有关氢键的专题

1 归纳有关氢键知识 河北省邢台第二中学 氢键的内容课本上讲得不多 很容易被学生忽略 也是考试中的丢分点 我把有关内容 归纳如下 定义 分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用 这种静电吸引作用就是氢键 本质 强极性键 X H 上的氢核与电负性很大的孤对电子并带有部分负电荷的原子 Y 之间 的静电引力 它比化学键弱得多 只能在 21 千焦每摩尔左右 而一般化学键至少每摩尔有 100 多千焦 但比分子间作用力稍强 通常把氢键看作是一种比较强的分子间作用力 氢键 结合的情况如果写成通式 可用 X H Y 表示 X 与 Y 可以相同也可以不同 X 与 Y 代表 F O N 等电负性大而原子半径较小的非金属原子 即相同分子或不同分子之间可能形成氢 键 HF H2O NH3的分子之间存在氢键 H2O 和 NH3分子之间也可形成氢键 某些分子内 例如 HNO3 邻硝基苯酚分子可以形成分子内氢键 分子内氢键由于受环状结构的限制 X H Y 往往不能在同一直线上 性质 氢键通常是物质在液态时形成的 但形成后有时也能继续存在于某些液态甚至气态物质 之中 例如在气态 液态和固态 HF 中都有氢键存在 能够形成氢键的物质是很多的 如水 水合物 无机酸和某些有机化合物 氢键的存在 影响到物质的某些性质 1 熔点 沸点 分子间有氢键的物质熔化或气化时 除了要克服纯粹的分子间作用力外 还必须提高温 度 额外的提供一份能量来破坏分子间的氢键 故这些物质的熔点 沸点比同系列氢化物的 熔点 沸点高 例如 熔点 沸点 HF HI H2O H2Te NH3 AsH3等 分子内生成氢键 熔点 沸点常降低 例如 有分子内氢键的邻硝基苯酚熔点 45 比有分子间氢键的间位 熔点 96 和对位熔点 114 都低 2 溶解度 在极性溶剂中 如果溶质和溶剂分子之间可形成氢键 溶质的溶解度增大 例如 HF NH3在水中的溶解度比较大 3 粘度 分子间有氢键的液体 一般粘度较大 例如甘油 磷酸 浓硫酸等多羟基化合物 由于 分子间可形成众多的氢键 这些物质通常为粘稠状液体 4 密度 液体分子间若形成氢键 有可能发生缔合现象 即通过氢键联系在一起的复杂分子 若 干个简单分子连成复杂分子而又不会改变原物质化学性质 结果会影响液体的密度 例如 常温下液态水中除了简单水分子外 还有 H2O n n 为大于或等于 2 的正整数 温度降低 2 有利于水分子的缔合 在 0 全部水分子结成冰 水分子大范围以氢键相联结 形成相当 疏松的晶体 从而在结构中有许多空隙 造成体积膨胀 密度减小 可浮于水面 衔接练习 1 分子内通过氢键又形成了一个六元环 用 结构式 表示硝基 用 表示氢键 画 出上述分子的结构式 答案 2 NH3 H2O 的电离方程式为 NH3 H2O NH4 OH 试判断 NH3溶于水后 形成的 NH3 H2O 的合理结构是 填序号 a b 答案 b 3 固态 HF HCl 属于 填晶体类型名称 晶体 其中沸点较高的是 导 致这一结果的原因与产生下列情况的原因相同的是 填选项代号 A 氨气容易液化 B 冰的密度小于液态水 C 干冰的熔点远小于二氧化硅 D 稳定性 NH3 H2O HF 解析 固态的 HF HCl 属于分子晶体 因为 HF 分子间形成氢键 熔点 沸点比同系列氢化 物的熔点 沸点高 用氢键可以解释 A B C 中干冰的熔点远小于二氧化硅 是因为干冰 NO2 OH 3 是分子晶体而二氧化硅是原子晶体 C 错误 D 中稳定性 NH3 H2O HF 稳定性和非金属 性强弱有关 非金属性越强 氢化物越稳定 D 错误 答案 分子 HF AB 4 水分子间存在一种 氢键 的作用 作用力介于分 子间作用力与化学键之间 彼此结合而形成 H2O n 在冰中每个水分子被四个水分子包围形成变形的正四面 体 通过 氢键 相互连接成庞大的分子晶体 1 摩尔冰中有 摩尔氢键 水蒸气中常含有部分 H2O 2 要确定 H2O 2 的存在 可采用的方法是 A 把 1 升水蒸气冷凝后与足量金属钠反应 测产生 氢气的体积 B 把 1 升水蒸气通过浓硫酸后 测浓硫酸增重的质量 C 该水蒸气冷凝后 测水的 PH D 该水蒸气冷凝后 测氢氧原子个数比 水分子可电离生成两种含有相同电子数的微粒 其电离方程式为 已知在相 同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点 其可能原因是 在冰的结构中 每个水分子与相邻的 4 个水分子以氢键相连接 在冰晶体中除氢键外 还存在范德华力 11 千焦每摩尔 已知冰的升华热是 51 千焦每摩尔 则冰晶体中每个氢键 的能量是 解析 水分子间的氢键如图所示 一个水分子周围有四个氢键 用分摊法可知平均每 个水分子最多形成 4 1 2 2 个氢键 AB A 中若有 H2O 2存在 产 生氢气的体积增大 B 中若有 H2O 2存在 浓硫酸增重的质量增加 C 中是否有 H2O 2 水的 PH 不变 D 中是否有 H2O 2 氢 氧原子个数比都为 2 1 H2O H2O H3O OH 双氧水 的相对分子质量比水的相对分子质量稍大 但题中强调沸点明显高于水 因此可判断双氧水 分子之间存在着更为强烈的氢键的作用 20 每个水分子最多形成