考点10 分子间的作用力 分子的手性
【核心考点梳理】
考点一、分子间作用力
1．范德华力及其对物质性质的影响
(1)概念：是分子间普遍存在的相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。
(2)特征：很弱，比化学键的键能小1～2个数量级。
(3)影响因素：分子的极性越大，范德华力越大；组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。
(4)对物质性质的影响：范德华力主要影响物质的物理性质，如熔、沸点，组成和结构相似的物质，范德华力越大，物质熔、沸点越高。
2．氢键及其对物质性质的影响
(1)概念：由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个电负性很大的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。
(2)表示方法：氢键通常用A—H…B表示，其中A、B为N、O、F，“—”表示共价键，“…”表示形成的氢键。
(3)氢键的本质和性质
氢键的本质是静电相互作用，它比化学键弱得多，通常把氢键看作是一种比较强的分子间作用力。
氢键具有方向性和饱和性，但本质上与共价键的方向性和饱和性不同。
①方向性：A—H…B三个原子一般在同一方向上。原因是在这样的方向上成键两原子电子云之间的排斥力最小，形成的氢键最强，体系最稳定。
②饱和性：每一个A—H只能与一个B原子形成氢键，原因是H原子半径很小，再有一个原子接近时，会受到A、B原子电子云的排斥。
(4)分类：氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两类。
存在分子内氢键，存在分子间氢键。前者的沸点低于后者。
(5)氢键对物质性质的影响：氢键主要影响物质的熔、沸点，分子间氢键使物质熔、沸点升高，分子内氢键使物质熔、沸点降低。
【典型例题】
例1．（2022·高二课时练习）下列关于范德华力的叙述正确的是(深度解析)
A．是一种较弱的化学键 B．分子间存在的强于化学键的相互作用
C．直接影响所有物质的熔、沸点 D．稀有气体的分子间存在范德华力
例2．（2022春·黑龙江哈尔滨·高二哈师大附中校考期中）下列说法正确的是
A．可燃冰()中甲烷分子与水分子间形成了氢键
B．“X—H…Y”三原子不在一条直线上时，不可能形成氢键
C．Al原子核外电子有7种空间运动状态
D．卤素单质、碱金属单质的熔沸点均随着摩尔质量的增大而升高
例3．（2022春·福建莆田·高二校考期中）相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高于烷烃。根据表中得出的结论错误的是
化合物(相对分子质量) 沸点/℃ 化合物(相对分子质量) 沸点/℃
甲醇(32) 64.7 乙烷(30) -88.6
乙醇(46) 78.3 丙烷(44) -42.1
正丙醇(60) 97.2 正丁烷(58) -0.5
正丁醇(74) 117.9 正戊烷(72) 36.1
A．醇分子之间的作用力只存在氢键
B．相同类型的化合物相对分子质量越大，物质的熔沸点越高
C．烷烃分子之间的作用力主要是范德华力
D．氢键作用力比范德华力大，故相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高于烷烃
【核心归纳】
1．范德华力的正确理解
范德华力很弱，比化学键的键能小1～2个数量级，分子间作用力的实质是电性引力，其主要特征有以下几个方面：
(1)广泛存在于分子之间。
(2)只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力(范德华力)，如固体和液体物质中。
(3)范德华力无方向性和饱和性。只要分子周围空间允许，分子总是尽可能多地吸引其他分子。
2．键能大小影响分子的热稳定性，范德华力的大小影响物质的熔、沸点。相对分子质量接近时，分子的极性越大，范德华力越大。相对分子质量、极性相似的分子，分子的对称性越强，范德华力越弱，如正丁烷＞异丁烷，邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。
3．溶解性影响因素
(1)“相似相溶”规律
非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂，如蔗糖和氨易溶于水，难溶于四氯化碳；萘和碘易溶于四氯化碳，难溶于水。
(2)影响物质溶解性的因素
①外界因素：主要有温度、压强等。
②氢键：溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好(填“好”或“差”)。
③分子结构的相似性：溶质和溶剂的分子结构相似程度越大，其溶解性越大，如乙醇与水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。
考点二、分子的手性
1．概念
(1)手性异构体：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能叠合，互称手性异构体(或对映异构体)。
