魯科版 (2019)選擇性必修2第4節(jié) 分子間作用力作業(yè)ppt課件

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題組1.范德華力與物質(zhì)性質(zhì)1.下列物質(zhì)沸點(diǎn)按照由低到高的順序排列的是(　　)A.H2O、H2S、H2SeB.F2、Cl2、Br2、I2C.NaCl、KCl、CsClD.HI、HBr、HCl
解析 A項(xiàng)H2O常溫下為液態(tài),該組物質(zhì)中H2O的沸點(diǎn)最高,A不符合題意;B組物質(zhì)結(jié)構(gòu)相似,相對(duì)分子質(zhì)量依次增大,范德華力依次增大,沸點(diǎn)依次升高,B項(xiàng)符合題意;C項(xiàng)為離子化合物,離子鍵依次減弱,沸點(diǎn)逐漸降低,C項(xiàng)不符合題意;D組物質(zhì)結(jié)構(gòu)相似,相對(duì)分子質(zhì)量依次減小,范德華力依次減弱,沸點(diǎn)依次降低,D項(xiàng)不符合題意。
2.現(xiàn)有下列兩組命題,②組命題正確,且能用①組命題正確解釋的是(　　)
解析 HCl比HI穩(wěn)定,是由于H—Cl鍵的鍵能大于H—I鍵的鍵能,故A、B錯(cuò)誤;HI的沸點(diǎn)比HCl的高,是由于HI的相對(duì)分子質(zhì)量大于HCl的相對(duì)分子質(zhì)量,HI分子間的范德華力大于HCl分子間的范德華力,故C正確、D錯(cuò)誤。
3.下列物質(zhì)的變化,破壞的主要是范德華力的是(　　)A.KI加熱至熔融狀態(tài)B.H2SO4溶于水C.HI(s)→HI(g)D.NH4Cl受熱分解
解析 KI加熱至熔融狀態(tài),會(huì)破壞離子鍵,A項(xiàng)不符合題意;H2SO4溶于水主要破壞共價(jià)鍵,B項(xiàng)不符合題意;HI(s)→HI(g),只是狀態(tài)發(fā)生了變化,破壞的是范德華力,C項(xiàng)符合題意;NH4Cl受熱分解,破壞的是共價(jià)鍵和離子鍵,D項(xiàng)不符合題意。
4.關(guān)于N2與CO的說(shuō)法正確的是(　　)A.二者為等電子體,故同為非極性分子B.沸點(diǎn)大小關(guān)系:N2①>④>②B.①>②>③>④C.③>②>①>④D.①>④>③>②
解析 F、O、N的電負(fù)性依次降低,F—H、O—H、N—H鍵的極性依次降低,故F—H…F中的氫鍵最強(qiáng),其次是O—H…O,再次是O—H…N,最弱的是N—H…N。
6.下列現(xiàn)象與氫鍵有關(guān)的是(　　)①NH3的熔、沸點(diǎn)比PH3的高?、谝掖伎梢院退匀我獗壤ト堋、郾拿芏缺纫簯B(tài)水的密度小?、芩肿釉诟邷叵潞芊€(wěn)定A.①②③④B.僅①②③C.僅①③D.僅①②
解析 ①NH3的熔、沸點(diǎn)比PH3的高是因?yàn)镹H3分子間存在氫鍵,和氫鍵有關(guān);②乙醇可以和水以任意比例互溶的原因之一是乙醇和水分子間有氫鍵,和氫鍵有關(guān);③在冰中有大量的氫鍵,氫鍵有方向性,使得每個(gè)水分子周?chē)?個(gè)水分子以氫鍵結(jié)合,冰晶體中水分子的空間利用率不高,留有相當(dāng)大的空隙,所以冰的密度比液態(tài)水的密度小,和氫鍵有關(guān);④水分子在高溫下很穩(wěn)定是因?yàn)樗肿觾?nèi)部氫原子和氧原子之間的共價(jià)鍵鍵能大,不容易斷裂,和氫鍵無(wú)關(guān)。
7.下列說(shuō)法正確的是(　　)A.由于氫鍵的存在,冰才能浮在水面上B.氫鍵是自然界中最重要、存在最廣泛的化學(xué)鍵之一C.由于氫鍵的存在,沸點(diǎn):HCl>HBr>HI>HFD.氫鍵的存在決定了水分子中氫氧鍵的鍵角是104.5°
