高中化学2022春人教版 选择性必修2 第二章 第三节 第3课时 分子结构对物质性质的影响（学案+课时练 word版含解析）
文档属性
| 名称 | 高中化学2022春人教版 选择性必修2 第二章 第三节 第3课时 分子结构对物质性质的影响（学案+课时练 word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 815.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-03-13 15:16:16 | ||
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文档简介
第3课时 分子结构对物质性质的影响
[核心素养发展目标] 1.能正确判断微粒间作用力，并理解微粒间作用力对物质性质的影响，形成“结构决定性质”的观念。2.通过运用微粒间作用力解释物质的性质变化及原因，建立运用模型解释化学现象观点的意识。
一、微粒间作用力的判断及对物质性质的影响
1．共价键的判断及分类
(1)共价键的分类
(2)共价键类型的判断
①根据成键元素判断：同种元素的原子之间形成的是非极性键，不同元素的原子之间形成的是极性键。
②根据原子间共用电子对数目判断单键、双键或三键。
③根据共价键规律判断σ键、π键及其个数；原子间形成单键，则为σ键；形成双键，则含有一个σ键和一个π键；形成三键，则含有一个σ键和两个π键。
2．范德华力、氢键及共价键的比较
范德华力 氢键 共价键
概念 物质分子之间普遍存在的一种相互作用力 由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力 原子间通过共用电子对所形成的相互作用
作用微粒 分子或原子(稀有气体) 氢原子、电负性很大的原子 原子
强度比较 共价键>氢键>范德华力
影响强度的因素 ①随着分子极性的增大而增大； ②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 对于X—H…Y—，X、Y的电负性越大，Y原子的半径越小，作用力越大 成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定
对物质性质的影响 ①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质； ②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高，如熔、沸点：F2H2S，HF>HCl，NH3>PH3 ①影响分子的热稳定性； ②共价键的键能越大，分子的热稳定性越强
1．下列物质性质的变化规律与分子间的作用力无关的是( )
A．CI4、CBr4、CCl4、CF4的熔、沸点逐渐降低
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
D．CH3—CH3、CH3—CH2—CH3、(CH3)2CHCH3、
CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高
答案 B
解析 B项，HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子极性键的强弱有关，而与分子间的作用力无关；C项，F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相似，范德华力随相对分子质量的增大而增大，故其熔、沸点逐渐升高；D项，烷烃分子之间的作用力随相对分子质量的增大而增大，故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高，在烷烃的同分异构体中，支链越多，范德华力越小，熔、沸点越低，故异丁烷的沸点低于正丁烷。
2．下列模型分别表示C2H2、S8、SF6的结构，下列说法正确的是( )
A．32 g S8分子中含有0.125 mol σ键
B．SF6是由非极性键构成的分子
C．1 mol C2H2分子中有3 mol σ键和2 mol π键
D．C2H2分子中不含非极性键
答案 C
解析 1 mol S8分子中含有8 mol σ键，因此32 g S8分子中所含σ键为×8＝
1 mol，A项错误；根据SF6的结构模型可知，SF6是由S—F极性键构成的，B项错误；C2H2分子中所含的碳碳三键是非极性键，D项错误。
3．S2Cl2是橙黄色液体。少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢其挥发，并产生酸性悬浊液。其分子结构如图所示。下列关于S2Cl2的说法错误的是( )
A．为非极性分子
B．分子中既含有极性键又含有非极性键
C．与S2Br2结构相似，熔、沸点：S2Br2>S2Cl2
D．与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl
答案 A
解析 根据S2Cl2的分子结构可知，它属于极性分子，选项A错误；由于S2Cl2与S2Br2结构相似，而相对分子质量S2Br2大，则熔、沸点：S2Br2>S2Cl2，选项C正确；由于S2Cl2少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢其挥发，并产生酸性悬浊液，则与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl，选项D正确。
二、分子结构与性质“原因解释”型试题集训
解题模型
1．比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因：______________________
_____________________________________________________________________________。
GeCl4 GeBr4 GeI4
