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高中化学苏教版 (2019)选择性必修2第四单元 分子间作用力 分子晶体第1课时导学案及答案
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这是一份高中化学苏教版 (2019)选择性必修2第四单元 分子间作用力 分子晶体第1课时导学案及答案，共8页。学案主要包含了学习目标，合作探究，学习情境，新知生成，核心突破，随堂检测等内容，欢迎下载使用。
1.能举例说明不同类型分子间作用力的特征、实质及影响因素,能运用范德华力和氢键解释、预测物质的物理性质。
2.能列举生活中常见物质中存在的氢键,认识氢键在生命活动中扮演的重要角色。
【合作探究】
任务1 范德华力
【学习情境】
壁虎能在天花板或光滑的玻璃上爬行却掉不下来,为什么?这曾是一个困扰科学家一百多年的谜。用电子显微镜可观察到,壁虎的四足覆盖着几十万条纤细的由角蛋白构成的纳米级尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力?实验证明,如果在一个分币的面积上布满100万条壁虎足的细毛,可以吊起20 kg 重的物体。近年来,有人用计算机模拟,证明壁虎的足与墙体之间的作用力在本质上是它的细毛与墙体之间的范德华力。什么是范德华力呢?它对物质的性质有何影响?
【新知生成】
1.分子间作用力
(1)概念:共价分子之间存在的一种相互作用,叫分子间作用力。分子间作用力实质上是一种 作用,它比化学键 得多。
(2)分类: 和 是两种最常见的分子间作用力。
2.范德华力
(1)概念:范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气体中 的作用力。
(2)特点:与共价键不同,范德华力比较 ,且一般 饱和性和方向性。
(3)影响因素:影响范德华力的因素很多,如分子的大小、分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。对于组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力 。
(4)对物质性质的影响:范德华力主要影响由分子构成的物质的物理性质,如 、 、 等,范德华力越大,物质的熔、沸点越 。
【答案】1.(1)静电 弱 (2)范德华力 氢键 2.(1)分子之间 (2)小 没有 (3)越大 (4)熔点 沸点 溶解度 高
【核心突破】
典例1 下列有关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的化学键
B.范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同
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】范德华力的实质是一种电性作用,但范德华力是分子间较弱的作用力,不是化学键,A项错误;化学键是微粒间强烈的相互作用,范德华力是分子间较弱的作用力,B项正确;若分子间的距离足够远,则分子间没有范德华力,C项错误;虽然范德华力非常微弱,但破坏它时也要消耗能量,D项错误。
典例2 六氟化硫分子呈正八面体形结构(如图所示),在高电压下仍有良好的绝缘性,性质稳定,在电器工业方面有着广泛的用途,但逸散到空气中会引起强温室效应。下列有关六氟化硫的推测正确的是( )
A.六氟化硫中各原子均为8电子稳定结构
B.六氟化硫易燃烧生成二氧化硫
C.六氟化硫分子中含极性键、非极性键
D.S—F键是σ键,且键长、键能都相等
【答案】D
【解析】根据题图知,每个F原子和1个S原子形成1对共用电子对,每个S原子和6个F原子形成6对共用电子对,所以F原子都达到8电子稳定结构,但S原子最外层达到12电子,A项错误;六氟化硫中F为-1价,S为+6价,S原子不能再失去电子,所以不能被氧化,故六氟化硫不易燃烧生成二氧化硫,B项错误;通常同种原子间形成非极性键,不同种原子间形成极性键,六氟化硫分子中的S—F键均为极性键,不含非极性键,C项错误;六氟化硫分子中的S—F键都是σ键,为正八面体形结构,所以键长、键能都相等,D项正确。
归纳总结 1.范德华力是一种分子间作用力,很弱,不是化学键;分子间作用力的实质是一种静电作用。
2.组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,物质的熔、沸点就越高。
3.分子间作用力主要影响由分子构成的物质的物理性质,而化学键主要影响物质的化学性质。
训练1 下列叙述错误的是( )
A.气体在一定条件下会凝结为固体或液体,这一现象与分子间作用力有关
B.卤素碳化物(CX4)的熔、沸点随相对分子质量的增大而升高
C.范德华力是一种较弱的化学键
D.范德华力和氢键可同时存在于分子之间
【答案】C
训练2 下列说法正确的是( )
A.化学变化中往往伴随着化学键的破坏与形成,物理变化中一定没有化学键的破坏或形成
B.H2和Cl2在光照条件下反应生成HCl,一定有共价键的断裂和形成
C.在O2、CO2和He中,都存在共价键,它们均由分子构成
D.硫酸钾和硫酸溶于水都电离出硫酸根离子,所以它们在熔融状态下都能导电
【答案】B
【解析】化学变化一定有化学键的断裂和形成,物理变化中可能有化学键的断裂;He是单原子分子,不存在共价键;硫酸是由分子构成的,熔融状态不存在自由移动的离子,不能导电。
任务2 氢键
【学习情境】
DNA分子中的氢键在遗传信息的编码和复制等遗传机制中也扮演着相当重要的角色,这就决定了DNA的解旋以及DNA的变性必然与氢键有关。DNA的解旋就是DNA分子复制时,在解旋酶的作用下,双螺旋上的碱基对的氢键断裂,解开扭成螺旋的两条长链。一般来说DNA的双链结构的稳定性取决于它的碱基组成。由于组成DNA的两条链中A—T含量最高的部分其氢键在比较低的温度中就会拆开,从而导致DNA变性。氢键属于分子间作用力,那么分子间作用力的构成微粒是什么?如何才能形成氢键?
