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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课时课时练习
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这是一份人教版 (2019)选择性必修2第三节 分子结构与物质的性质第2课时课时练习，共11页。试卷主要包含了下列有关范德华力的叙述正确的是，下列说法中正确的是，下列叙述正确的是，下列几种氢键，下列说法不正确的是，试用有关知识解释下列现象等内容，欢迎下载使用。
基础巩固
1.下列有关范德华力的叙述正确的是( )。
A.范德华力的实质也是一种电性作用,所以范德华力是一种特殊的化学键
B.范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同
C.任何分子间在任意情况下都会产生范德华力
D.范德华力非常微弱,故破坏范德华力不需要消耗能量
答案B
解析范德华力的实质是一种电性作用,但范德华力是分子间较弱的作用力,不是化学键,A项错误。化学键是粒子间的强烈的相互作用,范德华力是分子间较弱的作用力,B项正确。若分子间的距离足够远,则分子间没有范德华力,C项错误。虽然范德华力非常微弱,但破坏它时也要消耗能量,D项错误。
2.下列说法中正确的是( )。
A.分子间作用力越大,分子越稳定
B.分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高
C.相对分子质量越大,其分子间作用力越大
D.分子间只存在范德华力
答案B
解析分子间作用力主要影响物质的物理性质,化学键主要影响物质的化学性质,分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高,B项正确,A项错误。分子间作用力包括氢键和范德华力,分子的组成和结构相似时,相对分子质量越大,其范德华力越大,对于分子间形成氢键的物质来说,分子间作用力较大,C、D项错误。
3.下列叙述正确的是( )。
A.氢键能随时断裂、随时形成
B.氢键常存在于固态、液态甚至于气态物质中
C.由于氢键的存在,水凝结为冰时密度减小,体积增大
D.由于氢键的存在,导致某些物质的汽化热、升华热减小
答案C
4.下列几种氢键:①O—H…O—,②N—H…N—,
③F—H…F—,④O—H…N—。按氢键从强到弱的顺序排列正确的是( )。
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的电负性依次减小,F—H、O—H、N—H的极性依次降低,故F—H…F—氢键最强,其次为
O—H…O—,再次是O—H…N—,最弱的为
N—H…N—。
5.根据“相似相溶”规律判断,下列物质在水中溶解度最大的是( )。
A.乙烯B.二氧化碳
C.二氧化硫D.氢气
答案C
解析乙烯、二氧化碳和氢气都是非极性分子,二氧化硫属于极性分子,易溶于极性溶剂,水属于极性溶剂,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,排列次序正确的是( )。
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
解析题述物质中CH3CH2COOCH3 不能与水形成氢键,其溶解度最小,分子中含有羟基数目越多,与水形成的氢键越多,则溶解度越大,所以溶解度大小为
HOCH2CH(OH)CH2OH>HOCH2CH2CH2OH>
CH3CH2CH2OH>CH3CH2COOCH3,即d>a>b>c。
7.下列说法不正确的是( )。
A.互为手性异构体的分子组成相同,官能团不同
B.手性异构体的性质不完全相同
C.手性异构是同分异构的一种情况
D.利用手性催化剂合成可以只得到一种或主要只得到一种手性分子
答案A
解析互为手性异构体的分子组成完全相同,官能团也相同。
8.硒代半胱氨酸(含C、H、N、O、34Se 5种元素)是一种氨基酸,其分子空间结构如图。下列说法不正确的是( )。
A.Se位于元素周期表中第四周期第ⅥA族
B.图中最大的球代表Se
C.硒代半胱氨酸分子中含一个手性碳原子
D.硒代半胱氨酸难溶于水,易溶于苯
答案D
