鲁科版 (2019)选择性必修2第4节 分子间作用力练习

分子间作用力

　　　　　　　 (40分钟　70分)

一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)

1.(2020·成都高二检测)NCl3是一种淡黄色油状液体,下列对NCl3的有关描述正确的是 (　　)

A.该分子呈平面三角形

B.该分子为非极性分子

C.它的沸点比PCl3的低

D.因为N—Cl键的键能大,所以NCl3沸点高

【解析】选C。NCl3中N原子的价电子对数为=4,孤电子对数=1,所以该分子为三角锥形,由于3个N—Cl极性键的排列不对称,所以该分子为极性分子。NCl3与PCl3的组成和结构相似,相对分子质量NCl3小于PCl3,所以范德华力NCl3小于PCl3,沸点NCl3低于PCl3。NCl3的沸点与N—Cl键的键能无关。

2.在水中,水分子可彼此通过氢键形成(H2O)n的小集团。在一定温度下(H2O)n的n=5,每个水分子被4个水分子包围着形成四面体。(H2O)n的n=5时,下列说法中正确的是              (　　)

A.(H2O)n是一种新的水分子

B.(H2O)n仍保留着水的化学性质

C.1 mol (H2O)n中有2个氢键

D.1 mol (H2O)n中有4 mol氢键

【解析】选B。(H2O)n是H2O分子之间通过氢键结合而成的,氢键不属于化学键,因此(H2O)n不是一种新的分子,(H2O)n仍保留着水的化学性质。(H2O)n中每个氢原子分享一个氢键,折合每摩尔水有2 NA个氢键(NA为阿伏加德罗常数的值),当n=5时,1 mol (H2O)5所含氢键数相当于5 mol H2O分子含有的氢键数,应为10 NA个。

3.(双选)(2020·南京高二检测)下列物质的变化,破坏的主要是分子间作用力的是 (　　)

A.Na2CO3·10H2O失水变为Na2CO3

B.KCl溶于水

C.将液溴加热变为气态

D.干冰升华

【解析】选C、D。Na2CO3·10H2O失水破坏的是化学键;KCl溶于水,会破坏离子键;液溴由液态变为气态,破坏的是分子间作用力;干冰升华破坏的是分子间作用力。

4.(2020·泰安高二检测)共价键、离子键和分子间作用力是粒子之间三种不同的作用力。下列物质中:①Na2O2　②CO2　③Na2O　④NaCl,含有上述作用力中的两种的是              (　　)

A.①②　　　　　　　　　　  　 B.②③

C.②④         D.①③

【解析】选A。①中有离子键和共价键,②中有共价键和分子间作用力,③④中只有离子键。

5.(2020·温州高二检测)下列物质的性质或数据与氢键无关的是 (　　)

A.氨气极易溶于水

B.邻羟基苯甲酸()的熔点为159 ℃,对羟基苯甲酸()的熔点为213 ℃

C.乙醚微溶于水,而乙醇可与水以任意比互溶

D.HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多

【解析】选D。NH3与H2O分子之间可以形成氢键,增大了NH3在水中的溶解度;邻羟基苯甲酸形成分子内氢键,而对羟基苯甲酸形成分子间氢键,分子间氢键增大了分子间作用力,使对羟基苯甲酸的熔、沸点比邻羟基苯甲酸的高;乙醇分子结构中含有羟基,可以与水分子形成分子间氢键,从而增大了乙醇在水中的溶解度,使其能与水以任意比互溶,而乙醚分子结构中无羟基,不能与水分子形成氢键,在水中的溶解度比乙醇小得多;HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多的原因是H—F键的键能比H—Cl键的大,与氢键无关。

6.下列关于范德华力影响物质性质的叙述中,正确的是 (　　)

