2018-2019版高中化學(xué) 第2章 化學(xué)鍵與分子間作用力 第4節(jié) 分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)學(xué)案 魯科版選修3.doc

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第4節(jié)　分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì) [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　1.了解分子間作用力的廣泛存在及對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。2.了解氫鍵的形成條件、類(lèi)型和特點(diǎn)。3.列舉含有氫鍵的物質(zhì)，知道氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。 一、范德華力與物質(zhì)性質(zhì) 1．分析討論，回答下列問(wèn)題： (1)液態(tài)苯、汽油等發(fā)生汽化時(shí)，為何需要加熱？ 答案　液態(tài)苯、汽油等發(fā)生汽化需要吸收能量克服其分子間的相互作用。 (2)降低氯氣的溫度，為什么能使氯氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)或固態(tài)？ 答案　降低氯氣的溫度時(shí)，氯氣分子的平均動(dòng)能逐漸減小。當(dāng)分子靠自身的動(dòng)能不足以克服分子間相互作用力時(shí)，分子就會(huì)凝聚在一起，形成液體或固體。 (3)鹵素單質(zhì)F2、Cl2、Br2、I2，按其相對(duì)分子質(zhì)量增大的順序，物理性質(zhì)(如顏色、狀態(tài)、熔點(diǎn)、沸點(diǎn))有何變化規(guī)律？ 答案　顏色逐漸加深；由氣態(tài)到液態(tài)、固態(tài)；熔、沸點(diǎn)逐漸升高。 2．根據(jù)上述事實(shí)總結(jié)范德華力的概念及影響因素 (1)概念：物質(zhì)的分子之間存在一種相互作用力叫分子間作用力，又叫范德華力。 (2)影響因素：一般來(lái)說(shuō)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大；分子的極性越大，范德華力越大。 1.范德華力 (1)實(shí)質(zhì)：電性作用。 (2)大小：范德華力的作用能通常比化學(xué)鍵的鍵能小得多，化學(xué)鍵的鍵能一般為100～600 kJmol－1，而范德華力的作用能一般只有2～20 kJmol－1。 (3)特征：范德華力沒(méi)有方向性和飽和性，只要分子周?chē)臻g允許，當(dāng)氣體分子凝聚時(shí)，它總是盡可能多的吸引其他分子。 (4)影響因素：主要包括相對(duì)分子質(zhì)量的大小、分子的空間構(gòu)型以及分子中電荷分布是否均勻等。 2．范德華力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響 (1)對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響 ①組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高。例如熔、沸點(diǎn)：CF4N2。 ③在同分異構(gòu)體中，一般來(lái)說(shuō)，支鏈數(shù)越多，熔、沸點(diǎn)就越低，如沸點(diǎn)：正戊烷>異戊烷>新戊烷。 (2)對(duì)物質(zhì)溶解性的影響 溶質(zhì)分子與溶劑分子之間的范德華力越大，溶解度越大。 例1　下列有關(guān)范德華力的敘述正確的是(　　) A．范德華力的實(shí)質(zhì)是一種電性作用，所以范德華力是一種較弱的化學(xué)鍵 B．范德華力與化學(xué)鍵的區(qū)別是作用力的強(qiáng)弱不同 C．稀有氣體固態(tài)時(shí)原子間不存在范德華力 D．范德華力非常微弱，故破壞范德華力不需要消耗能量 答案　B 解析　范德華力是分子與分子之間的一種相互作用，其實(shí)質(zhì)與化學(xué)鍵類(lèi)似，也是一種電性作用，但兩者的區(qū)別是作用力的強(qiáng)弱不同，化學(xué)鍵必須是強(qiáng)烈的相互作用(100～600 kJmol－1)，范德華力只有 2～20 kJmol－1，故范德華力不是化學(xué)鍵；雖然范德華力非常微弱，但破壞它時(shí)也要消耗能量；范德華力普遍存在于分子之間，稀有氣體固態(tài)時(shí)存在范德華力。 規(guī)律總結(jié)　 (1)范德華力是分子之間普遍存在的一種相互作用力，作用微弱，只影響物理性質(zhì)；化學(xué)鍵是相鄰的原子之間強(qiáng)烈的相互作用，作用強(qiáng)烈，主要影響化學(xué)性質(zhì)。 (2)范德華力的作用能遠(yuǎn)小于化學(xué)鍵的鍵能，范德華力不屬于化學(xué)鍵。 例2　下列敘述與范德華力無(wú)關(guān)的是(　　) A．氣體物質(zhì)加壓或降溫時(shí)能凝結(jié)或凝固 B．