课时3 分子的极性 手性分子
2. (2021·徐州一中质检)已知带静电的有机玻璃棒靠近纯水的细流,细流会发生偏转,则用带静电的有机玻璃棒靠近下列物质的细流时,细流也发生偏转的是( )
A. 苯 B. 二硫化碳
C. 双氧水 D. 四氯化碳
3. (2020·天津第二十中学检测)根据“相似相溶”规律,溴、碘单质在四氯化碳中比在水中溶解度大的原因是( )
A. 溴、碘单质和四氯化碳中都含有卤素
B. 溴、碘是单质,四氯化碳是化合物
C. Br2、I2是非极性分子,CCl4也是非极性分子,而水是极性分子
D. 以上说法都不对
4. 下列各项化合物中含有2个手性碳原子的是( )
5. (2020·南京期末)下列各项叙述正确的是 ( )
A. NH3是极性分子,分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心
B. CCl4是非极性分子,分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心
C. H2O是极性分子,分子中O原子处在2个H原子所连成的直线的中央
D. CO2是非极性分子,分子中C原子处在2个O原子所连成的直线的中央
6. 下列分子中指定的碳原子(用*标记)不属于手性碳原子的是( )
7. 下列各物质都属于极性分子的是( )
A. HF、NH3、CO、H2S
B. NO、SO2、CCl4、H2O2
C. SO3、H2O、N2、SiF4
D. CO、BF3、CS2、PCl3
8. (2022·如东高三期末)CO2的应用领域广泛,是一种廉价易得的基本化工原料,我国提出力争在 2060 年前实现碳中和。碳中和:通过节能减排,植树造林,化工合成等治理 CO2的手段,使 CO2排放量减少甚至是回收利用,以此达到 CO2“零排放”的目的。下列有关 CO2说法正确的是 ( )
A. CO2与 SiO2的晶体类型相同
B. CO2的空间结构为直线形
C. 元素第一电离能:I1(C)>I1(O)
D. CO2属于弱电解质
9. (2021·江苏高考)反应Cl2+2NaOH===NaClO+NaCl+H2O可用于制备含氯消毒剂。下列说法正确的是 ( )
A. Cl2是极性分子
B. NaOH的电子式为NaH
C. NaClO既含离子键又含共价键
D. Cl-与Na+具有相同的电子层结构
10. (2021·南莫中学期中)化学学习中常用类推方法,下列类推正确的是( )
A. CO2为非极性分子,SO2也为非极性分子
B. 固态CO2是分子晶体,固态SiO2也是分子晶体
C. NH3的VSEPR模型为四面体,BF3的VSEPR模型也为四面体
D. Al(OH)3能溶于NaOH溶液,Be(OH)2也能溶于NaOH溶液
11. (2021·镇江第一中学期末模拟)硼氢化钠(NaBH4)既是一种重要的储氢材料,又是具有广泛应用的还原剂。NaBH4在水溶液中的稳定性随着溶液pH升高而增大。在氮气气氛保护下,向一定量的FeCl2溶液中逐滴加入一定量的NaBH4溶液,可制得纳米铁粉,反应的离子方程式为2BH+Fe2++6H2O===Fe↓+2B(OH)3+7H2↑,关于NaBH4与FeCl2反应制备纳米铁粉的实验,下列说法正确的是( )
A. BH具有正方形结构
B. Fe2+转化为Fe得到的2个电子基态时填充在3d轨道上
C. 反应中Fe2+和H2O都是氧化剂
D. 降低反应液的pH有利于提高纳米铁粉的产率
12. (2020·厦门外国语学校测试)下列化合物中含有手性碳原子的是( )
13. 在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2分子中:
(1) 以非极性键结合的非极性分子是________。
(2) 以极性键相结合,具有直线形结构的非极性分子是________。
(3) 以极性键相结合,具有正四面体结构的非极性分子是________。
(4) 以极性键相结合,具有三角锥形结构的极性分子是________。
(5) 以极性键相结合,具有V形结构的极性分子是________________。
(6) 以极性键相结合,且分子极性最强的是________。
14.