A.范德华力是决定由分子构成的物质的熔、沸点高低的唯一因素

B.范德华力与物质的性质没有必然的联系

C.范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质

D.范德华力仅影响物质的部分物理性质

【解析】选D。范德华力是一种分子间作用力,因此范德华力不会影响物质的化学性质,只影响物质的部分物理性质。

7.(2020·苏州高二检测)关于氢键,下列说法正确的是 (　　)

A.由于冰中的水分子间存在氢键,所以其密度大于液态水

B.可以用氢键解释接近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

C.分子间氢键和分子内氢键都会使熔、沸点升高

D.水加热到很高的温度都难以分解,这是由于氢键所致

【解析】选B。A.由于冰中的水分子间存在氢键,增大了分子之间的距离,所以其密度小于液态水,错误;B.由于水分子之间存在氢键,使水分子通常以几个分子缔合的形式存在,所以接近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,正确;C.分子间氢键使熔、沸点升高,而分子内氢键则会使熔、沸点降低,错误;D.水加热到很高的温度都难以分解,这是由于分子内的H—O共价键强,与分子间的氢键无关,错误。

8.二甘醇可用作溶剂、纺织助剂等,一旦进入人体会导致急性肾衰竭,危及生命。二甘醇的结构简式是HOCH2CH2OCH2CH2OH。下列有关二甘醇的叙述正确的是              (　　)

A.符合通式CnH2nO3 

B.能溶于水,不溶于乙醇

C.分子间不存在范德华力 

D.分子间能形成氢键

【解析】选D。二甘醇的分子式为C4H10O3,不符合通式CnH2nO3,A错误;二甘醇属于有机物,且由题干中“二甘醇可用作溶剂”推知二甘醇能溶于乙醇,B错误;二甘醇为分子,分子间存在范德华力,C错误;二甘醇分子中存在H—O键,分子间能形成氢键,D正确。

二、非选择题(本题包括3小题,共30分)

9.(10分)判断下列几组化合物的熔、沸点由高到低的顺序,并简要说明判断理由。

(1)CCl4、CF4、CBr4、CI4: ______________________。 

(2)乙醇、溴乙烷、乙烷: ______________________。 

【解析】对于结构相似的物质,如果分子间只存在范德华力,物质熔、沸点一般随相对分子质量的增大而升高。如果有氢键则会出现反常,含氢键的物质熔、沸点较高。

答案:(1)CI4>CBr4>CCl4>CF4,相对分子质量增大,分子间作用力增大,熔、沸点升高

(2)乙醇>溴乙烷>乙烷,乙醇形成分子间氢键,溴乙烷的相对分子质量比乙烷的大

10.(8分)研究人员发现,在一定的实验条件下,给水施加一个弱电场,在20 ℃、1个大气压下,水可以结成冰,称为“热冰”。如图是水和“热冰”的计算机模拟图,图中球代表水分子中的原子。

 (1)图中较大的球代表________原子,其原子结构示意图是________。水分子中氢氧原子间的化学键是________(填“共价键”或“离子键”)。 

(2)用球棍模型表示的水分子结构是________(填选项字母)。 

 (3)已知水分子中氧原子一端带部分负电荷,氢原子一端带部分正电荷,在外加电场作用下,水结成冰。上图中模拟“热冰”的示意图是________(填“图1”或“图2”),理由是__________________________。 

【解析】氧原子比氢原子大,故大球代表氧原子。水分子中含极性共价键,两个O—H键之间夹角为104.5°,呈角形结构。“热冰”中的水分子应为有序排列,氧原子一端吸引氢原子一端。

答案:(1)氧　　共价键　(2)B

(3)图1　分子有序排列

11.(12分)(2020·济南高二检测)短周期的5种非金属主族元素,其中A、B、C的外围电子排布可表示为A:asa,B:bsbbpb,C:cscc,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。请回答下列问题:

