30 Bài tập về Liên kết hydrogen và tương tác van der Waals (2024) có đáp án chi tiết nhất

 Bài tập về liên kết Hydrogen và tương tác Van Der Waals

I. Lý thuyết và phương pháp giải

1. Giới thiệu chung

- Tính chất vật lí của các chất có liên kết cộng hóa trị được quyết định bởi lực tương tác giữa các phân tử, hình dạng của phân tử và mức độ phân cực của liên kết cộng hóa trị trong phân tử.

Ví dụ: Bong bóng xà phòng thể hiện tương tác giữa các phân tử nước và các phân tử xà phòng tạo thành màng mỏng, giữ được không khí bên trong để bay lên.

- Lực tương tác giữa các phân tử yếu hơn rất nhiều so với lực liên kết ion, liên kết cộng hóa trị hay liên kết kim loại.

- Một số tương tác điển hình giữa các phân tử là liên kết hydrogen và tương tác van der Waals.

2. Liên kết hydrogen

a. Bản chất của liên kết hydrogen

- 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.

- 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.

- 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:

b. Vai trò và ảnh hưởng của liên kết hydrogen đến tính chất vật lí của nước

Liên kết hydrogen làm tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của nước.

3. Tương tác van der Waals

a. Khái niệm tương tác van der Waals

- Tương tác van der Waals là tương tác tĩnh điện lưỡng cực – lưỡng cực giữa các nguyên tử hay phân tử.

- Sự hình thành tương tác van der Waals:

+ Tương tác van der Waals thể hiện rõ ở các chất cộng hóa trị phân cực do chúng có cấu tạo lưỡng cực, một đầu mang một phần điện tích âm và một đầu mang một phần điện tích dương.

+ Các nguyên tử khí hiếm hoặc các chất cộng hóa trị không phân cực, do đám mây electron luôn chuyển động nên cũng có thể tạo ra một lưỡng cực tạm thời. Lực hút giữa một đầu mang một phần điện tích âm (δ^-) của lưỡng cực trong phân tử này và một đầu mang một phần điện tích dương (δ⁺) của lưỡng cực trong phân tử khác tạo thành tương tác van der Waals.

b. Ảnh hưởng của tương tác van der Waals đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các chất

- Tương tác van der Waals làm tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi các chất.

+ Ví dụ 1: Trong dãy halogen, tương tác van der Waals tăng theo sự tăng của số electron (và proton) trong phân tử, làm tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các chất.

+ Ví dụ 2: Pentane là hydrocarbon no có công thức C₅H₁₂. Đồng phân mạch không phân nhánh pantane 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.

Chú ý:

Khi khối lượng phân tử tăng thì tương tác van der Waals tăng.

4. Phương pháp giải

+ Bước 1: Tính số mol các chất đề bài đã cho số liệu và viết phương trình phản ứng hóa học xảy ra.

+ Bước 2: Tính toán luôn theo phương trình phản ứng hóa học hoặc đặt ẩn nếu đề bài là hỗn hợp.

+ Bước 3: Lập phương trình toán học và giải phương trình Số mol các chất cần tìm.

+ Bước 4: Tính toán theo yêu cầu đề bài.

Lưu ý: Trong một hỗn hợp mà có nhiều phản ứng xảy ra thì phản ứng trung hoà được ưu tiên xảy ra trước.

II. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1. Bản chất hình thành liên kết hydrogen và tương tác van der waals đều do

A. sự góp chung electron

B. sự nhường – nhận electron

C. tương tác hút tĩnh điện

D. Cả A, B và C đều sai

Ví dụ 2. Khí hiếm nào dưới đây có nhiệt độ sôi thấp nhất?

A. Ne

B. Xe

C. Ar

D. Kr

Ví dụ 3. Tương tác van der Waals tăng khi

A. khối lượng phân tử tăng, kích thước phân tử tăng

B. khối lượng phân tử giảm, kích thước phân tử giảm

C. khối lượng phân tử tăng, kích thước phân tử giảm

D. khối lượng phân tử giảm, kích thước phân tử tăng

Ví dụ 4. HF có nhiệt độ sôi cao hơn HBr là vì

A. Khối lượng phân tử của HF nhỏ hơn HBr

B. Năng lượng liên kết H – F lớn hơn H – Br

C. Giữa các phân tử HF có liên kết hydrogen còn HBr thì không

D. Cả A, B và C đều sai

Ví dụ 5. Liên kết hydrogen ảnh hưởng tới tính chất của nước như

A. đặc điểm tập hợp

B. nhiệt độ nóng chảy

C. nhiệt độ sôi

D. Cả A, B và C

III. Bài tập vận dụng

Câu 1. Liên kết được biểu diễn bằng các đường nét đứt được minh họa như hình dưới đây có vai trò quan trọng trong việc làm bền chuỗi xoắn đôi DNA. Đó là loại liên kết

A. Liên kết ion

B. Liên kết cộng hóa trị có cực

C. Liên kết cộng hóa trị không cực

D. Liên kết hydrogen

Đáp án: D

Giải thích: Nguyên tử H liên kết với nguyên tử có độ âm điện lớn (N) của phân tử này liên kết với nguyên tử còn cặp electron hóa trị riêng của phân tử kia (N, O) thuộc loại liên kết hydrogen.