解析Se的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s24p4,核外有4个电子层,最外层有6个电子,位于第四周期第ⅥA族,故A项正确;电子层数越多,粒子半径越大,故Se的半径最大,即最大的球代表Se,故B项正确;当一个碳原子上连有四个不同的原子或原子团时,此碳原子为手性碳原子,该物质中含1个手性碳原子,故C项正确;硒代半胱氨酸中含—OH,与水分子间能形成氢键,故应易溶于水,故D项错误。
9.试用有关知识解释下列现象。
(1)有机化合物大多难溶于水,而乙醇、乙酸可与水互溶: 。
(2)乙醚(C2H5OC2H5)的相对分子质量远大于乙醇,但乙醇的沸点却比乙醚高很多 。
(3)从氨合成塔里出来的H2、N2、NH3的混合物中分离出NH3,常采用加压使NH3液化的方法: 。
答案(1)乙醇分子中的醇羟基、乙酸分子中的羧羟基均可与水分子形成氢键,使其溶解度增大,表现为互溶
(2)乙醇分子之间形成氢键使乙醇的沸点升高很多,高于乙醚
(3)加压时NH3分子间形成氢键,使得NH3易液化;而N2、H2分子间的范德华力很小,不易液化,故可采用加压液化的方法将NH3从混合物中分离
10.根据下列表1和表2数据,回答问题。
表1 第ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素氢化物的沸点
表2 常见物质的沸点
(1)表1中a的范围是 。
(2)根据表1中数据,同主族元素简单氢化物沸点变化规律是 。
(3)根据表2中沸点数据,由②③⑥得出变化规律: ;由④⑥⑦得出变化规律: 。
答案(1)a>-62
(2)同主族元素简单氢化物的沸点随相对分子质量增大而升高,如果含氢键,该氢化物沸点比相邻周期元素的氢化物高
(3)组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,沸点越高 分子间存在氢键,会使其沸点较高,分子极性越大,氢键越强,沸点越高
解析(1)从表1数据规律可以得出a>-62,但a不一定比-33.3小。
(2)水、氟化氢、氨分子间存在氢键,沸点出现“反常”,因此同主族元素简单氢化物的沸点高低与氢键和相对分子质量有关。
(3)表2中规律仍然要从氢键、相对分子质量、分子的极性等因素分析得出。
能力提升
1.已知O3分子为V形结构,相同条件下,O3在水中的溶解度和O2相比( )。
A.一样大B.O3比O2小
C.O3比O2大D.无法比较
答案C
解析因O3分子为V形结构,是极性分子,O2为非极性分子,根据“相似相溶”规律可知O3在水中的溶解度比O2的大,C项正确。
2.剧毒的光气可用氨解毒:COCl2+4NH3CO(NH2)2+2NH4Cl。下列说法错误的是( )。
A.COCl2是平面三角形分子
B.NH3是极性分子
C.CO(NH2)2易溶于水
D.COCl2的熔、沸点高于CO(NH2)2
答案D
解析COCl2分子中C原子的价层电子对数为3+4-1×2-2×12=3,且不含孤电子对,则该分子为平面三角形分子,故A项正确;NH3为三角锥形分子,正负电荷中心不重合,为极性分子,故B项正确;尿素中氨基能和水形成分子间氢键,所以尿素易溶于水,故C项正确;CO(NH2)2分子间有氢键,COCl2不能形成分子间氢键,所以尿素的熔、沸点高于COCl2的,故D项错误。
3.下列对分子的性质的解释中不正确的是( )。
A.水很稳定(1 000 ℃以上才会部分分解)是因为水中含有大量的氢键所致
B.乳酸()有一对手性异构体,因为其分子中含有一个手性碳原子
C.硫黄(S8)难溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳可用“相似相溶”规律解释
D.氨气极易溶于水,既可以用“相似相溶”规律解释,也可以用氨和水形成分子间氢键增大溶解度来解释
答案A
解析化合物的稳定性与化学键的强弱有关,氢键属于特殊的分子间作用力,影响水的沸点但不影响水的稳定性, A项错误。乳酸()中间碳原子上连有四个不同的原子或原子团,为手性碳原子,存在手性异构体, B项正确。硫黄(S8)为非极性分子,根据“相似相溶”规律,硫黄易溶于非极性溶剂CS2,不易溶于极性溶剂H2O,酒精的极性介于极性的水和非极性的CS2之间,所以硫黄微溶于酒精, C项正确。 NH3与H2O都是极性分子,根据“相似相溶”规律,极性溶质NH3易溶于极性溶剂H2O;氮原子、氧原子得电子能力强,则NH3与水易形成氢键,以上两方面的原因致使NH3极易溶于水, D项正确。
