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2.4分子间作用力
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.下列说法错误的是
A.CCl2F2可作冰箱的制冷剂,但不是一种手性分子
B.苯和四氯化碳均为非极性分子,难溶于水
C.乙烯分子中σ键与π键之比5:1
D.水稳定是因为水能形成分子间氢键
2.2020年12月,南京理工张根课题组在共价有机框架——有机分子笼动态转换方面取得最新研究进展。甲烷和水分子形成的一种笼结构如下图所示。与之相似,某天然有机分子笼晶体中,44个水分子构成6个“笼”,每个“笼”的中心有且仅有1个分子填充,现有5个“笼”的中心由甲烷分子填充,另1个“笼”的中心由水分子填充,关于该有机分子笼的叙述中,正确的是
A.该有机分子笼的化学式为CH4 9H2O
B.该晶体中H2O分子之间通过极性共价键结合
C.由CH4分子的空间填充模型可知1mol CH4分子含有的δ键数目为4 NA
D.H2O分子空间构型为V形,是非极性分子
3.反应NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O可用于制备还原剂肼(N2H4)。下列说法正确的是
A.NaClO的电子式为 B.在反应中NH3是氧化剂
C.N2H4分子间能形成氢键 D.H2O的空间填充模型为
4.核酸检测样品盛放在含有胍盐的标本保存液中,胍盐可以灭活病毒,有效保存多种病毒核酸。 胍的结构简式如图所示,下列有关说法正确的是
A.胍是有机物,所含元素的电负性大小顺序为
B.胍分子中C原子和3个N原子的杂化方式相同
C.胍晶体易吸收空气中的水分子和,均和氢键有关
D.胍分子中两个单键N原子与C原子形成的键角小于
5.关于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的结构与性质,下列说法错误的是
A.CH3OH为极性分子 B.N2H4空间结构为平面形
C.N2H4的沸点高于(CH3)2NNH2 D.CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N杂化方式均相同
6.一种利用水催化促进和转化的化学机制如图所示,电子传递可以促进中键的解离,进而形成中间体,通过“水分子桥”,处于纳米液滴中的可以将电子快速转移给周围的气相分子。下列叙述正确的是
A.图示中分子、离子之间以范德华力结合形成“水分子桥”
B.中键的解离可表示为
C.中S和O均满足8电子稳定结构
D.总反应的离子方程式为
7.下列说法正确的是
A.NH3是极性分子,分子中N处在3个H所组成的三角形的中心
B.CO2和SO2都是由极性键构成的非极性分子
C.碘易溶于CCl4现象,不能用“相似相溶”规律解释
D.“X—H···Y”三原子不在一条直线上时也能形成氢键
8.某课题组发现水团簇最少需要21个水分子才能实现溶剂化,即1个水分子周围至少需要20个水分子,才能将其“溶解”(“溶解”时,水团簇须形成四面体)。下列叙述正确的是
A.(H2O)21中水分子之间的作用力主要是氢键
B.(H2O)21和(H2O)23互为同系物
C.加热(H2O)23变为(H2O)19还破坏了极性键
D.(H2O)21晶体属于共价晶体
9.我国科研人员发现一种可用于“点击化学”的化合物,结构如图所示。W、X、Y、Z为短周期主族元素且原子序数依次增大,X、Z同主族,Y原子的最外层电子数与W原子的核外电子总数相等。下列说法正确的是
A.原子半径:
B.四种元素中,最高价含氧酸酸性最强的为Y
C.第一电离能:
D.最简单氢化物的沸点:
10.下列关于有机化合物的说法不正确的是
A B C D
血红蛋白中Fe2+与O2以配位键结合,该配位键易断。 聚乙烯由线型结构转变为网状结构能够增加材料的强度 DNA分子复制过程中存在氢键的断裂和形成 青蒿素不能加热萃取,说明醚键受热容易断裂
A.A B.B C.C D.D
二、填空题
11.氮及其化合物在工、农业生产中用途广泛。
(1)报道,美国科学家卡尔 克里斯特于1998年11月合成了一种名为“N5”的物质,由于其具有极强的爆炸性,又称为“盐粒炸弹”。迄今为止,人们对它的结构尚不清楚,只知道“N5”实际上是带正电荷的分子碎片,其结构是对称的,5个N排成V形。如果5个N结合后都达到8电子结构,且含有2个N≡N键。则“N5”分子碎片所带电荷是 。
(2)①分子中的大π键可用符号Π表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为Π),已知N为平面结构且含有大π键,则N中的大π键应表示为 。
②图中虚线代表氢键,其表示式为(NH)N﹣H Cl、 、 。
(3)还原沉淀法:使用Na2SO3将Cr(VI)还原为Cr3+,再将Cr3+转化为沉淀除去。
①酸性条件下Cr(VI)具有很强的氧化能力,将还原为Cr3+的离子方程式为 。
②其他条件相同,用Na2SO3处理不同初始pH的含Cr(VI)废水相同时间,当pH<2时,Cr(VI)的去除率随pH降低而降低的原因是 。
(4)微生物法:
①用硫酸盐还原菌(SRB)处理含Cr(VI)废水时,Cr(VI)去除率随温度的变化如图1所示。55℃时,Cr(VI)的去除率很低的原因是 。
②水体中,Fe合金在SRB存在条件下腐蚀的机理如图2所示。Fe腐蚀后生成FeS的过程可描述为:Fe失去电子转化为Fe2+, 。
12.(1)用一个离子反应方程式说明和结合能力的相对强弱 。
(2)冰的密度比水的密度小,能浮在水面上。主要原因是 。
(3)用平衡移动原理解释为什么用饱和食盐水除去氯气中的杂质气体 。
13.填空。
I.