(2)手性分子：具有手性异构体的分子。
2．手性分子的判断
(1)判断方法：有机物分子中是否存在手性碳原子。
(2)手性碳原子：有机物分子中连有四个各不相同的原子或基团的碳原子。如，R1、R2、R3、R4互不相同，即是手性碳原子。
【典型例题】
例1．（2022春·黑龙江哈尔滨·高二校联考期末）下列对分子结构及其性质的解释中，不正确的是
A．乙烷难溶于水、溴易溶于四氯化碳都可用相似相溶原理解释
B．酸性：，是因为分子中的氢原子数目比HClO多
C．羟基乙酸不属于手性分子，因其分子中不存在手性碳原子
D．的沸点高于，因乙醇分子中含—OH，能形成分子间氢键
例2．3-氯-2-氨基丁酸的结构简式为
一个3-氯-2-氨基丁酸分子中含有 个手性碳原子。其中一对对映异构体用简单的投影式表示为和,则另一对对映异构体的简单投影式为和 。
【必备知识基础练】
1．（2022秋·四川绵阳·高二四川省绵阳江油中学校考期中）关于氢键，下列说法正确的是
A．每一个水分子内含有两个氢键
B．冰和干冰中都存在氢键
C．DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的
D．H2O是一种非常稳定的化合物，是因为水分子间可以形成氢键
2．（2022秋·河北石家庄·高二石家庄二中校考阶段练习）下列说法正确的是
A．键的极性： N- H 键>O- H 键>F-H键
B．热稳定性： HF>H2O>NH3
C．强度：氢键>化学键>范德华力
D．沸点：
3．（2022秋·四川乐山·高二四川省乐山沫若中学校考阶段练习）下列现象与氢键有关的是
①H2O的熔、沸点比VIA族其它元素氢化物的高
②水分子高温下也很稳定
③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些
④邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
A．①②③④ B．①③④ C．①②③ D．①②④
4．（2022春·陕西西安·高二校联考期末）下列说法正确的是
A．手性分子具有完全相同的组成和原子排列，化学性质完全相同
B．无机含氧酸分子中所含氧原子个数越多，酸性越强
C．氯气易溶于氢氧化钠溶液符合相似相溶原理
D．蛋白质分子间可形成氢键，分子内也存在氢键
5．（2022春·福建三明·高二统考期末）下图为冰层表面的分子结构示意图。下列说法错误的是
A．温度升高时，“准液体”中水分子与下层冰连接的氢键断裂，使冰面变滑
B．第一层固态冰中，水分子间通过氢键形成空间网状结构
C．第二层“准液体”中，水分子间形成的氢键比固态冰中少
D．由于氢键的存在，水分子的稳定性好，高温下也很难分解
6．（2022春·广东·高二校联考阶段练习）氢键对物质的溶解度影响很大，下列物质在水中的溶解度跟氢键无关的是
A．Cl2 B．CH3CH2OH
C．HF D．HNO3
7．（2022春·新疆喀什·高二莎车县第一中学校考期中）下列物质中，分子内和分子间均可形成氢键的是
A．NH3 B．
C．H2O D．C2H5OH
8．试用有关知识解释下列现象:
(1)有机化合物大多难溶于水,而乙醇、乙酸可与水互溶: 。
(2)乙醚(C2H5OC2H5)的相对分子质量远大于乙醇,但乙醇的沸点却比乙醚高很多,原因: 。
(3)从氨合成塔里出来的H2、N2、NH3的混合物中分离出NH3,常采用加压使NH3液化的方法: 。
(4)水在常温下,其组成的化学式可用(H2O)m表示,原因: 。
【关键能力提升练】
9．（2022春·河南郑州·高二校联考期中）下列说法正确的是
A．分子的稳定性与分子间作用力无关
B．键长等于成键两原子的半径之和
C．在可燃冰(CH4 nH2O)中，甲烷分子与水分子之间形成了氢键
D．凡是中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构都是正四面体形
10．（2022春·山西太原·高二统考期中）2022年2月20日晚，第二十四届冬奥会在北京国家体育场胜利闭幕，下列关于“冰”与“雪”的说法正确的是
A．冰中氢键的键能为18.8kJ·mol-1，即融化含1mol氢键的冰需要吸收18.8kJ的热量
B．密度ρ(干冰)>ρ(水)>ρ(冰)的原因是分子间作用力大小不同
C．每一片雪花都是一幅精美图案，其六角形形状与氢键的方向性有关
D．可燃冰是甲烷分子与水分子之间通过氢键形成的
11．下列对分子及其性质的解释不正确的是( )
A.碘易溶于四氯化碳、甲烷难溶于水都可用“相似相溶”规律解释
B.乳酸[CH3CH(OH)COOH]分子中存在一个手性碳原子
C.H2O比H2S稳定是由于水分子间可以形成氢键
D.实验测定,接近100 ℃的水蒸气的相对分子质量较大,这与水分子的相互缔合有关
12．现已知O3分子为V形结构,O3在水中的溶解度和O2比较( )
A.O3在水中的溶解度和O2一样大 B.O3在水中的溶解度比O2小
C.O3在水中的溶解度比O2要大 D.无法比较
13．(1)一定条件下,CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)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”。
