基礎(chǔ)鞏固
1.下列有關(guān)范德華力的敘述正確的是( )。
A.范德華力的實質(zhì)也是一種電性作用,所以范德華力是一種特殊的化學(xué)鍵
B.范德華力與化學(xué)鍵的區(qū)別是作用力的強弱不同
C.任何分子間在任意情況下都會產(chǎn)生范德華力
D.范德華力非常微弱,故破壞范德華力不需要消耗能量
答案B
解析范德華力的實質(zhì)是一種電性作用,但范德華力是分子間較弱的作用力,不是化學(xué)鍵,A項錯誤?；瘜W(xué)鍵是粒子間的強烈的相互作用,范德華力是分子間較弱的作用力,B項正確。若分子間的距離足夠遠,則分子間沒有范德華力,C項錯誤。雖然范德華力非常微弱,但破壞它時也要消耗能量,D項錯誤。
2.下列說法中正確的是( )。
A.分子間作用力越大,分子越穩(wěn)定
B.分子間作用力越大,物質(zhì)的熔、沸點越高
C.相對分子質(zhì)量越大,其分子間作用力越大
D.分子間只存在范德華力
答案B
解析分子間作用力主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì),化學(xué)鍵主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),分子間作用力越大,物質(zhì)的熔、沸點越高,B項正確,A項錯誤。分子間作用力包括氫鍵和范德華力,分子的組成和結(jié)構(gòu)相似時,相對分子質(zhì)量越大,其范德華力越大,對于分子間形成氫鍵的物質(zhì)來說,分子間作用力較大,C、D項錯誤。
3.下列敘述正確的是( )。
A.氫鍵能隨時斷裂、隨時形成
B.氫鍵常存在于固態(tài)、液態(tài)甚至于氣態(tài)物質(zhì)中
C.由于氫鍵的存在,水凝結(jié)為冰時密度減小,體積增大
D.由于氫鍵的存在,導(dǎo)致某些物質(zhì)的汽化熱、升華熱減小
答案C
4.下列幾種氫鍵:①O—H…O—,②N—H…N—,
③F—H…F—,④O—H…N—。按氫鍵從強到弱的順序排列正確的是( )。
A.③>①>④>②B.①>②>③>④
C.③>②>①>④D.①>④>③>②
答案A
解析F、O、N的電負性依次減小,F—H、O—H、N—H的極性依次降低,故F—H…F—氫鍵最強,其次為
O—H…O—,再次是O—H…N—,最弱的為
N—H…N—。
5.根據(jù)“相似相溶”規(guī)律判斷,下列物質(zhì)在水中溶解度最大的是( )。
A.乙烯B.二氧化碳
C.二氧化硫D.氫氣
答案C
解析乙烯、二氧化碳和氫氣都是非極性分子,二氧化硫?qū)儆跇O性分子,易溶于極性溶劑,水屬于極性溶劑,所以二氧化硫在水中的溶解度最大。
6.下列化合物在水中的溶解度,排列次序正確的是( )。
a.HOCH2CH2CH2OH
b.CH3CH2CH2OH
c.CH3CH2COOCH3
d.HOCH2CH(OH)CH2OH
A.d>a>b>cB.c>d>a>b
C.d>b>c>aD.c>d>b>a
答案A
解析題述物質(zhì)中CH3CH2COOCH3 不能與水形成氫鍵,其溶解度最小,分子中含有羥基數(shù)目越多,與水形成的氫鍵越多,則溶解度越大,所以溶解度大小為
HOCH2CH(OH)CH2OH>HOCH2CH2CH2OH>
CH3CH2CH2OH>CH3CH2COOCH3,即d>a>b>c。
7.下列說法不正確的是( )。
A.互為手性異構(gòu)體的分子組成相同,官能團不同
B.手性異構(gòu)體的性質(zhì)不完全相同