(1)下列状态的铝中,电离最外层一个电子所需能量最大的是___________。
A. B. C. D.
(2)Mo的价层电子排布式为4d55s1,Mo在周期表中的位置为 ,Mo3+价层电子排布图为 。
(3)写出CNO-的一个等电子体分子 。
II.一水合甘氨酸锌是一种矿物类饲料添加剂,结构简式如图。
(4)甘氨酸()中N的杂化轨道类型为 ;甘氨酸易溶于水,请解释理由 。
(5)一水合甘氨酸锌中的配位数为 。
判断正误
14.范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同
15.任何分子间在任意情况下都会产生范德华力
16.分子间作用力是分子间相互作用力的总称,包括氢键与范德华力
17.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
18.范德华力非常微弱,故破坏范德华力不需要消耗能量
19.氢键是一种特殊的化学键,它广泛存在于自然界中
20.范德华力与物质的性质没有必然的联系
21.范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质
22.范德华力仅是影响物质部分物理性质的一种因素
23.范德华力是决定由分子构成的物质的熔点、沸点高低的唯一因素
24.范德华力与氢键可同时存在于分子之间
25.可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键
26.乙醇分子和水分子间只存在范德华力
27.氢键具有方向性和饱和性
28.氢键的存在,使水凝结为冰时密度减小,体积增大
29.H2O2分子间存在氢键
30.卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物(即CX4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大
31.氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高
32.H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键
33.分子间氢键的形成除使物质的熔点、沸点升高外,对物质的溶解、电离等也都有影响
34.“相似相溶”规律
非极性溶质一般能溶于 ,极性溶质一般能溶于 。
35.填空。
(1)甲醇的沸点(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6℃)之间,其原因是 。
(2)已知有关氨、磷的单键和三键的键能(kJ mol-1)如表:
N-N N≡N P-P P≡P
193 946 197 489
从能量角度看,氮以N2、而白磷以P4(结构式可表示为)形式存在的原因是 。
36.酒精检测仪是用来检测人体是否摄入酒精及摄入酒精多少程度的仪器。它可以作为交通警察执法时检测司机饮酒多少的工具,其反应原理为。回答下列问题:
(1)属于 区,未成对电子个数有 个。
(2)的空间构型为 。
(3)的分子结构如图:
①分子中共含有 键。
②沸点: (填“>”“<”或“=”)。
③分子中碳原子的杂化方式为 。
④H、C、O三种元素的电负性由大到小的顺序为 (填元素符号)。
⑤分子中含有 个手性碳原子(连接四个不同原子或原子团的碳原子)。
37.回答下列问题:
(1)Cd与Zn同族且相邻,写出基态Cd原子的价层电子排布式: 。
(2)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态,一种自旋状态用表示,与之相反的用表示,称为电子的自旋磁量子数。对于基态Si原子,其价电子自旋磁量子数的代数和为 。
(3)O和S处于同一主族,第一电离能较大的是 。和分子中的键角较大的是 ,键长较短的是 。单质硫与热的浓溶液反应的产物之一为,的空间构型为 。
(4)已知多个相邻且平行的p轨道重叠则形成大键,分子中的大键可用符号表示,其中代表参与形成大键的原子数,代表参与形成大键的电子数(如苯分子的大键可表示为)。吡咯( )中所有原子共平面。则吡咯分子中的大键应表示为 。吡咯分子中N原子的杂化类型为 ,1mol吡咯分子中含有 键, 噻吩的沸点为84℃,吡咯( )的沸点在129-131℃之间,吡洛沸点较高,其原因是 。
