新人教版2015-2016学年高中化学选修3同步教学资料（参考资料+练习）2.3.1键的极性与分子的极性 范德华力和氢键及其对物质性质的影响（含答案+解析2份打包）
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| 名称 | 新人教版2015-2016学年高中化学选修3同步教学资料（参考资料+练习）2.3.1键的极性与分子的极性 范德华力和氢键及其对物质性质的影响（含答案+解析2份打包） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 73.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2015-12-31 15:10:14 | ||
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文档简介
第三节 分子的性质
第一课时 键的极性与分子的极性
范德华力和氢键及其对物质性质的影响
课时演练·促提升
A组
1.下列叙述中正确的是( )
A.极性分子中不可能含有非极性键
B.离子化合物中不可能含有非极性键
C.非极性分子中不可能含有极性键
D.共价化合物中不可能含有离子键
解析:A项,如H2O2中含非极性键,B项,如Na2O2中含非极性键,C项,如CCl4是极性键形成的非极性分子。
答案:D
2.下列关于氢键的说法正确的是( )
A.由于氢键的作用,使NH3、H2O、HF的沸点反常,且沸点高低顺序为HF>H2O>NH3
B.氢键只能存在于分子间,不能存在于分子内
C.没有氢键,就没有生命
D.相同量的水在气态、液态和固态时均有氢键,且氢键的数目依次增多
解析:A项,“反常”是指它们在与其同族 ( http: / / www.21cnjy.com )氢化物沸点排序中的现象,它们的沸点顺序可由氢化物的状态所得,水常温下是液体,沸点最高。B项,氢键存在于不直接相连但相邻的H、O原子间,所以,分子内可以存在氢键。C项正确,因为氢键造成了常温、常压下水是液态,而液态的水是生物体营养传递的基础。D项,在气态时,分子间距离大,分子之间没有氢键。
答案:C
3.下列叙述中正确的是( )
A.卤化氢分子中,卤素的非金属性越强,共价键的极性越大,稳定性也越强
B.以极性键结合的分子,一定是极性分子
C.判断A2B或AB2型分子是否是极性分子的依据是看分子中是否具有极性键
D.非极性分子中,各原子间都应以非极性键结合
解析:对比HF、HCl、HBr、H ( http: / / www.21cnjy.com )I分子中H—X极性键的强弱,卤素中非金属性越强,键的极性越大,A项正确。以极性键结合的双原子分子,一定是极性分子,但以极性键结合形成的多原子分子,也可能是非极性分子,如CO2,B项错误。A2B型如H2O、H2S等,AB2型如CO2、CS2等,判断其是否是极性分子的依据是看分子中是否有极性键及分子的立体构型是否对称,如CO2、CS2为直线形,分子的立体构型对称,为非极性分子;如H2O,有极性键,分子的立体构型不对称,为极性分子,C项错误。多原子分子,其分子的立体构型对称,这样的非极性分子中可能含有极性键,D项错误。
答案:A
4.下列关于粒子结构的描述不正确的是( )
A.H2S和NH3均是价电子总数为8的极性分子
B.HS-和HCl均是含一个极性键的18电子粒子
C.CH2Cl2和CCl4均是正四面体构型的非极性分子
D.1 mol O中含中子、质子、电子各10NA(NA代表阿伏加德罗常数)
解析:CCl4具有正四面体结构,是非极性分子,但CH2Cl2中C—H与C—Cl不同,导致分子不为正四面体结构,故CH2Cl2为极性分子。
答案:C
5.CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途径。以下是在一定条件下用NH3捕获CO2生成重要化工产品三聚氰酸的反应:
NH3+CO2 ( http: / / www.21cnjy.com )+H2O
下列有关三聚氰酸的说法正确的是( )
A.分子式为C3H6N3O3
B.分子中既含极性键,又含非极性键
C.属于共价化合物
D.生成该物质的上述反应为中和反应
解析:依据碳原子4价键结构和氮原子3价键结构补上H原子后分别数出C、H、O、N的个数可知:它的分子式为C3H3N3O3,是仅有极性键(不同种元素原子间形成的共价键)形成的共价化合物,故A项、B项错误,C项正确;该反应是非电解质之间的反应,不是酸与碱反应生成盐和水的反应,所以不是中和反应,D项错误。
答案:C
6.下列物质中,分子内和分子间均可形成氢键的是( )
A.NH3 B.