4.有下列两组命题,其中乙组命题正确且能用甲组命题正确解释的是( )。
①Ⅰ—a ②Ⅱ—b ③Ⅲ—c ④Ⅳ—d
A.①③B.②③
C.①④D.②④
答案B
解析键能的大小影响物质的热稳定性,键能越大,物质越稳定。H—Cl的键能大于H—I的键能,所以HCl比HI稳定。范德华力影响物质的熔、沸点的高低,通常结构相似的物质的范德华力越大,熔、沸点越高。HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力,所以HI的沸点比HCl的高。
5.我国科学家利用高分辨原子力显微镜技术,首次拍摄到质子在水层中的原子级分辨图像,发现两种结构的水合质子,其中一种结构如图所示。下列有关该水合质子的说法正确的是( )。
A.化学式为H9O4+
B.氢、氧原子都处于同一平面
C.氢、氧原子间均以氢键结合
D.图中所有H—O—H键角都相同
答案A
解析由图可知,图中是3个水分子以氢键和H3O+结合,化学式为H9O4+,故A项正确;该水合质子结构中的H3O+的中心原子O原子的价层电子对数为σ键数目+孤电子对数=3+12×(6-1-3×1)=3+1=4,则H3O+是三角锥形,4个原子一定不在同一个平面上,故B项错误;在该结构中3个水分子以氢键和H3O+结合,另外水分子及H3O+内部,H、O原子间以极性共价键结合,故C项错误;H3O+是三角锥形,中心原子有1个孤电子对,H2O是V形结构,中心原子有2个孤电子对,对成键电子对有更大斥力,水分子中H—O—H键角小于H3O+中的键角,故D项错误。
6.研究发现,CO2低压合成甲醇的反应:CO2+3H2CH3OH+H2O,钴氧化物负载的锰氧化物纳米粒子催化剂具有较高的活性,有良好的应用前景。
(1)CO2分子和CH3OH分子中,C原子的杂化轨道类型分别为 和 。
(2)CO2和H2O中,沸点较高的是 ;从结构角度分析,原因是 。
(3)基态锰原子的价层电子排布式为 。
(4)工业上利用甲醇空气氧化法生产甲醛(HCHO)。下列关于甲醛分子的说法正确的是 (填字母)。
A.碳氧双键中有一个σ键、一个π键
B.中心原子的孤电子对数为0
C.甲醛分子为极性分子
D.甲醛的VSEPR模型为平面三角形
答案(1)sp sp3
(2)H2O 水存在分子间氢键,而CO2分子间只存在范德华力
(3)3d54s2
(4)ABCD
解析(1)CO2分子中C原子的价层电子对数为2+4-2×22=2,VSEPR模型为直线形,C原子的杂化方式为sp;CH3OH结构式为,分子中C原子的价层电子对数为4,VSEPR模型为四面体形,C原子的杂化方式为sp3。
(2)水存在分子间氢键和范德华力,CO2分子间只存在范德华力,分子间氢键使水分子沸点较高。
(3)Mn元素是第25号元素,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,其3d、4s能级上的电子为价电子,则基态锰原子的价层电子排布式为3d54s2。
(4)甲醛分子中含有碳氧双键,双键中有一个σ键和一个π键,故A项正确;甲醛结构式为,中心C原子的孤电子对数为0,故B项正确;甲醛分子中CO和C—H键长不相等,正负电荷中心不重合,则甲醛分子为极性分子,故C项正确;甲醛分子的中心C原子的价层电子对数为3,VSEPR模型为平面三角形,故D项正确。
7.请回答下列问题。
(1)NH3在水中的溶解度是常见气体中最大的。
下列因素与NH3的水溶性没有关系的是 (填字母)。
a.NH3和H2O都是极性分子
b.NH3在水中易形成氢键
c.NH3溶于水建立了以下平衡:NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-
d.NH3是一种易液化的气体
(2)CrO2Cl2常温下为深红色液体,能与CCl4、CS2等互溶,据此可判断CrO2Cl2是 (填“极性”或“非极性”)分子。
(3)金属镍粉在CO气流中轻微加热,生成无色挥发性液体Ni(CO)4,其分子呈正四面体形。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个数较少的醛、醇和羧酸均易溶于水,而甲烷、甲酸甲酯难溶于水,试解释原因: 。
(5)判断下列分子中的手性碳原子,并用“*”标出。
a.