(5)键的极性对物质的化学性质有重要影响。已知一些常见电子基团的吸电子效应的强度:,则下列物质酸性由强到弱的顺序是___________(填序号)。
A. B.
C. D.
(6)是离子晶体,其形成过程中的能量变化如图(a)所示。
可知,Li原子的第一电离能为 ,键键能为 。
38.回答下列问题:
(1)Cu2+处于[Cu(NH3)4]2+的中心,若将配离子[Cu(NH3)4]2+中的2个NH3换为CN-,则有2种结构,则Cu2+是否为sp3杂化? (填“是”或“否”),理由为 。
(2)用价电子对互斥理论推断甲醛中H—C—H的键角 120 °(填“>”“<”或“=”)。
(3)SO2Cl2和SO2F2都属于AX4E0型分子,S=O之间以双键结合,S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构为 。SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl SO2F2分子中∠F—S—F(填“<”“>”或“=”)。
(4)抗坏血酸的分子结构如图所示,该分子中碳原子的杂化轨道类型为 。
(5)下列变化:①碘的升华;②氯化钠溶于水;③氧气溶于水;④烧碱熔化。化学键没有被破坏的是 (填序号,下同);仅发生离子键破坏的是 。
39.解释氨气分子为什么极易溶于水原因。
三、实验探究题
40.以软锰矿(主要成分为)为原料可生产高锰酸钾,为测定制得的高锰酸钾样品的纯度,进行如下实验:称取样品,加水溶解后定容于容量瓶中,摇匀。取物质的量浓度为的标准溶液,加入稀硫酸酸化,用上述配制的溶液平行滴定三次,平均消耗溶液的体积为。已知:。回答下列问题:
(1)为准确量取的标准溶液,最好选用的仪器为 (填标号)。
(2)已知的结构式如图所示:。
①0.1mol分子中含有的σ键的数目为 。
②分子中有 种非极性键。
③有机物大多难溶于水,而可与水互溶的原因为
(3)基态M原子有5个未成对电子,则在前四周期中,基态原子未成对电子数最多的元素是 (元素填符号),基态原子有3个未成对电子的元素有 种。
(4)该样品纯度的计算式为 (用含a、c、、、的代数式表示)。
41.I.乙醇在生产生活中有着广泛的应用,回答下列与乙醇相关的问题:
(1)乙醇的沸点为78℃,而乙烷的沸点—89℃,远低于乙醇,试解释原因: 。
(2)乙醇和苯酚的官能团都是羟基,它们的性质具有相似性,同时也具有差异性,教材中对它们的相似性和差异性描述不正确的是 。
A.都可以和金属Na发生反应,且苯酚与金属Na反应更为剧烈
B.都可以发生燃烧,且相同物质的量的乙醇和苯酚耗氧量完全相同
C.都可以发生消去反应,都能得到含有不饱和键的有机物
D.都可以发生取代反应,且苯酚可以得到白色沉淀
(3)实验室可用乙醇和乙酸反应制备乙酸乙酯,为探究反应原理,某科研团队使用了同位素标记法,完成下列方程式: 。
CH3COOH+H18OCH2CH3_______+______。
II.如图是实验室用乙醇与浓硫酸制取并检验乙烯性质的装置图。
(4)写出该实验中制取乙烯的化学方程式 。
(5)酒精灯加热前,在圆底烧瓶中放入几块碎瓷片的目的是 。
(6)有同学认为,溴水和酸性高锰酸钾褪色不一定是乙烯的作用,也可能是上述反应过程中产生了副产物 气体(填化学式,下同),为了排除该气体的影响,应在A、B中间连入两个洗气装置,分别装有 溶液和品红溶液。
42.苯胺( )是重要的化工原料。某兴趣小组在实验室里制取并纯化苯胺。查阅资件可知:
① (易溶于水);
②相关物质的部分物理性质如下表:
物质 相对分子质量 熔点/°C 沸点/°C 溶解性 密度/g·cm-3
苯胺 93 6.3 184 微溶于水,易溶于乙醚 1.02
硝基苯 123 5.7 210.9 难溶于水,易溶于乙醚 1.23
乙醚 74 -116.2 . 34.5 难溶于水 0.714
实验步骤
Ⅰ.将锡38. 0g和硝基苯10. 0mL加入500mL三颈瓶中,装上冷凝管。在滴液漏斗中装入约60mL浓盐酸,并将浓盐酸缓慢加入三颈瓶中。将三颈瓶置于水浴中加热30分钟,使反应趋于完全。
Ⅱ.停止加热,向三颈瓶中加入一定量50%NaOH溶液,到溶液呈碱性。
Ⅲ.将装置改为如图所示的“水蒸气蒸馏”装置。加热装置A产生水蒸气。用“水蒸气蒸馏”的方法把B中苯胺逐渐蒸出,在烧瓶C中收集到苯胺与水的混合物;分离混合物得到粗苯胺和水溶液甲。
Ⅳ.向所得水溶液甲中加入氯化钠固体至饱和,再用有机溶剂x萃取,得到萃取液。
Ⅴ.合并粗苯胺和萃取液,用NaOH固体干燥,蒸馏后得到苯胺3.75g。
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ选用的冷凝管是 冷凝管(填“直形”或“球形”),判断反应已经完成的现象是 。
(2)步骤Ⅱ加入NaOH溶液发生的主要反应的离子方程式是 。
(3)装置A中玻璃管的作用是 。
(4)步骤Ⅲ在苯胺蒸出完毕后,应进行的操作是 。采用水蒸气蒸馏提纯的物质应具备的条件是 (写出一条即可)。
(5)步骤Ⅳ加入NaCl的目的是 ,有机溶剂x是 。
(6)苯胺的产率为 (保留三位有效数字)。
(7)苯胺的沸点 甲苯(填“高于”或“低于”),其原因是 。