熔点/℃ －49.5 26 146
沸点/℃ 83.1 186 约400
答案 GeCl4、GeBr4、GeI4熔、沸点依次升高；原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强
2．硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。
(1)[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的空间结构是________。
(2)氨的沸点________(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是_______________________；氨是________(填“极性”或“非极性”)分子，中心原子的轨道杂化类型为_____________。
答案 (1)正四面体形 (2)高于 NH3分子间可形成氢键 极性 sp3
3．硅烷种类没有烷烃多，从键能角度解释，其主要原因是_________________________
____________________________________________________________________________。
答案 碳原子半径小于硅原子，烷烃中碳碳键键长较短，键能较大
4．铁氧体也可使用沉淀法制备，制备时常加入氨(NH3)、联氨(N2H4)等，已知氨(熔点：－77.8 ℃、沸点：－33.5 ℃)，联氨(熔点：2 ℃、沸点：113.5 ℃)，解释其熔、沸点高低的主要原因：______________________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
答案 联氨分子间形成氢键的数目多于氨分子间形成的氢键
5．HOOC—COOH与正丁酸(CH3CH2CH2COOH)的相对分子质量相差2，二者的熔点分别为101 ℃、－7.9 ℃，导致这种差异的最主要原因可能是_____________________________
____________________________________________________________________________。
答案 草酸分子间能形成更多氢键
6．硼酸晶体是片层结构，其中一层的结构如图所示。硼酸在冷水中溶解度很小，但在热水中较大，原因是_______________________________________________________________
___________________________________________________________________________。
答案 晶体中硼酸分子间以氢键缔合在一起，难以溶解；加热时，晶体中部分氢键被破坏，硼酸分子与水分子形成氢键，溶解度增大
1．下列反应能说明σ键比π键牢固的是( )
A．CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl
B．CH2==CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br
C．2H2＋O22H2O
D．H2＋Cl22HCl
答案 B
解析 碳碳双键由1个σ键和1个π键组成，CH2==CH2发生加成反应时π键断裂，说明σ键比π键牢固。
2．下列各组化合物中，所含化学键类型完全相同的是( )
A．C2H6、H2O2、C2H5OH
B．HCl、NaCl、MgCl2
C．H2O、CO2、Na2O2
D．NaOH、NaClO、Na2O
答案 A
解析 A项，三种物质中都含极性共价键和非极性共价键；B项，HCl中只含极性共价键，NaCl、MgCl2中只含离子键；C项，H2O、CO2中只含极性共价键，Na2O2中含离子键和非极性共价键；D项，NaOH、NaClO中含离子键和极性共价键，Na2O中只含离子键。
3．下列物质的性质或数据与氢键无关的是( )
A．氨极易溶于水
B．邻羟基苯甲酸()的熔点为159 ℃，对羟基苯甲酸()的熔点为213 ℃
C．乙醚微溶于水，而乙醇可与水以任意比混溶
D．HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多
答案 D
解析 NH3分子与H2O分子之间可以形成氢键，增大了NH3在水中的溶解度；邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，而对羟基苯甲酸形成分子间氢键，分子间氢键增大了分子间作用力，使对羟基苯甲酸的熔、沸点比邻羟基苯甲酸的高；乙醇分子结构中含有羟基，可以与水分子形成分子间氢键，从而增大了乙醇在水中的溶解度，能与水以任意比混溶，而乙醚分子结构中无羟基，不能与水分子形成氢键，故乙醚在水中的溶解度比乙醇小得多；HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多的原因是H—F的键能比H—Cl的大，与氢键无关。
4．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：
空气的成分 N2、O2、CO2、水蒸气及稀有气体(如He、Ne等)
原始大气的主要成分 CH4、NH3、CO、CO2等
用上表中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(除稀有气体外)有________，它的空间结构为________。
(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”)。
答案 (1)H2O、Ne、CH4、NH3 (2)CH4、CO2
(3)H2O 水分子间存在氢键，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