C.H2O D.CH3CH2OH
解析:形成氢键的分子含有N—H、H—O或H—F键,NH3、H2O、CH3CH2OH有氢键,但只存在于分子间。B项,中—O—H间可在分子间形成氢键,—O—H与可在分子内形成氢键。
答案:B
7.水分子间存在一种叫作“氢键”的 ( http: / / www.21cnjy.com )作用(介于范德华力与化学键之间),彼此形成(H2O)n。在冰中,每个水分子被4个水分子包围,形成变形的正四面体,通过“氢键”相互连接成庞大的冰。
(1)1 mol冰中有 mol“氢键”。
(2)水分子中可电离生成两种含有相同电子数的微粒,其电离方程式为 。
(3)用x、y、z分别表示H2O、H2S、H2Se的沸点(℃),则x、y、z的大小关系是 ,其判断依据是 。
解析:H2O中1个O有两对孤电子对,可与另外2个H2O中的H产生电性作用,从而形成2个氢键。H2O电离后形成的2种离子是H3O+和OH-。
答案:(1)2
(2)2H2OH3O++OH-
(3)x>z>y H2O分子间可以形成氢键,且H2Se的相对分子质量大于H2S,故有沸点:H2O>H2Se>H2S,即x>z>y
8.X、Y、Z、Q、E五种元素中,X原子核外 ( http: / / www.21cnjy.com )的M层中只有两对成对电子,Y原子核外的L层电子数是K层的两倍,Z是地壳中含量(质量分数)最多的元素,Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和,E在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题:
(1)X、Y的元素符号依次为 、 ;
(2)XZ2与YZ2分子的立体结构分别是 和 ;
(3)Q的元素符号是 ,它属于第 周期,它的核外电子排布式为 ,在形成化合物时它的最高化合价为 ;
(4)用氢键表示式写出E的氢化物溶液中存在的所有氢键 。
解析:X原子核外的M层中只有两对成对电子,则X的价电子排布图为,因此X为S;Y原子核外的L层电子数是K层的两倍,则Y为C;地壳中含量最多的元素为氧元素,因此Z为O;Q的核电荷数为S和O的和,因此Q为24号元素Cr;在元素周期表中电负性最大的是F。
(1)X、Y分别是S和C。
(2)XZ2和YZ2分别为SO2、CO2,它们的构型为V形和直线形。
(3)Q为Cr,处于第四周 ( http: / / www.21cnjy.com )期,它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,其价电子为3d54s1,因此它的最高化合价为+6。
(4)E为F,HF的水溶 ( http: / / www.21cnjy.com )液中,存在HF分子之间的氢键,HF分子和H2O分子之间的氢键,H2O分子之间的氢键,即有F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O。
答案:(1)S C
(2)V形 直线形
(3)Cr 四 1s22s22p63s23p63d54s1 +6
(4)F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O
9.数十亿年来,地球上的物质不断地发生变化,大气的成分也发生了很大变化。下表是原始大气和目前空气的成分:
空气的成分 N2、O2、CO2、水蒸气及稀有气体He、Ne等
原始大气的成分 CH4、NH3、CO、CO2等
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)与H+可直接形成配位键的分子有 。
(4)沸点最高的物质是 ,用所学知识解释其沸点最高的原因: 。
(5)分子中不含孤电子对的分子(除稀有气体外)有 ,它的立体构型为 。
(6)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中,分子的极性 (填“相同”或“不相同”),CO分子中有一个键的形成与另外两个键不同,它叫 。
解析:(1)10e-分子可以用氖(Ne)作为标准,依次找出与氖同周期的元素与氢生成的化合物,有HF、H2O、NH3、CH4,题干要求用表中分子填空,不应填写HF。
(2)由极性键构成的非极性分子应是含有极性键且分子有对称结构的,应是CH4和CO2。