分子 分子直径/nm 分子与H2O的结合能E/(kJ·mol-1)
CH4 0.436 16.40
CO2 0.512 29.91
①“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。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm,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 。
(2)H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为 。
14．（2022春·福建龙岩·高二校考阶段练习）根据氢气分子的形成过程示意图，回答问题。
(1)H—H键的键长为__________，①~⑤中，体系能量由高到低的顺序是___________。
(2)下列说法中正确的是____________。
A．氢气分子间不存在分子间作用力
B．由①到④，电子在核间出现的概率增加
C．由④到⑤，必须消耗外界的能量
D．氢气分子中含有一个极性共价键
(3)已知几种常见化学键的键能如下表所示。
化学键 Si—O H—O O=O Si—Si Si—C
键能/ 460 467 498 176 X
请回答下列问题：
①较Si—Si键与Si—C键的键能大小可知（填“>”“<”或“=”）：X___。
②H2被喻为21世纪人类最理想的燃料，而更有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点。试计算：每千克H2燃烧（生成水蒸气）放出的热量约为_____________。
15．（2022·高二课时练习）(1)硅烷(SinH2n＋2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示，呈现这种变化关系的原因是__。
(2)下列物质变化，只与范德华力有关的是__。
A．干冰熔化 B．乙酸汽化 C．乙醇与丙酮混溶
D．溶于水 E.碘溶于四氯化碳 F.石英熔融
【学科素养拔高练】
16．（2022秋·山东烟台·高二校考期中）2017年5月海底天然气水合物(俗称“可燃冰”)试采成功，这是我国能源开发的一次历史性突破。一定条件下，CH4和CO2都能与H2O形成如图所示的笼状结构(表面的小球是水分子，内部的大球是CH4分子或CO2分子；“可燃冰”是CH4与H2O形成的水合物)，其相关参数见表。
分子直径/nm 分子与H2O的结合能E/kJ·mol-1
CH4 0.436 16.40
CO2 0.512 29.91
(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从大到小的顺序为_______；碳原子的最高能级的符号是_______，其电子云形状是_______。
(2)CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为_______，CO2与SO2相同条件下在水中的溶解度较大的是SO2，理由是_______。
(3)为开采海底的“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，根据图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是_______。
(4)“可燃冰”中分子间存在的作用力是氢键和_______，图中最小的环中连接的原子总数是_______。考点10 分子间的作用力 分子的手性
【核心考点梳理】
考点一、分子间作用力
1．范德华力及其对物质性质的影响
(1)概念：是分子间普遍存在的相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。
(2)特征：很弱，比化学键的键能小1～2个数量级。
(3)影响因素：分子的极性越大，范德华力越大；组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。
(4)对物质性质的影响：范德华力主要影响物质的物理性质，如熔、沸点，组成和结构相似的物质，范德华力越大，物质熔、沸点越高。
2．氢键及其对物质性质的影响
(1)概念：由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个电负性很大的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。
(2)表示方法：氢键通常用A—H…B表示，其中A、B为N、O、F，“—”表示共价键，“…”表示形成的氢键。
(3)氢键的本质和性质
氢键的本质是静电相互作用，它比化学键弱得多，通常把氢键看作是一种比较强的分子间作用力。
氢键具有方向性和饱和性，但本质上与共价键的方向性和饱和性不同。
①方向性：A—H…B三个原子一般在同一方向上。原因是在这样的方向上成键两原子电子云之间的排斥力最小，形成的氢键最强，体系最稳定。