解析 (2)具有对称结构的分子为非极性分子，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，空间结构为正四面体形。(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。
题组一 微粒间作用力的判断及对物质性质的影响
1．(2020·威海高二月考)下列关于σ键和π键的说法不正确的是( )
A．σ键能单独形成，π键不能单独形成
B．σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转
C．双键中一定有一个σ键、一个π键，三键中一定有一个σ键，两个π键
D．CH3—CH3、CH2==CH2、CH≡CH中的σ键都是C—C，所以键能都相同
答案 D
解析 单键中只有一个σ键，双键中有一个σ键、一个π键，三键中有一个σ键、两个π键，π键不能单独形成，A、C项正确；σ键的电子云呈轴对称，π键的电子云呈镜面对称，π键不能绕键轴旋转，B项正确；三种分子中还含有C—H σ键，D项错误。
2．(2020·聊城高二检测)已知以下反应中的四种物质由三种元素组成，其中a的分子空间结构为正四面体形，一个a分子含有10e－，组成b物质的元素为第三周期元素。下列判断正确的是( )
A．四种分子中的化学键均是极性键
B．四种分子中既有σ键，又有π键
C．a、c分子中中心原子均采用sp3杂化
D．b、d分子中共价键的键能：b＞d
答案 C
解析 b分子中化学键是氯原子与氯原子形成的非极性共价键，故A错误；四种分子都无π键，故B错误；甲烷中碳与氢形成4个碳氢σ键、一氯甲烷分子中形成三个碳氢σ键和一个碳氯σ键，中心原子均为sp3杂化，故C正确；氯的原子半径大于氢的原子半径，所以氯气分子中的氯氯键的键能小于氯化氢分子中的氢氯共价键的键能，故D错误。
3．下列两组命题中，Ⅱ组中命题正确，且能用Ⅰ组中的命题加以解释的是( )
选项 Ⅰ组 Ⅱ组
A 相对分子质量：HCl>HF 沸点：HCl高于HF
B 键能：H—O>H—S 沸点：H2O高于H2S
C 分子间的作用力：H2O>H2S 稳定性：H2O强于H2S
D 相对分子质量：HI>HCl 沸点：HI高于HCl
答案 D
解析 由于相对分子质量：HCl>HF，所以范德华力：HCl>HF，但HF分子间存在氢键，而HCl分子间不存在氢键，所以沸点：HCl低于HF，A项中Ⅱ组中命题不正确；由于原子半径：OH—S，但沸点与共价键的键能无关，H2O分子间存在氢键，所以沸点：H2O高于H2S，B项中Ⅰ组中命题不能解释Ⅱ组中命题；由于相对分子质量：H2S>H2O，所以范德华力：H2S>H2O，但H2O分子间存在氢键，所以分子间作用力：H2O>H2S，由于键能：H—O>H—S，所以热稳定性：H2O强于H2S，分子的热稳定性与分子间作用力无关，所以C项中Ⅰ组中命题不能解释Ⅱ组中命题；由于相对分子质量：HI>HCl，所以范德华力：HI>HCl，沸点：HI高于HCl，D项中Ⅰ组中命题能解释Ⅱ组中命题。
4．下列说法不正确的是( )
A．氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸的酸性依次增强
B．苹果酸()中含有1个手性碳原子
C．HCl、NH3、C2H5OH均易溶于水的原因之一是与H2O均能形成氢键
D．以极性键结合的分子不一定是极性分子
答案 C
解析 苹果酸分子中2号碳原子为手性碳原子，B项正确；HCl与H2O不能形成氢键，C项错误；CH4为非极性分子，D项正确。
5．下列说法正确的是( )
A．冰融化时，分子中H—O发生断裂
B．随着卤素原子电子层数的增加，卤化物CX4(X为卤素原子)分子间的作用力逐渐增大，所以它们的熔、沸点也逐渐升高
C．由于H—O比H—S牢固，所以水的熔、沸点比H2S的高
D．由分子构成的物质中，分子间的作用力越大，该物质越稳定
答案 B
解析 冰融化时发生物理变化，只破坏H2O分子间的作用力而不破坏化学键，A项错误；结构相似的分子中，物质的熔、沸点与其相对分子质量成正比，所以随着卤素原子电子层数的增加，卤化物CX4的分子间的作用力逐渐增大，所以它们的熔、沸点也逐渐升高，B项正确；物质的熔、沸点与化学键无关，水的熔、沸点比H2S的高是因为水分子间形成氢键，C项错误；物质的稳定性与化学键有关，与分子间的作用力无关，D项错误。
6．下列现象与氢键有关的是( )
①乙醇、乙酸可以和水以任意比互溶
②NH3的熔、沸点比PH3的熔、沸点高
③稳定性：HF＞HCl
④冰的密度比液态水的密度小
⑤水分子高温下也很稳定
A．①②③④⑤ B．①②⑤
C．①②④ D．①③④⑤
答案 C
解析 ③HF、HCl的稳定性依次减弱是因为H—X键的稳定性依次减弱，与氢键无关；⑤水分子高温下也很稳定，与化学键有关，与氢键无关；故选C。
7．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
答案 B
解析 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、沸点与范德华力有关，相对分子质量越大，范德华力越大，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；只含极性键的分子不一定是极性分子，如四氯化碳等，故D错误。
题组二 分子结构与性质“原因解释”型试题
8．四卤化硅SiX4的沸点如图所示。
SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是___________________________________
____________________________________________________________________________。
答案 均为组成和结构相似的共价化合物，范德华力随相对分子质量的增大而增大
9．H3BO3 分子中的 O—B—O 的键角________(填“大于”“等于”或“小于”) BH中的 H—B—H 的键角，判断依据是________________________________________________