【新知生成】
1.概念:当H原子与 大、半径较小的原子X以共价键结合时,H原子跟另一个 大、半径较小的原子Y之间的作用力。
2.形成条件:氢键普遍存在于已经与 等电负性很大的原子形成共价键的 原子与另外的 等电负性很大的原子之间。
3.强度:比化学键 ,比范德华力 。 于化学键。
4.表示方法:H原子与电负性大、半径较小的原子X以共价键结合时,H原子能够跟另一个电负性大、半径较小的原子Y之间形成氢键,通常用 表示。
5.类型:氢键有 氢键和 氢键两种。
6.对物质物理性质的影响:
(1)对物质熔、沸点的影响:组成和结构相似的物质,当分子间存在氢键时,熔、沸点 ,如HF、H2O、NH3等;而分子内存在氢键时,使熔、沸点 。
(2)对物质溶解度的影响: 分子间存在氢键时,物质的溶解度 ,如NH3、C2H5OH、CH3COOH等分子均与水分子间存在氢键,有利于物质溶解在水中。
(3)对物质密度的影响:氢键的存在会使某些物质的密度反常,如水的密度比冰的密度 。
【答案】1.电负性 电负性 2.N、O、F 氢 N、O、F
3.弱 强 不属 4.X—H…Y 5.分子间 分子内 6.(1)升高 降低 (2)溶剂和溶质 增大 (3)大
【核心突破】
典例3 维生素B1可作为辅酶参与糖的代谢,并有保护神经系统的作用。该物质的结构简式如图所示,维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有( )
A.离子键、共价键 B.离子键、氢键、共价键
C.氢键、范德华力 D.离子键、氢键、范德华力
【答案】D
【解析】维生素B1分子中含有氨基和羟基,易形成氢键,故溶于水时要破坏离子键、氢键和范德华力,D项正确。
典例4 试用有关知识解释下列现象:
(1)乙醚(C2H5OC2H5)的相对分子质量大于乙醇,但乙醇的沸点却比乙醚高很多,原因是 。
(2)乙酸易溶于水,除了它是极性分子外,还因为 。
(3)从氨合成塔里出来的H2、N2、NH3的混合物中分离出NH3,常采用加压使NH3液化的方法,原因是 。
(4)有机物A()的结构可以表示为(虚线表示氢键),而有机物B()只能形成分子间氢键。工业上用水蒸气蒸馏法将A和B进行分离,首先被蒸出的成分是 ,原因是 。
【答案】(1)乙醇分子之间形成的氢键作用远大于乙醚分子间的范德华力,故其沸点比乙醚高很多
(2)乙酸与水分子间可形成氢键,增大了乙酸在水中的溶解性
(3)NH3分子间可以形成氢键,而N2、H2分子间的范德华力很小,故NH3可采用加压液化的方法从混合物中分离
(4)A 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
归纳总结 1.氢键属于分子间作用力,不属于化学键。
2.存在氢键则必然存在范德华力,但存在范德华力不一定存在氢键。
3.解释物质熔、沸点偏高,在水中溶解度较大的原因时,首先要考虑是否形成了氢键,其次要考虑范德华力,有时也用到相似相溶原理。
训练3 关于氢键,下列说法正确是( )
A.所有含氢元素的化合物中都存在氢键,氢键比范德华力强
B.H2O是一种非常稳定的化合物,就是由于水分子间形成氢键所致
C.氢原子和非金属性很强的元素原子(F、O、N)形成的共价键,称为氢键
D.分子间形成的氢键使相应物质的熔点和沸点升高,氢键也可存在于分子内
【答案】D
【解析】含有氢元素不一定有氢键,如甲烷分子间不能形成氢键,A项错误;氢键只影响物质的物理性质,H2O是一种非常稳定的化合物,是因为H—O键的稳定性强,B项错误;氢键不属于化学键,C项错误。
训练4 下列现象与氢键有关的是( )
①HF的熔、沸点比ⅦA族其他元素氢化物的高
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氨气极易溶于水
⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
⑥水分子在高温下也很稳定
A.①②③④⑤⑥ B.①②③④⑤ C.①②③④ D.①②③
【答案】B