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

(2)C的氢化物比下一周期同主族元素的氢化物沸点要高,其原因是 __。 

(3)B、C两元素都能和A元素组成常见的溶剂,其分子式分别为________、________。 

(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个电子且5种元素都为非金属主族元素可得:a=1,b=c=2,即A为H,B为C,C为O。由D与B同主族,且为短周期非金属元素得D为Si;由E在C的下一周期且E为同周期中电负性最大的元素可知E为Cl。

(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。

(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,故它们的沸点从高到低的顺序为SiCl4>CCl4>CH4。

答案:(1)③　(2)H2O分子间形成氢键

(3)C6H6　H2O

(4)SiCl4>CCl4>CH4

　　　　　　　 (20分钟　30分)

一、选择题(本题包括2小题,每小题8分,共16分)

12.氦晶体的升华能是0.105 kJ·mol-1,而冰的升华能则为46.9 kJ·mol-1。能解释这一事实的叙述是              (　　)

A.氦原子间仅存在范德华力

B.氦原子很小,且电子少

C.冰中只有范德华力

D.水分子内的共价键强

【解析】选A。冰中不仅存在范德华力,而且存在很强的氢键,升华时不仅需要破坏范德华力,还需要破坏氢键,而氦原子间仅存在范德华力,升华时仅需要破坏范德华力。

13.下列选项不能用学过的氢键知识进行解释的是 (　　)

A.相对分子质量小的醇与水互溶,而相对分子质量较大的醇则不溶于水

B.氨易液化,而氮气不容易液化

C.因为液态水中存在氢键,所以水比硫化氢稳定

D.邻羟基苯甲醛()的沸点比对羟基苯甲醛()的沸点低

【解析】选C。相对分子质量小的醇中羟基所占的质量分数大,所以与水形成的氢键多,二者互溶,A项不符合题意;氨压缩时,可以形成同种分子之间的氢键,所以容易液化,而氮气分子之间则没有氢键,所以难被液化,B项不符合题意;水分子间存在氢键,所以水分子之间作用力增强,物质熔沸点升高,但不能影响物质的稳定性,物质的稳定性与分子内共价键强弱有关,C项符合题意;邻羟基苯甲醛可以形成分子内氢键(),所以分子与分子之间氢键的数量变少,而对羟基苯甲醛分子内由于氢原子与氧原子的距离较远,所以只能形成分子间氢键(),从而使分子间作用力增大,沸点升高,D项不符合题意。

二、非选择题(本题包括2小题,共14分)

14.(7分)(2020·兰州高二检测)根据下列表1和表2数据,回答问题:

表1　ⅤA、ⅥA、ⅦA族氢化物的沸点

表2　常见物质的沸点

(1)表1中a的范围是________。 

(2)根据表1数据,同主族元素简单氢化物沸点高低的规律是 __________。 

(3)根据表2沸点数据找规律,由②③⑥得出: _______________________; 

由①④⑥得出:_________________________________________________。 

【解析】(1)从表1数据可以得出-62<a<-33.3。

(2)水、氟化氢、氨分子间存在氢键,沸点出现“反常”,因此同主族元素简单氢化物沸点高低与氢键和相对分子质量有关。

(3)表2中规律仍然要从氢键、相对分子质量等因素变化得出。

答案:(1)-62<a<-33.3

(2)同主族元素简单氢化物沸点随相对分子质量增大而升高,如果含氢键,该氢化物沸点最高

(3)组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,沸点越高　分子间存在氢键,会使其沸点升高,分子极性越大,氢键越强,沸点越高

15.(7分)(2020·惠州高二检测)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 __________________。 

③H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶,除因它们是极性分子外,还因为 _____, 

H2O在乙醇中的溶解度大于H2S,其原因是 _______________________。 

(3)关于化合物,下列叙述正确的有________(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

【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,范德华力越强,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依次为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)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,d正确。

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与CH3CH2OH分子间可以形成氢键　H2O分子和乙醇分子之间形成氢键,而H2S分子和乙醇分子之间不形成氢键

(3)bd