___________________________________________________________________________。
答案 大于 H3BO3分子中的B采取sp2杂化，而BH中的B采取sp3杂化，sp2杂化形成的键角大于sp3杂化形成的键角
10．回答下列问题
(1)尿素[CO(NH2)2]易溶于水，其原因除尿素和水都是极性分子外，还有_____________
____________________________________________________________________________。
(2)已知A、B的结构如下：
A的熔、沸点高于B的原因为________________。
(3)已知邻羟基苯胺的结构为，邻羟基苯胺的沸点________对羟基苯胺的沸点(填“低于” “高于”或“不确定”)；其原因是______________________________________
_____________________________________________________________________________。
答案 (1)尿素与水分子之间可以形成氢键 (2)A分子间存在氢键 (3)低于 邻羟基苯胺容易形成分子内氢键，沸点降低，对羟基苯胺容易形成分子间氢键，沸点升高，因此邻羟基苯胺的沸点低于对羟基苯胺的沸点
11．[2020·新高考全国卷Ⅰ(山东)，7]B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是( )
A．其熔点主要取决于所含化学键的键能
B．形成大π键的电子全部由N提供
C．分子中B和N的杂化方式相同
D．分子中所有原子共平面
答案 A
解析 无机苯的熔点与分子间的作用力有关，与键能无关，A项错误；B的最外层电子排布式为2s22p1，N的最外层电子排布式为2s22p3，经过sp2轨道杂化后，N原子剩下一个孤电子对，B原子剩下一个空的p轨道，所以形成大π键的电子全部由N提供，B项正确；B和N都是sp2杂化，键角为120°，分子中所有原子共平面，C、D项正确。
12．某化合物的分子式为AB2，A属于第ⅥA族元素，B属于第ⅦA族元素，A和B在同一周期，它们的电负性值分别为3.5和4.0，已知AB2分子的键角为103.3°。下列推断不正确的是( )
A．AB2分子的空间结构为V形
B．A—B为极性共价键，AB2分子为非极性分子
C．AB2与H2O相比，AB2的熔、沸点比H2O的低
D．AB2分子中无H原子，分子间不能形成氢键，而H2O分子间能形成氢键
答案 B
解析 根据A、B的电负性值，可判断A元素为O，B元素为F，该分子为OF2，由已知AB2分子的键角为103.3°可知，OF2分子中共价键的极性不能抵消，为极性分子。
13．如图所示为元素周期表短周期的一部分。下列有关A、B、C、D、E五种元素的叙述中，不正确的是( )
A．A与B形成的阴离子可能有AB、A2B
B．E的气态氢化物的沸点比C的气态氢化物的沸点高
C．D在过量的B2中燃烧的主要产物为DB2
D．A与E形成的化合物分子AE4是非极性分子
答案 B
解析 由所给部分元素周期表可知A、B、C、D、E五种元素分别是C、O、F、S、Cl。由于HF分子间存在氢键，故HCl的沸点比HF的沸点低。
14．有下列十种物质：①CH4 ②CH3CH2OH ③N2 ④HCl ⑤CO2 ⑥CH3CH3 ⑦C2H4 ⑧C2H2 ⑨H2O2 ⑩HCHO
请按要求回答下列问题(填序号)：
(1)只有σ键的有____________，既有σ键又有π键的有____________。
(2)只含有极性键的化合物有__________，既含有极性键，又含有非极性键的化合物有________。
(3)含有双键的有________，含有三键的有________。
答案 (1)①②④⑥⑨ ③⑤⑦⑧⑩ (2)①④⑤⑩ ②⑥⑦⑧⑨ (3)⑤⑦⑩ ③⑧
解析 十种物质的结构式分别为、、N≡N、H—Cl、O==C==O、、、H—C≡C—H、H—O—O—H、。根据以下两点判断化学键类型：①单键只有σ键，双键中有1个σ键和1个π键，三键中有1个σ键和2个π键；②同种元素原子之间形成的共价键是非极性键，不同种元素原子之间形成的共价键是极性键。
15．我国部分城市灰霾天比较多，引起灰霾的PM2.5微细粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有机颗粒物及扬尘等。通过测定灰霾中锌等重金属的含量可知，目前造成我国灰霾天气的主要原因是交通污染。
(1)基态Zn2＋的核外电子排布式为______________________________________________。
(2)NO的空间结构是_________________________________________________________。
(3)灰霾中含有大量有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NOx、O3、CH2==CH—CHO、HCOOH、CH3COOONO2(PAN)等二次污染物。
①下列说法正确的是________(填字母)。
A．O3分子在四氯化碳里的溶解度高于在水中的溶解度
B．CH2==CH—CHO分子中碳原子均采取sp2杂化
C．相同压强下，HCOOH的沸点比CH3OCH3的低
②1 mol PAN中含σ键的数目为______(设NA表示阿伏加德常数的值)。
(4)水分子的VSEPR模型名称是________，空间结构名称为________________。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10) (2)平面三角形 (3)①AB ②10NA (4)四面体形 V形
