高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三节 分子结构与物质的性质第2课时复习练习题

分子间的作用力　分子的手性

1.下列叙述与范德华力无关的是 (　　)

A.气体物质加压或降温时能凝结或凝固

B.通常状况下氯化氢为气体

C.氟、氯、溴、碘单质的熔、沸点依次升高

D.氟、氯、溴、碘的气态氢化物的稳定性越来越弱

【解析】选D。分子间作用力主要影响物质的熔点、沸点等物理性质。A项,气体物质加压时,范德华力增大,降温时,气体分子的平均动能减小,两种情况下,分子靠自身的动能不足以克服分子间作用力,从而聚集在一起形成液体甚至固体;B项,HCl分子之间的作用力是很弱的范德华力,因此通常状况下氯化氢为气体;C项,一般来说组成和结构相似的物质,随着相对分子质量的增加,范德华力逐渐增强,物质的熔、沸点逐渐升高;D项,气态氢化物的稳定性受分子中化学键强弱的影响,与范德华力无关。

2.(2020·广州高二检测)分析、推理和类比是化学学习中常用的思维方法。下列分析、推理或类比正确的是 (　　)

A.CO2是直线形分子,推测SiO2也是直线形分子

B.SiH4的沸点高于CH4,则H2Se的沸点高于H2S

C.酚酞遇酸性溶液不变色,则滴加酚酞不变色的溶液一定呈酸性

D.只含非极性键的分子一定是非极性分子,则只含极性键的分子一定是极性分子

【解析】选B。二氧化硅是由原子构成的,所以二氧化硅中不存在分子,二氧化硅是空间网状结构,故A错误;结构相似且不含氢键的氢化物,其熔沸点与分子间作用力有关,相对分子质量越大,分子间作用力越大,这几种氢化物都不含氢键,且H2Se、H2S结构相似,相对分子质量前者大于后者,则H2Se的沸点高于H2S,故B正确;酚酞的变色范围约为8～10,所以滴加酚酞不变色的溶液可能呈酸性、中性或弱碱性,故C错误;只含非极性键的分子不一定是非极性分子,如臭氧,只含极性键的分子不一定是极性分子,如四氯化碳等,故D错误。

3.下列说法中正确的是 (　　)

A.氨分子是三角锥形,而甲烷是正四面体形,是因为NH3分子中有一对未成键的孤电子对,它对成键电子的排斥作用较强

B.杂化轨道全部参加形成化学键

C.PCl5分子中P原子和Cl原子最外层都满足8电子结构

D.在分子中含有2个手性C原子

【解析】选A。NH3分子中有一对未成键的孤电子对,孤电子对对成键电子的排斥作用较强,故A正确;杂化轨道可以部分参加形成化学键,例如NH3中N发生了sp3杂化,形成了4个sp3杂化轨道,但是只有3个参与形成化学键,故B错误;PCl5中,P原子的最外层电子为5+5=10,Cl原子的最外层电子数为7+|-1|=8,不都满足8电子稳定结构,故C错误;分子中只含有1个手性C原子,故D错误。

4.(2020·哈尔滨高二检测)下列事实与NH3极易溶于水无关的是 (　　)

A.NH3与水反应生成NH3·H2O

B.NH3与水分子之间形成氢键

C.NH3和水分子的相对分子质量接近

D.NH3是极性分子

【解析】选C。NH3与水反应生成NH3·H2O,使氨气的溶解度变大,与NH3极易溶于水有关,故A不选;NH3与水分子之间形成氢键,使氨气的溶解度变大,与NH3极易溶于水有关,故B不选;NH3和水分子的相对分子质量,与氨气的溶解性无关,故C选;NH3是极性分子,水是极性溶剂,极性分子易溶于极性溶剂,与NH3极易溶于水有关,故D不选。

5.(2020·福州高二检测)根据相似相溶规则和实际经验,下列叙述不正确的

是 (　　)