②饱和性：每一个A—H只能与一个B原子形成氢键，原因是H原子半径很小，再有一个原子接近时，会受到A、B原子电子云的排斥。
(4)分类：氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两类。
存在分子内氢键，存在分子间氢键。前者的沸点低于后者。
(5)氢键对物质性质的影响：氢键主要影响物质的熔、沸点，分子间氢键使物质熔、沸点升高，分子内氢键使物质熔、沸点降低。
【典型例题】
例1．（2022·高二课时练习）下列关于范德华力的叙述正确的是(深度解析)
A．是一种较弱的化学键 B．分子间存在的强于化学键的相互作用
C．直接影响所有物质的熔、沸点 D．稀有气体的分子间存在范德华力
【答案】D
【解析】A．范德华力的实质也是一种电性作用，但是范德华力是分子间较弱的作用力，它不是化学键，故A错误；
B．范德华力为电磁力的一种，且范德华力比化学键弱，故B错误；
C．范德华力只对分子晶体的熔沸点有影响，故C错误；
D．分子间都存在范德华力，则稀有气体原子之间存在范德华力，故D正确；
故选：D。
例2．（2022春·黑龙江哈尔滨·高二哈师大附中校考期中）下列说法正确的是
A．可燃冰()中甲烷分子与水分子间形成了氢键
B．“X—H…Y”三原子不在一条直线上时，不可能形成氢键
C．Al原子核外电子有7种空间运动状态
D．卤素单质、碱金属单质的熔沸点均随着摩尔质量的增大而升高
【答案】C
【解析】A．甲烷分子与水分子间不能形成氢键，A错误；
B．“X—H…Y”三原子在一条直线上时，可能形成氢键，B错误；
C．Al原子核外电子排布为1s22s22p63s23p1，有1+1+3+1+1=7种空间运动状态，C正确；
D．卤素单质随着摩尔质量增大，分子间作用力增大，熔沸点升高；从上往下，金属阳离子半径增大，对外层电子束缚能力减弱，金属键减弱，熔沸点降低，D错误；
故选C。
例3．（2022春·福建莆田·高二校考期中）相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高于烷烃。根据表中得出的结论错误的是
化合物(相对分子质量) 沸点/℃ 化合物(相对分子质量) 沸点/℃
甲醇(32) 64.7 乙烷(30) -88.6
乙醇(46) 78.3 丙烷(44) -42.1
正丙醇(60) 97.2 正丁烷(58) -0.5
正丁醇(74) 117.9 正戊烷(72) 36.1
A．醇分子之间的作用力只存在氢键
B．相同类型的化合物相对分子质量越大，物质的熔沸点越高
C．烷烃分子之间的作用力主要是范德华力
D．氢键作用力比范德华力大，故相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高于烷烃
【答案】A
【解析】A．醇分子间存在范德华力，不只存在氢键，故A错误；
B．相同类型的化合物，相对分子质量越大，熔沸点越高，故B正确；
C．范德华力是普遍存在的一种分子间作用力，烷烃分子之间的作用力主要是范德华力，故C正确；
D．醇可以形成氢键，氢键作用力比范德华力大，故相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高于烷烃，故D正确；
答案选A。
【核心归纳】
1．范德华力的正确理解
范德华力很弱，比化学键的键能小1～2个数量级，分子间作用力的实质是电性引力，其主要特征有以下几个方面：
(1)广泛存在于分子之间。
(2)只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力(范德华力)，如固体和液体物质中。
(3)范德华力无方向性和饱和性。只要分子周围空间允许，分子总是尽可能多地吸引其他分子。
2．键能大小影响分子的热稳定性，范德华力的大小影响物质的熔、沸点。相对分子质量接近时，分子的极性越大，范德华力越大。相对分子质量、极性相似的分子，分子的对称性越强，范德华力越弱，如正丁烷＞异丁烷，邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。
3．溶解性影响因素
(1)“相似相溶”规律
非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂，如蔗糖和氨易溶于水，难溶于四氯化碳；萘和碘易溶于四氯化碳，难溶于水。
(2)影响物质溶解性的因素
①外界因素：主要有温度、压强等。
②氢键：溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好(填“好”或“差”)。
③分子结构的相似性：溶质和溶剂的分子结构相似程度越大，其溶解性越大，如乙醇与水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。
考点二、分子的手性
1．概念
(1)手性异构体：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能叠合，互称手性异构体(或对映异构体)。
(2)手性分子：具有手性异构体的分子。
2．手性分子的判断
(1)判断方法：有机物分子中是否存在手性碳原子。