【解析】①因ⅦA族中,F的非金属性最强,HF分子之间存在氢键,则HF的熔、沸点比ⅦA族其他元素氢化物的高,正确;②小分子的醇、羧酸与水分子之间能形成氢键,故可以和水以任意比互溶,正确;③冰比水中存在更多氢键,使其体积变大,故冰的密度比液态水的密度小,正确;④氨气与水分子都是极性分子,氨气与水分子间存在氢键,所以氨气极易溶于水,正确;⑤对羟基苯甲酸易形成分子间氢键,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,正确;⑥水分子在高温下也很稳定,这与化学键有关,而与氢键无关,错误。
课堂小结
【随堂检测】
1.下列关于氢键的说法中正确的是( )
A.氢键属于共价键
B.氢键只存在于分子之间
C.氢键的形成使物质体系的能量降低
D.氢键在物质内部一旦形成,就不会再断裂
【答案】C
【解析】氢键是一种特殊的分子间作用力,可以存在于分子内部也可以存在于分子之间。氢键在一定条件下会断裂,如发生化学反应时,就可以破坏分子内的氢键。
2.水分子间可通过一种叫“氢键”的作用彼此结合而形成(H2O)n,在冰中n值为5。即每个水分子被其他4个水分子包围形成变形四面体,如图所示为(H2O)5单元,由无限个这样的四面体通过氢键构成一个庞大的分子晶体,即冰。下列有关叙述正确的是( )
A.1 ml冰中含有4 ml氢键
B.1 ml冰中含有4×5 ml氢键
C.平均每个水分子只含有2个氢键
D.平均每个水分子只含有54个氢键
【答案】C
【解析】由题图可知,每个水分子(处于四面体的中心)与4个水分子(处于四面体的4个顶点)形成4个氢键,因为每个氢键都是由2个水分子共同形成的,所以每个水分子形成的氢键数目为4×12=2。
3.关于氢键,下列说法正确的是( )
A.分子中有N、O、F原子,分子间就存在氢键
B.因为氢键的缘故,熔、沸点比高
C.NH3的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键
D.“可燃冰”——甲烷水合物(CH4·8H2O)中CH4与H2O之间存在氢键
【答案】B
【解析】分子中有N、O、F原子,分子间不一定存在氢键,如含氮的氮气与含氢的氢气分子间不存在氢键,所以并不是所有含N、O、F的分子和含有氢原子的分子间都存在氢键,A项错误;中2个基团靠得很近,形成分子内氢键,使熔、沸点偏低,而的2个基团离得较远,容易形成分子间氢键,使熔、沸点偏高,B项正确;NH3的稳定性是由共价键的强度决定的,不是由分子间作用力决定的,氢键属于分子间作用力,主要影响物质的物理性质,C项错误;含有H—F键、H—N键、H—O键的分子间可能产生氢键,CH4不能与水分子形成氢键,D项错误。
4.分析下列化学式中划有横线的元素,选出符合要求的物质,用字母填空。
A.NH3 B.H2O C.HCl D.CH4 E.C2H6 F.N2
(1)所有的外围电子都参与形成共价键的是 。
(2)只有1个外围电子参与形成共价键的是 。
(3)最外层有未参与成键的电子对的是 。
(4)既有σ键又有π键的是 。
(5)分子间存在氢键的是 。
【答案】(1)DE (2)C (3)ABCF (4)F (5)AB
【解析】NH3中N原子分别与3个H原子形成3个σ键,还有1对未成键电子;H2O中O原子与2个H原子形成2个σ键,还有2对未成键电子;HCl中Cl原子与1个H原子形成1个σ键,还有3对未成键电子;CH4中C原子与4个H原子形成4个σ键,所有外围电子都参与成键;C2H6中C原子分别与3个H原子及另1个C原子形成4个σ键,所有外围电子都参与成键;N2中N原子与另1个N原子形成1个σ键,2个π键,还有1对未成键电子。
1.能举例说明不同类型分子间作用力的特征、实质及影响因素,能运用范德华力和氢键解释、预测物质的物理性质。
2.能列举生活中常见物质中存在的氢键,认识氢键在生命活动中扮演的重要角色。
【合作探究】
任务1 范德华力
【学习情境】
壁虎能在天花板或光滑的玻璃上爬行却掉不下来,为什么?这曾是一个困扰科学家一百多年的谜。用电子显微镜可观察到,壁虎的四足覆盖着几十万条纤细的由角蛋白构成的纳米级尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力?实验证明,如果在一个分币的面积上布满100万条壁虎足的细毛,可以吊起20 kg 重的物体。近年来,有人用计算机模拟,证明壁虎的足与墙体之间的作用力在本质上是它的细毛与墙体之间的范德华力。什么是范德华力呢?它对物质的性质有何影响?
