学年高中化学第二章第三节分子的性质第2课时较强的分子间作用力氢键教案新人教版选修3文档格式.docx

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试在下图中画出氢键。

【考点】　氢键的形成及存在

【题点】　氢键的形成及表示方法

答案　

解析　依据氢键的表示方法及形成条件画出。

例2

　下列物质中，分子内和分子间均可形成氢键的是（　　）

A．NH3B．

C．H2OD．C2H5OH

【题点】　氢键的形成条件及存在

答案　B

解析　形成氢键的分子含有N—H、H—O或H—F键。

NH3、H2O、CH3CH2OH都能形成氢键但只存在于分子间。

B中

的O—H键与O—H键间可形成分子间氢键，O—H键与

间形成分子内氢键。

二、氢键对物质性质的影响

1．氢键对物质性质的影响

（1）当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将升高。

（2）当形成分子内氢键时，物质的熔、沸点将降低。

2．氢键与水分子的性质

（1）水结冰时，体积膨胀，密度减小。

（2）接近沸点时形成“缔合分子”，水蒸气的相对分子质量的测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量偏大。

例3

　下列与氢键有关的说法中错误的是（　　）

A．卤化氢中HF沸点较高，是由于HF分子间存在氢键

B．邻羟基苯甲醛（

）的熔、沸点比对羟基苯甲醛（

）的熔、沸点低

C．氨水中存在分子间氢键

D．形成氢键A—H…B—的三个原子总在一条直线上

【考点】　氢键对物质性质的影响

【题点】　氢键对物质熔、沸点的影响

答案　D

解析　HF分子间存在氢键F—H…F—，使氟化氢分子间作用力增大，所以卤化氢中氟化氢的沸点较高，A正确；

邻羟基苯甲醛可形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛可形成分子间氢键，所以邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点低，B正确；

氨水中氨分子之间、水分子之间以及氨分子与水分子之间都存在氢键，C正确；

氢键具有一定的方向性，但形成氢键的原子不一定在一条直线上，如

，故D错误。

易错提醒

形成氢键A—H…B—的三个原子不一定在一条直线上；

分子内氢键使物质的熔、沸点降低，而分子间氢键使物质的熔、沸点升高。

例4

　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，其原因是_______________________________________________________。

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__________________________________，如果把这些氢化物分子间存在的主要影响沸点的相互作用表示为A—H…B—，则A元素一般具有的特点是________________。

答案　A　D　组成和结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高　H2O、HF、NH3都存在分子间氢键　电负性大，原子半径小

解析　ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族第二周期元素的气态氢化物中沸点最高的是水，最低的是甲烷；

由图可知，A、B、C、D曲线中表示ⅥA族元素气态氢化物沸点的是曲线A；

表示ⅣA族元素气态氢化物沸点的是曲线D。

同一主族中第三、四、五周期元素的气态氢化物中分子间的范德华力依次增大，所以沸点依次升高。

A、B、C曲线中第二周期元素的气态氢化物中分子间都存在氢键，所以它们的沸点显著高于第三周期元素气态氢化物的沸点。

1．正误判断

（1）只要分子中含有氢原子即可形成氢键（　×

　）

（2）由氢键的形成过程可知，氢键本质上属于配位键（　×

（3）范德华力和氢键可同时存在于分子之间（　√　）

（4）能形成氢键的分子可以尽可能多的通过氢键与其他分子结合（　×

（5）只要分子能形成氢键，就可使分子的熔、沸点升高（　×

（6）HF水溶液中存在四种形式的氢键（　√　）

2．下列每组物质都能形成分子间氢键的是（　　）

A．HClO4和H2SO4B．CH3COOH和H2Se

C．C2H5OH和NaOHD．H2O2和HI

【考点】　氢键的形成与存在

答案　A

解析　HClO4和H2SO4可形成分子间氢键，A正确；

Se的非金属性较弱，H2Se不能形成分子间氢键，B错误；

NaOH是离子化合物，不能形成分子间氢键，C错误；

HI中碘元素的非金属性较弱，不能形成分子间氢键，D项错误。

3．（2019·

江门高二检测）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（　　）

【题点】　氢键的形成与表示方法

解析　从氢键的成键原理上讲，A、B都成立；

但从立体构型上讲，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。

4．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．对羟基苯甲醇

与邻羟基苯甲醇

D．H2O与H2Te

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、邻羟基苯甲醇等容易形成分子内氢键，沸点较低，而对羟基苯甲酸、对羟基苯甲醇则容易形成分子间氢键，沸点较高，所以B选项正确，C选项错误；