C.手性異構(gòu)是同分異構(gòu)的一種情況
D.利用手性催化劑合成可以只得到一種或主要只得到一種手性分子
答案A
解析互為手性異構(gòu)體的分子組成完全相同,官能團也相同。
8.硒代半胱氨酸(含C、H、N、O、34Se 5種元素)是一種氨基酸,其分子空間結(jié)構(gòu)如圖。下列說法不正確的是( )。
A.Se位于元素周期表中第四周期第ⅥA族
B.圖中最大的球代表Se
C.硒代半胱氨酸分子中含一個手性碳原子
D.硒代半胱氨酸難溶于水,易溶于苯
答案D
解析Se的電子排布式為
1s22s22p63s23p63d104s24p4,核外有4個電子層,最外層有6個電子,位于第四周期第ⅥA族,故A項正確;電子層數(shù)越多,粒子半徑越大,故Se的半徑最大,即最大的球代表Se,故B項正確;當(dāng)一個碳原子上連有四個不同的原子或原子團時,此碳原子為手性碳原子,該物質(zhì)中含1個手性碳原子,故C項正確;硒代半胱氨酸中含—OH,與水分子間能形成氫鍵,故應(yīng)易溶于水,故D項錯誤。
9.試用有關(guān)知識解釋下列現(xiàn)象。
(1)有機化合物大多難溶于水,而乙醇、乙酸可與水互溶: 。
(2)乙醚(C2H5OC2H5)的相對分子質(zhì)量遠大于乙醇,但乙醇的沸點卻比乙醚高很多 。
(3)從氨合成塔里出來的H2、N2、NH3的混合物中分離出NH3,常采用加壓使NH3液化的方法: 。
答案(1)乙醇分子中的醇羥基、乙酸分子中的羧羥基均可與水分子形成氫鍵,使其溶解度增大,表現(xiàn)為互溶
(2)乙醇分子之間形成氫鍵使乙醇的沸點升高很多,高于乙醚
(3)加壓時NH3分子間形成氫鍵,使得NH3易液化;而N2、H2分子間的范德華力很小,不易液化,故可采用加壓液化的方法將NH3從混合物中分離
10.根據(jù)下列表1和表2數(shù)據(jù),回答問題。
表1 第ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素氫化物的沸點
表2 常見物質(zhì)的沸點
(1)表1中a的范圍是 。
(2)根據(jù)表1中數(shù)據(jù),同主族元素簡單氫化物沸點變化規(guī)律是 。
(3)根據(jù)表2中沸點數(shù)據(jù),由②③⑥得出變化規(guī)律: ;由④⑥⑦得出變化規(guī)律: 。
答案(1)a>-62
(2)同主族元素簡單氫化物的沸點隨相對分子質(zhì)量增大而升高,如果含氫鍵,該氫化物沸點比相鄰周期元素的氫化物高
(3)組成和結(jié)構(gòu)相似的分子,相對分子質(zhì)量越大,沸點越高 分子間存在氫鍵,會使其沸點較高,分子極性越大,氫鍵越強,沸點越高
解析(1)從表1數(shù)據(jù)規(guī)律可以得出a>-62,但a不一定比-33.3小。
(2)水、氟化氫、氨分子間存在氫鍵,沸點出現(xiàn)“反?！?因此同主族元素簡單氫化物的沸點高低與氫鍵和相對分子質(zhì)量有關(guān)。
(3)表2中規(guī)律仍然要從氫鍵、相對分子質(zhì)量、分子的極性等因素分析得出。
能力提升
1.已知O3分子為V形結(jié)構(gòu),相同條件下,O3在水中的溶解度和O2相比( )。
A.一樣大B.O3比O2小
C.O3比O2大D.無法比較
答案C
解析因O3分子為V形結(jié)構(gòu),是極性分子,O2為非極性分子,根據(jù)“相似相溶”規(guī)律可知O3在水中的溶解度比O2的大,C項正確。
2.劇毒的光氣可用氨解毒:COCl2+4NH3CO(NH2)2+2NH4Cl。下列說法錯誤的是( )。