(3)H+有空轨道,与它形成配位键的分子应有孤电子对,据H∶∶H和H∶∶H知,NH3和H2O可以和H+以配位键结合分别形成N和H3O+。
(4)已知物质全是分子,沸点高低可以比 ( http: / / www.21cnjy.com )较分子间作用力的大小,但要考虑到H2O分子间可以形成氢键,且强度高于氨气与水形成的氢键,所以水沸点最高。
(5)甲烷电子式为H∶∶H,不存在孤电子对,且中心碳原子采用sp3杂化,故其立体构型为正四面体形。
(6)根据信息OC知,C和O之间存在三个共价键,氮气中两个原子间也是三个共价键,与CO结构相似。但C和O电负性不同,共价键是极性键,而N2中两个氮原子形成的键是非极性键,OC中“→”表示氧原子单方提供电子对,是配位键。
答案:(1)H2O、Ne、CH4、NH3
(2)CH4、CO2 (3)NH3、H2O
(4)H2O 液态水中存在氢键,使分子间作用力增强,沸点升高
(5)CH4 正四面体形
(6)N2 不相同 配位键
B组
1.某化学科研小组对范德华力提出了以下几种观点,你认为不正确的是( )
A.Cl2相对于其他气体来说,是易液化的气体,由此可以得出结论,范德华力属于一种强作用
B.范德华力属于既没有方向性也没有饱和性的静电作用
C.范德华力是普遍存在的一种分子间作用力,属于电性作用
D.范德华力比较弱,但范德华力越强,物质的熔点和沸点越高
解析:范德华力其实质也是一种分子之间的 ( http: / / www.21cnjy.com )电性作用,由于分子本身不显电性,因此范德华力比较弱,作用力较小。随着分子间距的增加,范德华力迅速减弱,所以范德华力作用范围很小;范德华力只是影响由分子构成的物质的某些物理性质(如熔、沸点以及溶解度等)的因素之一;在常见气体中,Cl2的相对分子质量较大,分子间范德华力较强,所以易液化,但相对于化学键,仍属于弱作用。故B、C、D三种说法正确。
答案:A
2.氨气溶于水时,大部分NH3与H ( http: / / www.21cnjy.com )2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为( )
A. B.
C. D.
解析:从氢键的成键原理上看,A、B都成立,但依据NH3·H2ON+OH-,可知B项正确。
答案:B
3.物质的下列性质或数据与氢键无关的是( )
A.甲酸蒸气的密度在373 K时为1.335 g·L-1,在297 K时为2.5 g·L-1
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
解析:甲酸分子中含有羟基,在较低温度下,分子间以氢键结合成多分子缔合体[(HCOOH)n],而在较高温度下氢键被破坏,多分子缔合体解体,所以甲酸的密度在低温时较大;邻羟基苯甲酸形成分子内氢键,而对羟基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,使其能与水以任意比互溶,而乙醚分子结构中无羟基,不能与水分子形成氢键,在水中的溶解度比乙醇小得多;HF分解吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多的原因是H—F键的键能比H—Cl键的大,与氢键无关。
答案:D
4.下列同族元素的物质,在101.3 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示:
① He—268.8 (a)—249.5 Ar—185.5 Kr—151.7
② F2—187.0 Cl2—33.6 (b)58.7 I2—184.0
③ (c)19.4 HCl—84.0 HBr—67.0 HI—35.3
④ H2O—100.0 H2S—60.2 (d)—42.0 H2Te—1.8
⑤ CH4—161.0 SiH4—112.0 GeH4—90.0 (e)—52.0
对应表中内容,下列各项中正确的是( )
A.a、b、c的化学式分别为Ne、Br2、HF
B.第②行物质均有氧化性;第③行物质对应水溶液均是强酸
C.第④行中各化合物中数据说明非金属性越强,气态氢化物沸点越高
D.上表中的HF和H2O,由于氢键的影响,它们的分子特别稳定
