Van der Waals trong dãy halogen: 20 câu trắc nghiệm

Trả lời nhanh

Trong dãy halogen F₂, Cl₂, Br₂, I₂, tương tác van der Waals giữa các phân tử tăng dần từ F₂ đến I₂. Nguyên nhân là phân tử càng lớn, càng nhiều electron thì càng dễ xuất hiện lưỡng cực tạm thời. Vì thế nhiệt độ sôi tăng dần: F₂ và Cl₂ là khí, Br₂ là lỏng, I₂ là rắn.

Tóm tắt lý thuyết cần nhớ trước khi làm bài

Bài 13 (Kết nối tri thức) xoay quanh hai loại tương tác giữa các phân tử. Chúng yếu hơn nhiều so với liên kết ion, liên kết cộng hóa trị hay liên kết kim loại, nhưng lại quyết định nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và độ tan của chất.

Tiêu chí	Liên kết hydrogen	Tương tác van der Waals
Bản chất	Lực hút giữa H (đã nối với N, O, F) và nguyên tử N, O, F khác còn cặp electron chưa liên kết	Lực hút tĩnh điện yếu giữa các lưỡng cực (thường trực, tạm thời hoặc cảm ứng)
Có ở đâu	Chỉ ở chất có nhóm N–H, O–H, F–H	Ở mọi phân tử, kể cả phân tử không phân cực và khí hiếm
Độ mạnh	Mạnh hơn van der Waals	Yếu, nhưng tăng theo khối lượng và kích thước phân tử
Ví dụ	H₂O, NH₃, HF, C₂H₅OH	Cl₂, Br₂, I₂, CH₄, Ne, Ar

Chi tiết hơn xem tại phần lý thuyết: Lý thuyết Liên kết hydrogen và tương tác van der Waals.

Tương tác van der Waals trong dãy halogen

Các phân tử halogen X₂ là phân tử không phân cực, vì hai nguyên tử giống nhau có độ âm điện bằng nhau. Dù vậy giữa chúng vẫn có lực hút. Electron luôn chuyển động nên có lúc đám mây electron lệch về một phía, tạo lưỡng cực tạm thời. Lưỡng cực này làm phân tử bên cạnh bị lệch theo (lưỡng cực cảm ứng), rồi hai phân tử hút nhau.

Từ F₂ đến I₂, số lớp electron tăng, đám mây electron to và “mềm” hơn nên dễ biến dạng hơn. Lực van der Waals tăng, cần nhiều năng lượng hơn để tách các phân tử ra xa nhau.

Biểu đồ cột nhiệt độ sôi gần đúng của F2, Cl2, Br2, I2 tăng dần — Nhiệt độ sôi gần đúng của các halogen tăng dần từ F2 đến I2 do tương tác van der Waals mạnh dần.

Chất	Nhiệt độ sôi gần đúng (°C)	Trạng thái ở nhiệt độ phòng
F₂	−188	Khí
Cl₂	−34	Khí
Br₂	59	Lỏng
I₂	184	Rắn

Lỗi sai hay gặp: nhiều bạn cho rằng Br₂ lỏng vì liên kết Br–Br bền hơn Cl–Cl. Sai, vì liên kết Br–Br thực ra yếu hơn. Khi chất đổi trạng thái, ta chỉ thắng lực giữa các phân tử, không bẻ gãy liên kết cộng hóa trị trong phân tử.

20 câu trắc nghiệm có đáp án và giải thích

Câu 1

Liên kết hydrogen giữa các phân tử nước làm cho nước:

A. tăng nhiệt độ nóng chảy và giảm nhiệt độ sôi.
B. giảm nhiệt độ nóng chảy và tăng nhiệt độ sôi.
C. tăng cả nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi.
D. giảm cả nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi.

Đáp án: C. Lực hút giữa các phân tử càng mạnh thì càng khó làm nóng chảy hay làm sôi. Vì vậy H₂O sôi ở 100 °C, cao hơn hẳn H₂S (khoảng −60 °C) dù khối lượng phân tử nhỏ hơn. Hai phương án A, B vô lý vì một yếu tố làm tăng lực hút thì không thể làm một mốc tăng, mốc kia giảm.

Câu 2

Tương tác van der Waals là:

A. tương tác tĩnh điện giữa các lưỡng cực của nguyên tử hay phân tử.
B. lực hút tĩnh điện giữa các ion trái dấu.
C. nhiệt lượng cần cung cấp cho một phản ứng hóa học.
D. nhiệt lượng tỏa ra trong một phản ứng hóa học.