(2) 青蒿素是从黄花蒿中提取得到的一种无色针状晶体,分子结构如下图所示,则青蒿素分子中含有______个手性碳原子。
(3) 请用“*”标出下列物质的手性碳原子;若无手性碳原子,则不用标。
15. 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,书面夹角为93°52′,而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′。试回答下列问题:
(1) 下列关于H2O2的说法正确的是________(填字母)。
a. 分子中有极性键
b. 分子中有非极性键
c. 氧原子的轨道发生sp2杂化
d. 分子是非极性分子
(2) H2O2难溶于CS2,主要原因是________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(3) H2O2易溶于水,主要原因是________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(4) H2O2分子中氧元素的化合价为____,原因是______________________________________________________________
______________________________________________________________。
16. 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+H2O NH3·H2O NH+OH-
d. NH3是一种易液化的气体
(2) CrO2Cl2在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) 在①苯、②CH3OH、③HCHO、④CS2、⑤CCl4五种有机溶剂中,碳原子采取sp2杂化的分子有______(填序号),CS2分子的立体构型是____________。CO2与CS2相比,________的熔点较高。
(4) 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,呈正四面体构型。Ni(CO)4易溶于下列中的________(填字母)。
a. 水 b. CCl4
c. C6H6(苯) d. NiSO4溶液
(5) 甲醛、甲醇和甲酸等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,其原因是 ______________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(6) 下列化合物分子中含3个手性碳原子的是________(填字母)。
17. (2021·南通中学质检)过渡元素铁可形成多种配合物,如黄血盐[K4Fe(CN)6]、普鲁士蓝、血红素等。
(1) 已知:3[K4Fe(CN)6]===12KCN+Fe3C+3C+(CN)2↑+2N2↑
①(CN)2分子中σ键和π键的数目比为N(σ)∶N(π)= ________。
②(CN)2在一定条件下氢化可以得到乙二胺(H2NCH2CH2NH2),乙二胺易溶于水,除因为是极性分子外,还可能的原因是________________________________________________________________________。
(2) 普鲁士蓝的化学式为Fe4[Fe(CN)6]3,写出外界离子基态核外电子排布式________。
(3) 血红素(如图)是血红蛋白的合成原料之一,血红素中的N原子的杂化类型为____________,请用“→”在图中标出Fe2+的配位键。
课时3 分子的极性 手性分子
1. C 解析:S8为非极性分子,A错误;S8与S2互为同素异形体,B错误;CS2和CO2互为等电子体,电子式为··C··,C正确;CH4为正四面体,键角为109°28′,H2S为V形,键角小于109°28′,D错误。
2. C 解析:苯、二硫化碳、四氯化碳的结构对称,为非极性分子,电荷分布均匀,用带静电的有机玻璃棒靠近时,细流不发生偏转,A、B、D错误;双氧水的结构不对称,为极性分子,电荷分布不均匀,用带静电的有机玻璃棒靠近时,细流会发生偏转,C正确。
3. C 解析:Br2、I2是非极性分子,易溶于非极性分子组成的溶剂,CCl4是非极性溶剂,水是极性溶剂,根据“相似相溶”规律可知,Br2、I2在水中溶解度很小,但在CCl4中溶解度很大,C正确。
4. B 解析:A选项中只有—CH(OH)—上的碳为手性碳,不符合题意;B选项中两个Cl连接的两个碳原子为手性碳,符合题意;C选项中与Cl原子连接的碳原子为手性碳,不符合题意;D选项中—CH(OH)—上的碳为手性碳,不符合题意。
5. D 解析:N与3个H原子形成σ键,孤电子对数为=1,所以N原子采用sp3杂化,为三角锥形分子,N原子没有处在3个H原子所组成的三角形的中心,分子中正负电荷重心不重合,是极性分子,A错误;CCl4中C与4个Cl形成4个σ键,孤电子对数为0,所以C原子采用sp3杂化,为正四面体结构,该分子正负电荷重心重合,为非极性分子,B错误;H2O中O与2个H形成σ键,孤电子对数为=2,所以O原子采用sp3杂化,为V形分子,分子中O原子和2个H原子不在一条直线上,分子中正负电荷重心不重合,为极性分子,C错误;CO2中C与2个O形成σ键,孤电子对数为=0,所以C原子采用sp杂化,为直线形分子,分子中C原子和2个O原子在一条直线上,且C原子处在2个O原子所连成的直线的中央,分子中正负电荷重心重合,为非极性分子,D正确。
6. A 解析:苹果酸中标记的C连接了2个氢原子,不是手性碳原子,A错误;丙氨酸中标记的C连接了4个不同的原子或原子团,属于手性碳原子,B正确;葡萄糖中标记的C连接了4个不同的原子或原子团,属于手性碳原子,C正确;甘油醛中标记的C连接了4个不同的原子或原子团,属于手性碳原子,D正确。