解析 (1)Zn为30号元素，所以基态Zn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)。(2)NO的中心N原子的价层电子对数为3＋×(5＋1－3×2)＝3，无孤电子对，中心N原子采取sp2杂化，其空间结构为平面三角形。(3)①A项，O3的极性微弱，故其在四氯化碳里的溶解度高于在水中的溶解度，正确；B项，CH2==CH—CHO中每个碳原子均形成两个单键和一个双键，故均采取sp2杂化，正确；C项，HCOOH分子间可以形成氢键，CH3OCH3分子间只有范德华力，氢键的作用强于范德华力，所以HCOOH的沸点比CH3OCH3的高，错误。②PAN的结构为，1个PAN(CH3COOONO2)分子中含有10个σ键，则1 mol PAN含σ键数目为10NA。(4)水分子中含有2个σ键，且含有2个孤电子对，所以水分子的空间结构为V形。
[核心素养发展目标] 1.能正确判断微粒间作用力，并理解微粒间作用力对物质性质的影响，形成“结构决定性质”的观念。2.通过运用微粒间作用力解释物质的性质变化及原因，建立运用模型解释化学现象观点的意识。
一、微粒间作用力的判断及对物质性质的影响
1．共价键的判断及分类
(1)共价键的分类
(2)共价键类型的判断
①根据成键元素判断：同种元素的原子之间形成的是非极性键，不同元素的原子之间形成的是极性键。
②根据原子间共用电子对数目判断单键、双键或三键。
③根据共价键规律判断σ键、π键及其个数；原子间形成单键，则为σ键；形成双键，则含有一个σ键和一个π键；形成三键，则含有一个σ键和两个π键。
2．范德华力、氢键及共价键的比较
范德华力 氢键 共价键
概念 物质分子之间普遍存在的一种相互作用力 由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力 原子间通过共用电子对所形成的相互作用
作用微粒 分子或原子(稀有气体) 氢原子、电负性很大的原子 原子
强度比较 共价键>氢键>范德华力
影响强度的因素 ①随着分子极性的增大而增大； ②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 对于X—H…Y—，X、Y的电负性越大，Y原子的半径越小，作用力越大 成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定
对物质性质的影响 ①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质； ②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高，如熔、沸点：F2
1．下列物质性质的变化规律与分子间的作用力无关的是( )
A．CI4、CBr4、CCl4、CF4的熔、沸点逐渐降低
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
D．CH3—CH3、CH3—CH2—CH3、(CH3)2CHCH3、
CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高
答案 B
解析 B项，HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子极性键的强弱有关，而与分子间的作用力无关；C项，F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相似，范德华力随相对分子质量的增大而增大，故其熔、沸点逐渐升高；D项，烷烃分子之间的作用力随相对分子质量的增大而增大，故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高，在烷烃的同分异构体中，支链越多，范德华力越小，熔、沸点越低，故异丁烷的沸点低于正丁烷。
2．下列模型分别表示C2H2、S8、SF6的结构，下列说法正确的是( )
A．32 g S8分子中含有0.125 mol σ键
B．SF6是由非极性键构成的分子
C．1 mol C2H2分子中有3 mol σ键和2 mol π键
D．C2H2分子中不含非极性键
答案 C
解析 1 mol S8分子中含有8 mol σ键，因此32 g S8分子中所含σ键为×8＝
1 mol，A项错误；根据SF6的结构模型可知，SF6是由S—F极性键构成的，B项错误；C2H2分子中所含的碳碳三键是非极性键，D项错误。
3．S2Cl2是橙黄色液体。少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢其挥发，并产生酸性悬浊液。其分子结构如图所示。下列关于S2Cl2的说法错误的是( )
A．为非极性分子
B．分子中既含有极性键又含有非极性键
C．与S2Br2结构相似，熔、沸点：S2Br2>S2Cl2
D．与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl
答案 A
解析 根据S2Cl2的分子结构可知，它属于极性分子，选项A错误；由于S2Cl2与S2Br2结构相似，而相对分子质量S2Br2大，则熔、沸点：S2Br2>S2Cl2，选项C正确；由于S2Cl2少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢其挥发，并产生酸性悬浊液，则与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl，选项D正确。
二、分子结构与性质“原因解释”型试题集训
解题模型
1．比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因：______________________
_____________________________________________________________________________。
GeCl4 GeBr4 GeI4
熔点/℃ －49.5 26 146
沸点/℃ 83.1 186 约400
