第2-3-2讲-分子间作用力-分子的手性(解析版)

链接教材精准变式练第二章分子结构与性质第三节分子结构与物质的性质第2课时分子间作用力分子的手性【典例1】（2021·北京密云·高二期末）氢键可以影响物质的性质，下列事实可用氢键解释的是A．氯气易液化 B．水的沸点高于C．水加热到很高温度都难分解 D．比的酸性弱【答案】B【详解】A．氯气中不含有氢原子，与氢键无关，故A不符合题意；B．水存在分子间氢键，因此水的沸点高于，故B符合题意；C．水中氧氢键键能大，因此水加热到很高温度都难分解，故C不符合题意；D．HI是强酸，HF是弱酸，因此比的酸性弱，与氢键无关，故D不符合题意。综上所述，答案为B。【典例2】（2022·青海海东·高二期末）某有机物R的结构简式如图所示，R分子中的手性碳原子(连有四个不同原子或基团的碳原子)个数为A．3 B．4 C．5 D．6【答案】C【详解】由题干信息可知，R中含有5个连有四个互不相同的原子或原子团的碳原子，如图所示：，故答案为：C。【典例3】（2021·河南洛阳·高二期末）下列叙述不正确的是A．由分子构成的物质其熔点一般较低B．分子晶体在熔化时，共价键没有被破坏C．分子晶体中不一定存在共价键D．分子晶体中分子间作用力越大，其化学性质越稳定【答案】D【详解】A．因为是分子晶体，熔化的时候克服的是较弱的分子间作用力，所以分子晶体的熔点一般较低，A项正确；B．分子晶体熔化时，破坏的是分子间作用力，共价键没有被破坏，B项正确；C．稀有气体形成的分子晶体中不存在共价键，C项正确；D．分子晶体中分子间作用力只影响分子晶体的物理性质如熔沸点，不影响分子的稳定性，D项错误；答案选D。【典例4】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()A． B．C． D．【答案】B【解析】从氢键的成键原理上讲，A、B都成立；但从空间结构上讲，由于氨分子是三角锥形，易于提供孤电子对，所以以B方式结合空间阻力最小，结构最稳定；从事实上讲，依据NH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－可知答案是B。教材知识链接教材知识链接一．分子间作用力1．范德华力及其对物质性质的影响(1)概念：是分子间普遍存在的相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。(2)特征：很弱，比化学键的键能小1～2个数量级。(3)影响因素：分子的极性越大，范德华力越大；组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。(4)对物质性质的影响：范德华力主要影响物质的物理性质，如熔、沸点，组成和结构相似的物质，范德华力越大，物质熔、沸点越高。【范德华力的正确理解】范德华力很弱，比化学键的键能小1～2个数量级，分子间作用力的实质是电性引力，其主要特征有以下几个方面：(1)广泛存在于分子之间。(2)只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力(范德华力)，如固体和液体物质中。(3)范德华力无方向性和饱和性。只要分子周围空间允许，分子总是尽可能多地吸引其他分子。2．键能大小影响分子的热稳定性，范德华力的大小影响物质的熔、沸点。3．相对分子质量接近时，分子的极性越大，范德华力越大。4．相对分子质量、极性相似的分子，分子的对称性越强，范德华力越弱，如正丁烷＞异丁烷，邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。2．氢键及其对物质性质的影响(1)概念：由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个电负性很大的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。