b.
c.
d.CH3CHClCH2CHO
答案(1)d (2)非极性 (3)bc
(4)甲醛、甲醇和甲酸等分子中含碳原子个数较少的醛、醇、羧酸都能与水分子间形成氢键,而甲烷、甲酸甲酯与水分子间难形成氢键
(5)a. b、c无手性碳原子
d.CH3*CHClCH2CHO
解析(1)NH3极易溶于水主要是因为NH3与H2O形成分子间氢键,另外,NH3和H2O都是极性分子,NH3和H2O能够发生化学反应。NH3易液化是因为NH3分子之间易形成氢键,而不是NH3与H2O分子之间的作用。
(2)CCl4、CS2是非极性溶剂,根据“相似相溶”规律,CrO2Cl2是非极性分子。
(3)由常温下Ni(CO)4易挥发,可知Ni(CO)4为共价化合物分子。Ni(CO)4为正四面体形,所以Ni(CO)4为非极性分子,根据“相似相溶”规律,Ni(CO)4易溶于CCl4和苯。
(4)由有机化合物与水分子间能否形成氢键的角度思考原因。
(5)手性碳原子必须连有4个不同的原子或原子团。
8.空气的主要成分是氮气和氧气,氧是地壳中含量最多的元素,氮是空气中含量最多的元素。
(1)水在常温下,其组成的化学式可用(H2O)m表示,依据是 。
(2)N、P、As都属于第ⅤA族元素,形成简单氢化物的沸点由高到低的顺序为 。
(3)如图a表示某种含氮有机化合物的结构,其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶角(见图b)。分子内存在空腔,能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。
下列分子或离子中,能被该有机化合物识别的是 (填字母)。
a.CF4 b.CH4 c.NH4+ d.H2O
答案(1)水分子依靠分子间氢键缔合成较大的分子团,用(H2O)m表示其存在更符合实际 (2)NH3>AsH3>PH3 (3)c
解析(1)常温下,水分子不是以单个分子形式存在,而是依靠氢键缔合成较大的分子团,所以用(H2O)m表示其存在更符合实际。(2)N、P、As元素形成的简单氢化物分别为NH3、PH3和AsH3,NH3能形成分子间氢键,其沸点最高。AsH3的相对分子质量大于PH3,则AsH3的范德华力强于PH3,故AsH3的沸点高于PH3。(3)能被题述有机物识别即能嵌入空腔形成4个氢键,则要求某分子或离子是正四面体结构且能形成4个氢键,只有NH4+符合。
化合物
沸点/℃
化合物
沸点/℃
化合物
沸点/℃
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
结构简式
分子式
相对分子质量
沸点/℃
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
甲组
乙组
Ⅰ.H—I的键能大于H—Cl的键能
Ⅱ.H—I的键能小于H—Cl的键能
Ⅲ.HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力
Ⅳ.HI分子间的范德华力小于HCl分子间的范德华力
a.HI比HCl稳定
b.HCl比HI稳定
c.HI的沸点比HCl的高
d.HI的沸点比HCl的低
基础巩固
1.下列有关范德华力的叙述正确的是( )。
A.范德华力的实质也是一种电性作用,所以范德华力是一种特殊的化学键
B.范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同
C.任何分子间在任意情况下都会产生范德华力
D.范德华力非常微弱,故破坏范德华力不需要消耗能量
答案B
解析范德华力的实质是一种电性作用,但范德华力是分子间较弱的作用力,不是化学键,A项错误。化学键是粒子间的强烈的相互作用,范德华力是分子间较弱的作用力,B项正确。若分子间的距离足够远,则分子间没有范德华力,C项错误。虽然范德华力非常微弱,但破坏它时也要消耗能量,D项错误。