解析 冰中分子排列有序,氫鍵數(shù)目增多,體積膨脹,密度減小,所以冰能浮在水面上,A項(xiàng)正確;氫鍵屬于分子間作用力,不屬于化學(xué)鍵,B項(xiàng)錯(cuò)誤;鹵素的氫化物中只有HF分子間存在氫鍵,故沸點(diǎn):HF>HI>HBr>HCl,C項(xiàng)錯(cuò)誤;鍵角是共價(jià)鍵的參數(shù),氫鍵不是共價(jià)鍵,是分子間作用力,所以鍵角與氫鍵無(wú)關(guān), D項(xiàng)錯(cuò)誤。
8.右圖每條折線(xiàn)表示元素周期表中ⅣA~ⅦA族中的某一族元素簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn)變化,其中a點(diǎn)代表的是(　　)A.H2SD.SiH4
解析 由題圖可知a點(diǎn)所在曲線(xiàn)上氫化物的沸點(diǎn)沒(méi)有反?，F(xiàn)象,說(shuō)明不是ⅤA、ⅥA、ⅦA族的氫化物,則只能為ⅣA族的氫化物,即a為SiH4。
9.水分子間存在一種叫“氫鍵”的作用(介于范德華力與化學(xué)鍵之間)彼此結(jié)合而形成(H2O)n。在冰中水分子與水分子之間通過(guò)“氫鍵”相互連接成龐大的分子晶體,其結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示:
(1)1 ml冰中有　　　　 ml“氫鍵”。?(2)水分子可電離生成兩種含有相同電子數(shù)的微粒,其電離方程式為　　　　　　　　　　　 　。已知在相同條件下過(guò)氧化氫的沸點(diǎn)明顯高于水的沸點(diǎn),其可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(3)在冰的結(jié)構(gòu)中,每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子以氫鍵相連接。在冰晶體中除氫鍵外,還存在范德華力(11 kJ·ml-1)。已知冰的升華熱是51 kJ·ml-1,則冰晶體中氫鍵的能量是　　　　 kJ·ml-1。?
過(guò)氧化氫分子之間存在更多的氫鍵
解析 (1)每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子形成氫鍵,而每個(gè)氫鍵為2個(gè)水分子共有,
以下選擇題中,有1~2個(gè)選項(xiàng)符合題意。10.關(guān)于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)A.CH3OH分子間不能形成分子間氫鍵B.N2H4空間結(jié)構(gòu)為平面形C.N2H4的沸點(diǎn)高于(CH3)2NNH2D.CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N雜化方式均相同
解析 甲醇存在—OH,容易形成分子間氫鍵,A錯(cuò)誤;N2H4中N原子的雜化方式為sp3,不是平面形,B錯(cuò)誤;N2H4分子中連接N原子的H原子數(shù)多,存在氫鍵的數(shù)目多,而偏二甲肼[(CH3)2NNH2]只有一端可以形成氫鍵,另一端的兩個(gè)甲基基團(tuán)比較大,影響了分子的排列,沸點(diǎn)較N2H4的低,C正確;CH3OH為四面體結(jié)構(gòu),(CH3)2NNH2的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 ,兩者分子中C、O、N雜化方式均為sp3,D正確。