(2)表示方法：氢键通常用A—H…B表示，其中A、B为N、O、F，“—”表示共价键，“…”表示形成的氢键。(3)氢键的本质和性质氢键的本质是静电相互作用，它比化学键弱得多，通常把氢键看作是一种比较强的分子间作用力。氢键具有方向性和饱和性，但本质上与共价键的方向性和饱和性不同。①方向性：A—H…B三个原子一般在同一方向上。原因是在这样的方向上成键两原子电子云之间的排斥力最小，形成的氢键最强，体系最稳定。②饱和性：每一个A—H只能与一个B原子形成氢键，原因是H原子半径很小，再有一个原子接近时，会受到A、B原子电子云的排斥。(4)分类：氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两类。存在分子内氢键，存在分子间氢键。前者的沸点低于后者。(5)氢键对物质性质的影响：氢键主要影响物质的熔、沸点，分子间氢键使物质熔、沸点升高，分子内氢键使物质熔、沸点降低。3．溶解性(1)“相似相溶”规律非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂，如蔗糖和氨易溶于水，难溶于四氯化碳；萘和碘易溶于四氯化碳，难溶于水。(2)影响物质溶解性的因素①外界因素：主要有温度、压强等。②氢键：溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好(填“好”或“差”)。③分子结构的相似性：溶质和溶剂的分子结构相似程度越大，其溶解性越大，如乙醇与水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。二．分子的手性1．概念(1)手性异构体：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能叠合，互称手性异构体(或对映异构体)。(2)手性分子：具有手性异构体的分子。2．手性分子的判断(1)判断方法：有机物分子中是否存在手性碳原子。(2)手性碳原子：有机物分子中连有四个各不相同的原子或基团的碳原子。如，R1、R2、R3、R4互不相同，即eq\o(C,\s\up6(*))是手性碳原子。精准变式题精准变式题（变式训练1）（2021·河北·泊头市第一中学高二阶段练习）下列说法正确的是A．范德华力普遍存在于分子之间，如液态水中因范德华力的存在使水分子发生缔合B．H2SO4为强电解质，硫酸晶体是能导电的C．冰中1个H2O可通过氢键与4个水分子相连，所以冰中H2O分子与氢键的比值为1：4D．因为水分子间氢键，液态水结成冰时体积会变大【答案】D【详解】A．液态水中因分子间氢键的存在使水分子发生缔合，A不正确；B．虽然H2SO4为强电解质，但是硫酸晶体是分子晶体，其不能导电，Ｂ不正确；C．冰中1个H2O可通过氢键与4个水分子相连，两个水分子间只能形成一个氢键，所以冰中H2O分子与氢键的比值为1：2，C不正确；D．氢键有饱和性和方向性，所以液态水结成冰时水分子之间的空隙变大，故其体积会变大，D正确；故选D。（变式训练2）（2021·吉林·乾安县第七中学高二阶段练习）下列说法不正确的是A．HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高与分子间作用力大小有关B．标准状况下，NA个HF分子约为22.4LC．I2易溶于CCl4可以用相似相溶原理解释D．NH3分子间存在氢键，故氨气易液化【答案】B【详解】A．HCl、HBr、HI均为分子晶体，结构相似，相对分子质量依次增加，分子间作用力依次增加，熔、沸点依次升高，A正确；B．标况下HF不是气体，无法计算体积，B错误；C．I2和CCl4均为非极性分子，非极性分子易溶于非极性溶剂，可以用相似相溶原理解释，C正确；D．N原子电负性较大，所以NH3分子间存在氢键，沸点较低，易液化，D正确；答案为B。（变式训练3）（2022·吉林·梅河口市第五中学高二期末）下列现象与氢键无关的是A．冰的密度小于液态水 B．的沸点高于C．