【新知生成】
1.分子间作用力
(1)概念:共价分子之间存在的一种相互作用,叫分子间作用力。分子间作用力实质上是一种 作用,它比化学键 得多。
(2)分类: 和 是两种最常见的分子间作用力。
2.范德华力
(1)概念:范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气体中 的作用力。
(2)特点:与共价键不同,范德华力比较 ,且一般 饱和性和方向性。
(3)影响因素:影响范德华力的因素很多,如分子的大小、分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。对于组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力 。
(4)对物质性质的影响:范德华力主要影响由分子构成的物质的物理性质,如 、 、 等,范德华力越大,物质的熔、沸点越 。
【答案】1.(1)静电 弱 (2)范德华力 氢键 2.(1)分子之间 (2)小 没有 (3)越大 (4)熔点 沸点 溶解度 高
【核心突破】
典例1 下列有关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的化学键
B.范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同
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】范德华力的实质是一种电性作用,但范德华力是分子间较弱的作用力,不是化学键,A项错误;化学键是微粒间强烈的相互作用,范德华力是分子间较弱的作用力,B项正确;若分子间的距离足够远,则分子间没有范德华力,C项错误;虽然范德华力非常微弱,但破坏它时也要消耗能量,D项错误。
典例2 六氟化硫分子呈正八面体形结构(如图所示),在高电压下仍有良好的绝缘性,性质稳定,在电器工业方面有着广泛的用途,但逸散到空气中会引起强温室效应。下列有关六氟化硫的推测正确的是( )
A.六氟化硫中各原子均为8电子稳定结构
B.六氟化硫易燃烧生成二氧化硫
C.六氟化硫分子中含极性键、非极性键
D.S—F键是σ键,且键长、键能都相等
【答案】D
【解析】根据题图知,每个F原子和1个S原子形成1对共用电子对,每个S原子和6个F原子形成6对共用电子对,所以F原子都达到8电子稳定结构,但S原子最外层达到12电子,A项错误;六氟化硫中F为-1价,S为+6价,S原子不能再失去电子,所以不能被氧化,故六氟化硫不易燃烧生成二氧化硫,B项错误;通常同种原子间形成非极性键,不同种原子间形成极性键,六氟化硫分子中的S—F键均为极性键,不含非极性键,C项错误;六氟化硫分子中的S—F键都是σ键,为正八面体形结构,所以键长、键能都相等,D项正确。
归纳总结 1.范德华力是一种分子间作用力,很弱,不是化学键;分子间作用力的实质是一种静电作用。
2.组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,物质的熔、沸点就越高。
3.分子间作用力主要影响由分子构成的物质的物理性质,而化学键主要影响物质的化学性质。
训练1 下列叙述错误的是( )
A.气体在一定条件下会凝结为固体或液体,这一现象与分子间作用力有关
B.卤素碳化物(CX4)的熔、沸点随相对分子质量的增大而升高
C.范德华力是一种较弱的化学键
D.范德华力和氢键可同时存在于分子之间
【答案】C
训练2 下列说法正确的是( )
A.化学变化中往往伴随着化学键的破坏与形成,物理变化中一定没有化学键的破坏或形成
B.H2和Cl2在光照条件下反应生成HCl,一定有共价键的断裂和形成
C.在O2、CO2和He中,都存在共价键,它们均由分子构成
D.硫酸钾和硫酸溶于水都电离出硫酸根离子,所以它们在熔融状态下都能导电
【答案】B
【解析】化学变化一定有化学键的断裂和形成,物理变化中可能有化学键的断裂;He是单原子分子,不存在共价键;硫酸是由分子构成的,熔融状态不存在自由移动的离子,不能导电。
任务2 氢键
【学习情境】
DNA分子中的氢键在遗传信息的编码和复制等遗传机制中也扮演着相当重要的角色,这就决定了DNA的解旋以及DNA的变性必然与氢键有关。DNA的解旋就是DNA分子复制时,在解旋酶的作用下,双螺旋上的碱基对的氢键断裂,解开扭成螺旋的两条长链。一般来说DNA的双链结构的稳定性取决于它的碱基组成。由于组成DNA的两条链中A—T含量最高的部分其氢键在比较低的温度中就会拆开,从而导致DNA变性。氢键属于分子间作用力,那么分子间作用力的构成微粒是什么?如何才能形成氢键?