参考答案:
1.D
【详解】A.连接4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子,该分子中碳原子连接2个F原子、2个Cl原子,所以该分子中不含手性碳原子,则该分子不是手性分子,故A正确;
B.非极性分子的溶质易溶于非极性分子的溶剂、难溶于极性分子的溶剂,苯和四氯化碳都是非极性分子,水是极性分子,所以苯和四氯化碳都难溶于水,故B正确;
C.共价单键为σ键,共价双键中含有1个σ键和1个π键,CH2=CH2分子中含有4个C-Hσ键,C=C中含有1个σ键和1个π键,则乙烯分子中σ键与π键之比5:1,故C正确;
D.分子的稳定性与氢键无关,与水中H-O键的键能有关,故D错误。
答案选D。
2.A
【详解】A.由题意可知,其中1个"笼"的中心由水分子填充,则总水分子数为45,甲烷分子数为5,则甲烷分子数与水分子数之比为1∶9,故该可燃冰的化学式为CH4 9H2O,故A正确;
B.H2O分子之间通过氢键结合,故B错误;
C.题目中所给为甲烷的球棍模型,故C错误;
D.H2O分子空间构型为V形,是极性分子,故D错误;
故选A。
3.C
【详解】A.NaClO是离子化合物,Na+与ClO-之间以离子键结合,在ClO-中Cl与O原子之间以共价键结合,故NaClO的电子式为:,A正确;
B.在反应中N元素化合价由反应前NH3中的-3价变为反应后N2H4中的-2价,化合价升高,失去电子被氧化,所以NH3是还原剂,B错误;
C.在N2H4分子中含有N-H键,分子间能形成氢键,由于N原子上有孤对电子,且N原子半径小,元素的非金属性强,因此在N2H4分子间形成氢键,增加了分子之间的吸引作用,,C正确;
D.H2O分子中O原子半径大于H原子半径,且三个原子不在同一直线上,水分子的空间填充模型为,D错误;
故合理选项是C。
4.D
【详解】A.元素的非金属性越强,电负性越大,碳元素的非金属性强于氢元素,则碳元素的电负性大于氢元素,故A错误;
B.由结构简式可知,胍分子中双键碳原子和双键氮原子的杂化方式都为sp2杂化,单键氮原子的杂化方式为sp3杂化,则分子中碳原子的杂化方式与3个氮原子的杂化方式不完全相同,故B错误;
C.由结构简式可知,胍分子中的氮原子具有孤对电子,能与氢离子形成配位键而表现碱性,所以胍分子中能吸收空气中的酸性氧化物二氧化碳而生成碳酸盐,则吸收空气中二氧化碳与氢键无关,故C错误;
D.由结构简式可知,胍分子中双键碳原子的杂化方式为sp2杂化,双键与单键之间电子对的斥力大于单键与单键之间电子对的斥力,所以胍分子中两个单键氮原子与碳原子形成的N—C—N键角小于120°,故D正确;
故选D。
5.B
【详解】A.甲醇可看成是甲烷中的一个氢原子被羟基取代得到的,为四面体结构,是由极性键组成的极性分子,A正确;
B.N2H4中N原子的杂化方式为sp3,不是平面形,B错误;
C.N2H4分子中连接N原子的H原子数多,存在氢键的数目多,而偏二甲肼((CH3)2NNH2)只有一端可以形成氢键,另一端的两个甲基基团比较大,影响了分子的排列,沸点较N2H4的低,C正确;
D.CH3OH为四面体结构,-OH结构类似于水的结构,(CH3)2NNH2的结构简式为 ,两者分子中C、O、N杂化方式均为sp3,D正确;
故选B。
6.B
【详解】A.由图可知,N、O原子的电负性大,与周围其他分子(或离子)中的H原子之间形成氢键,分子、离子之间以氢键结合形成“水分子桥”,A项错误;
B.由图可知,中键解离时生成和,根据质量守恒可知,还会生成,则该过程可表示为,B项正确;
C.根据键的解离过程可知,中的一个氧原子具有未成对电子,则该氧原子不可能满足8电子稳定结构,C项错误;
D.由图可知,与发生的总反应的离子方程式为,D项错误。
故选B。
7.D
【详解】A.N与3个H原子形成σ键,孤对电子数为=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,故A错误;
B.SO2是V形结构,是由极性键构成的极性分子,故B错误;
C.碘和四氯化碳都是非极性分子,根据相似相溶原理知,碘易溶于四氯化碳,故C错误;
D.“X—H···Y”,X、Y是电负性大的原子,就能形成氢键,与三原子是否不在一条直线上无关,故D正确;
故选D。
8.A
【详解】A.水分子中氧电负性较强,能形成氢键;(H2O)21中水分子之间的作用力主要是氢键,A正确;
B.同系物是指结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机化合物;(H2O)21和(H2O)23不是同系物,B错误;
C.加热(H2O)23变为(H2O)19破坏了氢键,而不是化学键,C错误;
D.(H2O)21晶体属于分子晶体,D错误;
故选A。
9.D
【分析】由题干信息可知,W、X、Y、Z为短周期主族元素且原子序数依次增大,X形成2个共价键,Z形成6个共价键,X、Z同主族,则X为O、Z为S;Y形成1个共价键,且原子序数在O、S之间,则Y为F;W原子的核外电子总数与F的最外层电子数相等,则W为N,据此分析解题。