能以1∶500的体积比溶于水 D．乙醇可以和水任意比互溶【答案】C【详解】A．冰中一个水分子与周围四个水分子以分子间氢键结合形成四面体结构，中间有空隙，因此冰的密度小于液态水，故A不符合题意；B．存在分子间氢气，因此的沸点高于，故B不符合题意；C．、水都是极性分子，根据“相似相溶”原理，因此HCl能以1∶500的体积比溶于水，故C符合题意；D．乙醇、水都是极性分子，根据“相似相溶”原理，又由于乙醇与水分子形成分子间氢键，因此乙醇可以和水任意比互溶，故D不符合题意。综上所述，答案为C。1．（2020·青海·湟川中学高二期中）下列有关微粒间作用力的说法正确的是A．配位键属于一种特殊的共价键,所以配合物都很稳定B．水加热到很高的温度都难以分解是因为水分子间存在氢键C．壁虎能在光滑的墙壁上行走是因为壁虎脚底的细毛与物体表面的分子产生分子间作用力D．互为手性异构的分子具有完全相同的组成和原子排列,所以生产手性药物时无需分离手性异构体【答案】C【详解】A．配位键的强度有大有小，所以有的配合物很稳定，有的很不稳定，A错误；B．水加热到很高的温度都难以分解是因为水分子内部O原子和H原子形成的共价键键能较大，分子间氢键影响的是水的熔沸点，B错误；C．壁虎脚底的细毛与物体表面的分子产生分子间作用力，与重力平衡，从而可以在光滑的墙壁上行走，C正确；D．互为手性异构的分子之间化学性质有差异，需要分离手性异构体，D错误；综上所述答案为C。2．（2021·海南·三亚华侨学校高二期中）下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是①HCl②HBr③HI④HFA．①②③④ B．①④③②C．①④②③ D．④③②①【答案】D【解析】分子晶体的熔沸点主要由相对分子质量决定，一般情况下，相对分子质量越大，该晶体的熔沸点越高。但HF中含有分子间氢键，导致其熔沸点高。故分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是④③②①。故本题选D。3．（2021·吉林·辽源市田家炳高级中学校高二期中）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【答案】B【详解】A．分子间作用力越大，分子晶体的熔沸点越高，分子稳定性与分子间作用力无关，故A错误；B．影响分子晶体熔沸点高低的因素为分子间作用力，分子间作用力越大，分子晶体的熔沸点越高，故B正确；C．不含有氢键的分子晶体，相对分子质量越大，其分子间作用力越大，故C错误；D．分子间存在范德华力，也可能存在氢键，如水中分子间存在范德华力和氢键，故D错误；故选B。4．（2021·北京市第十三中学高二期中）已知O3的空间构型为V型，分子中正电中心和负电中心不重合，则下列关于O3和O2在水中的溶解度的叙述中，正确的是A．O3在水中的溶解度和O2的一样 B．O3在水中的溶解度比O2的小C．O3在水中的溶解度比O2的大 D．无法比较【答案】C【详解】O2分子是直线型结构，分子中正电中心和负电中心重合，为非极性分子，O3分子的空间构型为V型，分子中正电中心和负电中心不重合，为极性分子，由相似相溶原理可知，极性分子O3在极性分子水中的溶解度比非极性分子O2要大，故选C。5．下列对分子的性质的解释中，正确的是A．水很稳定(1000℃以上才会部分分解)是因为水中含有大量的氢键所致B．乳酸()分子中含有两个手性碳原子C．碘易溶于四氯化碳，甲烷难溶于水都可用“相似相溶”原理解释D．甲烷可以形成甲烷水合物，是因为甲烷分子与水分子之间形成了氢键【答案】C【详解】A．化合物的稳定性与化学键强弱有关，氢键影响水的沸点但不影响水的稳定性，A错误；B．乳酸分子中与-OH相连的C上连有4个不同的基团，是手性碳原子，B错误；C．碘、四氯化碳、甲烷是非极性分子，水是极性分子，根据相似相溶原理知，碘易溶于四氯化碳，甲烷难溶于水，C正确；D．碳元素的电负性较小，甲烷分子与水分子之间不存在氢键，D错误；故选C。