2.下列说法中正确的是( )。
A.分子间作用力越大,分子越稳定
B.分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高
C.相对分子质量越大,其分子间作用力越大
D.分子间只存在范德华力
答案B
解析分子间作用力主要影响物质的物理性质,化学键主要影响物质的化学性质,分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高,B项正确,A项错误。分子间作用力包括氢键和范德华力,分子的组成和结构相似时,相对分子质量越大,其范德华力越大,对于分子间形成氢键的物质来说,分子间作用力较大,C、D项错误。
3.下列叙述正确的是( )。
A.氢键能随时断裂、随时形成
B.氢键常存在于固态、液态甚至于气态物质中
C.由于氢键的存在,水凝结为冰时密度减小,体积增大
D.由于氢键的存在,导致某些物质的汽化热、升华热减小
答案C
4.下列几种氢键:①O—H…O—,②N—H…N—,
③F—H…F—,④O—H…N—。按氢键从强到弱的顺序排列正确的是( )。
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的电负性依次减小,F—H、O—H、N—H的极性依次降低,故F—H…F—氢键最强,其次为
O—H…O—,再次是O—H…N—,最弱的为
N—H…N—。
5.根据“相似相溶”规律判断,下列物质在水中溶解度最大的是( )。
A.乙烯B.二氧化碳
C.二氧化硫D.氢气
答案C
解析乙烯、二氧化碳和氢气都是非极性分子,二氧化硫属于极性分子,易溶于极性溶剂,水属于极性溶剂,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,排列次序正确的是( )。
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
解析题述物质中CH3CH2COOCH3 不能与水形成氢键,其溶解度最小,分子中含有羟基数目越多,与水形成的氢键越多,则溶解度越大,所以溶解度大小为
HOCH2CH(OH)CH2OH>HOCH2CH2CH2OH>
CH3CH2CH2OH>CH3CH2COOCH3,即d>a>b>c。
7.下列说法不正确的是( )。
A.互为手性异构体的分子组成相同,官能团不同
B.手性异构体的性质不完全相同
C.手性异构是同分异构的一种情况
D.利用手性催化剂合成可以只得到一种或主要只得到一种手性分子
答案A
解析互为手性异构体的分子组成完全相同,官能团也相同。
8.硒代半胱氨酸(含C、H、N、O、34Se 5种元素)是一种氨基酸,其分子空间结构如图。下列说法不正确的是( )。
A.Se位于元素周期表中第四周期第ⅥA族
B.图中最大的球代表Se
C.硒代半胱氨酸分子中含一个手性碳原子
D.硒代半胱氨酸难溶于水,易溶于苯
答案D
解析Se的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s24p4,核外有4个电子层,最外层有6个电子,位于第四周期第ⅥA族,故A项正确;电子层数越多,粒子半径越大,故Se的半径最大,即最大的球代表Se,故B项正确;当一个碳原子上连有四个不同的原子或原子团时,此碳原子为手性碳原子,该物质中含1个手性碳原子,故C项正确;硒代半胱氨酸中含—OH,与水分子间能形成氢键,故应易溶于水,故D项错误。
9.试用有关知识解释下列现象。
(1)有机化合物大多难溶于水,而乙醇、乙酸可与水互溶: 。
(2)乙醚(C2H5OC2H5)的相对分子质量远大于乙醇,但乙醇的沸点却比乙醚高很多 。
(3)从氨合成塔里出来的H2、N2、NH3的混合物中分离出NH3,常采用加压使NH3液化的方法: 。
答案(1)乙醇分子中的醇羟基、乙酸分子中的羧羟基均可与水分子形成氢键,使其溶解度增大,表现为互溶