A.COCl2是平面三角形分子
B.NH3是極性分子
C.CO(NH2)2易溶于水
D.COCl2的熔、沸點高于CO(NH2)2
答案D
解析COCl2分子中C原子的價層電子對數(shù)為3+4-1×2-2×12=3,且不含孤電子對,則該分子為平面三角形分子,故A項正確;NH3為三角錐形分子,正負電荷中心不重合,為極性分子,故B項正確;尿素中氨基能和水形成分子間氫鍵,所以尿素易溶于水,故C項正確;CO(NH2)2分子間有氫鍵,COCl2不能形成分子間氫鍵,所以尿素的熔、沸點高于COCl2的,故D項錯誤。
3.下列對分子的性質(zhì)的解釋中不正確的是( )。
A.水很穩(wěn)定(1 000 ℃以上才會部分分解)是因為水中含有大量的氫鍵所致
B.乳酸()有一對手性異構(gòu)體,因為其分子中含有一個手性碳原子
C.硫黃(S8)難溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳可用“相似相溶”規(guī)律解釋
D.氨氣極易溶于水,既可以用“相似相溶”規(guī)律解釋,也可以用氨和水形成分子間氫鍵增大溶解度來解釋
答案A
解析化合物的穩(wěn)定性與化學(xué)鍵的強弱有關(guān),氫鍵屬于特殊的分子間作用力,影響水的沸點但不影響水的穩(wěn)定性, A項錯誤。乳酸()中間碳原子上連有四個不同的原子或原子團,為手性碳原子,存在手性異構(gòu)體, B項正確。硫黃(S8)為非極性分子,根據(jù)“相似相溶”規(guī)律,硫黃易溶于非極性溶劑CS2,不易溶于極性溶劑H2O,酒精的極性介于極性的水和非極性的CS2之間,所以硫黃微溶于酒精, C項正確。 NH3與H2O都是極性分子,根據(jù)“相似相溶”規(guī)律,極性溶質(zhì)NH3易溶于極性溶劑H2O;氮原子、氧原子得電子能力強,則NH3與水易形成氫鍵,以上兩方面的原因致使NH3極易溶于水, D項正確。
4.有下列兩組命題,其中乙組命題正確且能用甲組命題正確解釋的是( )。
①Ⅰ—a ②Ⅱ—b ③Ⅲ—c ④Ⅳ—d
A.①③B.②③
C.①④D.②④
答案B
解析鍵能的大小影響物質(zhì)的熱穩(wěn)定性,鍵能越大,物質(zhì)越穩(wěn)定。H—Cl的鍵能大于H—I的鍵能,所以HCl比HI穩(wěn)定。范德華力影響物質(zhì)的熔、沸點的高低,通常結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)的范德華力越大,熔、沸點越高。HI分子間的范德華力大于HCl分子間的范德華力,所以HI的沸點比HCl的高。
5.我國科學(xué)家利用高分辨原子力顯微鏡技術(shù),首次拍攝到質(zhì)子在水層中的原子級分辨圖像,發(fā)現(xiàn)兩種結(jié)構(gòu)的水合質(zhì)子,其中一種結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)該水合質(zhì)子的說法正確的是( )。
A.化學(xué)式為H9O4+
B.氫、氧原子都處于同一平面
C.氫、氧原子間均以氫鍵結(jié)合
D.圖中所有H—O—H鍵角都相同
答案A