A.卤化氢易溶于水,也易溶于CCl4

B.白磷(P4)易溶于CS2,但难溶于水

C.碘易溶于苯,微溶于水

D.NaCl易溶于水,难溶于CCl4

【解析】选A。根据相似相溶原理知,极性分子的溶质易溶于极性分子的溶剂,非极性分子的溶质易溶于非极性分子的溶剂,卤化氢为极性分子、水属于极性分子,所以卤化氢易溶于水,四氯化碳是非极性分子,卤化氢难溶于四氯化碳,故A错误;白磷(P4)、CS2都是非极性分子,水属于极性分子,白磷(P4)易溶于CS2,难溶于水,符合相似相溶原理,故B正确;碘、苯都属于非极性分子,水属于极性分子,碘易溶于苯,微溶于水,符合相似相溶原理,故C正确;NaCl在水分子作用下能发生电离生成水合钠离子、水合氯离子,在四氯化碳中不发生电离,所以NaCl易溶于水,难溶于CCl4,故D正确。

6.(2020·长沙高二检测)徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子,如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是              (　　)

A.H2O2只含有极性共价键

B.CO2是非极性分子

C.BF3分子中的B原子以sp3方式杂化

D.CH3 COOH分子间作用力只有氢键

【解析】选B。H2O2含有极性共价键O—H和非极性共价键O—O,故A错误;CO2分子为直线形对称结构,分子中正负电中心重合,属于非极性分子,故B正确;BF3分子中的B原子与F原子形成3个σ键,所以B原子以sp2方式杂化,故C错误;CH3COOH分子间作用力有氢键和范德华力,故D错误。

7.(2020·徐州高二检测)我国科学家研制出一种催化剂,能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化,其反应如下:HCHO+O2CO2+H2O。下列有关说法正确的是

(　　)

A.反应物和生成物都含有π键

B.0.5 mol HCHO含有1 mol σ键

C.HCHO、CO2分子中中心原子杂化类型相同

D.HCHO能溶解在H2O中

【解析】选D。反应物甲醛和氧气中都存在双键,则反应物都含有π键,生成物中二氧化碳中含有双键,水分子只含有单键,水分子中无π键,故A错误;根据结构式可知,0.5 mol HCHO含有1.5 mol σ键,故B错误;HCHO分子是平面结构、CO2分子是直线形分子,则HCHO、CO2分子中中心原子分别采用sp2、sp杂化,故C错误;HCHO和H2O分子间形成氢键,HCHO能溶解在H2O中,故D正确。

8.下列事实与氢键无关的是 (　　)

A.水和乙醇可以以任意比例互溶

B.氨容易液化

C.液态氟化氢的化学式有时写成(HF)n的形式

D.甲烷难溶于水而易溶于四氯化碳

【解析】选D。D项甲烷在水中和四氯化碳中的溶解性不同,是根据“相似相溶”原理得出的,与氢键无关。

9.(10分)双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂,已知H2O2分子的结构如图所示:H2O2分子不是直线形的,两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上,书面角为93°52′,而两个O—H 键与O—O键的夹角均为96°52′。试回答:

(1)H2O2分子的电子式为____________,结构式为__________________。 

(2)H2O2分子中存在________键和________键,为__________(填“极性”或“非极性”)分子。 

(3)H2O2难溶于CS2,其原因是__________________________。 

(4)H2O2分子中氧元素的化合价为__________,原因是____________________。 

【解析】(2)H2O2分子的立体构型为不对称结构,应为极性分子,含有O—O非极性键和O—H极性键。(3)根据“相似相溶”原理可知,H2O2难溶于非极性溶剂CS2。(4)共用电子对的偏移决定了元素在化合物中的化合价。

答案:(1) 　

(2)极性　非极性　极性

(3)H2O2为极性分子,CS2为非极性分子,根据“相似相溶”原理可知H2O2难溶于CS2

(4)-1　O—O键为非极性键,O—H键为极性键,共用电子对偏向于氧,故氧元素显-1价

10.(10分)短周期的5种非金属元素,其中A、B、C的特征电子排布可表示为A:asa,B:bsbbpb,C:cscc;A与B在不同周期,D与B同主族,E在C的下一周期,且是同周期元素中电负性最大的元素。

回答下列问题:

(1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子,下列分子:①BC2　②BA4　③A2C2　④BE4,其中属于极性分子的是________(填序号)。 

(2)C的氢化物比下一周期同族元素的氢化物沸点还要高,其原因是_______ _____________________。 

(3)B、C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂,其化学式分别为______ ________、____________。DE4在前者中的溶解性______(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。 

(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为__________________________(填化学式)。 

【解析】由s轨道最多可容纳2个电子可得:a=1,b=c=2,即A为H,B为C,C为O;由D与B同主族,且为非金属元素可知D为Si;由E在C的下一周期且E为同周期元素中电负性最大的元素可知E为Cl。

(1)①、②、③、④分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4,其中H2O2为极性分子,其他为非极性分子。

(2)C的氢化物为H2O,H2O分子间可形成氢键是其沸点较高的主要原因。

(3)B、A两元素组成苯,C、A两元素组成水,两者都为常见的溶剂。SiCl4为非极性分子,易溶于非极性溶剂(苯)中。

(4)BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4,三者结构相似,相对分子质量逐渐增大,分子间作用力逐渐增强,故它们的沸点从高到低的顺序为SiCl4>CCl4>CH4。

答案:(1)③　(2)H2O分子间形成氢键

(3)C6H6　H2O　大于

(4)SiCl4>CCl4>CH4

11.(10分)按要求完成下列各小题:

(1)下列物质的结构或性质与氢键有关的是______。 

A.乙烯分子中所有原子共平面

B.水结成冰后密度变小、体积变大

C.乙醚的熔、沸点(分别为-116.3 ℃、34.6 ℃)低

D.丙三醇能与水互溶,常用于配制化妆品

(2)一定条件下用Al2O3和CCl4反应制备AlCl3的反应如下:Al2O3+3CCl42AlCl3 +3COCl2

其中COCl2分子的空间构型为______________。 

(3)已知:(CN)2是直线形分子,并具有对称性。(CN)2中π键和σ键的个数比为__________。 

【解析】(1)乙烯分子之间不存在氢键,故乙烯分子的结构和氢键无关,故A错误;冰中存在氢键,其体积变大,则相同质量时冰的密度比液态水的密度小,与氢键有关,故B正确;乙醚中的H都与碳相连,不存在氢键,所以乙醚的沸点与氢键无关,故C错误;醇分子和水分子之间存在氢键,由于氢键的存在,导致醇和水能以任意比互溶,故D正确。

(2)COCl2分子的结构式为,CO中含有1个σ键、1个π键,碳原子的杂化方式为sp2杂化,分子的空间构型为平面三角形。

(3)(CN)2是直线形分子,并有对称性,结构式为N≡C—C≡N,(CN)2中π键和σ键的个数比为4∶3。

答案:(1)BD　(2)平面三角形　(3)4∶3

12.关于CS2、SO2、NH3三种物质的说法中正确的是(　　)

A.CS2在水中的溶解度很小,是由于其属于极性分子

B.SO2和NH3均易溶于水,原因之一是它们都是极性分子

C.CS2为非极性分子,所以在三种物质中熔、沸点最低

D.NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子有极性

【解析】选B。根据“相似相溶”原理,水是极性分子,CS2是非极性分子,SO2和NH3都是极性分子,故A错误、B正确;由于CS2常温下是液体,SO2和NH3常温下是气体,故C错;NH3在水中溶解度很大,除了因为NH3分子有极性外,还因为NH3分子和H2O分子之间可以形成氢键,故D错。

13.(2020·福州高二检测)下列关于物质结构的命题中,错误的项数有(　　)

