跟踪检测（六十五）教材基础（3）——分子间作用力与分子的性质1．在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是(　　)A．sp，范德华力　　　　　　B．sp2，范德华力C．sp2，氢键D．sp3，氢键解析：选C　由石墨的晶体结构知C原子为sp2杂化，故B原子也为sp2杂化，由于B(OH)3中B原子与3个羟基相连，羟基间能形成氢键，故同层分子间的主要作用力为氢键。2．(2021·三门峡模拟)下列说法不正确的是(　　)A．HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高与分子间作用力大小有关B．H2O的熔、沸点高于H2S是由于H2O分子之间存在氢键C．I2易溶于CCl4可以用相似相溶原理解释D．甲烷可与水形成氢键这种化学键解析：选D　HCl、HBr、HI是组成和结构相似的分子，相对分子质量越大分子间作用力越大，相应物质的熔、沸点越高，A正确；H2O分子间可形成氢键，H2S分子间不能形成氢键，因此H2O的熔、沸点高于H2S，B正确；I2是非极性分子，易溶于非极性溶剂CCl4，C正确；甲烷中碳原子电负性不大，甲烷分子和水分子之间不能形成氢键，并且氢键不是化学键，属于分子间作用力，D错误。3．下列物质的沸点，从高到低的顺序不正确的是(　　)A．HI＞HBr＞HCl＞HFB．CI4＞CBr4＞CCl4＞CF4C．I2＞Br2＞Cl2＞F2D．NH3＞PH3解析：选A　HI、HBr、HCl分子结构相似，相对分子质量依次减小，范德华力依次减弱，沸点依次变小，而因HF中存在氢键，故HF的沸点反常，为最高，则沸点从高到低顺序为HF＞HI＞HBr＞HCl，A错误；B、C中分子结构相似，相对分子质量依次减小，范德华力依次减弱，沸点依次降低，B、C正确；由于NH3分子间有范德华力、氢键，而PH3分子间只有范德华力，所以沸点：NH3＞PH3，D正确。4．通常状况下，NCl3是一种油状液体，其分子立体构型与氨分子相似，下列对NCl3的有关叙述正确的是(　　)A．NCl3分子中N—Cl键的键长比CCl4分子中C—Cl键的键长长B．NCl3分子是非极性分子C．NCl3分子中的所有原子均达到8电子稳定结构D．NBr3比NCl3易挥发解析：选C　因碳原子半径比氮原子的大，故N—Cl键的键长比C—Cl键的键长短；NCl3的价层电子对数为3＋(5－3×1)＝4，分子立体构型为三角锥形，故NCl3是极性分子；NBr3 与NCl3二者结构相似，由于NBr3的相对分子质量较大，分子间作用力较大，所以NBr3的沸点比NCl3高，因此NBr3比NCl3难挥发。5．肼(H2N—NH2)和偏二甲肼[H2N—N(CH3)2]均可用作火箭燃料。查阅资料得知，肼是一种良好的极性溶剂，沿肼分子球棍模型的N—N键方向观察，看到的平面图如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．肼分子中的氮原子采用sp3杂化B．肼分子中既有极性键又有非极性键C．肼分子是非极性分子D．肼与偏二甲肼互称同系物解析：选C　肼分子中每个N原子含有3个σ键和1个孤电子对，其价层电子对数是4，则N原子采用sp3杂化，A项正确；肼分子中N原子之间存在非极性键，N原子和H原子之间存在极性键，B项正确；肼分子结构不对称，则正负电荷中心不重合，是极性分子，C项错误；肼和偏二甲肼结构相似，在分子组成上相差2个CH2原子团，属于同系物，D正确。6．某化合物的分子式为AB2，A属ⅥA族元素，B属ⅦA族元素，A和B在同一周期，它们的电负性值分别为3.44和3.98，已知AB2分子的键角为103.3°。下列推断不正确的是(　　)A．AB2分子的立体构型为V形B．A—B键为极性共价键，AB2分子为非极性分子C．AB2与H2O相比，AB2的熔点、沸点比H2O的低D．AB2分子中无氢原子，分子间不能形成氢键，而H2O分子间能形成氢键解析：选B　根据A、B的电负性值及所处位置关系，可判断A元素为O，B元素为F，该分子为OF2。OF2中O原子价层电子对数为2＋(6－2×1)＝4，OF2为V形；O—F键为极性共价键；因为OF2分子的键角为103.3°，结构不对称，所以为极性分子。7．S2Cl2是橙黄色液体，少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢其挥发，并产生酸性悬浊液。其分子结构如图所示。下列关于S2Cl2的说法中错误的是(　　)A．S2Cl2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>S2Cl2D．与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl解析：选A　根据S2Cl2的分子结构可知，它属于极性分子，故A错误，B正确；由于S2Cl2与S2Br2的结构相似，而相对分子质量：S2Br2>S2Cl2，故C 正确；由少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢挥发，并产生酸性悬浊液，知其与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl，故D正确。8．(1)(全国卷Ⅲ)在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为____________________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)(江苏高考)乙醇的沸点高于丙酮(H3CCOCH3)，这是因为________________________________________________________________________。(3)(全国卷Ⅰ)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________。