(2)手性碳原子：有机物分子中连有四个各不相同的原子或基团的碳原子。如，R1、R2、R3、R4互不相同，即是手性碳原子。
【典型例题】
例1．（2022春·黑龙江哈尔滨·高二校联考期末）下列对分子结构及其性质的解释中，不正确的是
A．乙烷难溶于水、溴易溶于四氯化碳都可用相似相溶原理解释
B．酸性：，是因为分子中的氢原子数目比HClO多
C．羟基乙酸不属于手性分子，因其分子中不存在手性碳原子
D．的沸点高于，因乙醇分子中含—OH，能形成分子间氢键
【答案】B
【解析】A．水为极性分子，乙烷、溴、四氯化碳都为非极性分子，所以乙烷难溶于水、溴易溶于四氯化碳都可用相似相溶原理解释，A正确；
B．酸性的强弱与分子中氢原子数目的多少无关，酸性：，是因为分子中的非羟基氧原子数目比HClO多，B不正确；
C．羟基乙酸分子中没有手性碳原子，所以不属于手性分子，C正确；
D．分子中含有-OH，能形成分子间的氢键，而分子间不能形成氢键，所以的沸点高于，D正确；
故选B。
例2．3-氯-2-氨基丁酸的结构简式为
一个3-氯-2-氨基丁酸分子中含有 个手性碳原子。其中一对对映异构体用简单的投影式表示为和,则另一对对映异构体的简单投影式为和 。
【答案】2
【解析】根据手性碳原子周围连接四个不同的原子或原子团可以判断该物质分子中的手性碳原子个数;参照实例可以知道对映异构体的关系就像我们照镜子一样,其另一种就是该种物质在镜子中的“镜像”。
【必备知识基础练】
1．（2022秋·四川绵阳·高二四川省绵阳江油中学校考期中）关于氢键，下列说法正确的是
A．每一个水分子内含有两个氢键
B．冰和干冰中都存在氢键
C．DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的
D．H2O是一种非常稳定的化合物，是因为水分子间可以形成氢键
【答案】C
【解析】A．水分子内不存在氢键，氢键存在于水分子之间，故A错误；
B．干冰为二氧化碳，其中没有氢键，故B错误；
C．DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的，故C正确；
D．H2O是一种稳定的化合物，是由于O-H键键能较大的原因，与氢键无关，氢键只影响物质的物理性质，故D错误；
故选C。
2．（2022秋·河北石家庄·高二石家庄二中校考阶段练习）下列说法正确的是
A．键的极性： N- H 键>O- H 键>F-H键
B．热稳定性： HF>H2O>NH3
C．强度：氢键>化学键>范德华力
D．沸点：
【答案】B
【解析】A．已知电负性F＞O＞N，则键的极性： N- H 键＜O- H 键＜F-H键，A错误；
B．已知电负性F＞O＞N，即非金属性F＞O＞N，简单气态氢化物的热稳定性与其非金属性一致即 HF>H2O>NH3，B正确；
C．氢键是一种分子间作用力，其强度介于化学键和范德华力之间，其强度：化学键>氢键>范德华力，C错误；
D．由于邻羟基苯甲酸能够形成分子内氢键，沸点降低，而对羟基苯甲酸只能形成分子间氢键，导致沸点升高，故沸点：邻羟基苯甲酸小于对羟基苯甲酸，D错误；
故答案为：B。
3．（2022秋·四川乐山·高二四川省乐山沫若中学校考阶段练习）下列现象与氢键有关的是
①H2O的熔、沸点比VIA族其它元素氢化物的高
②水分子高温下也很稳定
③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些
④邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
A．①②③④ B．①③④ C．①②③ D．①②④
【答案】B
【解析】①水分子之间能形成氢键，所以常温常压下，H2O的熔、沸点比第VIA族其它元素氢化物的高，①正确；
②水分子高温下也很稳定与氧元素的非金属性强，氢氧键的键能大有关，与氢键无关，②错误；
③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些，其主要原因是接近水的沸点的水蒸气中水分子间因氢键而形成了“缔合分子”，③正确；
④邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键，对羟基苯甲酸能形成分子间氢键，则邻羟基苯甲酸的分子间作用力小于对羟基苯甲酸，熔、沸点低于羟基苯甲酸，所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低与氢键有关，④正确；
正确的是：①③④；
故选B。
4．（2022春·陕西西安·高二校联考期末）下列说法正确的是
A．手性分子具有完全相同的组成和原子排列，化学性质完全相同
B．无机含氧酸分子中所含氧原子个数越多，酸性越强
C．氯气易溶于氢氧化钠溶液符合相似相溶原理
D．蛋白质分子间可形成氢键，分子内也存在氢键
【答案】D
【解析】A．手性分子具有完全相同的组成和原子排列，二者结构不同，化学性质不同，故A错误；
B．无机含氧酸分子中非羟基氧原子个数越多，酸性越强，故B错误；
C．氯气和氢氧化钠之间发生反应生成可溶性的盐溶液，与相似相溶原理无关，故C错误；
D．蛋白质分子中存在O-H、N-H键，所以蛋白质分子间可形成氢键，分子内也存在氢键，故D正确；
