高二人教版化学选修3同步作业第二章 第三节 第2课时较强的分子间作用力氢键.docx

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高二人教版化学选修3同步作业第二章第三节第2课时较强的分子间作用力氢键

第2课时　较强的分子间作用力——氢键

1．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（　　）

答案　B

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，易于提供孤电子对，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·H2ONH

＋OH－可知答案是B。

2．下列物质中含有氢键，且氢键最强的是（　　）

A．甲醇B．NH3C．冰D．（HF）n

答案　D

解析　氢键可表示为X—H…Y—（X、Y可相同也可不同，一般为N、O、F），当X、Y原子半径越小、电负性越大时，在分子间H与Y产生的静电吸引作用越强，形成的氢键越牢固。

3．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

答案　C

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。

4．下列事实与氢键没有关系的是（　　）

A．H2O比H2S更难分解

B．HF的熔、沸点高于HCl

C．酒精可以和水以任意比例互溶

D．邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛

答案　A

解析　溶质与水分子间形成氢键会促进溶解，分子间形成氢键会导致物质的熔、沸点升高，分子内形成氢键则会导致物质的熔、沸点降低。

氢化物的稳定性与分子内的共价键的键能有关，与氢键无关。

常见的氢化物分子间存在氢键的有HF、H2O、NH3。

酒精分子中—OH极性强，能与水形成氢键。

邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛易形成分子间氢键。

5．下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是（　　）

A．F2>Cl2>Br2>I2

B．CF4>CCl4>CBr4>CI4

C．HF

D．CH4

答案　D

解析　物质的熔、沸点高低由分子间作用力大小决定，分子间作用力越大，熔、沸点越高，反之越低。

A中卤素单质随相对分子质量的增大，分子间作用力逐渐增大，熔、沸点升高，故A错误；同理B错误；C中虽然四种物质的相对分子质量增大，但是，在HF分子中存在氢键，故HF的熔、沸点是最高的。

6．下列叙述正确的是（　　）

A．由于氢键的存在，使水凝结为冰时密度减小，体积增大

B．由于氢键的存在，导致某些物质的气化热、升华热减小

C．氢键能存在于固态、液态甚至于气态中

D．氢键能随时断裂、随时形成

答案　A

解析　氢键是比范德华力强而比化学键弱的一种分子间作用力，水分子间形成氢键使水结成冰，水的密度减小，体积增大。

7．共价键、离子键和范德华力是构成物质时粒子间的不同作用力。

下列物质中，只含有上述一种作用力的是（　　）

A．干冰B．氯化钠

C．氢氧化钠D．碘

答案　B

解析　A中，干冰由CO2分子构成，故存在分子间作用力，CO2分子内部存在极性键；B中，氯化钠由Na＋和Cl－构成，只存在离子键；C中，氢氧化钠由Na＋和OH－构成，故存在离子键，OH－内存在极性键；D中，碘是由I2分子构成，故存在分子间作用力，I2分子内部存在非极性键。

8．下列说法中错误的是（　　）

A．卤化氢中，HF沸点最高，是由于HF分子间存在氢键

B．H2O的沸点比HF的高，可能与氢键有关

C．氨水中含有分子间氢键

D．氢键X—H…Y的三个原子总在一条直线上

答案　D

解析　因氟化氢分子之间存在氢键，所以HF是卤化氢中沸点最高的；氨水中除NH3分子之间存在氢键，NH3与H2O，H2O与H2O之间都存在氢键，C正确；氢键中的X—H…Y三原子应尽可能的在一条直线上，但在特定条件下，如空间位置的影响下，也可能不在一条直线上，故D错。

9．下列说法不正确的是（　　）

A．分子间作用力是分子间相互作用力的总称

B．分子间氢键的形成除使物质的熔、沸点升高外，对物质的溶解度等也有影响

C．范德华力与氢键可同时存在于分子之间

D．氢键是一种特殊的化学键，它广泛存在于自然界中

答案　D

解析　分子间存在多种相互作用力，这些作用统称为分子间作用力，A正确；分子间氢键的形成除使物质的熔、沸点升高外，对物质的溶解度也有影响，B正确；范德华力和氢键均属分子间的作用力，两者有可能同时存在于分子之间，C正确；氢键属于分子间作用力，而不是化学键，D错误。

10．比较下列化合物的沸点，前者低于后者的是（　　）

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

答案　B

解析　氢键分为两类：

存在于分子之间时，称为分子间氢键；存在于分子内部时，称为分子内氢键。

同类物质相比，分子内形成氢键的物质的熔、沸点要低于分子间形成氢键的物质的熔、沸点。

如邻羟基苯甲酸、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选项正确；对于A选项，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℃）；同样道理，D选项中，H2O的沸点（100℃）高于H2Te的沸点。

11．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______________________。

的沸点比

高，原因是________________________________________________________________________。

（3）H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采取________杂化。

H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为_________________________________________________