(2)乙醇分子之间形成氢键使乙醇的沸点升高很多,高于乙醚
(3)加压时NH3分子间形成氢键,使得NH3易液化;而N2、H2分子间的范德华力很小,不易液化,故可采用加压液化的方法将NH3从混合物中分离
10.根据下列表1和表2数据,回答问题。
表1 第ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素氢化物的沸点
表2 常见物质的沸点
(1)表1中a的范围是 。
(2)根据表1中数据,同主族元素简单氢化物沸点变化规律是 。
(3)根据表2中沸点数据,由②③⑥得出变化规律: ;由④⑥⑦得出变化规律: 。
答案(1)a>-62
(2)同主族元素简单氢化物的沸点随相对分子质量增大而升高,如果含氢键,该氢化物沸点比相邻周期元素的氢化物高
(3)组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,沸点越高 分子间存在氢键,会使其沸点较高,分子极性越大,氢键越强,沸点越高
解析(1)从表1数据规律可以得出a>-62,但a不一定比-33.3小。
(2)水、氟化氢、氨分子间存在氢键,沸点出现“反常”,因此同主族元素简单氢化物的沸点高低与氢键和相对分子质量有关。
(3)表2中规律仍然要从氢键、相对分子质量、分子的极性等因素分析得出。
能力提升
1.已知O3分子为V形结构,相同条件下,O3在水中的溶解度和O2相比( )。
A.一样大B.O3比O2小
C.O3比O2大D.无法比较
答案C
解析因O3分子为V形结构,是极性分子,O2为非极性分子,根据“相似相溶”规律可知O3在水中的溶解度比O2的大,C项正确。
2.剧毒的光气可用氨解毒:COCl2+4NH3CO(NH2)2+2NH4Cl。下列说法错误的是( )。
A.COCl2是平面三角形分子
B.NH3是极性分子
C.CO(NH2)2易溶于水
D.COCl2的熔、沸点高于CO(NH2)2
答案D
解析COCl2分子中C原子的价层电子对数为3+4-1×2-2×12=3,且不含孤电子对,则该分子为平面三角形分子,故A项正确;NH3为三角锥形分子,正负电荷中心不重合,为极性分子,故B项正确;尿素中氨基能和水形成分子间氢键,所以尿素易溶于水,故C项正确;CO(NH2)2分子间有氢键,COCl2不能形成分子间氢键,所以尿素的熔、沸点高于COCl2的,故D项错误。
3.下列对分子的性质的解释中不正确的是( )。
A.水很稳定(1 000 ℃以上才会部分分解)是因为水中含有大量的氢键所致
B.乳酸()有一对手性异构体,因为其分子中含有一个手性碳原子
C.硫黄(S8)难溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳可用“相似相溶”规律解释
D.氨气极易溶于水,既可以用“相似相溶”规律解释,也可以用氨和水形成分子间氢键增大溶解度来解释
答案A
解析化合物的稳定性与化学键的强弱有关,氢键属于特殊的分子间作用力,影响水的沸点但不影响水的稳定性, A项错误。乳酸()中间碳原子上连有四个不同的原子或原子团,为手性碳原子,存在手性异构体, B项正确。硫黄(S8)为非极性分子,根据“相似相溶”规律,硫黄易溶于非极性溶剂CS2,不易溶于极性溶剂H2O,酒精的极性介于极性的水和非极性的CS2之间,所以硫黄微溶于酒精, C项正确。 NH3与H2O都是极性分子,根据“相似相溶”规律,极性溶质NH3易溶于极性溶剂H2O;氮原子、氧原子得电子能力强,则NH3与水易形成氢键,以上两方面的原因致使NH3极易溶于水, D项正确。
4.有下列两组命题,其中乙组命题正确且能用甲组命题正确解释的是( )。
①Ⅰ—a ②Ⅱ—b ③Ⅲ—c ④Ⅳ—d
A.①③B.②③
C.①④D.②④
答案B