11.甲烷和水分子形成的一種籠結(jié)構(gòu)如下圖所示。與之相似,某天然有機(jī)分子籠晶體中,44個(gè)水分子構(gòu)成6個(gè)“籠”,每個(gè)“籠”的中心有且僅有1個(gè)分子填充,現(xiàn)有5個(gè)“籠”的中心由甲烷分子填充,另1個(gè)“籠”的中心由水分子填充,關(guān)于該有機(jī)分子籠的敘述中,正確的是(　　)A.該有機(jī)分子籠的化學(xué)式為CH4·9H2OB.該晶體中H2O分子之間通過(guò)極性共價(jià)鍵結(jié)合C.由CH4分子的空間填充模型 可知1 ml CH4分子含有的σ鍵數(shù)目為4NAD.H2O分子空間結(jié)構(gòu)為角形,是極性分子
解析 由題意可知,其中1個(gè)“籠”的中心由水分子填充,則總水分子數(shù)為45,甲烷分子數(shù)為5,則甲烷分子數(shù)與水分子數(shù)之比為1∶9,故該可燃冰的化學(xué)式為CH4·9H2O,故A正確;H2O分子之間通過(guò)氫鍵結(jié)合,故B錯(cuò)誤;題目中所給為甲烷的球棍模型,故C錯(cuò)誤;H2O分子空間結(jié)構(gòu)為角形,是極性分子,故D正確。
12.下列說(shuō)法正確的是(　　)A.NH3是極性分子,分子中N處在3個(gè)H所組成的三角形的中心B.CO2和SO2都是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子C.碘易溶于CCl4現(xiàn)象,符合“相似相溶”規(guī)律解釋D.“X—H…Y”三原子不在一條直線(xiàn)上時(shí)也能形成氫鍵
解析 N與3個(gè)H原子形成σ鍵,孤電子對(duì)數(shù)為 =1,所以N原子采用sp3雜化,為三角錐形分子,N原子沒(méi)有處在3個(gè)H原子所組成的三角形的中心,分子中正、負(fù)電荷重心不重合,是極性分子,故A錯(cuò)誤;SO2是角形結(jié)構(gòu),是由極性鍵構(gòu)成的極性分子,故B錯(cuò)誤;碘和四氯化碳都是非極性分子,根據(jù)相似相溶原理知,碘易溶于四氯化碳,故C正確;“X—H…Y”,X、Y是電負(fù)性大的原子,就能形成氫鍵,與三原子是否在一條直線(xiàn)上無(wú)關(guān),故D正確。
13.維生素B1晶體溶于水的過(guò)程中要克服的微粒間作用力有(　　)A.離子鍵、共價(jià)鍵B.離子鍵、氫鍵、共價(jià)鍵C.氫鍵、范德華力D.離子鍵、氫鍵、范德華力
解析 維生素B1分子中含有氨基和羥基,易形成氫鍵,看圖可知,該維生素B1中含有離子鍵,有機(jī)化合物大多數(shù)都存在范德華力,故溶于水時(shí)要破壞離子鍵、氫鍵和范德華力,故D正確。
14.下列說(shuō)法不正確的是(　　)A.鍵長(zhǎng)的大小與成鍵原子的半徑無(wú)關(guān)B.成鍵原子間原子軌道重疊越多,共價(jià)鍵越牢固C.由于氫鍵的作用,使NH3、H2O、HF的沸點(diǎn)反常,且沸點(diǎn)高低順序?yàn)镠2O>HF>NH3D.每一個(gè)原子軌道在空間都具有方向性
解析 成鍵原子的半徑越大,鍵長(zhǎng)越長(zhǎng),成鍵數(shù)目越多,鍵長(zhǎng)越短,因此鍵長(zhǎng)的大小與成鍵原子的半徑和成鍵數(shù)目有關(guān),故A錯(cuò)誤;成鍵原子間原子軌道重疊越多,原子間作用力越強(qiáng),則共價(jià)鍵越牢固,故B正確;由于氫鍵的作用,使NH3、H2O、HF的沸點(diǎn)反常,且沸點(diǎn)高低順序?yàn)镠2O>HF>NH3,故C正確;s軌道的形狀是球形對(duì)稱(chēng)的,無(wú)方向性,故D錯(cuò)誤。
15.如圖所示為元素周期表短周期的一部分,其中D的原子核電荷數(shù)是B的2倍。下列有關(guān)A、B、C、D、E五種元素的敘述中,不正確的是(　　)
A.固態(tài)的AB2升華時(shí)只需克服范德華力B.C的氫化物分子間能形成氫鍵而E的氫化物分子間不能形成氫鍵是因?yàn)镃—H鍵更短C.D的單質(zhì)在過(guò)量的B2中燃燒的產(chǎn)物為DB3D.A與E形成的化合物分子AE4是非極性分子