解析由圖可知,圖中是3個水分子以氫鍵和H3O+結(jié)合,化學(xué)式為H9O4+,故A項正確;該水合質(zhì)子結(jié)構(gòu)中的H3O+的中心原子O原子的價層電子對數(shù)為σ鍵數(shù)目+孤電子對數(shù)=3+12×(6-1-3×1)=3+1=4,則H3O+是三角錐形,4個原子一定不在同一個平面上,故B項錯誤;在該結(jié)構(gòu)中3個水分子以氫鍵和H3O+結(jié)合,另外水分子及H3O+內(nèi)部,H、O原子間以極性共價鍵結(jié)合,故C項錯誤;H3O+是三角錐形,中心原子有1個孤電子對,H2O是V形結(jié)構(gòu),中心原子有2個孤電子對,對成鍵電子對有更大斥力,水分子中H—O—H鍵角小于H3O+中的鍵角,故D項錯誤。
6.研究發(fā)現(xiàn),CO2低壓合成甲醇的反應(yīng):CO2+3H2CH3OH+H2O,鈷氧化物負載的錳氧化物納米粒子催化劑具有較高的活性,有良好的應(yīng)用前景。
(1)CO2分子和CH3OH分子中,C原子的雜化軌道類型分別為 和 。
(2)CO2和H2O中,沸點較高的是 ;從結(jié)構(gòu)角度分析,原因是 。
(3)基態(tài)錳原子的價層電子排布式為 。
(4)工業(yè)上利用甲醇空氣氧化法生產(chǎn)甲醛(HCHO)。下列關(guān)于甲醛分子的說法正確的是 (填字母)。
A.碳氧雙鍵中有一個σ鍵、一個π鍵
B.中心原子的孤電子對數(shù)為0
C.甲醛分子為極性分子
D.甲醛的VSEPR模型為平面三角形
答案(1)sp sp3
(2)H2O 水存在分子間氫鍵,而CO2分子間只存在范德華力
(3)3d54s2
(4)ABCD
解析(1)CO2分子中C原子的價層電子對數(shù)為2+4-2×22=2,VSEPR模型為直線形,C原子的雜化方式為sp;CH3OH結(jié)構(gòu)式為,分子中C原子的價層電子對數(shù)為4,VSEPR模型為四面體形,C原子的雜化方式為sp3。
(2)水存在分子間氫鍵和范德華力,CO2分子間只存在范德華力,分子間氫鍵使水分子沸點較高。
(3)Mn元素是第25號元素,其電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2,其3d、4s能級上的電子為價電子,則基態(tài)錳原子的價層電子排布式為3d54s2。
(4)甲醛分子中含有碳氧雙鍵,雙鍵中有一個σ鍵和一個π鍵,故A項正確;甲醛結(jié)構(gòu)式為,中心C原子的孤電子對數(shù)為0,故B項正確;甲醛分子中CO和C—H鍵長不相等,正負電荷中心不重合,則甲醛分子為極性分子,故C項正確;甲醛分子的中心C原子的價層電子對數(shù)為3,VSEPR模型為平面三角形,故D項正確。
7.請回答下列問題。
(1)NH3在水中的溶解度是常見氣體中最大的。
下列因素與NH3的水溶性沒有關(guān)系的是 (填字母)。
a.NH3和H2O都是極性分子
b.NH3在水中易形成氫鍵
c.NH3溶于水建立了以下平衡:NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-
d.NH3是一種易液化的氣體
(2)CrO2Cl2常溫下為深紅色液體,能與CCl4、CS2等互溶,據(jù)此可判斷CrO2Cl2是 (填“極性”或“非極性”)分子。
(3)金屬鎳粉在CO氣流中輕微加熱,生成無色揮發(fā)性液體Ni(CO)4,其分子呈正四面體形。Ni(CO)4易溶于下列 (填字母)。
a.水
b.CCl4
c.C6H6(苯)
d.NiSO4溶液
(4)甲醛、甲醇和甲酸等分子中含碳原子個數(shù)較少的醛、醇和羧酸均易溶于水,而甲烷、甲酸甲酯難溶于水,試解釋原因: 。
(5)判斷下列分子中的手性碳原子,并用“*”標(biāo)出。
a.
b.
c.