答案 GeCl4、GeBr4、GeI4熔、沸点依次升高；原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强
2．硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。
(1)[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的空间结构是________。
(2)氨的沸点________(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是_______________________；氨是________(填“极性”或“非极性”)分子，中心原子的轨道杂化类型为_____________。
答案 (1)正四面体形 (2)高于 NH3分子间可形成氢键 极性 sp3
3．硅烷种类没有烷烃多，从键能角度解释，其主要原因是_________________________
____________________________________________________________________________。
答案 碳原子半径小于硅原子，烷烃中碳碳键键长较短，键能较大
4．铁氧体也可使用沉淀法制备，制备时常加入氨(NH3)、联氨(N2H4)等，已知氨(熔点：－77.8 ℃、沸点：－33.5 ℃)，联氨(熔点：2 ℃、沸点：113.5 ℃)，解释其熔、沸点高低的主要原因：______________________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
答案 联氨分子间形成氢键的数目多于氨分子间形成的氢键
5．HOOC—COOH与正丁酸(CH3CH2CH2COOH)的相对分子质量相差2，二者的熔点分别为101 ℃、－7.9 ℃，导致这种差异的最主要原因可能是_____________________________
____________________________________________________________________________。
答案 草酸分子间能形成更多氢键
6．硼酸晶体是片层结构，其中一层的结构如图所示。硼酸在冷水中溶解度很小，但在热水中较大，原因是_______________________________________________________________
___________________________________________________________________________。
答案 晶体中硼酸分子间以氢键缔合在一起，难以溶解；加热时，晶体中部分氢键被破坏，硼酸分子与水分子形成氢键，溶解度增大
1．下列反应能说明σ键比π键牢固的是( )
A．CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl
B．CH2==CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br
C．2H2＋O22H2O
D．H2＋Cl22HCl
答案 B
解析 碳碳双键由1个σ键和1个π键组成，CH2==CH2发生加成反应时π键断裂，说明σ键比π键牢固。
2．下列各组化合物中，所含化学键类型完全相同的是( )
A．C2H6、H2O2、C2H5OH
B．HCl、NaCl、MgCl2
C．H2O、CO2、Na2O2
D．NaOH、NaClO、Na2O
答案 A
解析 A项，三种物质中都含极性共价键和非极性共价键；B项，HCl中只含极性共价键，NaCl、MgCl2中只含离子键；C项，H2O、CO2中只含极性共价键，Na2O2中含离子键和非极性共价键；D项，NaOH、NaClO中含离子键和极性共价键，Na2O中只含离子键。
3．下列物质的性质或数据与氢键无关的是( )
A．氨极易溶于水
B．邻羟基苯甲酸()的熔点为159 ℃，对羟基苯甲酸()的熔点为213 ℃
C．乙醚微溶于水，而乙醇可与水以任意比混溶
D．HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多
答案 D
解析 NH3分子与H2O分子之间可以形成氢键，增大了NH3在水中的溶解度；邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，而对羟基苯甲酸形成分子间氢键，分子间氢键增大了分子间作用力，使对羟基苯甲酸的熔、沸点比邻羟基苯甲酸的高；乙醇分子结构中含有羟基，可以与水分子形成分子间氢键，从而增大了乙醇在水中的溶解度，能与水以任意比混溶，而乙醚分子结构中无羟基，不能与水分子形成氢键，故乙醚在水中的溶解度比乙醇小得多；HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多的原因是H—F的键能比H—Cl的大，与氢键无关。
4．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：
空气的成分 N2、O2、CO2、水蒸气及稀有气体(如He、Ne等)
原始大气的主要成分 CH4、NH3、CO、CO2等
用上表中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(除稀有气体外)有________，它的空间结构为________。
(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”)。
答案 (1)H2O、Ne、CH4、NH3 (2)CH4、CO2
(3)H2O 水分子间存在氢键，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
解析 (2)具有对称结构的分子为非极性分子，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，空间结构为正四面体形。(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。
