高中化学第2章分子的性质(第1课时)键的极性、分子极性、范德华力和氢键习题新人教版选修3.doc

键的极性、分子极性、范德华力和氢键

一、选择题
1．下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是(　　)
A．CH4和Br2 B．NH3和H2O
C．H2S和CCl4 D．CO2和HCl
答案：B
解析：A项中的Br2，C项中的CCl4，D项中的CO2都是非极性分子。
2．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
答案：C
解析：乙醇为共价化合物，分子内只有共价键，分子间有范德华力和氢键，分子内部存在极性键和非极性键。
3．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O2
B．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
答案：B
解析：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。
4．下列关于粒子结构的描述不正确的是(　　)
A．H2S和HF均是价电子总数为8的极性分子
B．HS－和HCl均是含一个极性键的18电子粒子
C．CH2Cl2和CCl4均是四面体构型的非极性分子
D．NH3和H2O都是中心原子采用sp3杂化的极性分子
答案：C
解析：S、F原子分别有6个、7个价电子，所以H2S和HF的价电子总数均为8，同时它们都是极性分子；HS－和HCl中分别含有极性键H—S键和H—Cl键，同时它们都有18个电子；CH2Cl2和CCl4均是四面体形，但前者是极性分子，后者是非极性分子；NH3和H2O分子中N、O原子的杂化方式都是sp3，都是极性分子。
5.S2Cl2是橙黄色液体，少量泄漏会产生有窒息性气味的气体，喷水雾可减慢挥发，并产生酸性悬浊液，其分子结构如下图所示。下列关于S2Cl2的说法错误的是(　　)
A．为非极性分子
B．分子中既含有极性键，又含有非极性键
C．与S2Br2结构相似，熔沸点：S2Br2>S2Cl2
D．与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl
答案：A
解析：从S2Cl2分子的图示可知该分子空间不对称，为极性分子。
6．下列对一些实验事实的理论解释正确的是(　　)
选项
实验事实
理论解释
A
SO2溶于水形成的溶液能导电
SO2是电解质
B
白磷为正四面体分子
白磷分子中P—P键的键角是109°28′
C
1体积水可以溶解700体积氨气
氨是极性分子且有氢键影响
D
HF的沸点高于HCl
H—F的键长比H—Cl的短
答案：C
解析：A项，SO2的水溶液导电，是因为SO2与H2O反应，生成电解质H2SO3，SO2本身不能电离，不属于电解质；B项，白磷分子为P4,4个P原子位于正四面体的4个顶点，每个面都是正三角形，P—P键键角为60°；C项，NH3分子与H2O分子都是极性分子，且相互可以形成氢键，所以NH3在H2O中溶解度很大；D项，HF和HCl的熔、沸点与分子内的共价键无关，只与分子间作用力有关，HF分子间可以形成氢键，所以HF比HCl沸点高。答案为C。
7．两种非金属元素A、B所形成的下列分子中一定属于极性分子的是(　　)

答案：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。
8．在“石蜡→液体石蜡→石蜡蒸气→裂化气”的变化过程中，被破坏的作用力依次是(　　)
A．范德华力、范德华力、范德华力 B．范德华力、范德华力、共价键
C．范德华力、共价键、共价键 D．共价键、共价键、共价键
答案：B
解析：“石蜡→液体石蜡→石蜡蒸气”属于石蜡的 “三态”之间的转化，所以转化的过程中要克服分子间作用力；“石蜡蒸气→裂化气”属于石油的裂化，属于化学变化，必然要破坏化学键(共价键)，答案选B。
二、非选择题
9．在HF、H2S、NH3、CO2、CCl4、N2、C60、SO2分子中：
(1)以非极性键结合的非极性分子是________；
(2)以极性键相结合，具有直线形结构的非极性分子是________；
(3)以极性键相结合，具有正四面体结构的非极性分子是________；
(4)以极性键相结合，具有三角锥形结构的极性分子是________；
(5)以极性键相结合，具有V形结构的极性分子是________；
(6)以极性键相结合，而且分子极性最大的是__________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)N2、C60　(2)CO2　(3)CCl4　(4)NH3　(5)H2S、SO2　(6)HF
解析：HF是含有极性键、直线形的极性分子(极性最大，因F的电负性最大)；H2S和SO2都含有极性键、V形结构的极性分子；NH3含有极性键、三角锥形结构的极性分子；CO2含有极性键、直线形的非极性分子；CCl4是含有极性键、正四面体形的非极性分子；N2、C60都是由非极性键结合的非极性分子。
10．水分子间通过氢键彼此结合而形成(H2O)n分子。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的冰，其结构如下图所示：

(1)1 mol冰中有________mol“氢键”。
(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子，其电离方程式为____________________。
(3)在冰的结构中，每个水分子与相邻的4个水分子“氢键”相连接。在冰中除氢键外，还存在范德华力(11 kJ/mol)。已知冰的升华热是51 kJ/mol，则冰中氢键的能量是________kJ/mol。
答案：(1)2　(2)2H2OH3O＋＋OH－
(3)20
解析：(1)因为每个水分子与周围4个水分子形成氢键，而每个氢键为两个水分子共有，所以1 mol冰中含有的氢键数为4×＝2 mol。(2)水电离产生OH－(含有10个电子)，则与其电子数相同的粒子为H3O＋(含10个电子)，电离方程式为2H2OH3O＋＋OH－。(3)氢键的键能为＝20 kJ/mol。