d.CH3CHClCH2CHO
答案(1)d (2)非極性 (3)bc
(4)甲醛、甲醇和甲酸等分子中含碳原子個數(shù)較少的醛、醇、羧酸都能與水分子間形成氫鍵,而甲烷、甲酸甲酯與水分子間難形成氫鍵
(5)a. b、c無手性碳原子
d.CH3*CHClCH2CHO
解析(1)NH3極易溶于水主要是因為NH3與H2O形成分子間氫鍵,另外,NH3和H2O都是極性分子,NH3和H2O能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。NH3易液化是因為NH3分子之間易形成氫鍵,而不是NH3與H2O分子之間的作用。
(2)CCl4、CS2是非極性溶劑,根據(jù)“相似相溶”規(guī)律,CrO2Cl2是非極性分子。
(3)由常溫下Ni(CO)4易揮發(fā),可知Ni(CO)4為共價化合物分子。Ni(CO)4為正四面體形,所以Ni(CO)4為非極性分子,根據(jù)“相似相溶”規(guī)律,Ni(CO)4易溶于CCl4和苯。
(4)由有機化合物與水分子間能否形成氫鍵的角度思考原因。
(5)手性碳原子必須連有4個不同的原子或原子團。
8.空氣的主要成分是氮氣和氧氣,氧是地殼中含量最多的元素,氮是空氣中含量最多的元素。
(1)水在常溫下,其組成的化學(xué)式可用(H2O)m表示,依據(jù)是 。
(2)N、P、As都屬于第ⅤA族元素,形成簡單氫化物的沸點由高到低的順序為 。
(3)如圖a表示某種含氮有機化合物的結(jié)構(gòu),其分子內(nèi)4個氮原子分別位于正四面體的4個頂角(見圖b)。分子內(nèi)存在空腔,能嵌入某離子或分子并形成4個氫鍵予以識別。
下列分子或離子中,能被該有機化合物識別的是 (填字母)。
a.CF4 b.CH4 c.NH4+ d.H2O
答案(1)水分子依靠分子間氫鍵締合成較大的分子團,用(H2O)m表示其存在更符合實際 (2)NH3>AsH3>PH3 (3)c
解析(1)常溫下,水分子不是以單個分子形式存在,而是依靠氫鍵締合成較大的分子團,所以用(H2O)m表示其存在更符合實際。(2)N、P、As元素形成的簡單氫化物分別為NH3、PH3和AsH3,NH3能形成分子間氫鍵,其沸點最高。AsH3的相對分子質(zhì)量大于PH3,則AsH3的范德華力強于PH3,故AsH3的沸點高于PH3。(3)能被題述有機物識別即能嵌入空腔形成4個氫鍵,則要求某分子或離子是正四面體結(jié)構(gòu)且能形成4個氫鍵,只有NH4+符合。
化合物
沸點/℃
化合物
沸點/℃
化合物
沸點/℃
H2O
100
HF
19.5
NH3
-33.3
H2S
-60.7
HCl
-84
PH3
-87.4
H2Se
-42
HBr
-67.0
AsH3
-62
H2Te
-1.8
HI
-35.4
SbH3
a
結(jié)構(gòu)簡式
分子式
相對分子質(zhì)量
沸點/℃
①H—OH
H2O
18
100
②CH3OH(甲醇)
CH4O
32
64
③CH3CH2OH(乙醇)
C2H6O
46
78
④CH3COOH(乙酸)
C2H4O2
60
118
⑤CH3COCH3(丙酮)
C3H6O
58
56
⑥CH3CH2CH2OH(丙醇)
C3H8O
60
97
⑦CH3CH2OCH3(甲乙醚)
C3H8O
60
11
甲組
乙組
Ⅰ.H—I的鍵能大于H—Cl的鍵能
Ⅱ.H—I的鍵能小于H—Cl的鍵能
Ⅲ.HI分子間的范德華力大于HCl分子間的范德華力
Ⅳ.HI分子間的范德華力小于HCl分子間的范德華力
a.HI比HCl穩(wěn)定
b.HCl比HI穩(wěn)定
c.HI的沸點比HCl的高
d.HI的沸點比HCl的低

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第三節(jié) 分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)

版本： 人教版 (2019)

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