熔、沸點(diǎn)高低：CH3CH3PH3；同分異構(gòu)體分子間形成氫鍵的物質(zhì)比分子內(nèi)形成氫鍵的物質(zhì)熔、沸點(diǎn)高，如鄰羥基苯甲酸<對(duì)羥基苯甲酸。 (2)對(duì)物質(zhì)溶解度的影響：溶劑和溶質(zhì)之間形成氫鍵使溶質(zhì)的溶解度增大，如NH3、甲醇、甲酸等易溶于水。 (3)對(duì)物質(zhì)密度的影響：氫鍵的存在會(huì)使某些物質(zhì)的密度反常，如水的密度比冰的密度大。 (4)氫鍵對(duì)物質(zhì)電離性質(zhì)的影響：如鄰苯二甲酸的電離平衡常數(shù)Ka1比對(duì)苯二甲酸的電離平衡常數(shù)Ka1小很多。 (1)氫鍵比化學(xué)鍵弱，比范德華力強(qiáng)。既可以存在于分子之間又可以存在于分子內(nèi)部。 (2)氫鍵有飽和性、方向性。一般X—H…Y中三原子在同一直線上。如水結(jié)冰體積膨脹，是因?yàn)楸兴兴肿油ㄟ^(guò)有方向性和飽和性的氫鍵互相聯(lián)結(jié)成晶體，而液態(tài)水中只有大部分水分子以氫鍵結(jié)合成為(H2O)n。 (3)氫鍵的存在大大增強(qiáng)了分子間作用力，引起物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)反常。如H2O、HF、NH3的沸點(diǎn)分別比ⅥA、ⅦA、ⅤA族其他元素的氫化物的沸點(diǎn)高出許多。 例3　下列每組物質(zhì)都能形成分子間氫鍵的是(　　) A．HClO4和H2SO4 B．CH3COOH和H2Se C．C2H5OH和NaOH D．H2O2和HNO3 答案　A 解析　HClO4和H2SO4可形成分子間氫鍵，A正確；Se的非金屬性較弱，H2Se不能形成分子間氫鍵，B錯(cuò)誤；NaOH是離子化合物，不能形成分子間氫鍵，C錯(cuò)誤；HNO3主要形成的是分子內(nèi)氫鍵，D錯(cuò)誤。 例4　下列物質(zhì)的性質(zhì)可用氫鍵來(lái)解釋的是(　　) A．HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱 B．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸點(diǎn)依次升高 C．、C2H5—OH中—OH上氫原子的活潑性依次減弱 D．CH3—O—CH3、C2H5OH的沸點(diǎn)依次升高 答案　D 解析　HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱是由于H—X鍵能依次減??；F2、Cl2、Br2、I2的相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間的范德華力也依次增大，所以其熔、沸點(diǎn)也依次增大；、H—O—H、C2H5—OH中—OH 上氫原子的活潑性依次減弱，與O—H的極性有關(guān)；CH3—O—CH3的沸點(diǎn)比C2H5OH的低是由于C2H5OH分子間形成氫鍵而增大了分子間作用力。 方法規(guī)律　 比較由分子構(gòu)成的物質(zhì)熔、沸點(diǎn)大小時(shí)，首先應(yīng)考慮分子間是否存在氫鍵。  化學(xué)鍵、范德華力、氫鍵的比較 化學(xué)鍵 范德華力 氫鍵 概念 相鄰的兩個(gè)或多個(gè)原子之間強(qiáng)烈的相互作用 物質(zhì)的分子間存在的微弱相互作用力 是已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子形成共價(jià)鍵的氫原子與另一個(gè)分子中電負(fù)性很大的原子之間的作用力 大小 鍵能一般在100～600 kJmol－1 一般只有2～20 kJmol－1 一般不超過(guò)40 kJmol－1 性質(zhì) 影響 主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) 主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì) 主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì) 大小 關(guān)系 化學(xué)鍵>氫鍵>范德華力 1．下列關(guān)于范德華力影響物質(zhì)性質(zhì)的敘述中，正確的是(　　) A．范德華力是決定由分子構(gòu)成的物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)高低的唯一因素 B．范德華力與物質(zhì)的性質(zhì)沒(méi)有必然的聯(lián)系 C．范德華力能夠影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì) D．范德華力僅是影響物質(zhì)部分物理性質(zhì)的一種因素 答案　D 解析　范德華力不能影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，僅能影響由分子構(gòu)成的物質(zhì)的部分物理性質(zhì)，如熔、沸點(diǎn)及溶解性，并且不是唯一的影響因素。