解析:第三行物质中HF是弱酸,故B项错误;从第四组物质的沸点的数据变化为高→低→高,与非金属性的变化不同,故C项错误;氢键影响物质的熔沸点,与分子的稳定性无关,D项错误。
答案:A
5.下列对一些实验事实的理论解释正确的是( )
选项 实验事实 理论解释
A SO2溶于水形成的溶液能导电 SO2是电解质
B 白磷为正四面体分子 白磷分子中P—P键的键角是109°28'
续表
选项 实验事实 理论解释
C 1体积水可以溶解700体积氨气 氨是极性分子且有氢键影响
D HF的沸点高于HCl H—F的键长比H—Cl的短
解析:A项,SO2的水溶液导电,是因为S ( http: / / www.21cnjy.com )O2与H2O反应,生成电解质H2SO3,SO2本身不能电离,不属于电解质;B项,白磷分子为P4,4个P位于正四面体的4个顶点,每个面都是正三角形,P—P键键角为60°;C项,NH3分子与H2O分子都是极性分子,且相互可以形成氢键,所以NH3在H2O中溶解度很大;D项,HF和HCl的熔沸点与分子内的共价键无关,只与分子间作用力有关,HF分子间可以形成氢键,所以HF比HCl沸点高。
答案:C
6.下列叙述正确的是( )
A.NH3是极性分子,分子中氮原子处在3个氢原子所组成的三角形的中心
B.CCl4是非极性分子,分子中碳原子处在4个氯原子所组成的正方形的中心
C.H2O是极性分子,分子中氧原子不处在2个氢原子所连成的直线的中央
D.CO2是非极性分子,分子中碳原子不处在2个氧原子所连成的直线的中央
解析:NH3是三角锥形的分子,A项不 ( http: / / www.21cnjy.com )正确;CCl4是以碳原子为中心的正四面体形结构,B项不正确;CO2是碳原子在2个氧原子中间的直线形分子,D项不正确;H2O是V形分子,氧原子不处在2个氢原子所连成的直线的中央,C项正确。
答案:C
7.已知N、P同属于元素周期表的第ⅤA ( http: / / www.21cnjy.com )族元素,N在第二周期,P在第三周期。NH3分子呈三角锥形,N位于锥顶,3个H位于锥底,N—H键间的夹角是107°。
(1)PH3分子与NH3分子的 ( http: / / www.21cnjy.com )构型关系是 (填“相似”或“不相似”),P—H键 极性(填“有”或“无”),PH3分子 极性(填“有”或“无”)。
(2)NH3与PH3相比,热稳定性更强的是 。
(3)NH3、PH3在常温、常压下都是气体,但NH3比PH3易液化,其主要原因是 。
A.键的极性N—H比P—H强
B.分子的极性NH3比PH3强
C.相对分子质量PH3比NH3大
D.NH3分子之间存在特殊的分子间作用力
解析:(1)N与P结构相似,NH3分子与PH3分子结构也相似,P—H键为不同种元素原子之间形成的共价键,为极性键。
(2)由N、P在元素周期表中的位置关系 ( http: / / www.21cnjy.com )和元素周期律知,元素的非金属性N比P强。由元素的非金属性与氢化物之间的热稳定性关系知,NH3比PH3热稳定性强。
(3)“易液化”属于物质的物理性质,NH3 ( http: / / www.21cnjy.com )与PH3都是共价型分子,其物理性质与化学键无关。按照相对分子质量与分子间作用力的关系,以及分子间作用力与物质的物理性质的关系分析,应该是PH3比NH3沸点高,PH3比NH3易液化。事实是NH3比PH3易液化,这种反常现象的客观存在,说明这当中必有特殊的原因——氢键。
答案:(1)相似 有 有
(2)NH3
(3)D
8.X、Y和Z均为短周期元素 ( http: / / www.21cnjy.com ),原子序数依次增大,X的单质为密度最小的气体,Y原子最外层电子数是其周期数的三倍,Z与X原子最外层电子数相同。回答下列问题:
(1)X、Y和Z的元素符号分别为 、 和 。
(2)由上述元素组成的化合物中,既含有共价键又含有离子键的有 、 。
(3)X和Y组成的化合物中,既含有极性 ( http: / / www.21cnjy.com )共价键又含有非极性共价键的是 。此化合物在酸性条件下与高锰酸钾反应的离子方程式为 ;此化合物还可将碱性工业废水中的CN-氧化为碳酸盐和氨,相应的离子方程式为 。