题组一 微粒间作用力的判断及对物质性质的影响
1．(2020·威海高二月考)下列关于σ键和π键的说法不正确的是( )
A．σ键能单独形成，π键不能单独形成
B．σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转
C．双键中一定有一个σ键、一个π键，三键中一定有一个σ键，两个π键
D．CH3—CH3、CH2==CH2、CH≡CH中的σ键都是C—C，所以键能都相同
答案 D
解析 单键中只有一个σ键，双键中有一个σ键、一个π键，三键中有一个σ键、两个π键，π键不能单独形成，A、C项正确；σ键的电子云呈轴对称，π键的电子云呈镜面对称，π键不能绕键轴旋转，B项正确；三种分子中还含有C—H σ键，D项错误。
2．(2020·聊城高二检测)已知以下反应中的四种物质由三种元素组成，其中a的分子空间结构为正四面体形，一个a分子含有10e－，组成b物质的元素为第三周期元素。下列判断正确的是( )
A．四种分子中的化学键均是极性键
B．四种分子中既有σ键，又有π键
C．a、c分子中中心原子均采用sp3杂化
D．b、d分子中共价键的键能：b＞d
答案 C
解析 b分子中化学键是氯原子与氯原子形成的非极性共价键，故A错误；四种分子都无π键，故B错误；甲烷中碳与氢形成4个碳氢σ键、一氯甲烷分子中形成三个碳氢σ键和一个碳氯σ键，中心原子均为sp3杂化，故C正确；氯的原子半径大于氢的原子半径，所以氯气分子中的氯氯键的键能小于氯化氢分子中的氢氯共价键的键能，故D错误。
3．下列两组命题中，Ⅱ组中命题正确，且能用Ⅰ组中的命题加以解释的是( )
选项 Ⅰ组 Ⅱ组
A 相对分子质量：HCl>HF 沸点：HCl高于HF
B 键能：H—O>H—S 沸点：H2O高于H2S
C 分子间的作用力：H2O>H2S 稳定性：H2O强于H2S
D 相对分子质量：HI>HCl 沸点：HI高于HCl
答案 D
解析 由于相对分子质量：HCl>HF，所以范德华力：HCl>HF，但HF分子间存在氢键，而HCl分子间不存在氢键，所以沸点：HCl低于HF，A项中Ⅱ组中命题不正确；由于原子半径：O
4．下列说法不正确的是( )
A．氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸的酸性依次增强
B．苹果酸()中含有1个手性碳原子
C．HCl、NH3、C2H5OH均易溶于水的原因之一是与H2O均能形成氢键
D．以极性键结合的分子不一定是极性分子
答案 C
解析 苹果酸分子中2号碳原子为手性碳原子，B项正确；HCl与H2O不能形成氢键，C项错误；CH4为非极性分子，D项正确。
5．下列说法正确的是( )
A．冰融化时，分子中H—O发生断裂
B．随着卤素原子电子层数的增加，卤化物CX4(X为卤素原子)分子间的作用力逐渐增大，所以它们的熔、沸点也逐渐升高
C．由于H—O比H—S牢固，所以水的熔、沸点比H2S的高
D．由分子构成的物质中，分子间的作用力越大，该物质越稳定
答案 B
解析 冰融化时发生物理变化，只破坏H2O分子间的作用力而不破坏化学键，A项错误；结构相似的分子中，物质的熔、沸点与其相对分子质量成正比，所以随着卤素原子电子层数的增加，卤化物CX4的分子间的作用力逐渐增大，所以它们的熔、沸点也逐渐升高，B项正确；物质的熔、沸点与化学键无关，水的熔、沸点比H2S的高是因为水分子间形成氢键，C项错误；物质的稳定性与化学键有关，与分子间的作用力无关，D项错误。
6．下列现象与氢键有关的是( )
①乙醇、乙酸可以和水以任意比互溶
②NH3的熔、沸点比PH3的熔、沸点高
③稳定性：HF＞HCl
④冰的密度比液态水的密度小
⑤水分子高温下也很稳定
A．①②③④⑤ B．①②⑤
C．①②④ D．①③④⑤
答案 C
解析 ③HF、HCl的稳定性依次减弱是因为H—X键的稳定性依次减弱，与氢键无关；⑤水分子高温下也很稳定，与化学键有关，与氢键无关；故选C。
7．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
答案 B
解析 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、沸点与范德华力有关，相对分子质量越大，范德华力越大，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；只含极性键的分子不一定是极性分子，如四氯化碳等，故D错误。
题组二 分子结构与性质“原因解释”型试题
8．四卤化硅SiX4的沸点如图所示。
SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是___________________________________
____________________________________________________________________________。
答案 均为组成和结构相似的共价化合物，范德华力随相对分子质量的增大而增大
9．H3BO3 分子中的 O—B—O 的键角________(填“大于”“等于”或“小于”) BH中的 H—B—H 的键角，判断依据是________________________________________________
___________________________________________________________________________。
答案 大于 H3BO3分子中的B采取sp2杂化，而BH中的B采取sp3杂化，sp2杂化形成的键角大于sp3杂化形成的键角
10．回答下列问题
(1)尿素[CO(NH2)2]易溶于水，其原因除尿素和水都是极性分子外，还有_____________
____________________________________________________________________________。
(2)已知A、B的结构如下：