解析 由所給部分元素周期表及D的原子核電荷數(shù)是B的2倍,可知A、B、C、D、E五種元素分別是C、O、F、S、Cl。HF分子間能形成氫鍵,主要是因?yàn)镕的電負(fù)性大,且原子半徑較小;硫在O2中燃燒生成SO2,選B、C。
16.下列各組物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)高低只與范德華力有關(guān)的是(　　)A.Li、Na、K、PbB.HCl、HBr、HI、CH4C.LiCl、NaCl、KCl、RbClD.F2、Cl2、Br2、I2
解析 A項(xiàng)中的物質(zhì)均為金屬,它們的熔、沸點(diǎn)高低與金屬鍵強(qiáng)弱有關(guān);C項(xiàng)中的物質(zhì)屬于離子化合物,它們的熔、沸點(diǎn)高低由離子鍵強(qiáng)弱決定;B、D項(xiàng)各物質(zhì)是由分子構(gòu)成的,且分子間作用力為范德華力,熔、沸點(diǎn)高低只與范德華力有關(guān)。
17.膽礬CuSO4·5H2O可寫(xiě)為[Cu(H2O)4]SO4·H2O,其結(jié)構(gòu)如圖:下列有關(guān)膽礬的說(shuō)法正確的是(　　)A.所有氧原子都采取sp3雜化B.氧原子參與形成配位鍵和氫鍵兩種化學(xué)鍵C.Cu2+的價(jià)電子排布式為3d84s1D.膽礬中的水在不同溫度下會(huì)分步失去
解析 膽礬中H2O中O原子形成2個(gè)σ鍵,O原子上還有兩對(duì)孤電子對(duì),H2O中O原子采取sp3雜化, 中非羥基氧不發(fā)生sp3雜化,故A錯(cuò)誤;根據(jù)膽礬的結(jié)構(gòu)示意圖,氧原子形成極性鍵、配位鍵和氫鍵,氫鍵不屬于化學(xué)鍵,故B錯(cuò)誤;基態(tài)Cu原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,Cu2+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d9,Cu2+的價(jià)電子排布式為3d9,故C錯(cuò)誤;根據(jù)膽礬的結(jié)構(gòu)和膽礬可寫(xiě)成[Cu(H2O)4]SO4·H2O可知,膽礬晶體中水分子有一部分與Cu2+形成配位鍵,一部分與 和配體水分子形成氫鍵,由于作用力的不同,膽礬中的水在不同溫度下會(huì)分步失去,故D正確。
18.X、Y、Z三種短周期元素,原子半徑的大小關(guān)系為r(Y)>r(X)>r(Z),原子序數(shù)之和為16。X、Y、Z三種元素的常見(jiàn)單質(zhì)在適當(dāng)條件下可發(fā)生如圖所示變化,其中B和C均為10電子分子。下列說(shuō)法中正確的是(　　)A.C易溶于B與分子間氫鍵有關(guān)B.A能溶解于B中C.A和C不可能發(fā)生氧化還原反應(yīng)D.B的沸點(diǎn)高于C的沸點(diǎn)
解析 B為H2O,C為NH3,NH3與H2O可以形成分子間氫鍵,增強(qiáng)了NH3在水中的溶解性,選項(xiàng)A正確;NO難溶于水,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;A是NO,C為NH3,兩者能發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮?dú)夂退?選項(xiàng)C錯(cuò)誤;B為H2O,C為NH3,水分間的氫鍵較氨分子間強(qiáng),故水的沸點(diǎn)比氨高,選項(xiàng)D正確。