例如氫鍵也影響物質(zhì)的物理性質(zhì)。 2．下列敘述與范德華力無(wú)關(guān)的是(　　) A．CO2加壓時(shí)形成干冰 B．通常狀況下氯化氫為氣體 C．氟、氯、溴、碘單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)依次升高 D．氯化鉀的熔點(diǎn)較高 答案　D 3．下列物質(zhì)中不存在氫鍵的是(　　) A．冰醋酸中醋酸分子之間 B．液態(tài)氟化氫中氟化氫分子之間 C．NH3H2O中的NH3與H2O分子之間 D．可燃冰(CH48H2O)中甲烷分子與水分子之間 答案　D 解析　只有非金屬性很強(qiáng)的元素與氫元素形成強(qiáng)極性的共價(jià)鍵之間才可能形成氫鍵(如N、O、F)。C—H鍵不是強(qiáng)極性共價(jià)鍵，CH4與H2O分子間不存在氫鍵。 4．下列現(xiàn)象不能用氫鍵知識(shí)解釋的是(　　) A．葡萄糖易溶于水 B．在4 ℃時(shí)水的密度最大 C．硫酸是一種強(qiáng)酸 D．水通常情況下為液態(tài) 答案　C 解析　葡萄糖易溶于水是因?yàn)槠咸烟欠肿雍退肿娱g可以形成氫鍵，A正確；水通常情況下為液態(tài)，在4 ℃時(shí)水的密度最大，是因?yàn)樗肿又g形成氫鍵，降溫時(shí)，水分子間形成的氫鍵數(shù)目增多，水分子排列比較松，使密度減小，B正確；硫酸是一種強(qiáng)酸，在水中能全部電離，與氫鍵無(wú)關(guān)，C不正確；水分子間形成氫鍵，因此水的熔點(diǎn)較高，所以水通常情況下為液態(tài)。 5．(1)我國(guó)科學(xué)家最近成功合成了世界上首個(gè)五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)?；卮鹣铝袉?wèn)題： 經(jīng)X射線衍射測(cè)得化合物R的晶體結(jié)構(gòu)，其局部結(jié)構(gòu)如圖所示。 圖中虛線代表氫鍵，其表示式為(NH)N—H…Cl、________、________。 (2)在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)所涉及的4種物質(zhì)中，沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)開(kāi)_____________________，原因是____________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)(H3O＋)O—H…N(N)　(NH)N—H…N(N) (2)H2O＞CH3OH＞CO2＞H2　H2O與CH3OH均為極性分子，H2O中氫鍵比甲醇多；CO2與H2均為非極性分子，CO2分子量較大、范德華力較大 解析　(1)結(jié)合題圖可知，N與H3O＋中的H原子，與NH中的H原子間均存在氫鍵。(2)比較分子晶體的沸點(diǎn)時(shí)注意考慮范德華力和氫鍵。  [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 題組1　范德華力及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響 1．下列關(guān)于范德華力的敘述正確的是(　　) A．是一種較弱的化學(xué)鍵 B．分子間存在的較強(qiáng)的電性作用 C．直接影響物質(zhì)的熔、沸點(diǎn) D．稀有氣體的原子間存在范德華力 答案　D 解析　范德華力是分子間存在的較弱的相互作用，它不是化學(xué)鍵且比化學(xué)鍵弱得多，只能影響由分子構(gòu)成的物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)；稀有氣體為單原子分子，分子之間靠范德華力相結(jié)合。 2．鹵素單質(zhì)從F2到I2，在常溫、常壓下的聚集狀態(tài)由氣態(tài)、液態(tài)到固態(tài)的原因是(　　) A．原子間的化學(xué)鍵鍵能逐漸減小 B．范德華力逐漸增大 C．原子半徑逐漸增大 D．氧化性逐漸減弱 答案　B 解析　鹵素單質(zhì)結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大。 3．下列物質(zhì)發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，克服了范德華力的是(　　) A．食鹽熔化 B．晶體硅熔化 C．碘升華 D．氫氧化鈉熔化 答案　C 解析　氯化鈉、氫氧化鈉均是離子化合物，熔化時(shí)離子鍵斷裂，A、D項(xiàng)錯(cuò)誤；晶體硅熔化時(shí)克服的是共價(jià)鍵，B項(xiàng)錯(cuò)誤；碘升華時(shí)克服的是范德華力，C項(xiàng)正確。 題組2　氫鍵的形成及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響 4．氨氣溶于水中，大部分NH3與H2O以氫鍵(用“…”表示)結(jié)合形成NH3H2O分子。根據(jù)氨水的性質(zhì)可推知NH3H2O的結(jié)構(gòu)式為(　　) A． B． C． D． 