比PH3分子中的P—H键键能大(3)D13．(11分)氧是地壳中含量最多的元素。(1)氧元素基态原子核外未成对电子数为________。(2)H2O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________________________________。(3)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采用______杂化。H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为________________________。解析：(1)氧元素核外有8个电子，其基态原子核外电子排布为1s22s22p4，所以氧元素基态原子核外未成对电子数为2。(2)O—H键属于共价键，强度最大，分子间的范德华力和氢键均属于分子间作用力的范畴，但氢键要强于分子间的范德华力，所以它们从强到弱的顺序依次为O—H键、氢键、范德华力；氢键不仅存在于分子之间，有时也存在于分子内，邻羟基苯甲醛在分子内形成氢键，而在分子之间不存在氢键，对羟基苯甲醛正好相反，只能在分子间形成氢键，而在分子内不能形成氢键，所以对羟基苯甲醛的沸点比邻羟基苯甲醛的高。(3)依据价层电子对互斥理论知H3O＋中O上的孤电子对数＝eq\f(1,2)(5－3×1)＝1，由于H3O＋的中心原子O的价层电子对数为3＋1＝4，所以H3O＋为四面体，因此H3O＋中O原子采用的是sp3杂化；同理可以计算出H2O中O原子上的孤电子对数＝eq\f(1,2)(6－2×1)＝2，因此排斥力较大，水分子中H—O—H键角较小。答案：(1)2(2)O—H键、氢键、范德华力邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大(3)sp3H2O中O原子有2对孤对电子，H3O＋中O原子只有1对孤对电子，排斥力较小14．(10分)分析归纳下表提供的烷烃的信息，并回答下列问题。几种烷烃的物理性质(1)正丙烷在常温时的状态是________(填“固态”“液态”或“气态”)，请以恰当的方式表示乙烷的沸点：________。(2)像表中这样的烷烃，熔点、沸点变化的规律是______。(3)乙烷的熔点略高于正丙烷的熔点。请根据该事实谈谈对范德华力的看法：________。(4)已知正丁烷和异丁烷的分子式和相对分子质量相同，分子结构不同[异丁烷的结构简式为CH(CH3)3]，正丁烷的沸点是－0.5℃，异丁烷的沸点是－11.7解析：烷烃的物理性质有如下规律：①烷烃的物理性质随着分子里碳原子数的增加而呈现规律性的变化。②在通常状态下，只有C1～C4的烷烃呈气态。③烷烃都难溶于水，易溶于有机溶剂。液态烷烃本身也是良好的有机溶剂。④液态和固态的烷烃的密度都比水小。表中数据提供了解题所需要的绝大部分的信息，解题还需要的是范德华力的相关知识。解题时需要对新、旧知识进行分析、归纳，得出规律。答案：(1)气态－42.1℃>乙烷的沸点>－(2)随着相对分子质量的增加，烷烃的熔点、沸点逐渐升高(3)在范德华力随着分子的相对分子质量的变化而变化的规律中有特殊情况(4)当相对分子质量相同、分子结构不同时，范德华力不同15．(12分)已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第一个长周期，短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3，它们形成的化合物的分子式是XY4。试回答：(1)X元素原子基态时的电子排布式为：________，Y元素原子最外层电子排布图为：________。(2)若X、Y两元素的电负性分别为和，试判断XY4中X与Y之间的化学键为________(填“共价键”或“离子键”)。(3)该化合物的空间构型为________，中心原子的杂化类型为________，分子为________(填“极性分子”或“非极性分子”)。(4)该化合物在常温下为液体，该液体微粒间的作用力是________。(5)该化合物的沸点与SiCl4比较：____________(填化学式)的高，原因是____________________。解析：第四周期ⅣA族元素为Ge，其核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p2；Y元素原子的最外层电子数比内层电子总数少3，可知Y为氯元素，Y元素原子最外层电子排布图为：；XY4中X与Y形成的是共价键，空间构型为正四面体形，中心原子为sp3杂化，为非极性分子，分子间的作用力是范德华力。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2(2)共价键(3)正四面体sp3杂化非极性分子(4)范德华力(5)GeCl4组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高16．(11分)