选D。
5．（2022春·福建三明·高二统考期末）下图为冰层表面的分子结构示意图。下列说法错误的是
A．温度升高时，“准液体”中水分子与下层冰连接的氢键断裂，使冰面变滑
B．第一层固态冰中，水分子间通过氢键形成空间网状结构
C．第二层“准液体”中，水分子间形成的氢键比固态冰中少
D．由于氢键的存在，水分子的稳定性好，高温下也很难分解
【答案】D
【解析】A．温度升高时，从图中可以看出，“准液体”中水分子与下层丙连接的氢键断裂，从而使冰面变滑，A正确；
B．从图中看出，第一层固态冰中，水分子之间通过形成分子间氢键形成空间网络结构，B正确；
C．对比固态冰和“准液体”可知，第二层“准液体”中，水分子间形成的氢键比固态冰中少，C正确；
D．水分子的稳定性与氢键无关，O的非金属性强，导致H-O键稳定，高温下也很难分解，D错误；
故选D。
6．（2022春·广东·高二校联考阶段练习）氢键对物质的溶解度影响很大，下列物质在水中的溶解度跟氢键无关的是
A．Cl2 B．CH3CH2OH
C．HF D．HNO3
【答案】A
【分析】氢原子与电负性大、半径小的原子X(氟、氧、氮等)以共价键结合，若与电负性大的原子Y(与X相同的也可以)接近，在X与Y之间以氢为媒介，生成X-H···Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用，称为氢键。
【解析】A．氯气在水中的溶解度跟氢键无关，A符合题意；
B．氧的电负性大，CH3CH2OH与水分子间能形成氢键，增大其溶解度，B不符合题意；
C．氟的电负性大，HF与水分子间能形成氢键，增大其溶解度，C不符合题意；
D．氧的电负性大，HNO3与水分子间能形成氢键，增大其溶解度，D不符合题意；
答案选A。
7．（2022春·新疆喀什·高二莎车县第一中学校考期中）下列物质中，分子内和分子间均可形成氢键的是
A．NH3 B．
C．H2O D．C2H5OH
【答案】B
【解析】NH3、H2O、CH3CH2OH都只能分子间氢键，不能形成分子内氢键，而邻羟基苯甲醛可以形成分子内氢键如图所示：，故答案为：B。
8.试用有关知识解释下列现象:
(1)有机化合物大多难溶于水,而乙醇、乙酸可与水互溶: 。
(2)乙醚(C2H5OC2H5)的相对分子质量远大于乙醇,但乙醇的沸点却比乙醚高很多,原因: 。
(3)从氨合成塔里出来的H2、N2、NH3的混合物中分离出NH3,常采用加压使NH3液化的方法: 。
(4)水在常温下,其组成的化学式可用(H2O)m表示,原因: 。
【答案】(1)乙醇分子中的醇羟基、乙酸分子中的羧羟基均可与水形成分子间氢键,相互结合成缔合分子,故表现为互溶
(2)乙醇分子之间形成的氢键作用远大于乙醚分子间的范德华力,故沸点比乙醚高很多
(3)NH3分子间可以形成氢键,而N2、H2分子间的范德华力很小,故NH3可采用加压液化的方法从混合物中分离
(4)常温下,液态水中水分子间通过氢键缔合成较大分子团,所以用(H2O)m表示,而不是以单个分子形式存在
【解析】(1)乙醇、乙酸可与水互溶是因为乙醇分子中的醇羟基、乙酸分子中的羧羟基均可与水形成分子间氢键,相互结合成缔合分子,故表现为互溶；(2)醚(C2H5OC2H5)的相对分子质量远大于乙醇,但乙醇的沸点却比乙醚高很多,原因是乙醇分子之间形成的氢键作用远大于乙醚分子间的范德华力,故沸点比乙醚高很多；(3)NH3分子间可以形成氢键,而N2、H2分子间的范德华力很小,故NH3可采用加压液化的方法从混合物中分离；水在常温下,其组成的化学式可用(H2O)m表示,原因为常温下,液态水中水分子间通过氢键缔合成较大分子团,所以用(H2O)m表示,而不是以单个分子形式存在。
【关键能力提升练】
9．（2022春·河南郑州·高二校联考期中）下列说法正确的是
A．分子的稳定性与分子间作用力无关
B．键长等于成键两原子的半径之和
C．在可燃冰(CH4 nH2O)中，甲烷分子与水分子之间形成了氢键
D．凡是中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构都是正四面体形
【答案】A
【解析】A．分子的稳定性与分子内的化学键强弱有关，分子间作用力影响的是物质的熔沸点，所以分子的稳定性与分子间作用力的大小无关，A正确；
B．键长是两个成键原子的平均核间距离，不是两成键原子半径之和，B错误；
C．电负性较强的N、O、F元素易形成氢键，碳元素不能形成氢键，所以甲烷分子与水分子之间不存在氢键，C错误；
D．中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构不一定呈正四面体形，如氨气中氮原子采取sp3杂化，有1对孤对电子，空间构型为三角锥形，D错误；
答案选A。
10．（2022春·山西太原·高二统考期中）2022年2月20日晚，第二十四届冬奥会在北京国家体育场胜利闭幕，下列关于“冰”与“雪”的说法正确的是
A．冰中氢键的键能为18.8kJ·mol-1，即融化含1mol氢键的冰需要吸收18.8kJ的热量
B．密度ρ(干冰)>ρ(水)>ρ(冰)的原因是分子间作用力大小不同
C．每一片雪花都是一幅精美图案，其六角形形状与氢键的方向性有关
D．可燃冰是甲烷分子与水分子之间通过氢键形成的