解析:(1)根据提供信息,可以推断X为H,Y为O,Z为Na。(2)由H、O、Na三种元素组成的NaOH、Na2O2中既有离子键又有共价键。(3)由H、O组成的H2O2具有极性共价键又有非极性共价键,H2O2与酸性高锰酸钾溶液反应,H2O2被氧化为O2,Mn被还原为Mn2+,CN-中C为+2价,N为-3价,H2O2与CN-反应生成C和NH3,根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式。
答案:(1)H O Na
(2)NaOH Na2O2(或NaO2)
(3)H2O2
5H2O2+2Mn+6H+2Mn2++8H2O+5O2↑
H2O2+CN-+OH-C+NH3
第一课时 键的极性与分子的极性
范德华力和氢键及其对物质性质的影响
课时演练·促提升
A组
1.下列叙述中正确的是( )
A.极性分子中不可能含有非极性键
B.离子化合物中不可能含有非极性键
C.非极性分子中不可能含有极性键
D.共价化合物中不可能含有离子键
解析:A项,如H2O2中含非极性键,B项,如Na2O2中含非极性键,C项,如CCl4是极性键形成的非极性分子。
答案:D
2.下列关于氢键的说法正确的是( )
A.由于氢键的作用,使NH3、H2O、HF的沸点反常,且沸点高低顺序为HF>H2O>NH3
B.氢键只能存在于分子间,不能存在于分子内
C.没有氢键,就没有生命
D.相同量的水在气态、液态和固态时均有氢键,且氢键的数目依次增多
解析:A项,“反常”是指它们在与其同族 ( http: / / www.21cnjy.com )氢化物沸点排序中的现象,它们的沸点顺序可由氢化物的状态所得,水常温下是液体,沸点最高。B项,氢键存在于不直接相连但相邻的H、O原子间,所以,分子内可以存在氢键。C项正确,因为氢键造成了常温、常压下水是液态,而液态的水是生物体营养传递的基础。D项,在气态时,分子间距离大,分子之间没有氢键。
答案:C
3.下列叙述中正确的是( )
A.卤化氢分子中,卤素的非金属性越强,共价键的极性越大,稳定性也越强
B.以极性键结合的分子,一定是极性分子
C.判断A2B或AB2型分子是否是极性分子的依据是看分子中是否具有极性键
D.非极性分子中,各原子间都应以非极性键结合
解析:对比HF、HCl、HBr、H ( http: / / www.21cnjy.com )I分子中H—X极性键的强弱,卤素中非金属性越强,键的极性越大,A项正确。以极性键结合的双原子分子,一定是极性分子,但以极性键结合形成的多原子分子,也可能是非极性分子,如CO2,B项错误。A2B型如H2O、H2S等,AB2型如CO2、CS2等,判断其是否是极性分子的依据是看分子中是否有极性键及分子的立体构型是否对称,如CO2、CS2为直线形,分子的立体构型对称,为非极性分子;如H2O,有极性键,分子的立体构型不对称,为极性分子,C项错误。多原子分子,其分子的立体构型对称,这样的非极性分子中可能含有极性键,D项错误。
答案:A
4.下列关于粒子结构的描述不正确的是( )
A.H2S和NH3均是价电子总数为8的极性分子
B.HS-和HCl均是含一个极性键的18电子粒子
C.CH2Cl2和CCl4均是正四面体构型的非极性分子
D.1 mol O中含中子、质子、电子各10NA(NA代表阿伏加德罗常数)
解析:CCl4具有正四面体结构,是非极性分子,但CH2Cl2中C—H与C—Cl不同,导致分子不为正四面体结构,故CH2Cl2为极性分子。
答案:C
5.CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途径。以下是在一定条件下用NH3捕获CO2生成重要化工产品三聚氰酸的反应:
NH3+CO2 ( http: / / www.21cnjy.com )+H2O
下列有关三聚氰酸的说法正确的是( )
A.分子式为C3H6N3O3
B.分子中既含极性键,又含非极性键
C.属于共价化合物
D.生成该物质的上述反应为中和反应
解析:依据碳原子4价键结构和氮原子3价键结构补上H原子后分别数出C、H、O、N的个数可知:它的分子式为C3H3N3O3,是仅有极性键(不同种元素原子间形成的共价键)形成的共价化合物,故A项、B项错误,C项正确;该反应是非电解质之间的反应,不是酸与碱反应生成盐和水的反应,所以不是中和反应,D项错误。
答案:C
6.下列物质中,分子内和分子间均可形成氢键的是( )
A.NH3 B.
