单选题
399.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:
这道题考查的是有机化合物沸点高低的影响因素,主要涉及分子间作用力(范德华力、氢键等)。
**1. 分析物质结构与性质:**
* **丙酸 ($CH_3CH_2COOH$)**:属于羧酸。羧基 ($-COOH$) 中含有羟基 ($-OH$),氧原子电负性大,且与氢原子直接相连。因此,丙酸分子之间可以形成强烈的**分子间氢键**。在液态时,羧酸分子甚至常以二聚体的形式存在,这种缔合作用大大增加了分子间的吸引力,使得气化需要消耗更多的能量,从而导致沸点显著升高。
* **乙酰氯 ($CH_3COCl$)**:属于酰卤。虽然分子具有极性,存在偶极-偶极相互作用和色散力,但其分子中不含与电负性大的原子(如O、N、F)直接相连的氢原子,因此**不能形成分子间氢键**,也不存在像羧酸那样的缔合作用。其分子间作用力主要为较弱的范德华力。
**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**。这是造成两者沸点巨大差异(141℃ vs 51℃)的根本原因。氢键和由此产生的缔合作用比普通的范德华力强得多。
* **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,乙酰氯的沸点应该更高或相近,但事实相反。这说明摩尔质量不是导致丙酸沸点高的原因,反而是一个反例,证明了氢键的主导作用。
* **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,并非网状结构(网状结构通常指原子晶体或高分子交联结构)。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**。丙酸是极性分子,乙酰氯也是**极性分子**(由于 $C-Cl$ 键和 $C=O$ 键的极性且分子结构不对称)。既然两者都是极性分子,极性差异不足以解释近 90℃ 的沸点差,核心区别在于是否有氢键。
**结论:**
丙酸沸点远高于乙酰氯,主要是因为丙酸分子间存在氢键,形成缔合分子,极大地增强了分子间作用力。
故正确答案为 **A**。
相关知识点:
沸点差异与分子缔合关系
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