解析键能的大小影响物质的热稳定性,键能越大,物质越稳定。H—Cl的键能大于H—I的键能,所以HCl比HI稳定。范德华力影响物质的熔、沸点的高低,通常结构相似的物质的范德华力越大,熔、沸点越高。HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力,所以HI的沸点比HCl的高。
5.我国科学家利用高分辨原子力显微镜技术,首次拍摄到质子在水层中的原子级分辨图像,发现两种结构的水合质子,其中一种结构如图所示。下列有关该水合质子的说法正确的是( )。
A.化学式为H9O4+
B.氢、氧原子都处于同一平面
C.氢、氧原子间均以氢键结合
D.图中所有H—O—H键角都相同
答案A
解析由图可知,图中是3个水分子以氢键和H3O+结合,化学式为H9O4+,故A项正确;该水合质子结构中的H3O+的中心原子O原子的价层电子对数为σ键数目+孤电子对数=3+12×(6-1-3×1)=3+1=4,则H3O+是三角锥形,4个原子一定不在同一个平面上,故B项错误;在该结构中3个水分子以氢键和H3O+结合,另外水分子及H3O+内部,H、O原子间以极性共价键结合,故C项错误;H3O+是三角锥形,中心原子有1个孤电子对,H2O是V形结构,中心原子有2个孤电子对,对成键电子对有更大斥力,水分子中H—O—H键角小于H3O+中的键角,故D项错误。
6.研究发现,CO2低压合成甲醇的反应:CO2+3H2CH3OH+H2O,钴氧化物负载的锰氧化物纳米粒子催化剂具有较高的活性,有良好的应用前景。
(1)CO2分子和CH3OH分子中,C原子的杂化轨道类型分别为 和 。
(2)CO2和H2O中,沸点较高的是 ;从结构角度分析,原因是 。
(3)基态锰原子的价层电子排布式为 。
(4)工业上利用甲醇空气氧化法生产甲醛(HCHO)。下列关于甲醛分子的说法正确的是 (填字母)。
A.碳氧双键中有一个σ键、一个π键
B.中心原子的孤电子对数为0
C.甲醛分子为极性分子
D.甲醛的VSEPR模型为平面三角形
答案(1)sp sp3
(2)H2O 水存在分子间氢键,而CO2分子间只存在范德华力
(3)3d54s2
(4)ABCD
解析(1)CO2分子中C原子的价层电子对数为2+4-2×22=2,VSEPR模型为直线形,C原子的杂化方式为sp;CH3OH结构式为,分子中C原子的价层电子对数为4,VSEPR模型为四面体形,C原子的杂化方式为sp3。
(2)水存在分子间氢键和范德华力,CO2分子间只存在范德华力,分子间氢键使水分子沸点较高。
(3)Mn元素是第25号元素,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,其3d、4s能级上的电子为价电子,则基态锰原子的价层电子排布式为3d54s2。
(4)甲醛分子中含有碳氧双键,双键中有一个σ键和一个π键,故A项正确;甲醛结构式为,中心C原子的孤电子对数为0,故B项正确;甲醛分子中CO和C—H键长不相等,正负电荷中心不重合,则甲醛分子为极性分子,故C项正确;甲醛分子的中心C原子的价层电子对数为3,VSEPR模型为平面三角形,故D项正确。
7.请回答下列问题。
(1)NH3在水中的溶解度是常见气体中最大的。
下列因素与NH3的水溶性没有关系的是 (填字母)。
a.NH3和H2O都是极性分子
b.NH3在水中易形成氢键
c.NH3溶于水建立了以下平衡:NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-
d.NH3是一种易液化的气体
(2)CrO2Cl2常温下为深红色液体,能与CCl4、CS2等互溶,据此可判断CrO2Cl2是 (填“极性”或“非极性”)分子。
(3)金属镍粉在CO气流中轻微加热,生成无色挥发性液体Ni(CO)4,其分子呈正四面体形。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个数较少的醛、醇和羧酸均易溶于水,而甲烷、甲酸甲酯难溶于水,试解释原因: 。
(5)判断下列分子中的手性碳原子,并用“*”标出。
a.
