物质结构与性质第二章第3节 第2课时范德华力和氢键课时作业
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第二章《分子结构与性质》导学案第三节分子的性质(第二课时范德华力和氢键)【学习目标】1.通过阅读思考、讨论交流,认识范德华力与化学键的区别,能说明分子间作用力对物质的状态等方面的影响。
2.通过问题探究、典例剖析,知道氢键的形成过程、条件及特点,能判断氢键的存在及氢键对物质性质的影响。
【学习重点】分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响【学习难点】氢键的形成条件及对物质物理性质的影响【自主学习】旧知回顾:12.气体在加压或降温时为什么会变成液体或固体的原因是3.什么是化学键?它对物质的性质有何影响?【温馨提示】化学键(chemical bond)是指分子或晶体内相邻原子(或离子)间强烈的相互作用。
化学键可以影响物质的物理性质,如离子晶体和原子晶体的熔沸点就取决于离子键和共价键的强弱。
还可以影响物质的化学性质,如你所说的键能越大物质越稳定。
化学键还可以解释化学反应的热效应,断键吸热,形成键放热。
新知预习:1.范德华力是分子之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(固态液态)存在。
影响范德华力大小的因素主要有分子的极性和相对分子质量,范德华力主要影响物质的物理性质。
2.氢键是一种分子间作用力。
它是由已经与电负性很强的原子(如N、F、O)形成共价键的氢原子与另一个分子中或同一分子中电负性很强的原子之间的作用力。
氢键不属于化学键,是一种分子间作用力,氢键键能较小,约为化学键的十分之几,但比范德华力强。
氢键具有一定的方向性和饱和性。
【同步学习】情景导入:我们知道,化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成的过程,因此,化学键主要影响物质的化学性质。
那么,物质的溶沸点、溶解性等物理性质又受什么影响呢?这节课我们就来研究解决这一问题。
活动一、范德华力及其对物质性质的影响1.阅读思考:阅读教材P47页内容,思考范德华力含义、特征分别是什么?【温馨提示】(1)定义:范德华力是分子之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(固态液态)存在。
键的极性和分子的极性范德华力和氢键及其对物质性质的影响(30分钟50分)一、选择题(本题包括4小题,每小题5分,共20分)1。
(2020·太原高二检测)下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是()A。
在相同条件下,N2在水中的溶解度小于O2B。
HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱C.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高D。
CH3CH3、CH3CH2CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高【解析】选B。
A项中,N2和O2都是非极性分子,在水中的溶解度都不大,但在相同条件下,O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大,故O2在水中的溶解度大于N2。
B项中,HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子中的氢卤键的强弱有关,而与分子间作用力无关.C项中,F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相似,分子间作用力随相对分子质量的增大而增大,故其熔、沸点逐渐升高。
D项中,烷烃分子之间的作用力随相对分子质量的增大而增大,故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高,在烷烃的同分异构体中,支链越多分子结构越对称,分子间作用力越小,熔、沸点越低,故异丁烷的沸点小于正丁烷。
【补偿训练】下列关于范德华力的叙述正确的是()A。
是一种较弱的化学键B。
分子间的范德华力越大,分子就越稳定C.相对分子质量相同的分子之间的范德华力也相同D.稀有气体的原子间存在范德华力【解析】选D。
范德华力是分子间存在的较弱的相互作用,它不是化学键,A错误;分子的稳定性是由形成分子的原子之间的化学键强弱决定的,与分子间作用力大小无关,B错误;相对分子质量相同,范德华力不一定相同,如CO与N2,相对分子质量相同,但分子间作用力CO大,C错误;稀有气体为单原子分子,分子之间靠范德华力相结合,D正确。
2.如图中每条折线表示周期表第ⅣA族~第ⅦA族中的某一族元素氢化物的沸点变化,每个小黑点代表一种氢化物,其中a点代表的是()A.HCl B。