C.H2O D.CH3CH2OH
解析:形成氢键的分子含有N—H、H—O或H—F键,NH3、H2O、CH3CH2OH有氢键,但只存在于分子间。B项,中—O—H间可在分子间形成氢键,—O—H与可在分子内形成氢键。
答案:B
7.水分子间存在一种叫作“氢键”的 ( http: / / www.21cnjy.com )作用(介于范德华力与化学键之间),彼此形成(H2O)n。在冰中,每个水分子被4个水分子包围,形成变形的正四面体,通过“氢键”相互连接成庞大的冰。
(1)1 mol冰中有 mol“氢键”。
(2)水分子中可电离生成两种含有相同电子数的微粒,其电离方程式为 。
(3)用x、y、z分别表示H2O、H2S、H2Se的沸点(℃),则x、y、z的大小关系是 ,其判断依据是 。
解析:H2O中1个O有两对孤电子对,可与另外2个H2O中的H产生电性作用,从而形成2个氢键。H2O电离后形成的2种离子是H3O+和OH-。
答案:(1)2
(2)2H2OH3O++OH-
(3)x>z>y H2O分子间可以形成氢键,且H2Se的相对分子质量大于H2S,故有沸点:H2O>H2Se>H2S,即x>z>y
8.X、Y、Z、Q、E五种元素中,X原子核外 ( http: / / www.21cnjy.com )的M层中只有两对成对电子,Y原子核外的L层电子数是K层的两倍,Z是地壳中含量(质量分数)最多的元素,Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和,E在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题:
(1)X、Y的元素符号依次为 、 ;
(2)XZ2与YZ2分子的立体结构分别是 和 ;
(3)Q的元素符号是 ,它属于第 周期,它的核外电子排布式为 ,在形成化合物时它的最高化合价为 ;
(4)用氢键表示式写出E的氢化物溶液中存在的所有氢键 。
解析:X原子核外的M层中只有两对成对电子,则X的价电子排布图为,因此X为S;Y原子核外的L层电子数是K层的两倍,则Y为C;地壳中含量最多的元素为氧元素,因此Z为O;Q的核电荷数为S和O的和,因此Q为24号元素Cr;在元素周期表中电负性最大的是F。
(1)X、Y分别是S和C。
(2)XZ2和YZ2分别为SO2、CO2,它们的构型为V形和直线形。
(3)Q为Cr,处于第四周 ( http: / / www.21cnjy.com )期,它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,其价电子为3d54s1,因此它的最高化合价为+6。
(4)E为F,HF的水溶 ( http: / / www.21cnjy.com )液中,存在HF分子之间的氢键,HF分子和H2O分子之间的氢键,H2O分子之间的氢键,即有F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O。
答案:(1)S C
(2)V形 直线形
(3)Cr 四 1s22s22p63s23p63d54s1 +6
(4)F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O
9.数十亿年来,地球上的物质不断地发生变化,大气的成分也发生了很大变化。下表是原始大气和目前空气的成分:
空气的成分 N2、O2、CO2、水蒸气及稀有气体He、Ne等
原始大气的成分 CH4、NH3、CO、CO2等
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)与H+可直接形成配位键的分子有 。
(4)沸点最高的物质是 ,用所学知识解释其沸点最高的原因: 。
(5)分子中不含孤电子对的分子(除稀有气体外)有 ,它的立体构型为 。
(6)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中,分子的极性 (填“相同”或“不相同”),CO分子中有一个键的形成与另外两个键不同,它叫 。
解析:(1)10e-分子可以用氖(Ne)作为标准,依次找出与氖同周期的元素与氢生成的化合物,有HF、H2O、NH3、CH4,题干要求用表中分子填空,不应填写HF。
(2)由极性键构成的非极性分子应是含有极性键且分子有对称结构的,应是CH4和CO2。
(3)H+有空轨道,与它形成配位键的分子应有孤电子对,据H∶∶H和H∶∶H知,NH3和H2O可以和H+以配位键结合分别形成N和H3O+。