答案　B 解析　從氫鍵的成鍵原理上講，A、B都成立；但從空間構(gòu)型上講，由于氨分子是三角錐形，易于提供孤電子對(duì)，所以以B方式結(jié)合空間阻礙最小，結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定；從事實(shí)上講，依據(jù)NH3H2ONH＋OH－可知答案是B。 5．下列物質(zhì)中含有氫鍵，且氫鍵最強(qiáng)的是(　　) A．甲醇 B．NH3 C．冰 D．(HF)n 答案　D 解析　氫鍵可表示為X—H…Y—(X、Y可相同也可不同，一般為N、O、F)，當(dāng)X、Y原子半徑越小、電負(fù)性越大時(shí)，在分子間H與Y產(chǎn)生的靜電吸引作用越強(qiáng)，形成的氫鍵越牢固。 6．在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子與3個(gè)羥基相連，其晶體具有與石墨相似的層狀結(jié)構(gòu)。則分子中B原子雜化軌道的類(lèi)型及同層分子間的主要作用力分別是(　　) A．sp，范德華力 B．sp2，范德華力 C．sp2，氫鍵 D．sp3，氫鍵 答案　C 解析　石墨晶體中C原子為sp2雜化，層與層之間以范德華力結(jié)合，在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子也為sp2雜化，但由于B(OH)3中B原子與3個(gè)羥基相連，羥基間能形成氫鍵，故同層分子間的主要作用力為氫鍵。 7．下列有關(guān)氫鍵的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　) A．通常說(shuō)氫鍵是較強(qiáng)的分子間作用力 B．因?yàn)樗肿娱g存在氫鍵，所以冰能浮在水面上 C．氫鍵比范德華力強(qiáng)，所以氫鍵是一種相對(duì)較弱的化學(xué)鍵 D．氫鍵是由氫原子與非金屬性極強(qiáng)的原子相互作用而形成的 答案　C 解析　氫鍵比范德華力強(qiáng)，比化學(xué)鍵弱，屬于較強(qiáng)的分子間作用力，不屬于化學(xué)鍵。氫鍵是由帶正電荷的H原子與強(qiáng)極性的非金屬原子間發(fā)生相互作用而形成的，對(duì)物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)和溶解度等物理性質(zhì)有明顯的影響。 8．下列與氫鍵有關(guān)的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　) A．氨水中存在分子間氫鍵 B．形成氫鍵A—H…B—的三個(gè)原子總在一條直線上 C．鹵化氫中HF沸點(diǎn)較高，是由于HF分子間存在氫鍵 D．鄰羥基苯甲醛()的熔、沸點(diǎn)比對(duì)羥基苯甲醛()的熔、沸點(diǎn)低 答案　B 解析　氨水中氨分子之間、水分子之間以及氨分子與水分子之間都存在氫鍵，A正確；氫鍵具有一定的方向性，但不是一定在一條直線上，如，故B錯(cuò)誤。HF分子間存在氫鍵A—H…B—，使氟化氫分子間作用力增大，所以氟化氫的沸點(diǎn)較高，C正確；鄰羥基苯甲醛可形成分子內(nèi)氫鍵，而對(duì)羥基苯甲醛可形成分子間氫鍵，所以鄰羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)比對(duì)羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)低，D正確。 題組3　化學(xué)鍵、范德華力、氫鍵的綜合 9．下列關(guān)于范德華力與氫鍵的敘述中正確的是(　　) A．范德華力比氫鍵的作用還要弱 B．范德華力與氫鍵共同決定物質(zhì)的物理性質(zhì) C．范德華力與氫鍵的強(qiáng)弱都只與相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān) D．任何物質(zhì)中都存在范德華力，而氫鍵只存在于含有N、O、F的物質(zhì)中 答案　A 解析　范德華力弱于氫鍵，A項(xiàng)正確；只有由分子組成且分子之間存在氫鍵的物質(zhì)，其物理性質(zhì)才由范德華力和氫鍵共同決定，B項(xiàng)錯(cuò)誤；氫鍵的強(qiáng)弱主要與形成氫鍵的原子的電負(fù)性有關(guān)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；只有由分子組成的物質(zhì)中才存在范德華力，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 10．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．冰融化時(shí)，分子中H—O鍵發(fā)生斷裂 B．隨著鹵素原子電子層數(shù)的增加，鹵化物CX4(X為鹵素原子)分子間作用力逐漸增大，所以它們的熔、沸點(diǎn)也逐漸升高 C．由于H—O鍵比H—S鍵牢固，所以水的熔、沸點(diǎn)比H2S的高 D．