________________________________________________________________________。

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）sp3　H2O中O原子有2对孤电子对，H3O＋中O原子只有1对孤电子对，排斥力较小

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＝

×（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＋的VSEPR模型为四面体，因此H3O＋中O原子采取的是sp3杂化；同理可以计算出H2O中O原子上的孤电子对数＝

×（6－2×1）＝2，因此排斥力较大，水分子中H—O—H键角较小。

12．X、Y、Z、Q、E五种元素中，X原子核外的M层中只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳内含量（质量分数）最高的元素，Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和，E在元素周期表的各元素中电负性最大。

请回答下列问题：

（1）X、Y的元素符号依次为________、________。

（2）XZ2与YZ2分子的立体构型分别是__________和________，相同条件下两者在水中的溶解度较大的是________（写分子式），理由是_________________________________________。

（3）Q的元素符号是________，它属于第________周期，它的核外电子排布式为__________________________，在形成化合物时它的最高化合价为____________。

（4）用氢键表示式写出E的氢化物溶液中存在的所有氢键：

___________________________。

答案　

（1）S　C

（2）V形　直线形　SO2　因为CO2是非极性分子，SO2和H2O都是极性分子，SO2在H2O中的溶解度较大

（3）Cr　四　1s22s22p63s23p63d54s1　＋6价

（4）F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O

解析　由“X原子核外的M层中只有两对成对电子”则X为硫元素。

“Y原子核外的L层电子数是K层的两倍”则Y为碳元素。

“Z是地壳内含量最高的元素”则Z为氧元素。

“Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和”则Q为铬元素，其元素符号为Cr，位于元素周期表的第四周期，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，在形成化合物时其最高化合价为＋6价。

“E在元素周期表的各元素中电负性最大”即E为氟（F）元素，在E的氢化物（HF）溶液中存在的所有氢键为F—H…O、O—H…F、O—H…O、F—H…F。

XZ2与YZ2分别为SO2和CO2分子，其立体构型分别为V形（角形）和直线形，在相同条件下二者在水中溶解度较大的是SO2，原因是CO2是非极性分子，SO2和H2O都是极性分子，SO2在H2O中溶解度较大。

13．

（1）一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构（如下图所示）的水合物晶体，其相关参数见下表。

CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。

　　　参数

分子

分子直径/nm

分子与H2O的结合能E/kJ·mol－1

CH4

0.436

16.40

CO2

0.512

29.91

①“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是______________________________________。

②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。

已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是

________________________________________________________________________。

（2）H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为

________________________________________________________________________。

答案　

（1）①氢键、范德华力

②CO2的分子直径小于笼状空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4

（2）H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键

解析　

（1）①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是分子间作用力和氢键。

②根据表格数据可知，笼状空腔的直径是0.586nm，而CO2分子的直径是0.512nm，笼状空腔直径大于CO2分子的直径，而且CO2与水分子之间的结合能大于CH4，因此可以实现用CO2置换CH4的设想。

（2）水可以与乙醇互溶，是因为H2O与CH3CH2OH之间可以形成分子间氢键。

14．现有A、B两有机物，结构简式如下所示，

A可通过分子内氢键形成一个六元环，而B只能通过分子间氢键缔合。

（1）若用“

”表示硝基、用“…”表示氢键，画出A分子形成分子内氢键时的结构：

__________________。

（2）A、B分别溶于水，________的溶解度稍大些。

（选填“A”或“B”，下同）

（3）工业上用水蒸气蒸馏法分离A、B的混合物，则首先被蒸出的成分是________。

答案　

（1）

（2）B　（3）A

15．水是自然界中普遍存在的一种物质，也是维持生命活动所必需的一种物质。

信息一：

水的性质存在许多反常现象，如固态密度小于液态密度使冰浮在水面上，沸点相对较高使水在常温常压下呈液态等。

信息二：

在20℃、1个大气压下，水可以结成冰，称为“热冰”（如图）：

试根据以上信息回答下列问题：

（1）s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为δss，p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键可用符号表示为δpp，则H2O分子中含有的共价键用符号表示为____________。

（2）下列物质熔化时，所克服的微粒间的作用与“热冰”熔化时所克服的作用类型完全相同的是__________（填字母）。

A．金刚石B．干冰

C．食盐D．固态氨

（3）已知：

2H2OH3O＋＋OH－，H3O＋的立体构型是______________，在OH－、H2O、H3O＋、H2O2中均含有的化学键是________（填字母）。

A．极性键B．非极性键

C．配位键D．氢键

（4）根据等电子原理，写出短周期元素原子形成的与H3O＋互为等电子体的分子或离子____________。

（5）水的分解温度远高于其沸点的原因是______________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）δsp　

（2）D　（3）三角锥形　A　（4）NH3

（5）水分解必须破坏O—H共价键，而水沸腾只需破坏氢键和分子间作用力