【答案】C
【解析】A．水中仍含有氢键，即融化含1mol氢键的冰，断裂氢键小于1mol，需要吸收的热量小于18.8kJ，故A错误；
B．干冰分子间不能形成氢键，采用面心立方最密堆积，且相对分子质量比水大，水分子间存在氢键，冰形成的氢键比水多，氢键具有方向性、饱和性，使分子间空隙增大，所以密度ρ(干冰)>ρ(水)>ρ(冰)，故B错误；
C．水分子间含有氢键，氢键具有方向性、饱和性，雪花的六角形形状与氢键的方向性有关，故C正确；
D．甲烷分子与水分子之间不能形成氢键，故D错误；
故选C。
11．下列对分子及其性质的解释不正确的是( )
A.碘易溶于四氯化碳、甲烷难溶于水都可用“相似相溶”规律解释
B.乳酸[CH3CH(OH)COOH]分子中存在一个手性碳原子
C.H2O比H2S稳定是由于水分子间可以形成氢键
D.实验测定,接近100 ℃的水蒸气的相对分子质量较大,这与水分子的相互缔合有关
【答案】C
【解析】碘是非极性分子,易溶于非极性溶剂四氯化碳,甲烷属于非极性分子,难溶于极性溶剂水,所以都可用“相似相溶”规律解释,A正确;碳原子连接四个不同的原子或原子团时,该碳原子为手性碳原子,所以中加“*”的碳原子为手性碳原子,B正确;H2O的沸点比H2S高是由于水分子间可以形成氢键,H2O比H2S稳定是由于水分子中的H—O比硫化氢分子中的H—S强,C错误;水分子之间可以通过氢键而缔合,D项正确。
12．现已知O3分子为V形结构,O3在水中的溶解度和O2比较( )
A.O3在水中的溶解度和O2一样大
B.O3在水中的溶解度比O2小
C.O3在水中的溶解度比O2要大
D.无法比较
【答案】C
【解析】因O3分子为V形结构,为弱极性分子,而O2为非极性分子,根据“相似相溶”规律可知,O3在水中的溶解度比O2大,C项正确。
13．(1)一定条件下,CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)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”。
分子 分子直径/nm 分子与H2O的结合能E/(kJ·mol-1)
CH4 0.436 16.40
CO2 0.512 29.91
①“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。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm,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 。
(2)H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为 。
【答案】(1)①氢键、范德华力
②CO2的分子直径小于笼状空腔直径,且与H2O的结合能大于CH4
(2)H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键
【解析】(1)②根据题给数据可知,笼状空腔的直径是0.586 nm,而CO2分子的直径是0.512 nm,笼状空腔直径大于CO2分子的直径,而且CO2与水分子之间的结合能大于CH4,因此可以实现用CO2置换CH4的设想。
(2)水可以与乙醇互溶,是因为H2O与CH3CH2OH之间可以形成分子间氢键。
14．（2022春·福建龙岩·高二校考阶段练习）根据氢气分子的形成过程示意图，回答问题。
(1)H—H键的键长为__________，①~⑤中，体系能量由高到低的顺序是___________。
(2)下列说法中正确的是____________。
A．氢气分子间不存在分子间作用力
B．由①到④，电子在核间出现的概率增加
C．由④到⑤，必须消耗外界的能量
D．氢气分子中含有一个极性共价键
(3)已知几种常见化学键的键能如下表所示。
化学键 Si—O H—O O=O Si—Si Si—C
键能/ 460 467 498 176 X
请回答下列问题：
①较Si—Si键与Si—C键的键能大小可知（填“>”“<”或“=”）：X___。
②H2被喻为21世纪人类最理想的燃料，而更有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点。试计算：每千克H2燃烧（生成水蒸气）放出的热量约为_____________。
【答案】 0.074nm ①⑤②③④ BC > 124500kJ
【分析】(1)根据能量越低越稳定和图中信息分析。
(2)根据分子间作用力和化学键的定义分析。
(3)①根据键长与键能关系；②先计算2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)放出的热量，再计算每千克H2燃烧放出的热量。
【解析】(1)根据能量越低越稳定，氢气是稳定的状态，因此H—H键的键长为0.074nm，根据图中能量关系得到①~⑤中，体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④；故答案为：0.074nm；①⑤②③④。