Câu 2. 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 hóa trị riêng là

A. liên kết ion

B. liên kết cộng hóa trị có cực

C. liên kết cộng hóa trị không cực

D. liên kết hydrogen

Đáp án: D

Giải thích: Liên kết hydrogen là 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 hóa trị riêng.

Câu 3. Nguyên tử H trong phân tử H₂O không tạo được liên kết hydrogen với

A. nguyên tử N trong phân tử NH₃

B. nguyên tử F trong phân tử HF

C. nguyên tử O trong phân tử H₂O

D. nguyên tử C trong phân tử CH₄

Đáp án: D

Giải thích:

Công thức electron của các phân tử NH₃; HCl; HF; CH₄ lần lượt là:

Nguyên tử C trong phân tử CH₄ không còn cặp electron hóa trị riêng nên nguyên tử H trong phân tử H₂O không tạo được liên kết hydrogen với nguyên tử C trong phân tử CH₄.

Câu 4. Liên kết hydrogen xuất hiện giữa những phân tử cùng loại nào sau đây

A. CH₄

B. NH₃

C. H₃C – O – CH₃

D. PH₃

Đáp án: B

Giải thích:

CH₄: nguyên tử C không có cặp electron hóa trị riêng nên không xuất hiện liên kết hydrogen giữa các phân tử CH₄.

NH₃: nguyên tử N có cặp electron hóa trị riêng và nguyên tử H liên kết với nguyên tử N có độ âm điện lớn ⇒ xuất hiện liên kết hydrogen giữa các phân tử NH₃

H₃C – O – CH₃, PH₃: nguyên tử H không liên kết với nguyên tử có độ âm điện lớn nên không xuất hiện liên kết hydrogen giữa các phân tử.

Câu 5. Các nguyên tử có độ âm điện lớn thường gặp trong liên kết hydrogen là

A. N

B. O

C. F

D. Cả A, B và C

Đáp án: D

Giải thích: Các nguyên tử có độ âm điện lớn thường gặp trong liên kết hydrogen là N, O, F.

Câu 6. Một loại liên kết rất yếu, hình thành bởi tương tác hút tĩnh điện giữa các cự trái dấu của phân tử là

A. tương tác van der waals

B. liên kết hydrogen

C. liên kết ion

D. liên kết cộng hóa trị

Đáp án: A

Giải thích: Tương tác van der waals là một loại liên kết rất yếu, hình thành bởi tương tác hút tĩnh điện giữa các cự trái dấu của phân tử.

Câu 7. Cho các phát biểu sau:

(1) Liên kết hydrogen yếu hơn liên kết ion và liên kết cộng hóa trị.

(2) Liên kết hydrogen mạnh hơn liên kết ion và liên kết cộng hóa trị.

(3) Tương tác van der waals yếu hơn liên kết hydrogen.

(4) Tương tác van der waals mạnh hơn liên kết hydrogen.

Những phát biểu đúng là

A. (1) và (3)

B. (1) và (4)

C. (2) và (3)

D. (2) và (4)

Đáp án: A

Giải thích:

Những phát biểu đúng là

(1) Liên kết hydrogen yếu hơn liên kết ion và liên kết cộng hóa trị.

(3) Tương tác van der waals yếu hơn liên kết hydrogen.

Câu 8. Liên kết hydrogen ảnh hưởng tới tính chất của nước như

A. đặc điểm tập hợp

B. nhiệt độ nóng chảy

C. nhiệt độ sôi

D. Cả A, B và C

Đáp án: D

Giải thích: Liên kết hydrogen ảnh hưởng tới tính chất của nước như: đặc điểm tập hợp, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi.

Câu 9. Nguyên nhân dẫn tới sự phân cực của các phân tử HCl, SO₂, … là do

A. liên kết ion

B. liên kết cộng hóa trị không cực

C. liên kết cộng hóa trị có cực

D. liên kết hydrogen

Đáp án: C

Giải thích:

Nguyên nhân dẫn tới sự phân cực của các phân tử HCl, SO₂, … là do liên kết cộng hóa trị có cực.

Câu 10. Phân tử nào dưới đây không có cực

A. HCl

B. CO₂

C. H₂O

D. NH₃

Đáp án: B

Giải thích:

Liên kết C = O trong phân tử CO₂ là liên kết có cực. Tuy nhiên phân tử CO₂ có cấu tạo thẳng, hai liên kết C = O lại có cực ngược chiều nhau nên triệt tiêu lẫn nhau khi xét cho cả phân tử. Do đó phân tử CO₂ không có cực.

Câu 11. Hợp chất nào dưới đây tạo được liên kết hydrogen liên phân tử?