【新知生成】
1.概念:当H原子与 大、半径较小的原子X以共价键结合时,H原子跟另一个 大、半径较小的原子Y之间的作用力。
2.形成条件:氢键普遍存在于已经与 等电负性很大的原子形成共价键的 原子与另外的 等电负性很大的原子之间。
3.强度:比化学键 ,比范德华力 。 于化学键。
4.表示方法:H原子与电负性大、半径较小的原子X以共价键结合时,H原子能够跟另一个电负性大、半径较小的原子Y之间形成氢键,通常用 表示。
5.类型:氢键有 氢键和 氢键两种。
6.对物质物理性质的影响:
(1)对物质熔、沸点的影响:组成和结构相似的物质,当分子间存在氢键时,熔、沸点 ,如HF、H2O、NH3等;而分子内存在氢键时,使熔、沸点 。
(2)对物质溶解度的影响: 分子间存在氢键时,物质的溶解度 ,如NH3、C2H5OH、CH3COOH等分子均与水分子间存在氢键,有利于物质溶解在水中。
(3)对物质密度的影响:氢键的存在会使某些物质的密度反常,如水的密度比冰的密度 。
【答案】1.电负性 电负性 2.N、O、F 氢 N、O、F
3.弱 强 不属 4.X—H…Y 5.分子间 分子内 6.(1)升高 降低 (2)溶剂和溶质 增大 (3)大
【核心突破】
典例3 维生素B1可作为辅酶参与糖的代谢,并有保护神经系统的作用。该物质的结构简式如图所示,维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有( )
A.离子键、共价键 B.离子键、氢键、共价键
C.氢键、范德华力 D.离子键、氢键、范德华力
【答案】D
【解析】维生素B1分子中含有氨基和羟基,易形成氢键,故溶于水时要破坏离子键、氢键和范德华力,D项正确。
典例4 试用有关知识解释下列现象:
(1)乙醚(C2H5OC2H5)的相对分子质量大于乙醇,但乙醇的沸点却比乙醚高很多,原因是 。
(2)乙酸易溶于水,除了它是极性分子外,还因为 。
(3)从氨合成塔里出来的H2、N2、NH3的混合物中分离出NH3,常采用加压使NH3液化的方法,原因是 。
(4)有机物A()的结构可以表示为(虚线表示氢键),而有机物B()只能形成分子间氢键。工业上用水蒸气蒸馏法将A和B进行分离,首先被蒸出的成分是 ,原因是 。
【答案】(1)乙醇分子之间形成的氢键作用远大于乙醚分子间的范德华力,故其沸点比乙醚高很多
(2)乙酸与水分子间可形成氢键,增大了乙酸在水中的溶解性
(3)NH3分子间可以形成氢键,而N2、H2分子间的范德华力很小,故NH3可采用加压液化的方法从混合物中分离
(4)A 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
归纳总结 1.氢键属于分子间作用力,不属于化学键。
2.存在氢键则必然存在范德华力,但存在范德华力不一定存在氢键。
3.解释物质熔、沸点偏高,在水中溶解度较大的原因时,首先要考虑是否形成了氢键,其次要考虑范德华力,有时也用到相似相溶原理。
训练3 关于氢键,下列说法正确是( )
A.所有含氢元素的化合物中都存在氢键,氢键比范德华力强
B.H2O是一种非常稳定的化合物,就是由于水分子间形成氢键所致
C.氢原子和非金属性很强的元素原子(F、O、N)形成的共价键,称为氢键
D.分子间形成的氢键使相应物质的熔点和沸点升高,氢键也可存在于分子内
【答案】D
【解析】含有氢元素不一定有氢键,如甲烷分子间不能形成氢键,A项错误;氢键只影响物质的物理性质,H2O是一种非常稳定的化合物,是因为H—O键的稳定性强,B项错误;氢键不属于化学键,C项错误。
训练4 下列现象与氢键有关的是( )
①HF的熔、沸点比ⅦA族其他元素氢化物的高
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氨气极易溶于水
⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