【详解】A.由分析可知,X为O,Y为F,Z为S,同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小;同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,则原子半径S>O>F即Z>X>Y,A错误;
B.由分析可知,Y为F,F无正价,不存在最高价含氧酸,B错误;
C.由分析可知,X为O,W为N,同周期主族元素从左到右,第一电离能总体上呈增大趋势,但N的2p轨道处于半充满状态,第一电离能大于O的(同周期第ⅤA族元素的第一电离能大于第ⅥA族元素的),C错误;
D.由分析可知,X为O,Z为S,H2O能形成分子间氢键,而H2S不能,故H2O的沸点更高,D正确;
故答案为:D。
10.D
【详解】A.Fe2+具有空轨道,O2分子中O原子含有孤电子对,血红蛋白中Fe2+与O2以配位键结合,但Fe2+半径较大,导致该配位键不牢固,易断裂,故A正确;
B.线型结构的高分子之间通过分子间作用力结合,强度小,聚乙烯由线型结构转变为网状结构时作用力增强,材料的强度增大,故B正确;
C.DNA分子双螺旋结构中间为碱基对,碱基对中间存在氢键,复制过程氢键断裂形成单链,而后单链通过氢键又形成双螺旋结构,即DNA分子复制过程中存在氢键的断裂和形成,故C正确;
D.青蒿素的结构中含有过氧键-O-O-,过氧键不稳定,受热容易断裂,醚键较为牢固,不易断裂,故D错误;
故选:D。
11.(1)+1
(2) (H3O+)O﹣H N (NH)N﹣H N
(3) 8H++3+=2Cr3++3+4H2O 部分与H+结合转化为SO2逸出,使得与Cr(VI)反应的的物质的量浓度减小,反应速率减慢
(4) 温度过高,硫酸盐还原菌发生变性,失去活性 在SRB细胞膜的作用下被H原子还原生成S2﹣,生成的S2﹣与Fe2+反应生成FeS
【详解】(1)由5个N结合,都达到8电子结构,且含有两个N≡N三键,故N≡N只能在链端,其结构为 ,两个N-N为配位键,电子对由靠近三键的N提供,故中间的N原子需失去一个电子达到稳定结构,所以N5分子碎片所带电荷是+1,故答案为:+1;
(2)①N中键总数为5个,有6个电子可以形成大π键,可用符号,故答案为:;
②O和N非金属性都很强,都可以与H形成氢键,可以表示为:(H3O+)O﹣H N和(NH)N﹣H N,故答案为:(H3O+)O﹣H N;(NH)N﹣H N;
(3)①酸性条件下将还原为Cr3+,被氧化为,离子方程式为8H++3+=2Cr3++3+4H2O,故答案为:8H++3+=2Cr3++3+4H2O;
②酸性条件下Cr(VI)对Na2SO3具有很强的氧化能力,pH<2时,Cr(VI)的去除率随pH降低而降低,是由于当溶液酸性较强时,部分与H+结合产生的H2SO3转化为SO2气体逸出,使得与Cr(VI)反应的的物质的量浓度减小,从而导致化学反应速率减慢,故答案为:部分与H+结合转化为SO2逸出,使得与Cr(VI)反应的的物质的量浓度减小,反应速率减慢;
(4)①硫酸盐还原菌中含有具有生物活性的蛋白质,其催化活性具有一定的温度范围,若温度过高,硫酸盐还原菌的蛋白质发生变性,导致失去活性,因而Cr(VI)的去除率降低,故答案为:温度过高,硫酸盐还原菌发生变性,失去活性;
②在SRB细胞膜的作用下被H原子还原生成S2﹣,生成的S2﹣与Fe失去电子生成的Fe2+反应生成FeS,故答案为:在SRB细胞膜的作用下被H原子还原生成S2﹣,生成的S2﹣与Fe2+反应生成FeS。
12. H2O++HCO=Al(OH)3↓+ 在冰中水分子的排布是每一个水分子中的氧原子都有四个氢与其近邻(两个共价键,两个氢键),由于氢键具有方向性,使在四面体中心的水分子与四面体顶角方向的四个紧邻的水分子相互吸引,这一排列使冰晶体中水分子的空间利用率不高,留有相当的空隙,其密度比液态水的小。 在平衡中Cl2 +H2O H+ +Cl- +HClO (可逆反应),饱和食盐水中c(Cl-)浓度大,平衡向逆反应移动,氯气几乎不溶于饱和食盐水。因此,可以用饱和食盐水吸收HCl
【详解】(1)酸的酸性越强,其对应的酸根离子水解程度越小,则该酸根离子结合H+能力越弱,酸性:HCO3->Al(OH)3,则给出H+能力的相对强弱:NaHCO3>Al(OH)3,酸性:HCO>Al(OH)3,强酸能和弱酸盐反应生成弱酸,能体现和结合H+能力的相对强弱的离子方程式为:H2O++HCO=Al(OH)3↓+,
故答案为:H2O++HCO=Al(OH)3↓+;
(2)冰的密度比水的密度小,能浮在水面上。主要原因是在冰中水分子的排布是每一个水分子中的氧原子都有四个氢与其近邻(两个共价键,两个氢键),由于氢键具有方向性,使在四面体中心的水分子与四面体顶角方向的四个紧邻的水分子相互吸引,这一排列使冰晶体中水分子的空间利用率不高,留有相当的空隙,其密度比液态水的小。故答案为:在冰中水分子的排布是每一个水分子中的氧原子都有四个氢与其近邻(两个共价键,两个氢键),由于氢键具有方向性,使在四面体中心的水分子与四面体顶角方向的四个紧邻的水分子相互吸引,这一排列使冰晶体中水分子的空间利用率不高,留有相当的空隙,其密度比液态水的小;
