Ảnh hưởng của liên kết hydrogen và tương tác van der Waals đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi các chất lớp 10 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Ảnh hưởng của liên kết hydrogen và tương tác van der Waals đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi các chất lớp 10 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Ảnh hưởng của liên kết hydrogen và tương tác van der Waals đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi các chất.

Ảnh hưởng của liên kết hydrogen và tương tác van der Waals đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi các chất lớp 10 (cách giải + bài tập)

I. Kiến thức cần nắm vững

1. Liên kết hydrogen

a) Khái niệm

Liên kết hydrogen là một loại liên kết yếu được hình thành giữa nguyên tử H (đã liên kết với một nguyên tử có độ âm điện lớn) với một nguyên tử khác (có độ âm điện lớn) còn cặp electron riêng. Các nguyên tử có độ âm điện lớn thường gặp trong liên kết hydrogen là N, O, F.

Liên kết hydrogen thường được kí hiệu là dấu ba chấm (…), rải đều từ nguyên tử H đến nguyên tử tạo liên kết hydrogen với nó.

Chú ý: Liên kết hydrogen có bản chất tĩnh điện. Tương tác hút tĩnh điện giữa H^+d và Y^-d thể hiện bản chất của liên kết hydrogen.

Ví dụ:

b) Điều kiện cần và đủ để tạo thành liên kết hydrogen

+ Nguyên tử hydrogen liên kết với các nguyên tử có độ âm điện lớn như F, O, N, …

+ Nguyên tử F, O, N, … liên kết với hydrogen phải có ít nhất một cặp electron hóa trị chưa liên kết.

Một số kiểu tạo thành liên kết hydrogen:

2. Tương tác van der Waals

Tương tác van der Waals là một loại liên kết rất yếu, hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các cực trái dấu của phân tử.

Ví dụ: Các khí hiếm như neon, argon, … tồn tại dưới dạng các nguyên tử độc lập. Tuy nhiên ở nhiệt độ thấp, khí hiếm có thể hóa lỏng. Như vậy, ở nhiệt độ thấp, giữa các nguyên tử khí hiếm tồn tại một tương tác yếu để giữ các nguyên tử khí hiếm lại với nhau trong trạng thái lỏng. Tương tác đó cũng là tương tác van der Waals.

Chú ý: Khi khối lượng phân tử tăng, kích thước phân tử tăng thì tương tác van der Waals tăng.

3. Ảnh hưởng của liên kết hydrogen và tương tác van der Waals đến nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi các chất

Liên kết hydrogen và tương tác van der Waals làm tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các chất. Trong đó, liên kết hydrogen có ảnh hưởng mạnh hơn.

II. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Giải thích vì sao nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của H₂O cao hơn nhiều so với H_2­S và CH₄?

Hướng dẫn giải

Lực hút tĩnh điện giữa nguyên tử H mang một phần điện tích dương (linh động) của phân tử H₂O này với nguyên tử oxygen mang một phần điện tích âm của phân tử H₂O khác, tạo thành liên kết yếu giữa các phân tử nước, gọi là liên kết hydrogen:

Do ảnh hưởng của liên kết hydrogen nên nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của H₂O cao hơn nhiều so với H_2­S và CH₄ (không có liên kết hydrogen).

Thực tế, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi các chất này như sau:

	H2O	H2S	CH4
Nhiệt độ nóng chảy (oC)	0	-85,6	-182,5
Nhiệt độ sôi (oC)	100	-60,75	-161,58

Ví dụ 2: Giải thích xu hướng biến đổi nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các nguyên tố khí hiếm (nhóm VIIIA) trong bảng dưới đây.

Hướng dẫn giải

Tương tác van der Waals làm tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các chất. Khi khối lượng phân tử tăng, kích thước phân tử tăng thì tương tác van der Waals tăng.

Vậy:

Trong nhóm VIIIA, theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân (từ He đến Rn), khối lượng nguyên tử tăng $\to$ Tương tác van der Waals tăng $\to$ Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng.

Ví dụ 3: Pentane là hydrocarbon no có công thức C₅H₁₂. Giải thích vì sao đồng phân mạch không phân nhánh pentane có nhiệt độ sôi (36^oC) cao hơn so với đồng phân mạch nhánh neopentane (9,5^oC).

Hướng dẫn giải

Pentane là hydrocarbon no có công thức C₅H₁₂. Đồng phân mạch không phân nhánh pentane có nhiệt độ sôi (36^oC) cao hơn so với đồng phân mạch nhánh neopentane (9,5^oC) do diện tích tiếp xúc giữa các phân tử pentane lớn hơn nhiều so với neopentane.

$\to$ Để phá vỡ lực liên kết phân tử giữa các phân tử pentane cần nhiều năng lượng hơn so với neopentane, nên nhiệt độ sôi cao hơn.

III. Bài tập vận dụng

Câu 1. So với lực kiên kết ion, liên kết cộng hóa trị hay liên kết kim loại thì tương tác giữa các phân tử

A. mạnh hơn rất nhiều.

B. yếu hơn rất nhiều.

C. không khác nhiều.

D. giống hoàn toàn.

Câu 2. Liên kết hydrogen là

A. một loại liên kết mạnh được hình thành giữa nguyên tử H (đã liên kết với một nguyên tử có độ âm điện lớn) với một nguyên tử khác (có độ âm điện lớn) còn cặp electron riêng.

B. một loại liên kết yếu được hình thành giữa nguyên tử H (đã liên kết với một nguyên tử có độ âm điện lớn) với một nguyên tử khác (có độ âm điện lớn) còn cặp electron riêng.