在由分子構(gòu)成的物質(zhì)中，分子間作用力越大，該物質(zhì)越穩(wěn)定 答案　B 解析　冰融化時(shí)發(fā)生物理變化，只破壞H2O分子間的分子間作用力而不破壞化學(xué)鍵，A項(xiàng)錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)相似的分子中，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)與其相對(duì)分子質(zhì)量成正比，所以隨著鹵素原子電子層數(shù)的增加，鹵化物CX4的分子間作用力逐漸增大，所以它們相應(yīng)的熔、沸點(diǎn)也逐漸升高，B項(xiàng)正確；物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)與化學(xué)鍵無(wú)關(guān)，水的熔、沸點(diǎn)比H2S的高是因?yàn)樗肿娱g存在氫鍵，C項(xiàng)錯(cuò)誤；物質(zhì)的穩(wěn)定性與化學(xué)鍵有關(guān)，與范德華力無(wú)關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 11．若不斷地升高溫度，實(shí)現(xiàn)“雪花→水→水蒸氣→氧氣和氫氣”的變化。在變化的各階段被破壞的粒子間主要的相互作用依次是(　　) A．氫鍵　分子間作用力　非極性鍵 B．氫鍵　氫鍵　極性鍵 C．氫鍵　極性鍵　分子間作用力 D．分子間作用力　氫鍵　非極性鍵 答案　B 解析　固態(tài)的水與液態(tài)的水分子間的作用力種類(lèi)相同，均為氫鍵和范德華力，區(qū)別在于氫鍵的數(shù)目，故由固態(tài)水―→液態(tài)水破壞氫鍵，同樣，由液態(tài)水變?yōu)樗魵鈺r(shí)，破壞的也是氫鍵，而由H2O(氣)―→H2(氣)＋O2(氣)時(shí)破壞的是極性鍵，故選B。 12．關(guān)于氫鍵 ，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．由于冰中的水分子間存在氫鍵，所以其密度大于液態(tài)水 B．可以用氫鍵解釋接近沸點(diǎn)的水蒸氣的相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定值比用化學(xué)式(H2O)計(jì)算出來(lái)的相對(duì)分子質(zhì)量大 C．分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵都會(huì)使熔、沸點(diǎn)升高 D．每個(gè)水分子內(nèi)平均含有兩個(gè)氫鍵 答案　B 解析　由于冰中的水分子間的氫鍵多于液態(tài)水中的氫鍵，分子間的距離較大，所以其密度小于液態(tài)水，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于水分子之間存在氫鍵，水分子通常以幾個(gè)分子聚合的形式存在，所以接近沸點(diǎn)的水蒸氣的相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定值比用化學(xué)式(H2O)計(jì)算出來(lái)的相對(duì)分子質(zhì)量大，B項(xiàng)正確；分子間氫鍵可使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高，分子內(nèi)氫鍵可使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)降低，C項(xiàng)錯(cuò)誤；水分子內(nèi)不含氫鍵，水中的氫鍵只存在于水分子之間，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 [綜合強(qiáng)化] 13．(1)一定條件下，CH4、CO2都能與H2O形成籠狀結(jié)構(gòu)(如下圖所示)的水合物晶體，其相關(guān)參數(shù)見(jiàn)下表。CH4與H2O形成的水合物晶體俗稱(chēng)“可燃冰”。 　　　參數(shù) 分子　　　 分子直徑/nm 分子與H2O的結(jié)合能E/kJmol－1 CH4 0.436 16.40 CO2 0.512 29.91 ①“可燃冰”中分子間存在的兩種作用力是___________________________________。 ②為開(kāi)采深海海底的“可燃冰”，有科學(xué)家提出用CO2置換CH4的設(shè)想。已知上圖中籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0.586 nm，根據(jù)上述圖表，從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析，該設(shè)想的依據(jù)是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)H2O與CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因?yàn)樗鼈兌际菢O性分子外，還因?yàn)開(kāi)_______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)①氫鍵、范德華力 ②CO2的分子直徑小于籠狀空腔直徑，且與H2O的結(jié)合能大于CH4 (2)H2O與CH3CH2OH之間可以形成氫鍵 解析　(1)②根據(jù)題給數(shù)據(jù)可知，籠狀空腔的直徑是0.586 nm，而CO2分子的直徑是0.512 nm，籠狀空腔直徑大于CO2分子的直徑，而且CO2與水分子之間的結(jié)合能大于CH4，因此可以實(shí)現(xiàn)用CO2置換CH4的設(shè)想。