一、选择题
1．(双选)下列物质的结构或性质与氢键无关的是(　　)
A．乙醚的沸点 B．乙醇在水中的溶解度
C．氢化镁的熔点 D．DNA的双螺旋结构
答案：AC
解析：A.乙醚分子间不存在氢键，乙醚的沸点与氢键无关，正确；B.乙醇和水分子间能形成氢键，乙醇在水中的溶解度与氢键有关，错误；C.氢化镁为离子化合物，氢化镁的熔点与氢键无关，正确；D.DNA的双螺旋结构与氢键有关，错误，选AC。
2．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．HCl、H2S、NH3中的非氢原子的杂化方式分别是sp、sp2、sp3
D．CS2、H2O、C2H2都是直线形分子
答案：B
解析：A项中CO2属于非极性分子；C项中中心原子S、N均采取sp3方式杂化；D项中的H2O分子中的O原子有2对成键原子和2对孤电子对，故分子属于V形结构。
3．卤素单质从F2到I2，在常温、常压下的聚集状态由气态、液态到固态的原因是(　　)
A．原子间的化学键键能逐渐减小 B．范德华力逐渐增大
C．原子半径逐渐增大 D．氧化性逐渐减弱
答案：B
解析：卤素单质组成、结构相似，从F2到I2相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。
4．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　d
A．①③ B．②③
C．①④ D．②④
答案：B
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。
5．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正确的是(　　)
A．③>①>④>② B．①>②>③>④
C．③>②>①>④ D．①>④>③>②
答案：A
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。
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．一水合氨分子中的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
答案：D
解析：只有非金属性很强的元素与氢元素形成强极性的共价键之间才可能形成氢键(如N、O、F)，C—H不是强极性共价键，故选D项。
7．下列同族元素的物质，在101.3 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示：
①
He－268.8
(a)－249.5
Ar－185.5
Kr－151.7
②
F2－187.0
Cl2－33.6
(b)58.7
I2－184.0
③
(c)19.4
HCl－84.0
HBr－67.0
HI－35.3
④
H2O－100.0
H2S－60.2
(d)－42.0
H2Te－1.8
⑤
CH4－161.0
SiH4－112.0
GeH4－90.0
(e)－52.0
对应表中内容，下列各项中正确的是(　　)
A．a、b、c的化学式分别为Ne、Br2、HF
B．第②行物质均有氧化性；第③行物质对应水溶液均是强酸
C．第④行中各化合物中数据说明非金属性越强，气态氢化物沸点越高
D．上表中的HF和H2O，由于氢键的影响，它们的分子特别稳定
答案：A
解析：第三行物质中HF是弱酸，故B错误；从第四组物质的沸点的数据变化为高→低→高，与非金属性的变化不同，故C错误；氢键影响物质的熔沸点，与分子的稳定性无关，D错。
二、非选择题
8．已知和碳元素同主族的X元素位于周期表中的第1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，它们所形成化合物的分子式是XY4。试回答：
(1)X元素的原子基态时电子排布式为__________；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2.1和2.85，则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__________，中心原子的杂化类型为__________，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，该化合物中分子间作用力是__________。
(5)该化合物的沸点与SiCl4比较，__________(填化学式)的高，原因是_____________
________________________________________________________________________。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2

(2)共价键　(3)正四面体形　sp3杂化　非极性分子
(4)范德华力　(5)GeCl4　二者结构相似，GeCl4的相对分子质量大，分子间作用力强，沸点高
解析：X位于第四周期第ⅣA族，为锗(Ge)元素。若Y为第二周期元素，第二周期元素只有两个电子层，则内层电子数为2，不符合题意；若Y为第三周期元素，由题意知为氯元素，电子排布式为1s22s22p63s23p5。
(1)由构造原理写出32Ge、17Cl的电子排布式、电子排布图。
(2)Ge、Cl两元素的电负性差值小，两者形成共价键。
(3)GeCl4中Ge原子中无孤电子对，故GeCl4为正四面体形分子，Ge原子采取sp3杂化。
(4)该化合物熔点低，分子间存在范德华力。
(5)GeCl4的相对分子质量比SiCl4大，沸点比SiCl4高。
9．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OC，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________。
答案：(1)H2O、Ne、CH4、NH3
(2)CH4、CO2　(3)NH3、H2O
(4)H2O　液态水中存在氢键，使分子间作用力增强，沸点升高
(5)CH4　正四面体形
(6)N2　不相同　配位键
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形成的化合物，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，据知，NH3和H2O可以和H＋以配位键结合分别形成NH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，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。
(6)根据信息OC知，C和O之间存在三个共价键，氮气中两个原子间也是三个共价键，与CO结构相似。但C和O电负性不同，共价键是极性键，而N2中两个氮原子形成的键是非极性键，OC中“→”表示氧原子单方提供电子对，是配位键。