(3)在平衡中Cl2 +H2O H+ +Cl- +HClO (可逆反应),饱和食盐水中c(Cl-)浓度大,平衡向逆反应移动,氯气几乎不溶于饱和食盐水。因此,可以用饱和食盐水吸收HCl。故答案为:在平衡中Cl2 +H2O H+ +Cl- +HClO (可逆反应),饱和食盐水中c(Cl-)浓度大,平衡向逆反应移动,氯气几乎不溶于饱和食盐水。因此,可以用饱和食盐水吸收HCl。
13.(1)B
(2) 第5周期第VIB族
(3)N2O、CO2
(4) sp3 分子中的氨基和羧基都能与水分子形成氢键,且甘氨酸为极性分子
(5)5
【详解】(1)由题给信息可知,A和D项代表Al,B和C项代表Al+,Al+再失去一个电子较难,即第二电离能大于第一电离能,所以电离最外层一个电子所需能量A<B;3p能级的能量高于3s,3p能级上电子较3s能级上易失去,故电离最外层一个电子所需能量B>C,B>D,答案选B;
(2)Mo的价层电子排布式为4d55s1,位于元素周期表中第5周期第VIB族;Mo失去三个电子形成Mo3+,其价层电子排布式为4d3,则Mo3+价层电子排布图为;
(3)CNO-的等电子体分子有:N2O、CO2;
(4)甘氨酸()中N原子形成三个键,孤电子对数为,N的价层电子对数为4,则N的杂化轨道类型为sp3杂化;甘氨酸为极性分子,且分子中的氨基和羧基都能与水分子形成氢键,故甘氨酸易溶于水;
(5)由图可知,一水合甘氨酸锌中与2个氮原子和3个氧原子成键,其配位数为5。
14.正确 15.错误 16.正确 17.错误 18.错误 19.错误 20.错误 21.错误 22.正确 23.错误 24.正确 25.错误 26.错误 27.正确 28.正确 29.正确 30.错误 31.错误 32.错误 33.正确
【解析】14.范德华力是分子与分子之 间的一种相互作用,其实质与化学键类似,也是一种电性作用,但两者的区别是作用力的强弱不同,故正确。
15.范德华力普遍地存在于分子之间,但也必须满足一定的距离要求,若分子间的距离足够大,分子之间也难产生相互作用,故错误。
16.分子间作用力是分子间相互作用力的总称,包括氢键与范德华力,故正确。
17.范德华力的实质也是一种电性作用,化学键是强烈的相互作用,所以范德华力不是化学键,故错误。
18.范德华力非常微弱,但破坏它也需要消耗能量,故错误。
19.氢键是一种分子间作用力,不属于化学键,故错误。
20.范德华力是分子与分子之 间的一种相互作用,它与物质的物理性质有关系,故错误。
21.范德华力是分子与分子之 间的一种相互作用,它与物质的物理性质有关系,不影响物质的化学性质,故错误。
22.范德华力是分子与分子之 间的一种相互作用,它是影响物质部分物理性质的一种因素,故正确。
23.范德华力是决定由分子构成的物质的熔点、沸点高低的一种因素,故错误。
24.分子间作用力是分子间相互作用力的总称,包括氢键与范德华力,可同时存在于分子之间,故正确。
25.可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子中的C的电负性不大,不能与水分子间形成了氢键,故错误。
26.)乙醇分子和水分子间只存在范德华力,水分子中的氧电负性很大,可以形成氢键,故错误。
27.氢键具有方向性和饱和性,故正确。
28.氢键的存在,使水凝结为冰时密度减小,体积增大,故正确。
29.O的电负性很大,所以H2O2分子间存在氢键,故正确。
30.卤素氢化物中的HF分子间存在着氢键,使其熔、沸点高于其它卤素氢化物,故错误。
31.氢键一定能使物质的沸点升高,但不一定会使熔点升高,如乙醇的沸点在标准状况下是78,因为乙醇分子在溶液中具有氢键。而熔点为-114。因为熔点取决于乙醇分子的晶格排向,与氢键无关,故错误。
32.因为O的非金属性比S大,所以H2O比H2S稳定,故错误。
33.分子间氢键的形成除使物质的熔点、沸点升高外,对物质的溶解、电离等也都有影响,故正确。
34. 非极性溶剂 极性溶剂
【解析】略
35.(1)甲硫醇不能形成分子间氢键,而水和甲醇均能,且水比甲醇的氢键多
(2)在原子数目相同的条件下, N2比N4具有更低的能量,而P4比P2具有更低的能量,能量越低越稳定
【解析】(1)
氧的非金属性强于硫,甲醇含有O-H键,可形成分子间氢键,水分子间氢键数目较多,甲硫醇分子间不含氢键,则水的沸点最高,甲硫醇沸点最低;
(2)
从能量角度看,N≡N的键能为946,N-N的键能为193,N≡N键能比N-N的大,P≡P的键能为489,P-P的键能为197,P4分子中6个P-P的键能比2个P≡P大,键能越大越稳定,所以氮以N2、而白磷以P4(结构式可表示)形式存在。
36.(1) d 6
(2)正四面体形
(3) 7 < sp3、sp2 O>C>H 0
【详解】(1)元素Cr的基态原子核外电子排布为 [Ar]3d54s1,属于d区;3d能级上有5个未成对电子,4s能级上有1个未成对电子,所以元素Cr的基态原子中未成对电子数有5+1=6。
(2)中心原子价层电子对数为4+=4,没有孤电子对,其空间构型为正四面体形。
(3)①CH3COOH分子中含有1个C-C键、3个C-H键、1个C-O键、1个C=O键、1个O-H键,则1molCH3COOH分子中含有σ键的数目为7mol;
②乙酸和乙醇都可以形成分子间氢键,但乙酸中含有-COOH和-CH3,乙酸中氢键强度强于乙醇,则乙酸的沸点高于乙醇;