⑥水分子在高温下也很稳定
A.①②③④⑤⑥ B.①②③④⑤ C.①②③④ D.①②③
【答案】B
【解析】①因ⅦA族中,F的非金属性最强,HF分子之间存在氢键,则HF的熔、沸点比ⅦA族其他元素氢化物的高,正确;②小分子的醇、羧酸与水分子之间能形成氢键,故可以和水以任意比互溶,正确;③冰比水中存在更多氢键,使其体积变大,故冰的密度比液态水的密度小,正确;④氨气与水分子都是极性分子,氨气与水分子间存在氢键,所以氨气极易溶于水,正确;⑤对羟基苯甲酸易形成分子间氢键,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,正确;⑥水分子在高温下也很稳定,这与化学键有关,而与氢键无关,错误。
课堂小结
【随堂检测】
1.下列关于氢键的说法中正确的是( )
A.氢键属于共价键
B.氢键只存在于分子之间
C.氢键的形成使物质体系的能量降低
D.氢键在物质内部一旦形成,就不会再断裂
【答案】C
【解析】氢键是一种特殊的分子间作用力,可以存在于分子内部也可以存在于分子之间。氢键在一定条件下会断裂,如发生化学反应时,就可以破坏分子内的氢键。
2.水分子间可通过一种叫“氢键”的作用彼此结合而形成(H2O)n,在冰中n值为5。即每个水分子被其他4个水分子包围形成变形四面体,如图所示为(H2O)5单元,由无限个这样的四面体通过氢键构成一个庞大的分子晶体,即冰。下列有关叙述正确的是( )
A.1 ml冰中含有4 ml氢键
B.1 ml冰中含有4×5 ml氢键
C.平均每个水分子只含有2个氢键
D.平均每个水分子只含有54个氢键
【答案】C
【解析】由题图可知,每个水分子(处于四面体的中心)与4个水分子(处于四面体的4个顶点)形成4个氢键,因为每个氢键都是由2个水分子共同形成的,所以每个水分子形成的氢键数目为4×12=2。
3.关于氢键,下列说法正确的是( )
A.分子中有N、O、F原子,分子间就存在氢键
B.因为氢键的缘故,熔、沸点比高
C.NH3的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键
D.“可燃冰”——甲烷水合物(CH4·8H2O)中CH4与H2O之间存在氢键
【答案】B
【解析】分子中有N、O、F原子,分子间不一定存在氢键,如含氮的氮气与含氢的氢气分子间不存在氢键,所以并不是所有含N、O、F的分子和含有氢原子的分子间都存在氢键,A项错误;中2个基团靠得很近,形成分子内氢键,使熔、沸点偏低,而的2个基团离得较远,容易形成分子间氢键,使熔、沸点偏高,B项正确;NH3的稳定性是由共价键的强度决定的,不是由分子间作用力决定的,氢键属于分子间作用力,主要影响物质的物理性质,C项错误;含有H—F键、H—N键、H—O键的分子间可能产生氢键,CH4不能与水分子形成氢键,D项错误。
4.分析下列化学式中划有横线的元素,选出符合要求的物质,用字母填空。
A.NH3 B.H2O C.HCl D.CH4 E.C2H6 F.N2
(1)所有的外围电子都参与形成共价键的是 。
(2)只有1个外围电子参与形成共价键的是 。
(3)最外层有未参与成键的电子对的是 。
(4)既有σ键又有π键的是 。
(5)分子间存在氢键的是 。
【答案】(1)DE (2)C (3)ABCF (4)F (5)AB
【解析】NH3中N原子分别与3个H原子形成3个σ键,还有1对未成键电子;H2O中O原子与2个H原子形成2个σ键,还有2对未成键电子;HCl中Cl原子与1个H原子形成1个σ键,还有3对未成键电子;CH4中C原子与4个H原子形成4个σ键,所有外围电子都参与成键;C2H6中C原子分别与3个H原子及另1个C原子形成4个σ键,所有外围电子都参与成键;N2中N原子与另1个N原子形成1个σ键,2个π键,还有1对未成键电子。
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