(4)已知物质全是分子,沸点高低可以比 ( http: / / www.21cnjy.com )较分子间作用力的大小,但要考虑到H2O分子间可以形成氢键,且强度高于氨气与水形成的氢键,所以水沸点最高。
(5)甲烷电子式为H∶∶H,不存在孤电子对,且中心碳原子采用sp3杂化,故其立体构型为正四面体形。
(6)根据信息OC知,C和O之间存在三个共价键,氮气中两个原子间也是三个共价键,与CO结构相似。但C和O电负性不同,共价键是极性键,而N2中两个氮原子形成的键是非极性键,OC中“→”表示氧原子单方提供电子对,是配位键。
答案:(1)H2O、Ne、CH4、NH3
(2)CH4、CO2 (3)NH3、H2O
(4)H2O 液态水中存在氢键,使分子间作用力增强,沸点升高
(5)CH4 正四面体形
(6)N2 不相同 配位键
B组
1.某化学科研小组对范德华力提出了以下几种观点,你认为不正确的是( )
A.Cl2相对于其他气体来说,是易液化的气体,由此可以得出结论,范德华力属于一种强作用
B.范德华力属于既没有方向性也没有饱和性的静电作用
C.范德华力是普遍存在的一种分子间作用力,属于电性作用
D.范德华力比较弱,但范德华力越强,物质的熔点和沸点越高
解析:范德华力其实质也是一种分子之间的 ( http: / / www.21cnjy.com )电性作用,由于分子本身不显电性,因此范德华力比较弱,作用力较小。随着分子间距的增加,范德华力迅速减弱,所以范德华力作用范围很小;范德华力只是影响由分子构成的物质的某些物理性质(如熔、沸点以及溶解度等)的因素之一;在常见气体中,Cl2的相对分子质量较大,分子间范德华力较强,所以易液化,但相对于化学键,仍属于弱作用。故B、C、D三种说法正确。
答案:A
2.氨气溶于水时,大部分NH3与H ( http: / / www.21cnjy.com )2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为( )
A. B.
C. D.
解析:从氢键的成键原理上看,A、B都成立,但依据NH3·H2ON+OH-,可知B项正确。
答案:B
3.物质的下列性质或数据与氢键无关的是( )
A.甲酸蒸气的密度在373 K时为1.335 g·L-1,在297 K时为2.5 g·L-1
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
解析:甲酸分子中含有羟基,在较低温度下,分子间以氢键结合成多分子缔合体[(HCOOH)n],而在较高温度下氢键被破坏,多分子缔合体解体,所以甲酸的密度在低温时较大;邻羟基苯甲酸形成分子内氢键,而对羟基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,使其能与水以任意比互溶,而乙醚分子结构中无羟基,不能与水分子形成氢键,在水中的溶解度比乙醇小得多;HF分解吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多的原因是H—F键的键能比H—Cl键的大,与氢键无关。
答案:D
4.下列同族元素的物质,在101.3 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示:
① He—268.8 (a)—249.5 Ar—185.5 Kr—151.7
② F2—187.0 Cl2—33.6 (b)58.7 I2—184.0
③ (c)19.4 HCl—84.0 HBr—67.0 HI—35.3
④ H2O—100.0 H2S—60.2 (d)—42.0 H2Te—1.8
⑤ CH4—161.0 SiH4—112.0 GeH4—90.0 (e)—52.0
对应表中内容,下列各项中正确的是( )
A.a、b、c的化学式分别为Ne、Br2、HF
B.第②行物质均有氧化性;第③行物质对应水溶液均是强酸
C.第④行中各化合物中数据说明非金属性越强,气态氢化物沸点越高
D.上表中的HF和H2O,由于氢键的影响,它们的分子特别稳定
解析:第三行物质中HF是弱酸,故B项错误;从第四组物质的沸点的数据变化为高→低→高,与非金属性的变化不同,故C项错误;氢键影响物质的熔沸点,与分子的稳定性无关,D项错误。
答案:A
5.下列对一些实验事实的理论解释正确的是( )
选项 实验事实 理论解释
A SO2溶于水形成的溶液能导电 SO2是电解质
B 白磷为正四面体分子 白磷分子中P—P键的键角是109°28'
续表
选项 实验事实 理论解释