b.
c.
d.CH3CHClCH2CHO
答案(1)d (2)非极性 (3)bc
(4)甲醛、甲醇和甲酸等分子中含碳原子个数较少的醛、醇、羧酸都能与水分子间形成氢键,而甲烷、甲酸甲酯与水分子间难形成氢键
(5)a. b、c无手性碳原子
d.CH3*CHClCH2CHO
解析(1)NH3极易溶于水主要是因为NH3与H2O形成分子间氢键,另外,NH3和H2O都是极性分子,NH3和H2O能够发生化学反应。NH3易液化是因为NH3分子之间易形成氢键,而不是NH3与H2O分子之间的作用。
(2)CCl4、CS2是非极性溶剂,根据“相似相溶”规律,CrO2Cl2是非极性分子。
(3)由常温下Ni(CO)4易挥发,可知Ni(CO)4为共价化合物分子。Ni(CO)4为正四面体形,所以Ni(CO)4为非极性分子,根据“相似相溶”规律,Ni(CO)4易溶于CCl4和苯。
(4)由有机化合物与水分子间能否形成氢键的角度思考原因。
(5)手性碳原子必须连有4个不同的原子或原子团。
8.空气的主要成分是氮气和氧气,氧是地壳中含量最多的元素,氮是空气中含量最多的元素。
(1)水在常温下,其组成的化学式可用(H2O)m表示,依据是 。
(2)N、P、As都属于第ⅤA族元素,形成简单氢化物的沸点由高到低的顺序为 。
(3)如图a表示某种含氮有机化合物的结构,其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶角(见图b)。分子内存在空腔,能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。
下列分子或离子中,能被该有机化合物识别的是 (填字母)。
a.CF4 b.CH4 c.NH4+ d.H2O
答案(1)水分子依靠分子间氢键缔合成较大的分子团,用(H2O)m表示其存在更符合实际 (2)NH3>AsH3>PH3 (3)c
解析(1)常温下,水分子不是以单个分子形式存在,而是依靠氢键缔合成较大的分子团,所以用(H2O)m表示其存在更符合实际。(2)N、P、As元素形成的简单氢化物分别为NH3、PH3和AsH3,NH3能形成分子间氢键,其沸点最高。AsH3的相对分子质量大于PH3,则AsH3的范德华力强于PH3,故AsH3的沸点高于PH3。(3)能被题述有机物识别即能嵌入空腔形成4个氢键,则要求某分子或离子是正四面体结构且能形成4个氢键,只有NH4+符合。
化合物
沸点/℃
化合物
沸点/℃
化合物
沸点/℃
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
结构简式
分子式
相对分子质量
沸点/℃
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
甲组
乙组
Ⅰ.H—I的键能大于H—Cl的键能
Ⅱ.H—I的键能小于H—Cl的键能
Ⅲ.HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力
Ⅳ.HI分子间的范德华力小于HCl分子间的范德华力
a.HI比HCl稳定
b.HCl比HI稳定
c.HI的沸点比HCl的高
d.HI的沸点比HCl的低
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