Question

水是我们熟悉的物质。每个水分子都能被其他四个水分子包围形成四面体单元，由无数个这样的四面体再通过氢键可相互连接成一个庞大的分子晶体――冰。
（1）氢键的形成使冰的密度比水的密度_____（填“大”或“小”），氢键有方向性和饱和性，故平均每个水分子最多形成_______个氢键。
（2）实验测得冰中氢键的作用能为18．8 kJ?mol^-1，而冰的熔化热为5．0 kJ?mol^-1，说明：___________________________________________________。

Answer 1

（1）小；2
（2）液态水中仍存在大量氢键
【试题分析】

（1）在水蒸气中水以单个的H₂O分子形式存在；在液态水中，经常是几个水分子通过氢键结合起来，形成（H₂O）n；在固态水（冰）中，水分子大范围地以氢键互相联结，形成相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空隙，造成体积膨胀，密度减小，因此冰能浮在水面上。
水分子中的氧原子发生的是sp³杂化，每个水分子中的两个O―H键以及氧的两对孤对电子分别指向四面体的四个顶角。一个水分子的O―H键与另一个水分子中的氧原子的孤对电子所在轴在一条直线上，因此每个水分子最多与另外的四个水分子形成四个氢键，该水分子则拥有这四个氢键的一半，即每个水分子平均最多形成2个氢键。

（2）由以上分析知，冰中水分子间存在氢键，液态水分子中同样存在氢键，因此冰融化时氢键没有完全被破坏，冰的融化热要小于冰中氢键的作用能。