6．（2022·山东·烟台市教育科学研究院高二期末）下列关于分子性质的解释错误的是A．H2O很稳定，因为水分子之间存在氢键B．I2易溶于苯、CH4难溶于水，都可用“相似相溶”原理解释C．HClO3酸性强于HClO，因为HClO3分子中非羟基氧原子数多D．乳酸[CH3CH(OH)COOH]有一对对映异构体，因为其分子中含有一个手性碳原子【答案】A【详解】A．H2O很稳定，因为水分子中的O-H键键能较大，不容易断裂，A错误；B．I2易溶于苯、CH4难溶于水是因为物质相似相溶，B正确；C．HClO3分子中非羟基氧原子数多，所以HClO3酸性强于HClO，C正确；D．乳酸分子中有一个手性碳原子，因此乳酸有一对对映异构体，D正确。故本题选A。7．（2021·宁夏·贺兰县景博中学高二期中）下列事实与氢键有关的是①NH3的熔、沸点比PH3的熔、沸点高②乙醇、醋酸可以和水以任意比互溶③冰的密度比液态水的密度小④HCl比HI的沸点高⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低⑥水分子即使加热至较高温度下也很难分解A．①②③④⑤ B．①②③⑤ C．①②③④⑤⑥ D．①②③⑤⑥【答案】B【详解】①ⅤA族中，N的非金属性最强，NH3中分子之间存在氢键，则NH3的熔、沸点比PH3的熔、沸点高，故①正确；②乙醇、醋酸和水分子间形成氢键，乙醇、醋酸可以和水以任意比互溶，故②正确；③冰中存在氢键，其体积变大，则相同质量时冰的密度比液态水的密度小，故③正确；④HCl比HI相对分子质量小，HCl比HI的沸点低，与氢键无关，故④错误；⑤对羟基苯甲酸易形成分子之间氢键，而邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低，故⑤正确；⑥稳定性与化学键有关，水分子中O-H键能大，水分子即使加热至较高温度下也很难分解，与氢键无关，故⑥错误；综上所述，①②③⑤正确；故选B。8．（2021·新疆·新源县第二中学高二期末）下列化合物的沸点前者低于后者的是A．乙醇与乙烷 B．与CH3(CH2)3CH3C．对羟基苯甲醛与邻羟基苯甲醛 D．NH3与PH3【答案】B【详解】A．乙醇含有氢键，沸点较高，故A错误；B．分子式相同的有机物，支链越多，沸点越低，则异丁烷沸点比正丁烷的低，故B正确；C．对羟基苯甲醛含有分子间氢键，邻羟基苯甲醛含有分子内氢键，分子间氢键作用力较强，沸点较高，故C错误；D．NH3分子间会形成氢键，沸点较高，故D错误；故选：B。9．（2021·四川省达川第四中学高二阶段练习）下列各项比较中前者高于(或大于或强于)后者的是A．CCl4和SiCl4的熔点B．对羟基苯甲醛()和邻羟基苯甲醛()的沸点C．I2在水中的溶解度和I2在CCl4溶液中的溶解度D．NH3和HF的沸点【答案】B【详解】A．CCl4和SiCl4的相对分子质量后者大，CCl4和SiCl4的熔点，后者高，故A不符；B．对羟基苯甲醛()分子间氢键较强，对羟基苯甲醛()的沸点高于邻羟基苯甲醛()的沸点，故B符合；C．根据相似相溶原理，I2是非极性子，水是极性分子，I2在水中的溶解度小，CCl4是非极性子，I2在CCl4溶液中的溶解度大，故C不符；D．HF分子间氢键强，NH3比HF的沸点低，故D不符；故选B。10．（2021·山东德州·高二期末）下列有关物质结构与性质的事实解释错误的是选项事实解释A甲醛为平面形分子甲醛分子中C原子为杂化，键角均是BHF的稳定性高于HClHF分子间能形成氢键C碘在中的溶解度比在水中大碘和均为非极性分子，水是极性分子D的沸点比低前者形成了分子内氢键，后者形成分子间氢键【答案】B【详解】A．甲醛结构简式为，中心原子为C，价层电子对数为3，杂化类型sp2，立体构型为平面三角形，键角120°，A项正确；B．稳定性和分子间氢键无因果关系，因为H—F键的键能大于H—Cl键，故HF比HCl稳定，B项错误；C．