第2课时范德华力、氢键及其对物质性质的影响与溶解性一、选择题1.下列事实与氢键有关的是()A.水加热到很高的温度都难以分解B.水结成冰体积膨胀,密度变小C.CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高D.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱2.有下列两组命题BA.Ⅰ①B.Ⅱ②C.Ⅲ③D.Ⅳ④3.下列叙述正确的是()A.同主族金属的原子半径越大,熔点越高B.稀有气体原子序数越大沸点越高C.分子间作用力越弱,分子晶体的熔点越低D.同周期元素的原子半径越小,越易失去电子4.你认为下列说法不正确的是()A.氢键存在于分子之间,不存在于分子之内B.对于组成和结构相似的分子,其范德华力随着相对分子质量的增大而增大C.NH3极易溶于水而CH4难溶于水的原因是NH3是极性分子,CH4是非极性分子D.冰熔化时只破坏分子间作用力5.固体乙醇晶体中不存在的作用力是()A.极性键B.非极性键C.离子键D.范德华力6.2007年9月,美国科学家宣称:普通盐水在某种无线电波照射下可以燃烧,这一发现,有望解决用水作人类能源的重大问题。
无线电波可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”,释放出氢原子,若点火,氢原子就会在该种电波下持续燃烧。
上面所述中“结合力”的实质是()A.分子间作用力B.氢键C.非极性共价键D.极性共价键7.氨气溶于水时,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()二、非选择题8.在极性分子中,正电荷重心同负电荷重心间的距离称偶极长,通常用d表示。
极性分子的极性强弱同偶极长和正(或负)电荷重心的电量(q)有关,一般用偶极矩(μ)来衡量。
分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积,即μ=d·q。
试回答以下问题:(1)HCl、CS2、H2S、SO2四种分子中μ=0的是__________________;(2)对硝基氯苯、邻硝基氯苯、间硝基氯苯,3种分子的偶极矩由大到小的排列顺序是:__________________;(3)实验测得:μ(PF3)=1.03、μ(BCl3)=0。
第2课时分子间作用力分子的手性基础过关练题组一范德华力1.下列关于范德华力的叙述正确的是(深度解析)A.是一种较弱的化学键B.分子间存在的较强的相互作用C.直接影响所有物质的熔、沸点D.稀有气体的分子间存在范德华力2.下列过程克服了范德华力的是()A.氯化钠熔化B.HCl溶于水C.碘升华D.氢氧化钠熔化3.下列叙述与范德华力无关的是()A.气态物质加压或降温时能变为液态或固态B.熔、沸点:CH3CH3<CH3(CH2)2CH3C.干冰易升华,SO2固体不易升华D.氯化钠的熔点较高4.下列说法正确的是()A.随着原子序数的增加,卤化物CX4分子间作用力逐渐增大,所以相应的熔、沸点也逐渐升高B.冰融化时,分子中H—O键发生断裂C.由于H—O键比H—S键牢固,所以水的熔、沸点比H2S高D.在由分子构成的物质中,分子间作用力越大,该物质越稳定5.下列叙述与范德华力无关的是()A.干冰易升华B.通常状况下氯化氢为气体C.氟、氯、溴、碘单质的熔、沸点依次升高D.氟、氯、溴、碘的简单氢化物的稳定性越来越弱6.(2020山东枣庄三中高二月考)下列说法正确的是()A.分子间作用力的作用能与化学键的键能大小相当B.分子间作用力的作用能远大于化学键的键能,是一种很强的作用力C.分子间作用力主要影响物质的化学性质D.物质中相邻原子或离子之间强烈的相互作用称为化学键,而分子之间也存在相互作用,称为分子间作用力7.从微粒之间的作用力角度解释下列事实。
(1)溴化氢受热比碘化氢受热难分解:。
(2)溴化氢比碘化氢沸点低:。
8.硅烷(Si n H2n)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示:+2呈现这种变化关系的原因是。
题组二氢键9.下列说法不正确的是()A.分子间作用力包括氢键与范德华力B.分子间氢键的形成除使物质的熔、沸点升高,对物质的溶解性、电离等也有影响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10.氨气溶于水中,大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O。