Đáp án: A. B là liên kết ion; C và D nói về nhiệt phản ứng (chương sau), không liên quan.

Câu 3

Ở nhiệt độ phòng, fluorine và chlorine là chất khí, bromine là chất lỏng, iodine là chất rắn. Nguyên nhân chính là:

A. liên kết cộng hóa trị Br–Br bền hơn liên kết Cl–Cl.
B. tương tác van der Waals giữa các phân tử Br₂ mạnh hơn do phân tử lớn hơn, nhiều electron hơn.
C. giữa các phân tử Br₂ có liên kết hydrogen.
D. bromine có độ âm điện lớn hơn chlorine.

Đáp án: B. A sai vì năng lượng liên kết Br–Br nhỏ hơn Cl–Cl. C sai vì Br không thuộc nhóm F, O, N. D sai vì độ âm điện Br nhỏ hơn Cl và không quyết định trạng thái.

Câu 4

Khí hiếm (neon, argon…) tồn tại dưới dạng nguyên tử riêng lẻ nhưng ở nhiệt độ rất thấp vẫn hóa lỏng. Đó là do:

A. cấu hình electron của khí hiếm bền vững.
B. khí hiếm khó tham gia phản ứng hóa học.
C. ở nhiệt độ thấp, giữa các nguyên tử có tương tác yếu giữ chúng lại với nhau.
D. giữa các nguyên tử khí hiếm có liên kết hydrogen.

Đáp án: C. A và B đúng về khí hiếm nhưng không giải thích được việc hóa lỏng. Tương tác giữ các nguyên tử lại là van der Waals.

Câu 5

Tương tác van der Waals làm:

A. tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các chất.
B. giảm nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi.
C. thay đổi liên kết hóa học trong phân tử.
D. tăng kích thước phân tử.

Đáp án: A. Lực hút giữa các phân tử càng lớn thì mốc nóng chảy, sôi càng cao. Tương tác này không đổi liên kết bên trong phân tử.

Câu 6

So với liên kết ion, liên kết cộng hóa trị hay liên kết kim loại, lực tương tác giữa các phân tử:

A. mạnh hơn rất nhiều.
B. yếu hơn rất nhiều.
C. không khác nhiều.
D. giống hoàn toàn.

Đáp án: B. Đó là lí do chất phân tử thường có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp hơn chất ion hay chất cộng hóa trị dạng mạng tinh thể.

Câu 7

Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Keo dán là ví dụ về việc dùng lực tương tác giữa các phân tử để gắn các vật với nhau.
B. Bong bóng xà phòng thể hiện tương tác giữa các phân tử nước và xà phòng tạo màng mỏng giữ không khí bên trong.
C. Tính chất vật lí của chất cộng hóa trị chỉ phụ thuộc vào độ phân cực của liên kết trong phân tử.
D. Liên kết hydrogen và tương tác van der Waals là hai tương tác điển hình giữa các phân tử.

Đáp án: C. Tính chất vật lí còn phụ thuộc vào lực tương tác giữa các phân tử và hình dạng phân tử. Chữ “chỉ” là dấu hiệu bẫy.

Câu 8

Liên kết hydrogen được hình thành giữa:

A. nguyên tử H đã liên kết với nguyên tử có độ âm điện lớn (N, O, F) và một nguyên tử có độ âm điện lớn khác còn cặp electron chưa liên kết.
B. hai nguyên tử hydrogen với nhau.
C. một kim loại điển hình và một phi kim điển hình.
D. hai ion cùng dấu.

Đáp án: A. B là liên kết H–H cộng hóa trị, C là liên kết ion, D không tạo liên kết (đẩy nhau).

Câu 9

Phân tử nào sau đây tạo được liên kết hydrogen với phân tử cùng loại?

A. CH₄
B. PH₃
C. H₂S
D. NH₃

Đáp án: D. NH₃ có H nối với N và N còn cặp electron chưa liên kết. C–H, P–H, S–H phân cực quá yếu để tạo liên kết hydrogen đáng kể ở mức chương trình lớp 10.

Câu 10

Chất nào có nhiệt độ sôi cao nhất?

A. CH₄
B. H₂S
C. HCl
D. H₂O

Đáp án: D. Chỉ H₂O có liên kết hydrogen mạnh giữa các phân tử (100 °C), các chất còn lại đều sôi dưới 0 °C.

