单选题
910、对丙酸[沸点为141℃]和乙酰氯[沸点为51℃]沸点差的解释中正确的是[ ]。
A
由于丙酸中的分子含有羟基,具有缔合作用,而乙酰氯分子中没有缔合作用,因此在沸点上表现出明显差异
B
由于丙酸的摩尔质量比乙酰氯的摩尔质量小,因此在沸点上表现出明显差异
C
由于丙酸是线性分子,而乙酰氯为网状分子,因此在沸点上表现出明显差异
D
由于丙酸是极性分子,而乙酰氯是非极性分子,因此在沸点上表现出明显差异
答案解析
正确答案:A
解析:
这道题主要考察分子间作用力对物质物理性质(特别是沸点)的影响。我们需要对比丙酸($CH_3CH_2COOH$)和乙酰氯($CH_3COCl$)的结构特点及其对应的分子间作用力。
**1. 分析分子结构与分子间作用力:**
* **丙酸 ($CH_3CH_2COOH$)**:
* 含有羧基(-COOH),其中包含一个羟基(-OH)。
* 羟基中的氢原子与电负性很大的氧原子相连,使得丙酸分子之间能够形成强烈的**氢键**。
* 在液态甚至气态初期,羧酸分子往往通过氢键形成二聚体甚至更复杂的缔合结构这种“缔合作用”极大地增加了分子间的吸引力,导致需要更高的能量(即更高的温度)才能使其从液态变为气态,因此沸点较高(141℃)。
* **乙酰氯 ($CH_3COCl$)**:
* 含有酰氯基团(-COCl)。虽然C=O键和C-Cl键具有极性,分子整体也是极性分子,但它没有与电负性大的原子(如O、N、F)直接相连的氢原子。
* 因此,乙酰氯分子之间**不能形成氢键**,主要依靠较弱的范德华力(包括偶极-偶极相互作用和色散力)结合。
* 由于缺乏氢键这种强相互作用,其分子间作用力远小于丙酸,故沸点较低(51℃)。
**2. 逐项分析选项:**
* **A. 由于丙酸中的分子含有羟基,具有缔合作用,而乙酰氯分子中没有缔合作用,因此在沸点上表现出明显差异**
* **正确**。丙酸分子间的氢键导致分子缔合,显著提高了沸点;乙酰氯无氢键,无此类缔合,沸点低。这是造成两者沸点巨大差异(相差90℃)的主要原因。
* **B. 由于丙酸的摩尔质量比乙酰氯的摩尔质量小,因此在沸点上表现出明显差异**
* **错误**。首先计算摩尔质量:
* 丙酸 ($C_3H_6O_2$): $12\times3 + 1\times6 + 16\times2 = 74 \text{ g/mol}$
* 乙酰氯 ($C_2H_3ClO$): $12\times2 + 1\times3 + 35.5 + 16 = 78.5 \text{ g/mol}$
* 丙酸的摩尔质量确实略小于乙酰氯。通常情况下,对于结构相似的物质,摩尔质量越大,范德华力越强,沸点越高。如果仅看摩尔质量,乙酰氯应该沸点更高或相近,但事实相反。这说明摩尔质量不是导致丙酸沸点高的原因,反而突显了氢键的主导作用。且该选项逻辑因果倒置或解释无力。
* **C. 由于丙酸是线性分子,而乙酰氯为网状分子,因此在沸点上表现出明显差异**
* **错误**。乙酰氯是小分子化合物,不是网状结构(网状结构通常指原子晶体如金刚石或某些高分子聚合物)。两者都是简单的有机小分子。
* **D. 由于丙酸是极性分子,而乙酰氯是非极性分子,因此在沸点上表现出明显差异**
* **错误**。乙酰氯分子中,C-Cl键和C=O键的极性不能相互抵消,其空间结构不对称,因此乙酰氯也是**极性分子**。既然两者都是极性分子,极性差异不足以解释如此巨大的沸点差距,核心差异在于氢键。
**结论:**
丙酸沸点远高于乙酰氯的根本原因在于丙酸分子间存在氢键,形成了分子缔合体,大大增强了分子间作用力。
故正确答案为 **A**。
相关知识点:
丙酸因缔合沸点高于乙酰氯
题目纠错
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