A. CH₄

B. NH₃

C. PH₃

D. H₂S

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Hợp chất nào dưới đây tạo được liên kết hydrogen liên phân tử là NH₃.

Liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với nguyên tử N có độ âm điện lớn) với nguyên tử N còn cặp electron hóa trị chưa tham gia liên kết.

Câu 12. Khẳng định đúng là

A. NH₃ có độ tan trong nước lớn hơn PH₃

B. NH₃ có độ tan trong nước thấp hơn PH₃

C. NH₃ có độ tan trong nước tương tự PH₃

D. Cả A, B và C đều sai.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

NH₃ có độ tan trong nước lớn hơn PH₃ là đúng vì NH₃ có thể tạo liên kết hydrogen với nước còn PH₃ thì không. Do đó NH₃ tan tốt trong nước.

Câu 13. Trong phân tử, khi các electron di chuyển tập trung về một phía bất kì của phân tử sẽ hình thành nên các

A. lưỡng cực tạm thời

B. lưỡng cực cảm ứng

C. lưỡng cực vĩnh viễn

D. một ion âm

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Trong phân tử, khi các electron di chuyển tập trung về một phía bất kì của phân tử sẽ hình thành nên các lưỡng cực tạm thời.

Câu 14. Tương tác van der Waals là lực tương tác yếu giữa các phân tử, được hình thành do sự xuất hiện của các

A. ion âm và ion dương

B. lưỡng cực tạm thời

C. lưỡng cực cảm ứng

D. Cả B và C.

Câu 15. Tương tác van der Waals làm

A. giảm nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các chất

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

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

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

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Tương tác van der Waals làm tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các chất.

Câu 16. Loại liên kết yếu được hình thành giữa nguyên tử H (đã liên kết với một nguyên tử có độ âm điện lớn, thường là F, O, N) với một nguyên tử khác (có độ âm điện lớn thường là F, O, N) còn cặp electron hóa trị chưa tham gia liên kết là

A. liên kết ion

B. liên kết cộng hóa trị có cực

C. liên kết cộng hóa trị không cực

D. liên kết hydrogen

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Liên kết hydrogen là loại liên kết yếu được hình thành giữa nguyên tử H (đã liên kết với một nguyên tử có độ âm điện lớn, thường là F, O, N) với một nguyên tử khác (có độ âm điện lớn thường là F, O, N) còn cặp electron hóa trị chưa tham gia liên kết.

Câu 17. H₂O có nhiệt độ sôi cao hơn H₂S là vì

A. H₂O có kích thước phân tử nhỏ hơn H₂S

B. H₂O có khối lượng phân tử nhỏ hơn H₂S

C. Giữa các phân tử H₂O có liên kết hydrogen

D. Cả A, B và C đều sai

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

H₂O có nhiệt độ sôi cao hơn H₂S là vì giữa các phân tử H₂O có liên kết hydrogen.

Câu 18. Một phân tử nước có thể tạo liên kết hydrogen tối đa với bao nhiêu phân tử nước khác?

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Trong một phân tử nước, nguyên tử O mang phần điện tích âm còn 2 electron hóa trị chưa tham gia liên kết. Hai nguyên tử H mỗi nguyên tử mang một phần điện tích dương.

Như vậy:

+ Nguyên tử O có thể tạo liên kết hydrogen với tối đa 2 nguyên tử H ở các phân tử nước khác.

+ 2 nguyên tử H, mỗi nguyên tử H liên kết tối đa được với một nguyên tử O của phân tử nước khác.

Vậy một phân tử nước có thể tạo liên kết hydrogen tối đa với 4 phân tử nước khác.

Câu 19. Giữa các phân tử C₂H₅OH

A. không tồn tại liên kết hydrogen

B. tồn tại liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với C) và nguyên tử O

C. tồn tại liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với O) và nguyên tử O

D. tồn tại liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với O) và nguyên tử C

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Giữa các phân tử C₂H₅OH tồn tại liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với O có độ âm điện lớn) và nguyên tử O còn cặp electron hóa trị chưa tham gia liên kết.

Câu 20. Trong dung dịch NH₃ (hỗn hợp NH₃ và H₂O) tồn tại số loại liên kết hydrogen là

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với nguyên tử N có độ âm điện lớn) với nguyên tử N còn cặp electron hóa trị riêng.

Liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với nguyên tử N có độ âm điện lớn) với nguyên tử O còn cặp electron hóa trị riêng.

Liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với nguyên tử O có độ âm điện lớn) với nguyên tử O còn cặp electron hóa trị riêng.

Liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với nguyên tử O có độ âm điện lớn) với nguyên tử N còn cặp electron hóa trị riêng.

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

50 Bài tập về nguyên tố hóa học (có đáp án)

50 Bài tập về cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử (có đáp án)

50 Bài tập thành phần của nguyên tử (có đáp án)

50 Bài tập Cấu tạo nguyên tử (có đáp án)

30 bài tập về phương pháp bảo toàn electron (2024) có đáp án chi tiết nhất