GeCl4GeBr4GeI4熔点/℃－49.526146沸点/℃83.1186约400(4)(全国卷Ⅱ)氧元素有两种同素异形体，其中沸点高的是________(填分子式)，原因是________________________________________________________________________。解析：(1)水和甲醇均为极性分子，常温常压下两种物质均呈液态；二氧化碳和氢气均为非极性分子，常温常压下两种物质均呈气态，根据四种物质在相同条件下的状态可以判断出水、甲醇的沸点均高于二氧化碳、氢气的沸点。由于水分子中的2个氢原子都能参与氢键的形成，而甲醇分子中只有羟基上的氢原子能够形成氢键，所以水中的氢键比甲醇多，则水的沸点高于甲醇的沸点。二氧化碳和氢气都属于分子晶体，但由于二氧化碳的相对分子质量大于氢气，所以二氧化碳的沸点高于氢气的沸点。(2)乙醇中的羟基之间可以形成分子间氢键，分子间存在氢键比分子间不存在氢键物质沸点高。(3)相对分子质量：GeCl4＜GeBr4＜GeI4，则熔、沸点：GeCl4＜GeBr4＜GeI4。(4)相对分子质量：O3＞O2，则沸点：O3＞O2。答案：(1)H2O＞CH3OH＞CO2＞H2　H2O和CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2、H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大(2)乙醇分子间存在氢键(3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强(4)O3　O3的相对分子质量较大，范德华力较大9．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是地壳内含量(质量分数)最高的元素，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分子的立体构型分别是_______和_______，相同条件下两者在水中的溶解度较大的是________(填分子式)，理由是___________________________________。(3)Q的元素符号是__________，它的基态原子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：(1)X原子核外的M层中只有两对成对电子，则M层的电子排布图为，故X为S，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，则Y原子的核外电子排布式为1s22s22p2，故Y为C。(2)Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素，则Z为O，SO2、CO2的立体构型分别为V形、直线形。(3)Q的核电荷数为24，为Cr，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1，其外围电子排布式为3d54s1，则最高化合价为＋6。(4)元素周期表中F的电负性最强，HF溶液中，HF与HF、H2O与H2O、HF与H2O之间存在氢键。答案：(1)S　C(2)V形　直线形　SO2　CO2是非极性分子，SO2和H2O都是极性分子，根据“相似相溶”原理，SO2在H2O中的溶解度较大(3)Cr　1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)　＋6(4)F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O10．科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)下列关于CH4和CO2的说法正确的是_____(填字母)。a．固态CO2属于分子晶体b．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2d．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(2)在Ni催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1molNi(CO)4中含有________molσ键。(3)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。参数分子分子直径/nm分子与H2O的结合能E/kJ·mol－1CH40.43616.40 CO20.51229.91①“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是________________________________。②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________________________________________________________________________。解析：(1)CO2是由非金属元素形成的分子晶体，a选项正确；CH4分子是正四面体结构，其为非极性分子，b选项错误；CH4和CO2都是分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，c选项错误；CH4为正四面体结构，故碳原子的杂化类型是sp3，CO2为直线形分子，故碳原子的杂化类型是sp，d选项正确。(2)1个CO分子中存在1个σ键，而Ni(CO)4中Ni与CO之间还存在4个σ键，故1molNi(CO)4中含有8molσ键。(3)①“可燃冰”中存在范德华力，另外水分子间还存在氢键。②分子与H2O的结合能越大表明越容易与H2O结合，且CO2的分子直径小于笼状结构的空腔直径。答案：(1)ad　(2)8(3)①氢键、范德华力　②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4