Câu hỏi tự luận Hóa học 10 kết nối tri thức Bài 13: Liên kết Hydrogen và tương tác Van der waals

BÀI 13: LIÊN KẾT HYDROGEN

VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS

1. NHẬN BIẾT

Câu 1: Liên kết hydrogen được hình thành như thế nào?

Trả lời

Hình thành giữa nguyên tử hydrogen linh động  với nguyên tử có độ âm điện lớn ( F, O, N,...) đồng thời có cặp electron có cặp hóa trị chưa liên kết.

Câu 2: Tương tác van der Waals phụ thuộc vào yếu tố nào?

Trả lời

Phụ thuộc vào hai yếu tố:

- Số lương electron hay proton trong nguyên tử

- Điểm tiếp xúc giữa các phân tử

Câu 3: Tương tác van der Waals được hình thành như thế nào?

Trả lời

Tương tác tĩnh điện lưỡng cực  - lưỡng cực giữa các nguyên tử hay phân tử

2. THÔNG HIỂU

Câu 1: Hợp chất nào dưới đây tạo được liên kết hydrogen liên phân tử : CH₄, H₂O, PH₃, H₂S.

Trả lời

Liên kết hydrogen hình giữa nguyên tử H ( đã có liên kết với một nguyên tử có độ âm điẹn lớn thường là F, O, N) => H₂O có thể tham gia liên kết hydrogen lên phân tử

Câu 2: Cho dãy  các phân tử C₂H₆, CH₃OH, NH₃. Phân tử nào có thể tạo liên kết hydrogen. Vì sao? Vẽ sơ đồ biểu diễn hydrogen giữa các phân tử đó

Trả lời

Phân tử có thể tạo liên kết hydrogen: Ch3OH, NH3

Sơ đồ

Câu 3: Trong các khí hiếm sau: Ne, Rn, Ar, Kr, khí nào có nhiệt sôi tháp nhất? Giải thích

Trả lời

Khí Ne

Nhiệt độ sôi và độ nóng chảy của khí hiếm tăng dần do số electron tăng dần nên lực Van der Waals tăng dần dẫn đến nhiệt độ sôi và nóng chảy tăng dần. Ne có khối lượng phân tử nhỏ nhất, số electron ít nhất nên nhiệt độ sôi thấp nhất

Câu 4: Cho nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các chất như sau:

Giải thích nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của

Trả lời

Nhận xét: nhiệt độ sôi và độ nóng chảy của các halogen tăng dần từ F₂ đến I₂

Từ F₂ đến I₂, số electron tăng dần nên lực Van der Waals tăng dần dẫn đến nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng dần

3. VẬN DỤNG, VẬN DỤNG CAO 

Câu 1: Vì sao không nên ướp lạnh các lon bia, nước giải khát,... trong ngăn đá của tủ lạnh?

Trả lời

Lúc nào có cấu trúc tinh thể phân tử với 4 phân tử H₂O phân bố ở bốn đỉnh một tứ diện đều, bên trong là cấu trúc rỗng nên nước ở trạng thái rắn có thể tích lớn hơn khi ở trạng thái lỏng. Vì vậy mà khi ướp lạnh các lon bia, nước giải khát,... trong ngăn đá của tủ lạnh sẽ dễ bị méo, biến dạng thậm chí nổ các lon bia, nước giải khát.

Câu 2: So sánh nhiệt độ sôi và độ tan trong nước của ammonia ( NH₃) và methan (CH₄).Giải thích

Trả lời

Nguyên tử N có độ âm điện lớn nhưng phân tử NH₃ phân cực. Vì vậy giữa các phân tử NH₃ có liên kết hydrogen.

 Nguyên tử C có độ âm điện không chênh lệch với H lên CH₄ không phân cực vì vậy giữa các phân tử CH₄ không có liên kết hydrogen.

Liên kết hydrogen làm cho nhiệt độ sôi và độ tan tăng nên nhiệt độ và độ tan trong nước của NH₃ lớn hơn CH₄.

Câu 3: Giải thích vì sao nước đá nhẹ lại nổi lên trên mặt nước?

Trả lời

Giữa các phân tử nước hình thành lực liên kết hydrogen. Liên kết hydrogen giữa các phân tử nước trên bề mặt nước và giữa các phân tử nước trên bề mặt và lớp nước bên dưới tạo sức căng bề mặt cho nước.

Câu 4: Giải thích vì sao nhện nước lại có thể đi trên mặt nước.

Trả lời

Chân của con nhện nước gồm các chất kỵ nước (không phân cực), phân tử các chất này đẩy nước khiến cho chân của nhện nước không bị nước bao bọc và tụt xuống dưới nước. Vì vậy chúng có thể di chuyển trên bề mặt nước mà không làm vỡ bề mặt nước

Câu 5: Hãy giải thích vì sao trong quá trình chưng cất rượu, C₂H₅OH bay hơi trc H₂O mặc dù khối lượng phân tử của C₂H₅OH lớn hơn nhiều so với khối lượng phân tử nước?

Trả lời

Chưng cất rượu dựa vào sự khác nhau giữa nhiệt độ sôi của C₂H₅OH và H₂O.

Liên kết hydrogen giữa các phân tử nước với nhau bền vững hơn rất nhiều liên kết hydrogen do các phân tử C₂H₅OH với nhau dẫn đến nhiệt độ sôi của nước (100℃) lớn hơn nhiệt độ sôi của rượu (78,3℃)  mặc dù khối lượng phân tử C₂H₅OH lớn hơn rất nhiều khối lượng phân tử H₂O. Vì thế trong quá trình chưng cất rượu C₂H₅OH máy trước H₂O.

Câu 6: Hãy giải thích tại sao ở điều kiện thường các nguyên tố trong nhóm Halogen tồn tại ở các trạng thái khác nhau. Cụ thể như flourine và chlorine ở trạng thái khí, bromine ở trạng thái lỏng, còn iodine ở trạng thái rắn.

Trả lời

Trạng thái khác nhau được giải thích dựa trên lực tương tác Van der Waals ; đi từ flourine đến iodine, khối lượng phân tử tăng dần làm tương tác Van der Waals tăng dần, nên các phân tử liên kết chặt hơn. Vì vậy mà flourine và chlorine ở trạng thái khí, bromine ở trạng thái lỏng còn iodine ở trạng thái rắn