①CH3COOH分子中碳原子的杂化类型有sp2和sp3两种

②元素Ge位于周期表第四周期ⅣA族,核外电子排布式为[Ar]4s24p2,属于p区

③非极性分子往往具有高度对称性,如BF3、PCl5、H2O2、CO2这样的分子

④Na2O、Na2O2中阴阳离子个数比不同

⑤Cu(OH)2是一种蓝色絮状沉淀,既能溶于硝酸,也能溶于氨水,是两性氢氧化物

⑥苯乙烯(结构简式为C6H5—CHCH2)分子中所有原子可能共平面

⑦HF熔点高于HCl,是因为 HCl共价键键能小于HF

A.4项　　　B.5项　　　　C.6项　　　　 D.7项

【解析】选B。①甲基中碳原子,价层电子对数=σ键数+孤电子对数=4+0=4,所以为sp3杂化,—COOH中,碳原子价层电子对数=3+0=3,形成3个σ键,无孤电子对,杂化方式为sp2杂化,故正确;②Ge是 ⅣA族的元素,其核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2,属于p区元素,故错误;③PCl5、H2O2均为极性分子,而BF3、CO2为非极性分子,结构对称,故错误;④Na2O与Na2O2中阳离子是钠离子,阴离子分别是氧离子和过氧根离子,所以其阴阳离子个数比均为1∶2,故错误;⑤Cu(OH)2与酸发生中和反应,与氨水形成配位化合物,则Cu(OH)2是一种蓝色的沉淀,既溶于硝酸,也能溶于氨水中,但不是所有的碱,所以不是两性氢氧化物,故错误;⑥苯乙烯中苯环、碳碳双键均为平面结构,且直接相连,则所有原子可能共平面,故正确;⑦HF分子间含有氢键,沸点高于HCl,与键能无关,故错误。

14.通常情况下,NCl3是一种油状液体,其分子空间构型与NH3相似,下列对NCl3和NH3的有关叙述错误的是              (　　)

A.分子中N—Cl键键长与CCl4分子中C—Cl键键长不相等

B.NCl3分子是极性分子

C.NBr3比NCl3易挥发

D.在氨水中,大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子,则NH3·H2O的结构式为

【解析】选C。C原子的原子半径大于N原子的原子半径,所以CCl4中C—Cl键键长比NCl3中N—Cl键键长,故A正确;NCl3的分子空间构型与氨分子相似,都是三角锥形结构,氨分子是极性分子,所以NCl3分子也是极性分子,故B正确;分子晶体中物质的熔沸点与相对分子质量有关,相对分子质量越大其熔沸点越高,所以NBr3比NCl3的熔沸点高,NCl3比NBr3易挥发,故C错误;NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子;则NH3·H2O的结构式为,故D正确。

15.数十亿年来,地球上的物质不断变化,大气的成分也发生了很大的变化。下表是原始大气和目前空气的主要成分:

用上表所涉及的分子填写下列空白:

(1)含有10个电子的分子有____________________(填化学式,下同); 

(2)由极性键构成的非极性分子有____________________________; 

(3)沸点最高的物质是________,用所学的知识解释其沸点最高的原因____________________________; 

(4)分子中不含孤电子对的分子(稀有气体除外)有__________,它的立体构型为______________; 

(5)CO的结构可表示为OC,与CO结构最相似的分子是______,这两种结构相似的分子的极性____________(填“相同”或“不相同”)。 

【解析】(1)含10电子的分子有CH4、NH3、H2O、Ne等。

(2)具有对称结构的分子是非极性分子,如N2、O2、CH4、CO2,其中由极性键形成的非极性分子只有CH4和CO2,另两个非极性分子是由非极性共价键形成的。

(3)表中所涉及的物质都是由分子构成的。沸点的高低比较主要看范德华力的强弱,但水分子间除了范德华力外,还有氢键的作用,分子间氢键的存在使水的沸点较高。

(4)碳原子最外层有4个电子,在甲烷分子中形成了4个共价键,不存在孤电子对, 最外层电子都参与成键,构型为正四面体形。

(5)由一氧化碳的结构式可知,碳原子和氧原子之间存在三个共价键,氮气分子中两个氮原子之间也存在三个共价键,结构相似。CO分子中的三个键是由两个不同的原子形成的,是极性共价键,而N2分子中的三键是由两个相同的氮原子形成的,是非极性共价键。

答案:(1)H2O、Ne、CH4、NH3　(2)CH4、CO2

(3)H2O　水分子中存在氢键,使分子间作用力增大,沸点升高　(4)CH4　正四面体形　(5)N2　不相同