碘和四氯化碳都属于非极性分子，水是极性分子，依据相似相溶原理，碘在四氯化碳中的溶解度比在水中大，C项正确；D．形成分子内氢键，形成分子间氢键，故前者沸点较后者低，D项正确；故选B。11．下图中A、B、C、D四条曲线分别表示第IVA、VA、VIA、VIIA族元素的气态氢化物的沸点，其中表示第VIA族元素气态氢化物的沸点的是曲线_____；表示第IVA族元素气态氢化物的沸点的是曲线____；同一主族中第三、四、五周期元素的气态氢化物的沸点依次升高，其原因____。A、B、C曲线中第二周期元素的气态氢化物的沸点显著高于第三周期元素气态氢化物的沸点，其原因是_____。【答案】AD组成和结构相似的物质，随着相对分子质量增大，范德华力增大，沸点升高分子间存在氢键【解析】【详解】每个H2O能形成四个氢键，沸点最高，故A为VIA族氢化物沸点曲线；IVA族的氢化物都为非极性分子，沸点较低，第二周期碳元素的氢化物间不存在氢键，故为曲线D；由于同一主族中第三、四、五周期元素的气态氢化物间不存在氢键，且结构相似，所以它们的沸点与范德华力有关，而范德华力与相对分子质量有关，故随着相对分子质量的增大，沸点随之升高；曲线中第二周期元素的气态氢化物的沸点显著高于第三周期元素气态氢化物的沸点，原因是第二周期氮、氧、氟元素氢化物分子间存在氢键，使分子间作用力增大，沸点升高。12．(1)的稳定性比水差，从结构的角度解释原因___________。(2)的四卤化物熔点如下表所示，自至熔点依次升高，原因是___________。化合物熔点/℃37738.3155【答案】中过氧键不稳定(或键键能比键键能小)，因此稳定性比水差至都是分子晶体，结构相似，相对分子质量增加，分子间作用力增大，因此熔点依次升高【详解】(1)结构式为，其中过氧键()键能小，小于键键能，所以过氧键不稳定，因此原因为中过氧键不稳定(或键键能比键键能小)，因此稳定性比水差；(2)为离子化合物，熔点高，而、、都为共价化合物，是分子晶体，其结构相似，相对分子质量增加，分子间作用力增大，熔点依次升高，所以原因是至都是分子晶体，结构相似，相对分子质量增加，分子间作用力增大，因此熔点依次升高。13．（2022·山东·烟台市教育科学研究院高二期末）有机化工原料M的结构简式如图所示。回答下列问题：(1)M的分子式为___________；含氧官能团的名称为___________。(2)M分子中极性键有___________种。(3)M分子中有___________个手性碳原子；M分子中最多有___________个碳原子共面。(4)查阅资料发现，M分子中的-OH可与NaOH溶液反应，但乙醇分子中的-OH不与NaOH溶液反应，请解释原因___________。【答案】(1)C13H15NO3(酚)羟基、酯基(2)5(3)111(4)M分子中－OH上的氧原子与苯环直接相连，使O－H之间的极性增强，有利于氢原子解离，故M分子中的－OH能与NaOH溶液反应，而乙醇不能【解析】(1)的分子式为C13H15NO3，含氧官能团为(酚)羟基、酯基。(2)M分子中极性键有C-H、C-O、O-H、CN、C=O，共5种。(3)与-CN相连的C原子，连有4个不同的原子或原子团，故为手性碳原子；根据苯环中所有原子共面，甲醛结构中4个原子共面，饱和碳原子中最多3原子共面，故M分子中最多有11个碳原子共面。(4)M分子中－OH上的氧原子与苯环直接相连，使O－H之间的极性增强，有利于氢原子解离，故M分子中的－OH能与NaOH溶液反应，而乙醇不能。14．(1)下列分子中若有手性原子，请用“*”标出其手性碳原子___、___。(2)在下列物质①CO2、②NH3、③CCl4、④BF3、⑤H2O、⑥SO2、⑦SO3、⑧PCl3中，属于非极性分子的是(填编号)__。(3)试比较下列含氧酸的酸性强弱(填“>”、“<”或“=”)：H2SO4___H2SO3；HClO3__HClO4；(4)根据价层电子对互斥理论判断下列问题：H2S中心原子的杂化方式为___杂化，VSEPR构型为___，分子的立体构型为__。