A的熔、沸点高于B的原因为________________。
(3)已知邻羟基苯胺的结构为，邻羟基苯胺的沸点________对羟基苯胺的沸点(填“低于” “高于”或“不确定”)；其原因是______________________________________
_____________________________________________________________________________。
答案 (1)尿素与水分子之间可以形成氢键 (2)A分子间存在氢键 (3)低于 邻羟基苯胺容易形成分子内氢键，沸点降低，对羟基苯胺容易形成分子间氢键，沸点升高，因此邻羟基苯胺的沸点低于对羟基苯胺的沸点
11．[2020·新高考全国卷Ⅰ(山东)，7]B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是( )
A．其熔点主要取决于所含化学键的键能
B．形成大π键的电子全部由N提供
C．分子中B和N的杂化方式相同
D．分子中所有原子共平面
答案 A
解析 无机苯的熔点与分子间的作用力有关，与键能无关，A项错误；B的最外层电子排布式为2s22p1，N的最外层电子排布式为2s22p3，经过sp2轨道杂化后，N原子剩下一个孤电子对，B原子剩下一个空的p轨道，所以形成大π键的电子全部由N提供，B项正确；B和N都是sp2杂化，键角为120°，分子中所有原子共平面，C、D项正确。
12．某化合物的分子式为AB2，A属于第ⅥA族元素，B属于第ⅦA族元素，A和B在同一周期，它们的电负性值分别为3.5和4.0，已知AB2分子的键角为103.3°。下列推断不正确的是( )
A．AB2分子的空间结构为V形
B．A—B为极性共价键，AB2分子为非极性分子
C．AB2与H2O相比，AB2的熔、沸点比H2O的低
D．AB2分子中无H原子，分子间不能形成氢键，而H2O分子间能形成氢键
答案 B
解析 根据A、B的电负性值，可判断A元素为O，B元素为F，该分子为OF2，由已知AB2分子的键角为103.3°可知，OF2分子中共价键的极性不能抵消，为极性分子。
13．如图所示为元素周期表短周期的一部分。下列有关A、B、C、D、E五种元素的叙述中，不正确的是( )
A．A与B形成的阴离子可能有AB、A2B
B．E的气态氢化物的沸点比C的气态氢化物的沸点高
C．D在过量的B2中燃烧的主要产物为DB2
D．A与E形成的化合物分子AE4是非极性分子
答案 B
解析 由所给部分元素周期表可知A、B、C、D、E五种元素分别是C、O、F、S、Cl。由于HF分子间存在氢键，故HCl的沸点比HF的沸点低。
14．有下列十种物质：①CH4 ②CH3CH2OH ③N2 ④HCl ⑤CO2 ⑥CH3CH3 ⑦C2H4 ⑧C2H2 ⑨H2O2 ⑩HCHO
请按要求回答下列问题(填序号)：
(1)只有σ键的有____________，既有σ键又有π键的有____________。
(2)只含有极性键的化合物有__________，既含有极性键，又含有非极性键的化合物有________。
(3)含有双键的有________，含有三键的有________。
答案 (1)①②④⑥⑨ ③⑤⑦⑧⑩ (2)①④⑤⑩ ②⑥⑦⑧⑨ (3)⑤⑦⑩ ③⑧
解析 十种物质的结构式分别为、、N≡N、H—Cl、O==C==O、、、H—C≡C—H、H—O—O—H、。根据以下两点判断化学键类型：①单键只有σ键，双键中有1个σ键和1个π键，三键中有1个σ键和2个π键；②同种元素原子之间形成的共价键是非极性键，不同种元素原子之间形成的共价键是极性键。
15．我国部分城市灰霾天比较多，引起灰霾的PM2.5微细粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有机颗粒物及扬尘等。通过测定灰霾中锌等重金属的含量可知，目前造成我国灰霾天气的主要原因是交通污染。
(1)基态Zn2＋的核外电子排布式为______________________________________________。
(2)NO的空间结构是_________________________________________________________。
(3)灰霾中含有大量有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NOx、O3、CH2==CH—CHO、HCOOH、CH3COOONO2(PAN)等二次污染物。
①下列说法正确的是________(填字母)。
A．O3分子在四氯化碳里的溶解度高于在水中的溶解度
B．CH2==CH—CHO分子中碳原子均采取sp2杂化
C．相同压强下，HCOOH的沸点比CH3OCH3的低
②1 mol PAN中含σ键的数目为______(设NA表示阿伏加德常数的值)。
(4)水分子的VSEPR模型名称是________，空间结构名称为________________。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10) (2)平面三角形 (3)①AB ②10NA (4)四面体形 V形
解析 (1)Zn为30号元素，所以基态Zn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)。(2)NO的中心N原子的价层电子对数为3＋×(5＋1－3×2)＝3，无孤电子对，中心N原子采取sp2杂化，其空间结构为平面三角形。(3)①A项，O3的极性微弱，故其在四氯化碳里的溶解度高于在水中的溶解度，正确；B项，CH2==CH—CHO中每个碳原子均形成两个单键和一个双键，故均采取sp2杂化，正确；C项，HCOOH分子间可以形成氢键，CH3OCH3分子间只有范德华力，氢键的作用强于范德华力，所以HCOOH的沸点比CH3OCH3的高，错误。②PAN的结构为，1个PAN(CH3COOONO2)分子中含有10个σ键，则1 mol PAN含σ键数目为10NA。(4)水分子中含有2个σ键，且含有2个孤电子对，所以水分子的空间结构为V形。