19.如圖為血紅蛋白分子的局部,下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)A.第一電離能:O>N>C>FeB.分子中存在配位鍵C.N的雜化方式有sp2、sp32種D.從結(jié)構(gòu)可推測(cè)血紅蛋白中可能形成氫鍵
解析 一般地,元素的非金屬性越強(qiáng),第一電離能越大,但是由于N原子的2p軌道處于半充滿(mǎn)狀態(tài),比較穩(wěn)定,使得N元素的第一電離能大于O元素,故第一電離能:N>O>C>Fe,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)題圖分析,鐵和氮之間存在配位鍵,B項(xiàng)正確;只形成單鍵的N原子為sp3雜化,形成了雙鍵的N原子為sp2雜化,C項(xiàng)正確;分子中的氧和氮原子都沒(méi)有連接H原子,不會(huì)形成氫鍵,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
20.回答下列問(wèn)題:已知A、B、C、D、E都是元素周期表中前4周期的元素,它們的核電荷數(shù)依次增加。其中A與B、A與D在周期表中位置相鄰,A原子核外有兩個(gè)未成對(duì)電子,B元素的第一電離能比同周期相鄰兩種元素都大,C原子在同周期原子中半徑最大(稀有氣體除外);E與C位于不同周期,E原子核外最外層電子數(shù)與C相同,其余各層電子均充滿(mǎn)。請(qǐng)根據(jù)以上信息,回答下列問(wèn)題(答題時(shí)A、B、C、D、E用所對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)表示):(1)A、B、C、D四種元素電負(fù)性由大到小排列順序?yàn)椤　　　　　　　　?2)B的氫化物的結(jié)構(gòu)式為　　　　　,其空間結(jié)構(gòu)為　　　　　　。?
(3)E核外電子排布式是　 ,E的某種化合物的結(jié)構(gòu)如下圖所示。微粒間的相互作用包括化學(xué)鍵和分子間相互作用力,此化合物中各種粒子間的相互作用力有? 　。?
1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵、氫鍵
(4)A與B的氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)　　　　　(填化學(xué)式,下同)更高,A與D的氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)　　　　　更高。?(5)A的穩(wěn)定氧化物中,中心原子的雜化類(lèi)型為　　　　　,空間結(jié)構(gòu)為　　　　　。?
解析 A、B、C、D、E都是元素周期表中前4周期的元素,它們的核電荷數(shù)依次增加,其中A與B、A與D在周期表中位置相鄰,A、B、D的相對(duì)位置為 ,A原子核外有兩個(gè)未成對(duì)電子,B的第一電離能比同周期相鄰兩種元素都大,B為半充滿(mǎn)結(jié)構(gòu),B為N或P、A為C或Si、D為Si或Ge;C原子在同周期原子中半徑最大(稀有氣體除外),C為Na或K;E與C位于不同周期,則E位于第4周期,C位于第3周期為Na,則B為N,A為C,D為Si;E原子核外最外層電子數(shù)與C相同,其余各層電子均充滿(mǎn),則E的電子排布式為ls22s22p63s23p63d104s1,E為Cu。