Câu 11

Từ F₂ đến I₂, nhiệt độ sôi của các halogen biến đổi như thế nào, vì sao?

A. Tăng dần, vì tương tác van der Waals giữa các phân tử tăng.
B. Giảm dần, vì độ âm điện giảm.
C. Tăng dần, vì liên kết hydrogen mạnh dần.
D. Không đổi, vì đều là phân tử không phân cực.

Đáp án: A. B nhầm giữa độ âm điện (tính chất nguyên tử) với lực giữa các phân tử. C sai vì halogen không có liên kết hydrogen. D sai vì không phân cực không có nghĩa lực hút bằng nhau.

Câu 12

Ở điều kiện thường, iodine là chất rắn vì:

A. phân tử I₂ là phân tử phân cực mạnh.
B. giữa các phân tử I₂ có liên kết ion.
C. tương tác van der Waals giữa các phân tử I₂ lớn nhất trong nhóm halogen.
D. I₂ có liên kết cộng hóa trị bền nhất nhóm.

Đáp án: C. Phân tử I₂ không phân cực, không có liên kết ion; liên kết I–I lại là yếu nhất trong dãy.

Câu 13

Ethanol (C₂H₅OH, sôi khoảng 78 °C) và dimethyl ether (CH₃OCH₃, sôi khoảng −24 °C) có cùng khối lượng mol 46 g/mol. Ethanol sôi cao hơn là do:

A. ethanol có liên kết ion.
B. dimethyl ether có khối lượng phân tử nhỏ hơn.
C. giữa các phân tử ethanol có liên kết hydrogen, dimethyl ether thì không.
D. dimethyl ether có liên kết cộng hóa trị yếu hơn.

Đáp án: C. Ethanol có nhóm O–H, còn dimethyl ether chỉ có C–O–C, không có H nối với O. Khối lượng bằng nhau nên B sai.

Câu 14

Dãy nào sắp xếp nhiệt độ sôi tăng dần đúng?

A. HF < HCl < HBr < HI
B. HCl < HBr < HI < HF
C. HI < HBr < HCl < HF
D. HCl < HI < HBr < HF

Đáp án: B. Từ HCl đến HI, van der Waals tăng nên nhiệt độ sôi tăng (khoảng −85, −67, −35 °C). HF có liên kết hydrogen nên “vượt lên” cao nhất (khoảng 20 °C). Mẹo nhớ: ba chất đầu theo khối lượng, riêng HF là ngoại lệ vì liên kết hydrogen.

Câu 15

Mỗi phân tử H₂O trong nước đá có thể tạo tối đa bao nhiêu liên kết hydrogen với các phân tử bên cạnh?

A. 1
B. 2
C. 3
D. 4

Đáp án: D. Hai nguyên tử H mỗi nguyên tử tạo một liên kết, và nguyên tử O có hai cặp electron chưa liên kết nhận thêm hai liên kết nữa, tổng cộng 4.

Câu 16

Nước đá nổi trên mặt nước lỏng vì:

A. nước đá có nhiệt độ thấp hơn.
B. liên kết hydrogen trong nước đá tạo cấu trúc rỗng nên khối lượng riêng nhỏ hơn nước lỏng.
C. phân tử H₂O trong nước đá nhẹ hơn.
D. nước đá không có liên kết hydrogen.

Đáp án: B. Khối lượng mỗi phân tử không đổi, nhưng trong đá chúng sắp xếp theo mạng có nhiều khoảng trống, thể tích lớn hơn nên khối lượng riêng nhỏ hơn.

Câu 17

Phát biểu nào đúng về tương tác van der Waals?

A. Chỉ tồn tại giữa các phân tử phân cực.
B. Tồn tại giữa mọi phân tử, kể cả phân tử không phân cực như N₂ và các khí hiếm.
C. Mạnh hơn liên kết cộng hóa trị.
D. Chỉ tồn tại ở trạng thái lỏng.

Đáp án: B. Nhờ lưỡng cực tạm thời – cảm ứng nên A sai. C sai theo câu 6. D sai vì van der Waals có ở cả thể rắn, lỏng, khí (chỉ là ở thể khí rất yếu).

Câu 18

Chất nào sau đây tan tốt trong nước chủ yếu nhờ tạo liên kết hydrogen với nước?

A. CH₄
B. C₂H₅OH
C. N₂
D. I₂

Đáp án: B. Nhóm –OH của ethanol tạo liên kết hydrogen với H₂O. Các chất còn lại không phân cực, tan rất ít.