C. một loại liên kết mạnh được hình thành giữa nguyên tử H (đã liên kết với một nguyên tử có độ âm điện lớn) với một nguyên tử khác (có độ âm điện lớn).

D. một loại liên kết yếu được hình thành giữa nguyên tử H (đã liên kết với một nguyên tử có độ âm điện lớn) với một nguyên tử khác (có độ âm điện lớn).

Câu 3. Liên kết hydrogen thường biểu diễn bằng

A. dấu gạch đơn (–)

B. dấu gạch đôi (=).

C. mũi tên một chiều ($\to$).

D. dấu ba chấm (…).

Câu 4. Tương tác van der Waals là một loại liên kết

A. rất yếu, hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các cực trái dấu của phân tử.

B. rất mạnh, hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các cực trái dấu của phân tử.

C. rất yếu, hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu.

D. rất mạnh, hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu.

Câu 5. Liên kết hydrogen làm

A. tăng nhiệt độ nóng chảy và làm giảm nhiệt độ sôi của nước.

B. giảm nhiệt độ nóng chảy và làm tăng nhiệt độ sôi của nước.

C. tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước.

D. giảm nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước.

Câu 6. Liên kết hydrogen và tương tác van der Waals ảnh hưởng như thế nào đến nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các chất?

A. Làm tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các chất.

B. Làm giảm nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các chất.

C. Làm giảm nhiệt độ nóng chảy và làm tăng nhiệt độ sôi của các chất.

D. Làm tăng nhiệt độ nóng chảy và làm giảm nhiệt độ sôi của các chất.

Câu 7. Khi khối lượng phân tử tăng, kích thước phân tử tăng thì

A. tương tác van der Waals không thay đổi.

B. tương tác van der Waals giảm.

C. tương tác van der Waals tăng.

D. tương tác van der Waals tăng sau đó giảm.

Câu 8. Liên kết hydrogen không được hình thành giữa hai phân tử nào sau đây?

A. 2 phân tử H₂O.

B. 2 phân tử HF.

C. 1 phân tử H₂O và 1 phân tử CH₄.

D. 1 phân tử H₂O và 1 phân tử NH₃.

Câu 9. Giải thích vì sao cùng là phân tử phân cực, ở nhiệt độ phòng, fluorine, chlorine là những chất khí còn bromine là chất lỏng?

A. Phân tử bromine có phân tử khối lớn hơn.

B. Phân tử bromine dễ thanm gia phản ứng ở nhiệt độ thường.

C. Ở trạng thái lỏng, giữa các phân tử bromine tồn tại một tương tác yếu, đó là liên kết hydrogen.

D. Ở trạng thái lỏng, giữa các phân tử bromine tồn tại một tương tác yếu, đó là tương tác van der Waals.

Câu 10. Khí hiếm nào sau đây có nhiệt độ sôi thấp nhất?

A. Ne.

B. Ar.

C. Xn.

D. Kr.

Câu 11. Giải thích vì sao ở điều kiện thường nước ở thể lỏng, có nhiệt độ sôi cao (100^oC).

A. Phân tử nước có liên kết cộng hóa trị.

B. Phân tử nước có liên kết cho – nhận.

C. Nhờ liên kết hydrogen.

D. Nhờ tương tác van der Waals.

Câu 12. Các khí hiếm như neon, argon, … tồn tại dưới dạng các nguyên tử độc lập. Tuy nhiên ở nhiệt độ thấp, khí hiếm có thể hóa lỏng, đó là do tồn tại

A. liên kết hydrogen.

B. tương tác van der Waals.

C. lực hút tĩnh điện.

D. liên kết cộng hóa trị.

Câu 13. Giải thích vì sao tính acid của HF yếu hơn rất nhiều so với các acid HCl, HBr, HI.

A. Trong phân tử HF có tương tác van der Waals.

B. Trong phân tử HF có liên kết hydrogen.

C. Khối lượng phân tử HF nhỏ hơn nhiều so với các acid khác.

D. Năng lượng liên kết của H-F lớn hơn nhiều các liên kết H-X khác.

Câu 14. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của chất

A. chỉ phụ thuộc chủ yếu vào khối lượng phân tử.

B. chỉ phụ thuộc chủ yếu vào liên kết giữa các phân tử.

C. chỉ phụ thuộc chủ yếu vào liên kết hóa học trong phân tử.

D. phụ thuộc chủ yếu vào khối lượng phân tử và liên kết giữa các phân tử.

Câu 15. Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Liên kết ion là nguyên nhân dẫn đến sự phân cực ở các phân tử HCl, SO₂.

B. Nhờ liên kết hydrogen, các phân tử nước có thể tập hợp với nhau, ngay cả ở thể hơi, thành một cụm phân tử.

C. Nước ở thể rắn có thể tích lớn hơn khi ở trạng thái lỏng.

D. Một phân tử nước có thể tạo được liên kết hydrogen tối đa với bốn phân tử nước khác.

Xem thêm các dạng bài tập Hóa học 10 hay, chi tiết khác:

• Trắc nghiệm lí thuyết Phản ứng oxi hóa – khử
• Bài tập xác định số oxi hóa của các nguyên tố hóa học
• Xác định chất khử, chất oxi hóa, quá trình oxi hóa, quá trình khử
• Lập phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa – khử theo phương pháp thăng bằng electron
• Bài tập về phản ứng oxi hóa - khử

Lời giải bài tập lớp 10 sách mới:

• Giải bài tập Lớp 10 Kết nối tri thức
• Giải bài tập Lớp 10 Chân trời sáng tạo
• Giải bài tập Lớp 10 Cánh diều

---