C 1体积水可以溶解700体积氨气 氨是极性分子且有氢键影响
D HF的沸点高于HCl H—F的键长比H—Cl的短
解析:A项,SO2的水溶液导电,是因为S ( http: / / www.21cnjy.com )O2与H2O反应,生成电解质H2SO3,SO2本身不能电离,不属于电解质;B项,白磷分子为P4,4个P位于正四面体的4个顶点,每个面都是正三角形,P—P键键角为60°;C项,NH3分子与H2O分子都是极性分子,且相互可以形成氢键,所以NH3在H2O中溶解度很大;D项,HF和HCl的熔沸点与分子内的共价键无关,只与分子间作用力有关,HF分子间可以形成氢键,所以HF比HCl沸点高。
答案:C
6.下列叙述正确的是( )
A.NH3是极性分子,分子中氮原子处在3个氢原子所组成的三角形的中心
B.CCl4是非极性分子,分子中碳原子处在4个氯原子所组成的正方形的中心
C.H2O是极性分子,分子中氧原子不处在2个氢原子所连成的直线的中央
D.CO2是非极性分子,分子中碳原子不处在2个氧原子所连成的直线的中央
解析:NH3是三角锥形的分子,A项不 ( http: / / www.21cnjy.com )正确;CCl4是以碳原子为中心的正四面体形结构,B项不正确;CO2是碳原子在2个氧原子中间的直线形分子,D项不正确;H2O是V形分子,氧原子不处在2个氢原子所连成的直线的中央,C项正确。
答案:C
7.已知N、P同属于元素周期表的第ⅤA ( http: / / www.21cnjy.com )族元素,N在第二周期,P在第三周期。NH3分子呈三角锥形,N位于锥顶,3个H位于锥底,N—H键间的夹角是107°。
(1)PH3分子与NH3分子的 ( http: / / www.21cnjy.com )构型关系是 (填“相似”或“不相似”),P—H键 极性(填“有”或“无”),PH3分子 极性(填“有”或“无”)。
(2)NH3与PH3相比,热稳定性更强的是 。
(3)NH3、PH3在常温、常压下都是气体,但NH3比PH3易液化,其主要原因是 。
A.键的极性N—H比P—H强
B.分子的极性NH3比PH3强
C.相对分子质量PH3比NH3大
D.NH3分子之间存在特殊的分子间作用力
解析:(1)N与P结构相似,NH3分子与PH3分子结构也相似,P—H键为不同种元素原子之间形成的共价键,为极性键。
(2)由N、P在元素周期表中的位置关系 ( http: / / www.21cnjy.com )和元素周期律知,元素的非金属性N比P强。由元素的非金属性与氢化物之间的热稳定性关系知,NH3比PH3热稳定性强。
(3)“易液化”属于物质的物理性质,NH3 ( http: / / www.21cnjy.com )与PH3都是共价型分子,其物理性质与化学键无关。按照相对分子质量与分子间作用力的关系,以及分子间作用力与物质的物理性质的关系分析,应该是PH3比NH3沸点高,PH3比NH3易液化。事实是NH3比PH3易液化,这种反常现象的客观存在,说明这当中必有特殊的原因——氢键。
答案:(1)相似 有 有
(2)NH3
(3)D
8.X、Y和Z均为短周期元素 ( http: / / www.21cnjy.com ),原子序数依次增大,X的单质为密度最小的气体,Y原子最外层电子数是其周期数的三倍,Z与X原子最外层电子数相同。回答下列问题:
(1)X、Y和Z的元素符号分别为 、 和 。
(2)由上述元素组成的化合物中,既含有共价键又含有离子键的有 、 。
(3)X和Y组成的化合物中,既含有极性 ( http: / / www.21cnjy.com )共价键又含有非极性共价键的是 。此化合物在酸性条件下与高锰酸钾反应的离子方程式为 ;此化合物还可将碱性工业废水中的CN-氧化为碳酸盐和氨,相应的离子方程式为 。
解析:(1)根据提供信息,可以推断X为H,Y为O,Z为Na。(2)由H、O、Na三种元素组成的NaOH、Na2O2中既有离子键又有共价键。(3)由H、O组成的H2O2具有极性共价键又有非极性共价键,H2O2与酸性高锰酸钾溶液反应,H2O2被氧化为O2,Mn被还原为Mn2+,CN-中C为+2价,N为-3价,H2O2与CN-反应生成C和NH3,根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式。
答案:(1)H O Na
(2)NaOH Na2O2(或NaO2)
(3)H2O2
5H2O2+2Mn+6H+2Mn2++8H2O+5O2↑
H2O2+CN-+OH-C+NH3