③分子中含有-CH3和-COOH,碳原子的杂化方式为sp3、sp2;
④同周期元素的电负性随原子序数的增大而增大,所以电负性CC>H;
⑤手性碳原子是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子,中没有手性碳原子。
37.(1)4d105s2
(2)+1或-1
(3) O H2O H2O V形
(4) sp2 10 吡咯分子间有氢键
(5)BCDA
(6) 520 498
【详解】(1)Cd与Zn同族且相邻,Zn的价电子排布式为3d104s2,则基态Cd原子的价层电子排布式为4d105s2。
(2)Si的价电子排布式为3s23p2,3s2上的两个电子自旋方向相反,自旋磁量子数的代数和为0,3p上的两个电子自旋方向相同,则自旋磁量子数的代数和为+1或-1。
(3)同主族元素从上到下,电子层数逐渐增多,对核外电子的引力逐渐减弱,所以第一电离能逐渐减小,所以O和S第一电离能较大的是O;H2O 和H2S分子的中心原子均为sp3杂化,都有两个孤电子对,由于O的电负性比S大,所以O原子周围的电子较多,排斥力较大,键角较大,所以键角较大的是H2O;O原子的半径比S小,所以H2O中的键长比H2S中的键长短;中心原子的价电子对数=2+(6+2-2×2)=2+2=4,其VSEPR模型为四面体形,去掉两个孤电子对,其空间结构为V形。
(4)吡咯是平面结构,C原子和N原子均采取sp2杂化,C原子杂化后还剩一个未参加杂化的p轨道上的电子,N原子杂化后还剩余一对电子,所以吡咯分子中的大π键是5个原子共用6个电子形成的,表示为;吡咯分子中有C-Cσ键、C-Nσ键、C-Hσ键和N-Hσ键,1mol吡咯分子中有10molσ键;吡咯分子中有N原子,N原子上连着H原子,可以形成分子间氢键,而噻吩不能形成分子间氢键,所以吡咯的沸点比噻吩高。
(5)根据吸电子效应的强度可知, Cl> C≡CH> C6H5> H ,所以四种物质酸性由强到弱的顺序为B>C>D>A。
(6)第一电离能是气态基态电中性原子失去一个电子形成气态基态正离子时所需吸收的最低能量,根据图示可知,Li原子的第一电离能为1040kJ/mol÷2=520kJ/mol;键能是拆开1mol共价键需要吸收的能量,根据图示可知,O=O键键能为249kJ/mol×2=498kJ/mol。
38.(1) 否 若是sp3杂化,[Cu(NH3)4]2+的空间结构为正四面体形,将配离子[Cu(NH3)4]2+中的2个NH3换为CN-,则只有1种结构
(2)<
(3) 四面体形 >
(4)sp2、sp3
(5) ①③ ②④
【详解】(1)将配离子[Cu(NH3)4]2+中的2个氨分子换为氰酸根离子有2种结构,说明配离子的空间构型为平面正方形,若铜离子的杂化方式为sp3杂化,配离子的空间构型为正四面体形,将配离子[Cu(NH3)4]2+中的2个氨分子换为氰酸根离子只有1种结构,所以铜离子的杂化方式不可能是sp3杂化;
(2)甲醛分子中形成碳氧双键的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,由价层电子对互斥理论可知,分子中双键与单键之间的斥力大于单键与单键之间的斥力,所以分子中的H—C—H的键角小于120°;
(3)SO2Cl2和SO2F2分子中硫原子的价层电子对数都为4、孤对电子对数都为0,所以两种分子的空间构型都为四面体形;氟元素的电负性大于氯元素,氟原子的得电子能力大于氯原子,与硫原子形成的共用电子对之间的斥力大于氯原子,所以SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl大于SO2F2分子中∠F—S—F;
(4)由结构简式可知,有机物分子中饱和碳原子的杂化方式为sp3杂化,形成双键的碳原子的杂化方式为sp2杂化;
(5)①碘的升华破坏范德华力,没有破坏化学键;
②氯化钠溶于电离出能自由移动的Na+和Cl-,破坏离子键;
③氧气溶于水没有发生化学变化,也没有化学键破坏;
④烧碱熔化变为Na+和OH-,破坏离子键;
综上所述,化学键没有被破坏的是①③;仅发生离子键破坏的是②④。
39.NH3与H2O间能形成氢键,且都是极性分子,所以NH3极易溶于水。氨气,低级醇、醛、酮等分子都与水分子形成氢键,均可溶于水
【解析】略
40.(1)D
(2) 1 的羧基与水互相形成分子间氢键,相互结合形成缔合分子,增大了溶解度,故表现为互溶
(3) Cr 5
(4)
【详解】(1)标准溶液为酸性溶液,可用酸式滴定管准确量取,故选D;
(2)①共价单键为σ键,共价双键中含有1个σ键和1个π键,该分子中含有2个O-H键、1个C-C键、2个C-O键、2个C=O键,所以该分子中含有7个σ键,则0.1mol该物质中含有0.7NA个σ键;
②分子中有C-C非极性键,即含有1种;
③氢键可增大物质在水中的溶解度,可与水互溶的原因为:的羧基与水互相形成分子间氢键,相互结合形成缔合分子,增大了溶解度,故表现为互溶;
(3)Cr的价电子排布式为3d54s1,前四周期中基态原子的未成对电子数最多的是Cr,在前四周期元素中,基态原子有3个未成对电子的元素分别为N、P、As、V、Co,共5种元素;