7. A 解析:HF、CO均为直线结构,不对称,均为极性分子;NH3为三角锥形、H2S为V形,结构不对称,均为极性分子,A正确。CCl4为正四面体结构,结构对称,正负电荷的中心重合,电荷分布均匀,则为非极性分子,其他为极性分子,B错误。SO3(平面三角形)、N2(直线形)、SiF4(正四面体结构)均为非极性分子,H2O为V形,为极性分子,C错误。BF3(平面三角形)、CS2(直线形)为非极性分子,CO、PCl3为极性分子,D错误。
8. B 解析:二氧化碳为熔、沸点低的分子晶体,二氧化硅为熔、沸点高的共价晶体,晶体类型不同,A错误;二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2、孤对电子对数为0,则分子的空间结构为直线形,B正确;同周期元素,从左到右第一电离能呈增大的趋势,则碳元素的第一电离能小于氧元素,C错误;二氧化碳不能电离出自由移动的离子,属于非电解质,D错误。
9. C 解析:氯气分子结构对称,正负电荷中心重合,为非极性分子,A错误;NaOH为离子化合物,电子式为Na+[H]-,B错误;NaClO含有钠离子和次氯酸根形成的离子键,含有O原子和Cl原子形成的共价键,C正确;Cl-有3层电子,Na+有2层电子,D错误。
10. D 解析:CO2分子中C原子为sp杂化,所以为直线形分子,属于非极性分子;SO2分子中S原子不是sp杂化,而是sp2杂化,为V形分子,则SO2是极性分子,A错误。固态CO2由分子构成,是分子晶体,固态SiO2由原子构成,是共价晶体,B错误。NH3分子中心氮原子的价层电子对数为4,VSEPR模型为四面体,B元素与C元素并不是同一主族元素,BF3 分子中心B原子的价层电子对数为3,VSEPR模型为平面三角形,C错误。由对角线相似规则可知,铝及其化合物与铍及其化合物性质相似,Al(OH)3能溶于NaOH溶液,则Be(OH)2能溶于NaOH溶液,D正确。
11. C 解析:BH 中B元素满足8电子稳定结构,所以具有正四面体结构,A错误;Fe的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2,Fe2+的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d6,Fe2+转化为Fe得到的2个电子基态时填充在4s轨道上,B错误;根据2BH-+Fe2++6H2O===Fe↓+2B(OH)3+7H2↑,铁元素和部分水中的氢元素都得到电子,化合价降低,反应中Fe2+和H2O都是氧化剂,C正确;降低反应液的pH,溶液中氢离子浓度升高,会使BH优先于氢离子发生归中反应,不会与Fe2+反应,纳米铁粉的产率降低,D错误。
12. B 解析:CHCH2OHCH2OHOH分子中,每个碳原子所连接的四个基团或原子都有相同的,不存在手性碳原子,A不符合题意;CHCH3OHCOOH分子中,CH3—中C原子上连有3个H原子,不是手性碳原子,羧基的碳原子为不饱和碳原子,不是手性碳原子,剩余的一个碳原子所连的四个基团或原子分别是羟基、甲基、氢原子和羧基,该碳原子为手性碳原子,B符合题意;CCl2F2分子中没有手性碳原子,C不符合题意;H2N—CH2—COOH中,—CH2—中含有2个H,羧基的碳原子为不饱和碳原子,该有机物中不存在手性碳原子,D不符合题意。
13. (1) N2 (2) CS2 (3) CH4 (4) NH3
(5) H2O (6) HF
14. (1) 2 sp3 (2) 7
(3) a. *CHOHCH3COOH
d. CH3*CHClCH2CHO
解析:(1) 连接4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子,3氯2丁氨酸的结构简式为*CHHOOCNH2*CHClCH3,标“*”的碳原子为手性碳原子,所以一个该有机物分子中含有2个手性碳原子,其中—NH2中N含有1个孤电子对和3个共价键,则N的价层电子对数为4,采取sp3杂化。(2) 青蒿素分子中手性碳原子标识如图,,共7个。
15. (1) ab
(2) 因为H2O2为极性分子,CS2为非极性分子,根据“相似相溶”规则可知H2O2难溶于CS2
(3) H2O2易与H2O分子间形成氢键且H2O和H2O2均为极性分子
(4) -1 因为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
16. (1) d (2) 非极性
(3) ①③ 直线形 CS2 (4) bc
(5) 甲醛、甲醇和甲酸等碳原子个数较少的醛、醇、羧酸都能与H2O分子间形成氢键,而CH4、HCOOCH3与水分子间难形成氢键
(6) C
解析:(1) NH3极易溶于水主要是因为NH3分子与H2O分子间形成氢键,另外还有其他原因,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,故选d。(2) CCl4、CS2是非极性溶剂,根据“相似相溶”原理,CrO2Cl2是非极性分子。(3) 苯、CH3OH、HCHO、CS2、CCl4分子中碳原子的杂化方式分别是sp2、sp3、sp2、sp、sp3。CS2、CO2分子的立体构型都是直线形,根据结构相似,相对分子质量越大范德华力越大,熔、沸点越高,故CS2的熔点高于CO2。(4) 由常温下Ni(CO)4易挥发,可知Ni(CO)4为共价化合物分子,由于Ni(CO)4为正四面体形,所以Ni(CO)4为非极性分子,根据“相似相溶规则”,Ni(CO)4易溶于CCl4和苯。(5) 由有机物与H2O分子间能否形成氢键的角度思考其原因。(6) A选项含1个手性碳原子;B选项含2个手性碳原子;C选项含3个手性碳原子;D选项不含手性碳原子。
17. (1) ①3∶4 ②乙二胺与水形成分子间氢键
(2) [Ar]3d5 (3) sp2、sp3