第二课时分子间的作用力分子的手性必备知识基础练1.(湖南长沙高二检测)以下对冰的描述中不正确的是( )A.冰形成后,密度小于水,故冰山浮在水面上,能导致游轮被撞沉B.水在4 ℃时达到最大密度,4 ℃后水的密度变小C.范德华力与氢键可同时存在于分子之间D.在冰中含有的作用力只有共价键和氢键2.下列几种氢键:①O—H…O②N—H…N③F—H…F④O—H…N其强度由强到弱的排列顺序是( )A.③①④②B.①②③④C.③②①④D.①④③②3.下列说法不正确的是( )A.氢键既可存在于分子之间,也能存在于某些物质的分子之内B.对于组成和结构相似的分子,其范德华力随着相对分子质量的增大而增大C.分子之间形成的氢键与分子内形成的氢键都会使物质的沸点升高D.冰融化时只克服分子间作用力,分子内共价键未受破坏4.(黑龙江哈尔滨高二检测)下列关于CS2、SO2、I2与HF四种物质的说法正确的是( )A.CS2在水中的溶解度很小,是由于其属于极性分子B.SO2和HF均易溶于水,原因之一是它们都是极性分子C.CS2为非极性分子,在四种物质中熔、沸点最低D.I2在酒精中易溶,故可用酒精萃取碘水中的碘5.(辽宁沈阳重点高中联合体高二期末)下列说法正确的是( )①NH3的熔、沸点比第ⅤA族其他元素氢化物的都高②碳原子数相同的多元醇比一元醇在水中的溶解度大③同温同压下,冰的密度比液态水的密度小④尿素[CO(NH2)2]的熔、沸点比醋酸的高⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低⑥水分子稳定是因为水分子间存在氢键A.全部B.只有②③④⑤C.只有①②③④⑤D.只有①②③6.碘单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大的原因是( )A.碘单质和四氯化碳中都含有卤素B.碘是单质,四氯化碳是化合物C.I2是非极性分子,CCl4也是非极性分子,而水是极性分子D.以上说法都不对7.试用有关知识解释下列现象:(1)有机化合物大多难溶于水,而乙醇、乙酸可与水互溶: 。
键的极性和分子的极性范德华力和氢键1.用带静电的有机玻璃棒靠近下列液体的细流,细流发生偏转的是() A.苯B.二硫化碳C.氯水D.四氯化碳2.下列物质中,由极性键形成的非极性分子是()A.CO2B.Br2C.CaCl2D.SO23.下列关于粒子结构的描述错误的是()A.CS2、C2H2、BeCl2都是直线形分子B.CCl4和CH2Cl2均是四面体构型的非极性分子C.H2S和NH3均是由极性键构成的极性分子D.HCl和HS-均是含有一个极性键的18电子粒子4.下列物质的性质可用范德华力的大小来解释的是()A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱B.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点依次升高C.、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氢原子的活泼性依次减弱D.CH3—O—CH3、C2H5OH的沸点依次升高5.下列叙述与分子间作用力无关的是()A.气体物质加压或降温时能凝结或凝固B.干冰易升华C.氟、氯、溴、碘单质的熔、沸点依次升高D.氯化钠的熔点较高6.下列物质中不存在氢键的是()A.冰醋酸中醋酸分子之间B.液态氟化氢中氟化氢分子之间C.氨水中氨分子与水分子之间D.可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子之间7.下列说法正确的是()A.氢键是化学键B.甲烷可与水形成氢键C.乙醇分子跟水分子之间不只存在范德华力D.碘化氢的沸点比氯化氢的沸点高是由于碘化氢分子之间存在氢键8.下列说法正确的是()A.乙硫醇(CH3CH2—SH)比乙醇(CH3CH2—OH)熔点低,原因是乙醇分子间易形成氢键B.氯化钠易溶于水是因为形成了氢键C.氨易液化与氨分子间存在氢键无关D.H2O是一种非常稳定的化合物,这是由于氢键所致9.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 295A.邻-硝基苯酚分子内形成氢键,使其熔沸点低于另两种硝基苯酚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.三种硝基苯酚都不能与水分子形成氢键,所以在水中溶解度小10.在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2分子中:(1)以非极性键结合的非极性分子是________。
第二章第三节第2课时(建议用时:35分钟)知识点基础训练能力提升1.范德华力2,4,5,6,8,912,13,14,15,16,17,182.氢键1,3,7,10,11[基础训练]1.水是生命之源,2014年我国科学家首次拍摄到水分子团簇的空间取向图像,模型如图。
下列关于水的说法正确的是()A.水是弱电解质B.可燃冰是可以燃烧的水C.氢、氧两种元素只能组成水D.0 ℃时冰的密度比液态水的密度大A解析可燃冰是指甲烷水合物,它的外形像冰而不是冰,B项错误;氢、氧两元素可组成H2O、H2O2等物质,C项错误;0 ℃时,水结成冰,冰中由于氢键的作用使其密度比水的密度小,D项错误。
2.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D解析氢键不是化学键,二者之间不是包含与被包含的关系。