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。

5．试用有关知识解释下列现象：

（1）乙醚（C2H5OC2H5）的相对分子质量远大于乙醇，但乙醇的沸点却比乙醚高很多，原因：

________________________________________________________________________。

（2）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：

_________________________________________________________________________。

（3）水在常温下，其组成的化学式可用（H2O）m表示，原因：

__________________________。

【题点】　氢键对物质性质影响的综合考查

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，故沸点比乙醚高很多

（2）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

（3）常温下，液态水中水分子间通过氢键缔合成较大分子团，所以用（H2O）m表示，而不是以单个分子形式存在

题组一　氢键的形成与存在

1．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．只有电负性很大、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，氢键一般存在于含N—H、H—O、H—F键的物质中。

氢键不是化学键，是介于范德华力和化学键之间的特殊作用力，本质上也是一种静电作用。

2．（2018·

新郑一中月考）下列几种氢键：

①O—H…O—，②N—H…N—，③F—H…F—，④O—H…N—，按氢键从强到弱的顺序排列正确的是（　　）

A．③>

①>

④>

②B．①>

②>

③>

④

C．③>

④D．①>

②

解析　F、O、N电负性依次降低，F—H、O—H、N—H键的极性依次降低，故F—H…F—中氢键最强，其次为O—H…O—，再次是O—H…N—，最弱的为N—H…N—。

南京高二月考）下列物质均易溶于水，但其纯物质分子间不能形成氢键的是（　　）

A．HCHOB．CH3OH

C．CH3COOHD．HF

解析　甲醛中碳原子的电负性不大，故分子间不能形成氢键；

甲醇分子间能形成氢键，表示为：

O—H…O；

乙酸分子间能形成氢键，表示为：

氟化氢分子间能形成氢键，表示为：

F—H…F。

题组二　氢键对物质性质的影响

4．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．每个水分子内平均含有两个氢键

解析　由于冰中的水分子间的氢键多于液态水中的氢键，分子间的距离较大，所以其密度小于液态水，A项错误；

由于水分子之间存在氢键，水分子通常以几个分子聚合的形式存在，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，B项正确；

水分子内不含氢键，水中的氢键只存在于水分子之间，D项错误。

5．（2018·

四川乐山沫若中学高二月考）下列现象与氢键有关的是（　　）

①NH3的熔、沸点比ⅤA族其他元素的氢化物的熔、沸点高

②冰的密度比液态水的密度小

③尿素的熔、沸点比醋酸的高

④邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低

⑤水分子高温下也很稳定

A．①②③④⑤B．①②③④

C．①②③D．①②

解析　①第ⅤA族中，N元素的非金属性最强，NH3分子之间存在氢键，则NH3的熔、沸点比ⅤA族其他元素氢化物的高，正确；

②冰中水分子间主要作用力是氢键（当然也存在范德华力），氢键使其体积变大，则相同质量时冰的密度比液态水的密度小，正确；

③两者的相对分子质量相同，尿素分子间形成的氢键比醋酸分子间形成的氢键多，则尿素的熔、沸点比醋酸的高，正确；

④对羟基苯甲酸形成分子间氢键，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；

⑤水分子高温下也很稳定，其稳定性与化学键有关，而与氢键无关，错误。

6．已知各种硝基苯酚的性质如下表：

名称

结构式

25℃水中溶解度/g

熔点/℃

沸点/℃

邻硝基苯酚

0.2

45

100

间硝基苯酚

1.4

96

194

对硝基苯酚

1.7

114

295

下列关于各种硝基苯酚的叙述不正确的是（　　）

A．邻硝基苯酚分子内形成氢键，使其熔、沸点低于另外两种硝基苯酚

B．间硝基苯酚不仅分子间能形成氢键，也能与水分子形成氢键

C．对硝基苯酚分子间能形成氢键，使其熔、沸点较高

D．三种硝基苯酚都能形成分子内氢键

解析　当分子形成分子内氢键时，熔、沸点降低，A正确；

间硝基苯酚中与N原子相连的O原子易与水分子中的H原子形成氢键，B正确、D错误；

对硝基苯酚能形成分子间氢键，使其熔、沸点升高，C正确。

7．（2018·

宁夏石嘴山三中高二期中）下列说法不正确的是（　　）

A．某金属元素气态基态原子的逐级电离能的数值分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703……当它与氯气反应时生成的阳离子是X2＋