(2)水可以與乙醇互溶，是因?yàn)镠2O與CH3CH2OH之間可以形成分子間氫鍵。 14．水是自然界中普遍存在的一種物質(zhì)，也是維持生命活動(dòng)所必需的一種物質(zhì)。 信息一：水的性質(zhì)存在許多反常現(xiàn)象，如固態(tài)密度小于液態(tài)密度使冰浮在水面上，沸點(diǎn)相對(duì)較高使水在常溫常壓下呈液態(tài)等。 信息二：在20 ℃、1個(gè)大氣壓下，水可以結(jié)成冰，稱(chēng)為“熱冰”(如圖)： 試根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題： (1)s軌道與s軌道重疊形成的共價(jià)鍵可用符號(hào)表示為δss，p軌道以“頭碰頭”方式重疊形成的共價(jià)鍵可用符號(hào)表示為δpp，則H2O分子中含有的共價(jià)鍵用符號(hào)表示為_(kāi)_________________________。 (2)下列物質(zhì)熔化時(shí)，所克服的微粒間的作用與“熱冰”熔化時(shí)所克服的作用類(lèi)型完全相同的是______________(填字母)。 A．金剛石 B．干冰 C．食鹽 D．固態(tài)氨 (3)已知：2H2OH3O＋＋OH－，H3O＋的立體構(gòu)型是______________，在OH－、H2O、H3O＋、H2O2中均含有的化學(xué)鍵是________(填字母)。 A．極性鍵 B．非極性鍵 C．配位鍵 D．氫鍵 (4)根據(jù)等電子原理，寫(xiě)出短周期元素原子形成的與H3O＋互為等電子體的分子或離子________________________________________________________________________。 (5)水的分解溫度遠(yuǎn)高于其沸點(diǎn)的原因是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)δsp　(2)D　(3)三角錐形　A　(4)NH3　(5)水分解必須破壞分子內(nèi)部O—H共價(jià)鍵，而水沸騰只需破壞分子間作用力 15．短周期的5種非金屬元素，其中A、B、C的特征電子排布可表示為A：asa，B：bsbbpb，C：csccp2c，D與B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中電負(fù)性最大的元素。 回答下列問(wèn)題： (1)由A、B、C、E四種元素中的兩種元素可形成多種分子，下列分子：①BC2?、贐A4?、跘2C2?、蹷E4，其中屬于極性分子的是________(填序號(hào))。 (2)C的氫化物比下周期同族元素的氫化物沸點(diǎn)還要高，其原因是_______________________ ________________________________________________________________________。 (3)B、C兩元素都能和A元素組成兩種常見(jiàn)的溶劑，其分子式分別為_(kāi)___________、____________。DE4在前者中的溶解性________(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。 (4)BA4、BE4和DE4的沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)開(kāi)__________________________________ _____________________________________________________________(用化學(xué)式表示)。 答案　(1)③　(2)H2O分子間形成氫鍵　(3)C6H6　H2O　大于　(4)SiCl4>CCl4>CH4 解析　由s軌道最多可容納2個(gè)電子可得：a＝1，b＝c＝2，即A為H元素，B為C元素，C為O元素。由D與B同主族，且為非金屬元素得D為Si元素；由E在C的下一周期且E為同周期電負(fù)性最大的元素可知E為Cl元素。 (1)①、②、③、④分別為CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中H2O2為極性分子，其他為非極性分子。 (2)C的氫化物為H2O，H2O分子間可形成氫鍵是其沸點(diǎn)較高的重要原因。 (3)B、A兩元素組成苯，C、A兩元素組成水，兩者都為常見(jiàn)的溶劑，SiCl4為非極性分子，易溶于非極性溶劑苯中。 (4)BA4、BE4、DE4分別為CH4、CCl4、SiCl4，三者結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量逐漸增大，分子間作用力逐漸增強(qiáng)，故它們的沸點(diǎn)順序?yàn)镾iCl4>CCl4>CH4。