结构简式 (1)H—OH (2)CH3—OH (3)CH3CH2OH (4)CH3COOH (5)CH3—O—CH3 (6)CH3CH2CH2OH (7)CH3CH2OCH3 请回答下列问题:
化学式 H2O CH4O C2H6O C2H4O2 C2H6O C3H8O C3H8O 相对分子质量 18 32 46 60 46 60 60 沸点/℃ 100 64 78 118 56 97 11 (1)组成和结构相似的分子化合物,相对分子质量越高,沸点 ; (2)分子间存在 ,会使其沸点升高,分子极性越大,氢键越强,沸点 。 【解析】从分子间作用力及氢键理论加以分析:(2)、(3)、(6)均为醇类,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高;(4)、(6)、(7)相对分子质量均为60,沸点不同,这是由于(4)、(6)分子间存在氢键。 答案:(1)越高 (2)氢键 越高
14.C60分子是形如球状的多面体,该结构的建立基于以下考虑:
(1)C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;
(2)C60分子中含有五边形和六边形;
(3)多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:顶点数+面数-棱边数=2。据上所述,可推知C60分子有12个五边形和20个六边形,C60分子中所含的双键数为30。 请回答下列问题:
(1)固体C60与金刚石相比较,熔点较高者应是 ,理由是 。
(2)试估计C60跟F2在一定条件下, (填“可能”或“不可能”)发生反应生成C60F60,并简述其理由: 。
(3)确定C60分子中所含单键数为 。
【解析】(1)金刚石属于原子晶体,而固体C60不是,故金刚石熔点较高。
(2)因C60分子中含30个双键,与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60(只要指出“C60含30个双键”即可)
(3)通过计算,确定C60分子所含单键数。依题意,C60分子形成的化学键数为×(3×60)=90,也可以由欧拉定理计算键数(即棱边数):60+(12+20)-2=90,C60分子中所含单键数为90-30=60。 答案:(1)金刚石 金刚石属于原子晶体,而C60属于分子晶体,因此金刚石的熔点高于C60 (2)可能 因C60分子中含30个双键,与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60 (3)60
15.(1)水是生命之源,在0℃时结为冰。
①冰属于分子晶体,其中含有的粒子间相互作用有_____________________________。 ②冰的密度比水小的原因是____________________________。 写出水中这种作用力的表示式____________________________。
③冰属于分子晶体,冰中每个水分子周围结合的水分子数为 。分子晶体的组成和结构相似时,物质的相对分子质量越大,熔、沸点越高,则H2O和H2S中沸点较高的是____________________________。
(2)为缓解旱情,人们常常会进行人工降雨。干冰是一种常用于人工降雨的物质。
①右图为干冰的晶胞结构,在干冰晶体中CO2分子的配位数是 。
②干冰气化时需要克服的作用力是 ,在1个CO2分子中含有 个π键, 个σ键。
【解析】(1)①冰是分子晶体,分子间存在范德华力和氢键,分子内存在共价键。 ②水分子间存在氢键导致冰的密度较小;氢键的表示方式为O—H?O或H—O?H。 ③水分子间形成的氢键如下图:
因此每个水分子要和其他4个水分子结合;水中因存在氢键沸点异常得高。 (2)①干冰中CO2的配位数是12。
②干冰气化时主要克服范德华力;CO2的结构为OCO,因此含有2个π键和2个σ键。 答案:(1)①共价键、范德华力、氢键
②液态水中多个水分子之间通过氢键形成(H2O)n,而冰中水分子间以氢键联结成晶体,使水的密度大于冰 O—H?O ③4 H2O (2)①12 ②范德华力 2 2
【补偿训练】如图中A、B、C、D四条曲线分别表示ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的气态氢化物的沸点,其中表示ⅥA族元素气态氢化物沸点的是曲线 ,表示ⅣA族元素气态氢化物沸点的是曲线 ;同一主族中第3、4、5周期元素的气态氢化物沸点依次升高,其原因是 。
曲线中第2周期元素的气态氢化物的沸点显著高于第3周期元素气态氢化物的沸点,其原因是 。
【解析】第2周期元素氢化物中H2O的沸点最高,故A为ⅥA族氢化物沸点曲线;ⅣA族的氢化物都为非极性分子,沸点较低,且第2周期元素的氢化物分子间不存在氢键,故为D。由于同一主族中第3、4、5周期元素的气态氢化物分子间不存在氢键,且结构相似,所以它们的沸点与范德华力有关,而范德华力与相对分子质量有关,故随着相对分子质量的增大,沸点随之升高。曲线中第2周期元素的气态氢化物沸点显著高于第3周期元素气态氢化物,原因是第2周期元素氢化物分子间存在氢键。
答案:A D 结构相似,相对分子质量增大,范德华力增大,沸点升高 分子间存在氢键
16.(2015·滨州高二检测)短周期的5种非金属元素,其中A、B、C的特征电子排布可表示为A:asa,B:bsbbpb,C:csccp2c,D与B同主族,E在C的下一周期,且是同周期元素中电负性最大的元素。
回答下列问题:
(1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子,下列分子①BC2 ②BA4 ③A2C2 ④BE4,其中属于极性分子的是 (填序号);分子BC2中含σ键 个,含π键 个。
(2)C的氢化物比下一周期同族元素的氢化物沸点还要高,其原因是 。
(3)B、C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂,其分子式为 、 。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的沸点从高到低的顺序为 (填化学式)。
【解析】由s轨道最多可容纳2个电子可得:a=1,b=c=2,即A为H,B为C,C为O。由D与B同主族,且为非金属元素,得D为Si;由E在C的下一周期且E为同周期电负性最大的元素可知E为Cl。
(1)①②③④分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4,其中H2O2为极性分子,其他为非极性分子,CO2中含2个σ键,2个π键。
(2)C的氢化物为H2O,H2O分子间可形成氢键是其沸点较高的重要原因。
(3)B、A两元素组成苯,C、A两元素组成水,两者都为常见的溶剂,SiCl4为非极性分子,易溶于非极性溶剂苯中。
(4)BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4,三者结构相似,相对分子质量逐渐增大,分子间作用力逐渐增强,故它们的沸点顺序为SiCl4>CCl4>CH4。 答案:(1)③ 2 2 (2)H2O分子间含有氢键 (3)C6H6 H2O 大于 (4)SiCl4>CCl4>CH4 【方法规律】影响物质性质因素的判断
(1)共价键是原子间通过共用电子对形成的化学键,它存在于分子内部,影响物质的化学性质,如稳定性、活泼性等。
(2)分子间作用力是分子间微弱的相互作用,包括范德华力和氢键。分子间作用力只影响物质的物理性质,如熔点、沸点、硬度等。
(3)氢键是一种介于化学键和范德华力之间的相互作用力,它只存在于分子间或分子内活动性较强的非金属元素N、O、F和与之相邻的H之间。氢键的存在对物质的熔点、沸点、溶解
性等性质有很大影响,如H2O的沸点比H2S的沸点高许多,NH3极易溶于水等。