(4)根据滴定原理可知KMnO4与草酸反应的定量关系是2KMnO4~5H2C2O4,n(H2C2O4)=cV2×10-3mol,n(KMnO4)=cV2×10-3mol,ag样品中n(KMnO4)=cV2×10-3×mol,样品中m(KMnO4)=n M=cV2×10-3×mol×158g/mol=g,ag该样品纯度为。
41.(1)乙醇能形成分子间氢键,而乙烷不能
(2)BC
(3)CH3COOH+H18OCH2CH3CH3CO18OCH2CH3+H2O
(4)CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O
(5)防暴沸
(6) SO2 NaOH
【详解】(1)乙醇分子中含有羟基,能形成分子间氢键,而乙烷分子不能形成分子间氢键,所以乙醇分子间的作用力强于乙烷,沸点高于乙烷,故答案为:乙醇能形成分子间氢键,而乙烷不能;
(2)A.乙醇和苯酚都含有羟基,但是苯酚分子中羟基的活泼性强于乙醇,所以乙醇和苯酚都可以和金属钠发生反应,但苯酚与金属钠反应更为剧烈,故正确;
B.1mol乙醇完全燃烧消耗3mol氧气,1mol苯酚完全燃烧消耗7mol氧气,所以相同物质的量的乙醇和苯酚耗氧量不相同,故错误;
C.苯酚不能发生消去反应,故错误;
D.乙醇和苯酚都能发生消去反应,其中苯酚能与浓溴水发生取代反应生成三溴苯酚白色沉淀,故正确;
故选BC;
(3)由酯化反应机理可知,乙醇和乙酸反应制备乙酸乙酯时羧酸去羟基醇去氢,所以用同位素标记乙醇的化学方程式为CH3COOH+H18OCH2CH3CH3CO18OCH2CH3+H2O,故答案为:CH3COOH+H18OCH2CH3CH3CO18OCH2CH3+H2O;
(4)由实验装置图可知,实验中制取乙烯的反应为在浓硫酸作用下,乙醇加热到170℃条件下发生消去反应生成乙烯和水,反应的化学方程式为CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O,故答案为:CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O;
(5)制备乙烯的反应为液液加热的反应,在用酒精灯加热前,应在圆底烧瓶中放入几块碎瓷片防止产生暴沸,故答案为:防暴沸;
(6)浓硫酸具有强氧化性,在用浓硫酸和乙醇共热制备乙烯时,浓硫酸可使乙醇脱水碳化,反应生成的碳能与浓硫酸共热反应生成二氧化硫,二氧化硫能与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应使溶液褪色,所以溴水和酸性高锰酸钾褪色不一定是乙烯的作用,为防止二氧化硫干扰乙烯的检验,应在A、B中间连入盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶除去二氧化硫,并用连有品红溶液的洗气瓶验证二氧化硫完全除去,排出二氧化硫的干扰,故答案为:SO2;NaOH。
42.(1) 球形 油状液体消失(或溶液不分层,合理均可)
(2)
(3)安全管(或平衡压强、防止气压过大等)
(4) 打开止水夹d,停止加热,再停止通冷凝水 加热条件下不与水反应(或难溶于水或在100 °C左右有一定的蒸气压等,合理均可)
(5) 减小苯胺在水溶液中的溶解度 乙醚
(6)40.3%
(7) 高于 苯胺存在分子间氢键
【分析】氨基显碱性,可以结合氢离子,形成类似于铵根离子的有机离子,往硝基苯中加入Sn和足量盐酸充分还原,冷却后,往混合物中加入过量NaOH溶液得碱化液,加NaOH溶液的主要目的是析出苯胺,加NaCl至饱和,用乙醚萃取得萃取液与粗苯胺合并,步骤Ⅳ加入NaCl的目的是减小苯胺在水溶液中的溶解度,苯胺在有机溶剂中溶解度大,用乙醚萃取苯胺,萃取分液操作过程中要远离明火及热源。
【详解】(1)步骤Ⅰ选用的冷凝管是球形冷凝管,判断反应已经完成的现象是油状液体消失(或溶液不分层,合理均可)。故答案为:球形;油状液体消失(或溶液不分层,合理均可);
(2)步骤Ⅱ加入NaOH溶液发生的主要反应盐酸苯胺与氢氧化钠反应生成苯胺和氯化钠及水,离子方程式是 。
(3)装置A中玻璃管的作用是安全管(或平衡压强、防止气压过大等)。故答案为:安全管(或平衡压强、防止气压过大等);
(4)步骤Ⅲ在苯胺蒸出完毕后,应进行的操作是打开止水夹d,停止加热,再停止通冷凝水。采用水蒸气蒸馏提纯的物质应具备的条件是加热条件下不与水反应(或难溶于水或在100 °C左右有一定的蒸气压等,合理均可)(写出一条即可)。故答案为:打开止水夹d,停止加热,再停止通冷凝水;加热条件下不与水反应(或难溶于水或在100 °C左右有一定的蒸气压等,合理均可);
(5)步骤Ⅳ加入NaCl的目的是减小苯胺在水溶液中的溶解度,苯胺在有机溶剂中溶解度大,用乙醚萃取苯胺,有机溶剂x是乙醚。故答案为:减小苯胺在水溶液中的溶解度;乙醚;
(6)先求出苯胺的理论产量: ,苯胺的产率为 =40.3%(保留三位有效数字)。故答案为:40.3%;
(7)苯胺的沸点高于甲苯,其原因是苯胺存在分子间氢键。故答案为:高于;苯胺存在分子间氢键。
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