3.下列物质中,分子内和分子间均可形成氢键的是()A.NH3C.H2O D.CH3CH2OHB解析形成氢键的分子含有N—H、H—O或H—F键,NH3、H2O、CH3CH2OH有氢键,但只存在于分子间;中—O—H间可在分子间形成氢键,—O—H与可在分子内形成氢键。
4.下列物质的变化,仅破坏范德华力的是()A.碘单质的升华B.NaCl溶于水C.将水加热变为水蒸气D.NH4Cl受热A解析A项,碘升华破坏的是范德华力;C项,液态水变成水蒸气,既破坏了氢键又破坏了范德华力;B、D项破坏的是化学键,NaCl溶于水破坏了离子键,而NH4Cl受热既破坏了离子键又破坏了共价键。
5.下列物质发生变化时,所克服的粒子间的相互作用属于同种类型的是()A.液态HF与液态HBr分别受热变为气体B.氯化铵与苯分别受热变为气体C.氯化钠与氯化氢分别溶解在水中D.碘与干冰分别受热变为气体D解析A项,液态HF存在范德华力和氢键,液态HBr分子之间只存在分子间作用力,错误;B项,氯化铵是离子晶体,受热变为气体破坏的是离子键,而苯是分子晶体,受热变为气体克服的是分子间作用力,错误;C项,氯化钠是离子化合物,溶解破坏的是离子键,氯化氢溶解在水中破坏的是共价键,错误。
课时作业A级
1.用带静电的有机玻璃棒靠近下列液体的细流,细流发生偏转的是()
A.苯B.二硫化碳C.水D.四氯化碳
2.下列物质的性质可用范德华力的大小来解释的是()
A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
B.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点依次升高
C.、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氢原子的活泼性依次减弱
D.CH3—O—CH3、C2H5OH的沸点依次升高
3.下列叙述与分子间作用力无关的是()
A.气体物质加压或降温时能凝结或凝固B.干冰易升华
C.氟、氯、溴、碘单质的熔、沸点依次升高D.氯化钠的熔点较高
4.下列物质中不存在氢键的是()
A.冰醋酸中醋酸分子之间B.液态氟化氢中氟化氢分子之间
C.氨水中氨分子与水分子之间D.可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子之间
5.下列说法正确的是()
A.乙硫醇(CH3CH2—SH)比乙醇(CH3CH2—OH)熔点低,原因是乙醇分子间易形成氢键
B.氯化钠易溶于水是因为形成了氢键
C.氨易液化与氨分子间存在氢键无关
D.H2O是一种非常稳定的化合物,这是由于氢键所致
6.下列几种氢键:①O—H…O、②N—H…N、③F—H…F、④O—H…N,按氢键从强到弱顺序正确的是()
A.③>①>④>②B.①>②>③>④C.③>①>②>④D.①>④>③>②7.下列解释正确的是()
A.H2O很稳定,是因为水分子之间存在氢键
B.HF的熔、沸点在同族元素的氢化物中出现反常,是因为HF分子中有氢键
C.卤素单质从上到下熔沸点升高,是因为它们的组成结构相似,从上到下其摩尔质量增大,分子间的范德华力增大
D.氨气极易溶于水,与氢键没有关系
课时作业B级
8.下图中每条折线表示周期表第ⅣA~ⅦA族中的某一族元素氢化物的沸点变化,每个小黑点代表一种氢化物,其中a点代表的是()
A.H2S B.HCl C.PH3 D.SiH4
9.丁二酮肟常用于检验Ni2+:在稀氨水介质中,丁二酮肟与Ni2+反应可生成鲜红色沉淀,其结构如图所示。
(1)该结构中,碳碳之间的共价键类型是σ键,也是________(填“极性键”或“非极性键”);碳氮之间的共价键类型是________(填“σ键”、“π键”或“σ键和π键”),该键也属于________(填“极性键”或“非极性键”);氮镍之间形成的化学键是________。
(2)该结构中,氧氢之间除共价键外还可能存在________。
(3)该结构中,碳原子的杂化轨道类型有________。
10.X、Y、Z、E四种元素中,X原子核外的M层上只有两对成对电子,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,E在元素周期表中的各元素中电负性最大。
请回答下列问题:
(1)X、Y、E的元素符号为__________、_______________________________________、________。
(2)X、Y、Z、E的氢化物中,存在氢键的是________(用化学式表示),用氢键表示式写出它们的氢化物溶液中存在的所有氢键_____________________________________________________。
11.已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第一个长周期,短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3,它们形成化合物的分子式是XY4。