Câu 19

Khi đun nước sôi, quá trình nào xảy ra?

A. Phá vỡ liên kết cộng hóa trị O–H trong phân tử H₂O.
B. Phá vỡ các liên kết hydrogen giữa các phân tử H₂O.
C. Phá vỡ liên kết ion.
D. Tạo thành H₂ và O₂.

Đáp án: B. Hơi nước vẫn là H₂O, nghĩa là liên kết O–H còn nguyên. Chỉ lực giữa các phân tử bị thắng.

Câu 20

Trong kí hiệu O–H···O, nét liền và nét chấm lần lượt biểu diễn:

A. liên kết hydrogen và liên kết cộng hóa trị.
B. liên kết cộng hóa trị O–H và liên kết hydrogen.
C. hai liên kết cộng hóa trị.
D. tương tác van der Waals và liên kết ion.

Đáp án: B. Nét liền là liên kết bền trong phân tử; nét chấm là liên kết hydrogen yếu hơn giữa các phân tử.

Mẹo làm nhanh dạng bài so sánh nhiệt độ sôi

Kiểm tra chất có liên kết hydrogen không (có H nối với N, O, F). Chất có thường sôi cao hơn chất cùng cỡ khối lượng mà không có.
Nếu không có, so sánh khối lượng mol/kích thước phân tử: lớn hơn thì van der Waals mạnh hơn, sôi cao hơn.
Không dùng độ bền liên kết cộng hóa trị để so sánh nhiệt độ sôi của chất phân tử.

Bài luyện tập thêm

Bài 1. Sắp xếp theo nhiệt độ sôi tăng dần: CH₄, SiH₄, NH₃. Gợi ý đáp án: CH₄ < SiH₄ < NH₃? Thực tế SiH₄ sôi khoảng −112 °C, NH₃ −33 °C, CH₄ −162 °C, nên thứ tự đúng là CH₄ < SiH₄ < NH₃: CH₄ nhỏ nhất, SiH₄ lớn hơn nên van der Waals mạnh hơn, NH₃ có liên kết hydrogen.

Bài 2. Vì sao I₂ rắn có thể thăng hoa nhẹ khi đun nóng mà không cần phá liên kết I–I? Đáp án: chỉ cần thắng tương tác van der Waals yếu giữa các phân tử I₂, các phân tử I₂ bay ra nguyên vẹn.

Bài 3. Vẽ liên kết hydrogen giữa hai phân tử HF. Đáp án: H–F···H–F, nét chấm nối nguyên tử F của phân tử này với H của phân tử kia.

Xem thêm các bài cùng chương

Trắc nghiệm Bài 12: Liên kết cộng hóa trị
Trắc nghiệm Bài 14: Ôn tập chương 3
Giải SGK Hóa học 10 Bài 13
Sách bài tập Hóa học 10 Bài 13
Trắc nghiệm Hóa học 10 – Kết nối tri thức

Câu hỏi thường gặp

Trong dãy halogen, tương tác van der Waals biến đổi thế nào?

Tương tác van der Waals tăng dần từ F2 đến I2 vì kích thước phân tử và số electron tăng, đám mây electron dễ biến dạng hơn. Do đó nhiệt độ sôi tăng: F2 khoảng −188 °C, Cl2 khoảng −34 °C, Br2 khoảng 59 °C, I2 khoảng 184 °C.

Phân tử halogen không phân cực thì vì sao vẫn có tương tác van der Waals?

Electron luôn chuyển động nên tạo ra lưỡng cực tạm thời trong phân tử. Lưỡng cực này làm phân tử bên cạnh bị lệch electron (lưỡng cực cảm ứng), và hai phân tử hút nhau yếu. Vì vậy phân tử không phân cực vẫn có van der Waals.

Liên kết hydrogen khác tương tác van der Waals ở điểm nào?

Liên kết hydrogen chỉ có khi H nối với N, O, F và hút nguyên tử N, O, F khác còn cặp electron chưa liên kết, nên mạnh hơn. Tương tác van der Waals có ở mọi phân tử và nhìn chung yếu hơn.

Vì sao HF sôi cao hơn HCl, HBr, HI?

Các phân tử HF tạo liên kết hydrogen với nhau, lực hút mạnh hơn nhiều so với van der Waals giữa các phân tử HCl, HBr, HI. Vì vậy HF có nhiệt độ sôi cao nhất trong dãy hydrogen halide.