(1)A、B、C、D分別為C、N、Na、Si,同周期從左到右元素的電負(fù)性逐漸增大,同主族從上到下元素的電負(fù)性逐漸減小,則電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镹>C>Si>Na。(2)B的氣態(tài)氫化物為NH3,NH3的結(jié)構(gòu)式為 ;中心原子N的孤電子對(duì)數(shù)為 ×(5-3×1)=1,σ鍵電子對(duì)數(shù)為3,價(jià)電子對(duì)數(shù)為1+3=4,故N采取sp3雜化,NH3空間結(jié)構(gòu)為三角錐形。(3)根據(jù)圖示可判斷H2O分子和Cu2+間存在配位鍵,同時(shí)水分子之間還存在氫鍵,H2O分子內(nèi)存在共價(jià)鍵;該化合物還含有陰、陽(yáng)離子間的離子鍵。
(4)A與B的氣態(tài)氫化物分別為CH4和NH3,其沸點(diǎn)高低為NH3>CH4(因NH3分子之間存在氫鍵);A與D的氣態(tài)氫化物分別為CH4和SiH4,由于其組成和結(jié)構(gòu)相似,SiH4的相對(duì)分子質(zhì)量大于CH4,故沸點(diǎn)SiH4>CH4。(5)A的穩(wěn)定氧化物為CO2,CO2中C原子的孤電子對(duì)數(shù)為 ×(4-2×2)=0,σ鍵電子對(duì)數(shù)為2,價(jià)電子對(duì)數(shù)為0+2=2,C原子采取sp雜化,CO2分子呈直線(xiàn)形。
21.(1)硼的研究在無(wú)機(jī)化學(xué)發(fā)展中占有獨(dú)特的位置。硼元素有10B和11B兩種天然穩(wěn)定的同位素,在基態(tài)11B原子中,核外存在　　　　　對(duì)自旋相反的電子,有　　　　　種不同空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。根據(jù)對(duì)角線(xiàn)規(guī)則,硼元素許多性質(zhì)與　　　　　元素相似。?(2)NH3能與硼元素的某種氫化物作用得到化合物M,M是一種新的儲(chǔ)氫材料,加熱M會(huì)緩慢釋放出H2,并轉(zhuǎn)化為化合物N,M、N分別與乙烷、乙烯的結(jié)構(gòu)相似。M的結(jié)構(gòu)式為　　　 　,N分子中的π鍵和σ鍵數(shù)目之比為　　　　　。?
(3)O和S兩種元素是自然界最常見(jiàn)的兩種元素,均能與H形成H2O2和H2S2,結(jié)構(gòu)如圖甲所示。請(qǐng)說(shuō)明∠H—O—O(97°)略大于∠H—S—S(95°)的原因:? 　。?O、S采取的雜化方式和所含孤電子對(duì)數(shù)相同,但氧原子電負(fù)性大,價(jià)電子密度高,故相互間排斥作用更強(qiáng),鍵角更大
(4)圖乙為DNA結(jié)構(gòu)局部圖,雙鏈通過(guò)氫鍵使它們的堿基(A…T和C…G)相互配對(duì)形成雙螺旋結(jié)構(gòu),請(qǐng)寫(xiě)出圖中存在的兩種氫鍵的表示式:　　 　　,　　　 　　。?
解析 (1)B為5號(hào)元素,基態(tài)11B原子的電子排布式為1s22s22p1,同一軌道中兩個(gè)電子自旋相反,故核外存在2對(duì)自旋相反的電子;核外電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由電子層、能級(jí)原子軌道決定,1s軌道、2s軌道、2p有1個(gè)軌道,有3種不同空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子;在周期表中,B與Si位于對(duì)角線(xiàn)位置,根據(jù)對(duì)角線(xiàn)規(guī)則,硼元素許多性質(zhì)與Si元素相似。(2)M是NH3與硼元素的某種氫化物作用的產(chǎn)物,M與乙烷結(jié)構(gòu)相似,則M為BH3·NH3,M的結(jié)構(gòu)式為 ;加熱M轉(zhuǎn)化為H2和N,N與乙烯結(jié)構(gòu)相似,則N為BH2═NH2,N分子中含有1個(gè)π鍵、5個(gè)σ鍵,π鍵和σ鍵數(shù)目之比為1∶5。