(2)A．氢气分子间存在分子间作用力，故A错误；B．共价键的本质就是高概率地出现在原子间的电子与原子核间的静电作用，所以由①到④，电子在核间出现的概率增加，故B正确；C．由④通过吸收能量变为⑤，因此必须消耗外界的能量，故C正确；D．一个氢气分子中含有一个非极性共价键，故D错误；综上所述，答案为BC。
(3)①Si—Si键键长比Si—C键的键长长，根据键长越长，键能越小，因此键能大小可知：X＞；故答案为：＞。
②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)，断键吸收的热量为436 kJ mol 1×2 mol＋498 kJ mol 1×1mol＝1370 kJ，放出的热量为467 kJ mol 1×4mol＝1868kJ，因此2mol氢气反应生成水蒸气放出498 kJ的热量，每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为498 kJ÷4×1000＝124500kJ；故答案为：124500kJ。
【点睛】化学反应与能量变化是常考题型，主要考查化学键的断键吸收热量与成键放出热量、键长与键能关系、热量的计算等。
15．（2022·高二课时练习）(1)硅烷(SinH2n＋2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示，呈现这种变化关系的原因是__。
(2)下列物质变化，只与范德华力有关的是__。
A．干冰熔化
B．乙酸汽化
C．乙醇与丙酮混溶
D．溶于水
E.碘溶于四氯化碳
F.石英熔融
【答案】 硅烷的结构相似，其相对分子质量越大，分子间范德华力越大 AE
【解析】(1)硅烷(SinH2n＋2)是分子晶体，相对分子质量越大，分子间范德华力越大，熔、沸点越高。故答案为：硅烷的结构相似，其相对分子质量越大，分子间范德华力越大；
(2)A.干冰熔化需要破坏范德华力；
B.乙酸分子之间存在范德华力与氢键，所以汽化时破坏范德华力和氢键；
C.乙醇与丙酮混溶时，破坏乙醇分子之间的范德华力与氢键，还破坏丙酮分子之间的范德华力；
D.该有机物分子之间不能形成氢键，只存在范德华力，但水分子之间存在范德华力和氢键，故该溶解过程破坏范德华力与氢键；
E.碘、四氯化碳分子之间只存在范德华力，相溶时只破坏范德华力；
F.石英熔化时只破坏共价键。
故答案为：AE；
【学科素养拔高练】
16．（2022秋·山东烟台·高二校考期中）2017年5月海底天然气水合物(俗称“可燃冰”)试采成功，这是我国能源开发的一次历史性突破。一定条件下，CH4和CO2都能与H2O形成如图所示的笼状结构(表面的小球是水分子，内部的大球是CH4分子或CO2分子；“可燃冰”是CH4与H2O形成的水合物)，其相关参数见表。
分子直径/nm 分子与H2O的结合能E/kJ·mol-1
CH4 0.436 16.40
CO2 0.512 29.91
(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从大到小的顺序为_______；碳原子的最高能级的符号是_______，其电子云形状是_______。
(2)CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为_______，CO2与SO2相同条件下在水中的溶解度较大的是SO2，理由是_______。
(3)为开采海底的“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，根据图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是_______。
(4)“可燃冰”中分子间存在的作用力是氢键和_______，图中最小的环中连接的原子总数是_______。
【答案】 O>C>H 2p 哑铃形 sp杂化 二氧化碳为非极性分子，二氧化硫和水均为极性分子，根据相似相溶原理，极性分子易溶于极性溶剂中 二氧化碳的分子直径小于笼状结构的空腔直径，且二氧化碳与水的结合能高于甲烷 范德华力 10
【分析】由题意，二氧化碳的分子直径大于水分子直径，且小于笼状结构的空腔直径，又二氧化碳与水的结合能高于甲烷的结合能，故可以用二氧化碳置换可燃冰中的甲烷。
【解析】(1)同周期从左到右，电负性依次增强，即C
(2) 分子中中心原子成键电子对数为2，孤对电子数为0，空间构型为直线形，为sp杂化；二氧化碳为非极性分子，二氧化硫和水均为极性分子，根据相似相溶原理，极性分子易溶于极性溶剂中，故二氧化硫在水中的溶解度大于二氧化碳，故填sp杂化、二氧化碳为非极性分子，二氧化硫和水均为极性分子，根据相似相溶原理，极性分子易溶于极性溶剂中；
(3)由表中数据可知二氧化碳的分子直径小于笼状结构的空腔直径，且二氧化碳与水的结合能高于甲烷，故填二氧化碳的分子直径小于笼状结构的空腔直径，且二氧化碳与水的结合能高于甲烷；
(4)可燃冰分子为共价化合物存在共价键，其中H与O相连，分之间易形成氢键，除此之外还存在范德华力；根据图1结构，最小的环为五元环，一个小球代表一个水分子，每个水分子之间形成氢键，相当于每个球含两个原子，则原子总数为2×5=10，故填范德华力;10。
