分子的极性范德华力与氢键1.下列各组物质中,都是由极性键构成极性分子的一组是( )A.CH4和Br2B.NH3和H2OC.H2S和CCl4D.CO2和HCl解析:CH4、CCl4、CO2都是由极性键形成的非极性分子,NH3、H2O、H2S、HCl都是由极性键形成的极性分子。
答案:B2.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答案:B3.两种非金属元素A、B所形成的下列分子中一定属于极性分子的是( )A.B.B—A—BC.D.解析:考查极性键、非极性键的判断,分析分子的空间构型,结构对称的为非极性分子。
答案:D4.下列叙述中正确的是( )A.NH3、CO、CO2都是极性分子B.CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强D.CS2、H2O、C2H2都是直线形分子解析:分子的极性一般与物质的空间结构有关,空间结构对称的属于非极性分子,反之属于极性分子。
对于AB n型分子,其经验规则是中心原子A的化合价的绝对值若等于最外层电子数,则属于非极性分子,反之属于极性分子,当然根据分子的极性也可以判断它的空间结构。
键的极性只与是否属于同种非金属有关,而物质的稳定性与化学键的键能有关,一般,非金属性越强,所对应的气态氢化物越稳定。
所以选项A中CO2属于非极性分子;选项C中HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱;选项D中的H2O属于V形结构。
答案:B5.(双选)下列物质的变化,破坏的主要是范德华力或氢键的是( )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。
答案:AC6.固体乙醇中不存在的作用力是( )A.离子键B.极性键C.非极性键D.范德华力解析:乙醇为共价化合物,分子内只有共价键,分子间为范德华力和氢键,分子内部存在极性键和非极性键。
答案:A7.下列化合物含有氢键,且形成的氢键最强的是( )A.甲醇B.NH3C.冰D.(HF)n解析:根据氢键的形成条件可知,非金属性越强的元素的氢化物形成的氢键越强,选项D符合题意。
答案:D8.下列关于氢键的说法正确的是( )A.由于氢键的作用,使NH3、H2O、HF的沸点反常,且沸点高低顺序为HF>H2O>NH3B.氢键只能存在于分子间,不能存在于分子内C.没有氢键,就没有生命D.相同量的水在气态、液态和固态时均有氢键,且氢键的数目依次增多解析:A项,“反常”是指它们在与其同族氢化物沸点排序中的现象,它们的沸点顺序可由氢化物的状态所得,水常温下是液体,沸点最高。
B项,氢键存在于不直接相连但相邻的H、O原子间,所以,分子内可以存在氢键。
C项正确,因为氢键造成了常温、常压下水是液态,而水的液态是生物体营养传递的基础。
D项,在气态时,分子间距离大,分子之间没有氢键。
答案:C9.图中每条折线表示周期表ⅣA~ⅦA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.H2SB.HClC.PH3D.SiH4解析:在第ⅣA~ⅦA中的氢化物里,NH3、H2O、HF因分子间存在氢键,故沸点高于同主族相邻元素氢化物的沸点,只有第ⅣA族氢化物不存在反常现象,故a点代表的是SiH4。
答案:D10.有下列两组命题A 组B组Ⅰ.H—I键键能大于H—Cl键键能Ⅱ.H—I键键能小于H—Cl键键能Ⅲ.HI分子间范德华力大于HCl分子间范德华力Ⅳ.HI分子间范德华力小于HCl分子间范德华力a.HI比HCl稳定b.HCl比HI稳定c.HI沸点比HCl高d.HI沸点比HCl低B组命题正确且能用A组命题给以正确解释的是( )①Ⅰ a ②Ⅱ b ③Ⅲ c ④Ⅳ dA.①③B.②③C.①④D.②④解析:键能的大小决定着物质的热稳定性,键能越大,物质越稳定,H—Cl键比H—I键的键能大,HCl 比HI稳定;范德华力影响着物质的沸点的高低,范德华力越大,沸点越高,HI分子间范德华力大于HCl分子间范德华力,HI沸点比HCl高。
答案:B11.下列物质的性质与氢键无关的是( )A.冰的密度比液态水的密度小B.NH3易液化C.NH3分子比PH3分子稳定D.相同条件下,H2O的沸点比H2S的沸点高解析:冰中由于氢键的作用,使水分子的排列更加有序,水结成冰,体积会膨胀,故冰的密度比水的密度小;NH3分子间也存在氢键,增强了分子间作用力,使NH3易液化;H2O分子间有氢键,而H2S分子间无氢键,故H2O的沸点高;NH3比PH3稳定,原因是N—H键的键能比P—H键的键能大。
答案:C12.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( )A.B.C.D.解析:从氢键的成键原理上看,A、B都成立,但依据NH3·H2O N+OH-,可知B项正确。
答案:B13.已知A、B、C、D四种分子所含原子的数目依次为1、3、6、6,且都含有18个电子,B、C是由两种元素的原子组成,且分子中两种原子的个数比均为1∶2。
D是一种有毒的有机物。
(1)组成A分子的原子的元素符号是。