B．在氨水中，大部分NH3与H2O以氢键结合形成NH3·

H2O分子，则NH3·

H2O的结构式为

C．标准状况下，22.4LC2H2中所含的π键数和18g冰中所含的氢键数均为2NA

D．由于氢键的作用，NH3、H2O、HF中的沸点反常，且沸点高低顺序为HF>

H2O>

NH3

解析　该元素第三电离能剧增，最外层应有2个电子，当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是X2＋，故A正确；

乙炔的结构式为H—C≡C—H，则1mol乙炔中含2molπ键，冰中水分子的O原子的排列方式类似于金刚石中的C原子，每2个O原子间都有一个H原子，更靠近H原子的O原子与它形成共价键，另一个与它形成氢键，即每个H原子都形成一个氢键，所以1mol冰中存在2mol氢键，标准状况下22.4LC2H2的物质的量为1mol,18g冰的物质的量也为1mol，故C正确；

由于氢键的作用，使NH3、H2O、HF在同主族氢化物的沸点反常，但常温下水为液体，则沸点高低顺序为H2O>

HF>

NH3，故D错误。

题组三　关于氢键、范德华力的综合考查

8．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<

HCl<

HBr<

HI

D．CH4<

SiH4<

GeH4<

SnH4

【题点】　范德华力与氢键的综合考查

解析　分子晶体的熔、沸点高低由分子间作用力的大小决定，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逐渐增大，但是，HF分子间存在氢键，故HF的沸点是最高的，C错误。

9．二甘醇可用作溶剂、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HO—CH2CH2—O—CH2CH2—OH。

下列有关二甘醇的叙述正确的是（　　）

A．符合通式CnH2nO3

B．分子间能形成氢键

C．分子间不存在范德华力

D．分子中含σ键和π键

解析　二甘醇的分子式为C4H10O3，不符合通式CnH2nO3；

二甘醇分子之间能形成O—H…O—，也存在范德华力。

10．（2019·

武汉期中）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

解析　分子内含有氨基和羟基，易形成氢键，故溶于水时要破坏离子键、氢键和范德华力。

11．

（1）铜与类卤素（SCN）2反应生成Cu（SCN）2,1mol（SCN）2中含有π键的数目为______；

类卤素（SCN）2对应的酸有两种，理论上硫氰酸（H—S—C≡N）的沸点低于异硫氰酸（H—N==C==S）的沸点，其原因是__________________________________________________________。

（2）乙二胺（H2N—CH2—CH2—NH2）与CaCl2溶液可形成配离子（结构如图），乙二胺分子中氮原子的杂化类型为__________；

乙二胺和三甲胺[N（CH3）3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是____________________________________________________________。

答案　

（1）4NA　异硫氰酸分子间能形成氢键，而硫氰酸不能

（2）sp3杂化　乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键

解析　

（1）（SCN）2的结构式为N≡C—S—S—C≡N，单键为σ键，三键中含有1个σ键、2个π键，故1mol（SCN）2中含有π键的数目为4NA；

异硫氰酸分子间能形成氢键，而硫氰酸不能，故异硫氰酸的沸点较高。

（2）乙二胺（H2N—CH2—CH2—NH2）中N原子形成3个σ键，含1对孤电子对，价层电子对数为4，采取sp3杂化；

乙二胺（H2N—CH2—CH2—NH2）分子之间可以形成氢键，三甲胺[N（CH3）3]分子之间不能形成氢键，故乙二胺的沸点较高。

12．

（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

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）O—H键、氢键、范德华力

解析　

（1）①“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是范德华力和氢键。

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与水分子的结合能，因此可以实现用CO2置换CH4的设想。