试回答下列问题:
(1)X元素的原子基态电子排布式为________________,Y元素原子最外层电子的电子排布图为________________。
(2)若X、Y两元素电负性分别为1.8和3.0,试判断XY4中X与Y之间的化学键为________(填“共价键”或“离子键”)。
(3)该化合物的立体构型为________形,中心原子的轨道杂化类型为________,分子为________(填“极性分子”或“非极性分子”)。
(4)该化合物在常温下为液体,该液体微粒间的作用力是________。
(5)该化合物的沸点与SiCl4比较:________(填化学式)的沸点高,原因是___________________________________________________________________________________。
12.按要求回答下列问题。
(1) 化合物NH3的沸点比化合物CH4的高,其主要原因是,NH3极易溶于水的主要原因是,写出氨水中所有氢键的表示形式。
(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。
(3) 对羟基苯甲醛的沸点比邻羟基苯甲醛高,原因是。
课时作业A级
1.【答案】C【解析】只有极性分子形成的液体才会靠近带静电的玻璃棒;苯为平面分子,二硫化碳为直线分子,四氯化碳为正四面体分子,三者均为非极性分子。
2.【答案】B【解析】HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱是由于H—X键键能依次减小。
F2、Cl2、Br2、I2的相对分子质量依次增大,分子间的范德华力也依次增大,所以其熔、沸
点也依次增大。
、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氢原子的活泼性依次减弱,与O—H键的极性有关。
CH3—O—CH3的沸点比C2H5OH的低是由于C2H5OH分子间形成氢键而增大了分子间作用力。
3.【答案】D【解析】一般来讲,由分子构成的物质,其物理性质通常与分子间作用力的大小密切相关。
A、B、C三个选项中涉及的物质都是分子,故其表现的物理性质与分子间作用力的大小有关。
只有D选项中的NaCl不是由分子构成的,而是由离子构成的,不存在分子,其物理性质与分子间作用力无关。
4.【答案】D【解析】甲烷中的碳原子电负性较小,不能与水分子形成氢键。
5.【答案】A【解析】氯化钠与水无法形成氢键,B错误;氨分子间易形成氢键,导致氨易液化,C错误;H2O分子稳定是因为O—H键的键能大,而不是因为氢键,D错误。
6.【答案】A【解析】氢键可以表示为X—H…Y,氢键的强弱与X和Y的电负性有关。
电负性越大,形成的氢键越强。
氢键的强弱还与Y的半径大小有关,Y的半径越小,越能接近H—X 键,形成的氢键也越强。
例如F的电负性最大,半径又小,所以F—H…F氢键是最强的,O—H…O 次之,O—H…N又次之,N—H…N最弱。
7.【答案】C水稳定是因为水分子中的氢氧共价键稳定,与氢键无关,A错误;HF分子间存在氢键,HF分子内没有氢键,B错误;卤素单质的熔沸点与分子间作用力有关,相对分子质量越大,分子间作用力越大,所以卤素单质从上到下熔沸点升高,是因为它们的组成结构相似,从上到下其摩尔质量增大,分子间的范德华力增大,C正确;氨气与水分子之间能形成氢键,使氨气溶解度增大,D错误。
8.【答案】D.9.【解析】(1)碳碳原子之间是非极性键;由于碳氮之间是双键,故既有σ键又有π键,该键是不同种原子之间形成的键,故为极性键;氮镍之间形成的化学键是配位键。
(2)由分子结构可以看出和N原子相连的O原子与羟基上的H原子之间可能还存在氢键。
(3)在该结构中,甲基上的碳原子采取sp3杂化,而双键碳原子采取sp2杂化。
【答案】(1)非极性键σ键和π键极性键配位键(2)氢键(3)sp2、sp3
10.【解析】(1)由泡利不相容原理知X的核外电子排布为:1s22s22p63s23p4,X为硫元素;Y 为碳元素,Z为氧元素,E为氟元素。
(2)在H2S、CH4、H2O、HF中,H2O、HF中存在氢键,并且它们的氢化物溶液中存在的氢键有四种:水分子之间,H2O与HF之间,HF分子之间。
【答案】(1)S C F (2)H2O、HF F—H…F、F—H…O、O—H…O、O—H…F
11.【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2
(2)共价键(3)正四面体sp3杂化非极性分子
(4)范德华力(5)GeCl4组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔、沸点越高
12.(1)NH3分子间
...能形成氢键,①NH3和H2O都是极性分子,②NH3和H2O分子之间能形成氢键N—H…N、N—H…O、O—H…O、O—H…N
(2)O—H键、氢键、范德华力
(3)羟基苯甲醛形成分子内氢键,使物质沸点降低;而形成分子间氢键,使物质沸点升高。