(2)从B分子的立体构型判断,该分子属于(填“极性”或“非极性”)分子。
(3)C分子中包括个σ键,个π键。
(4)D的熔、沸点比CH4的熔、沸点高,其主要原因是(须指明D是何物质):。
解析:由题给信息可知,A为Ar,B为H2S,C为N2H4,D为CH3OH。
H2S分子呈V形,正电中心和负电中心不重合,是极性分子;N2H4的结构式为,包含5个σ键,无π键;CH3OH可形成O—H…O 氢键,使CH3OH的熔、沸点升高,大于CH4的熔、沸点。
答案:(1)Ar (2)极性(3)5 0 (4)D是CH3OH,分子之间能形成氢键14.已知N、P同属于元素周期表的第ⅤA族元素,N在第二周期,P在第三周期。
NH3分子呈三角锥形,N原子位于锥顶,3个H原子位于锥底,N—H键间的夹角是107°。
(1)PH3分子与NH3分子的构型关系是(填“相同”“相似”或“不相似”),P—H键极性(填“有”或“无”),PH3分子极性(填“有”或“无”)。
(2)NH3与PH3相比,热稳定性更强的是。
(3)NH3、PH3在常温、常压下都是气体,但NH3比PH3易液化,其主要原因是。
A.键的极性N—H比P—H强B.分子的极性NH3比PH3强C.相对分子质量PH3比NH3大D.NH3分子之间存在特殊的分子间作用力解析:(1)N原子与P原子结构相似,NH3分子与PH3分子结构也相似,P—H键为不同种元素原子之间形成的共价键,为极性键。
(2)由N、P在元素周期表中的位置关系和元素周期律知,元素的非金属性N比P强。
由元素的非金属性与氢化物之间的热稳定性关系知,NH3比PH3热稳定性强。
(3)“易液化”属于物质的物理性质,NH3与PH3都是共价型分子,其物理性质与化学键无关。
按照相对分子质量与分子间作用力的关系,以及分子间作用力与物质的物理性质的关系分析,应该是PH3比NH3沸点高,PH3比NH3易液化。
事实是NH3比PH3易液化,这种反常现象的客观存在,说明这当中必有特殊的原因——氢键。
答案:(1)相似有有(2)NH3(3)D15.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是地壳中含量(质量分数)最多的元素,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分子的立体结构分别是和;(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。
解析:X原子核外的M层中只有两对成对电子,则X的价电子排布图为:,因此X为S 元素;Y原子核外的L层电子数是K层的两倍,则Y为C元素;地壳中含量最多的元素为氧元素,因此Z为O元素;Q的核电荷数为S和O的和,因此Q为24号元素Cr;在元素周期表中电负性最大的是F 元素。
(1)X、Y分别是S和C。
(2)XZ2和YZ2分别为SO2、CO2,它们的构型为V形和直线形。
(3)Q为Cr元素,处于第四周期,它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,其价电子为3d54s1,因此它的最高化合价为+6。
(4)E为F,HF的水溶液中,存在HF分子之间的氢键,HF分子和H2O分子之间的氢键,H2O分子之间的氢键,即有:F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O。
答案:(1)S C(2)V形直线形(3)Cr 四1s22s22p63s23p63d54s1+6(4)F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O16.数十亿年来,地球上的物质不断地发生变化,大气的成分也发生了很大变化。
下表是原始大气和目前空气的成分:空气的成分N2、O2、CO2、水蒸气及稀有气体He、Ne等原始大气的成分CH4、NH3、CO、CO2等用上表所涉及的分子填写下列空白。
(1)含有10个电子的分子有(填化学式,下同)。
(2)由极性键构成的非极性分子有。
(3)与H+可直接形成配位键的分子有。
(4)沸点最高的物质是,用所学知识解释其沸点最高的原因。
(5)分子中不含孤电子对的分子(除稀有气体外)有,它的立体构型为。
(6)CO的结构可表示为,与CO结构最相似的分子是,这两种结构相似的分子中,分子的极性(填“相同”或“不相同”),CO分子中有一个键的形成与另外两个键不同,它叫。
解析:(1)10e-分子可以用氖(Ne)作为标准,依次找出与氖同周期的元素与氢生成的化合物,有HF、H2O、NH3、CH4,题干要求用表中分子填空,不应填写HF。
(2)由极性键构成的非极性分子应是含有极性键且分子有对称结构的,应是CH4和CO2。
(3)H+有空轨道,与它形成配位键的分子应有孤电子对,据H∶∶H和H∶∶H知,NH3和H2O可以和H+以配位键结合分别形成N和H3O+。
(4)已知物质全是分子,沸点高低可以比较分子间作用力的大小,但要考虑到H2O分子间可以形成氢键,且强度高于氨气与水形成的氢键,所以水沸点最高。
(5)甲烷电子式为H∶∶H,不存在孤电子对,且中心碳原子采用sp3杂化,故其立体构型为正四面体形。