专题4 分子的空间结构与物质性质
第一单元 分子的空间结构
第3课时 分子的极性 手性分子
1．下列叙述正确的是( )
A．卤化氢分子中，卤素的非金属性越强，共价键的极性越强，热稳定性也越强
B．只含非极性键的分子不一定是非极性分子
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含有极性键
D．非极性分子中，各原子间都应以非极性键结合
答案 A
解析 CO2、CS2为直线形，分子的空间结构对称，含有极性键，为非极性分子，C、D项错误。
2．膦(PH3)又称磷化氢，在常温下是一种无色有大蒜味的有毒气体，电石气的杂质中常含有磷化氢。它的分子空间结构是三角锥形。下列关于PH3的叙述正确的是( )
A．PH3分子中有未成键的孤电子对
B．PH3是非极性分子
C．PH3是一种强氧化剂
D．PH3分子的P—H键是非极性键
答案 A
解析 A项正确，P原子最外层有5个电子，只有3个电子参与成键，另有2个电子形成1对孤电子对；B项错误，与NH3类似，PH3是极性分子；C项错误，PH3中P处于最低价态，不可能具有强氧化性(＋1价氢的氧化性极弱)；D项错误，由于P和H的电负性明显不同，故P—H键是极性键。
3．下列物质：①MgCl2、②H2S、③白磷、④BF3、⑤NH3、⑥四氯化碳，其中含极性键的非极性分子是( )
A．①②③④⑥ B．①④⑤⑥
C．③④⑥ D．④⑥
答案 D
解析 ①MgCl2只有离子键，不存在共价键，故错误；②H2S中含有极性键，空间结构为V形，正、负电荷重心不相重合，为极性分子，故错误；③白磷为单质，分子中只含有非极性键，属于非极性分子，故错误；④BF3中含有极性键，为平面三角形分子，正、负电荷重心相重合，为非极性分子，故正确；⑤NH3中含有极性键，空间结构为三角锥形，正、负电荷重心不相重合，为极性分子，故错误；⑥四氯化碳中含有极性键，空间结构为正四面体形，正、负电荷重心相重合，为非极性分子，故正确。
4．SF6可用作高压发电系统的绝缘气体，分子呈正八面体结构，如图所示。有关SF6的说法错误的是( )
A．是非极性分子
B．键角∠FSF并不都等于90°
C．S和F之间共用电子对偏向F
D．中心原子S采取sp3杂化
答案 D
解析 该分子结构对称，正、负电荷重心相重合，所以为非极性分子，A正确；SF6结构对称，∠FSF可以是90°，但也有处于对角位置的∠FSF为180°，故键角∠FSF不都等于90°，B正确；由于F的电负性比S的大，S与F之间共用电子对偏向F，C正确；中心原子S的价电子对数为6，不采取sp3杂化，D错误。
5．下列叙述正确的是( )
A．NH3、CO、CO2都是极性分子
B．CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子
C．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次增强
D．CS2、H2O、C2H2都是直线形分子
答案 B
解析 A项，CO2是非极性分子；B项，CH4、CCl4都是正四面体结构，分子中正、负电荷重心相重合，且C—H键、C—Cl键均为极性键，故它们都是含有极性键的非极性分子；C项，根据同主族元素性质递变规律可知热稳定性：HF>HCl>HBr>HI；D项，H2O是V形分子。
6．下列现象不能用“相似相溶规则”解释的是( )
A．蔗糖易溶于水
B．萘易溶于四氯化碳
C．氯气易溶于氢氧化钠溶液
D．酒精易溶于水
答案 C
解析 氯气易溶于氢氧化钠是因为氯气能和氢氧化钠反应生成溶于水的盐(氯化钠和次氯酸钠)，不能用“相似相溶规则”解释。
7．下列化合物在水中的溶解度，排列顺序正确的是( )
a．HOCH2CH2CH2OH b．CH3CH2CH2OH
c．CH3CH2COOCH3 d．HOCH2CH(OH)CH2OH
A．d＞a＞b＞c B．c＞d＞a＞b
C．d＞b＞c＞a D．c＞d＞b＞a
答案 A
解析 这些物质中CH3CH2COOCH3不能与水形成氢键，则溶解度最小，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：HOCH2CH(OH)CH2OH＞HOCH2CH2CH2OH＞CH3CH2CH2OH＞CH3CH2COOCH3，即d＞a＞b＞c。
8．下列分子中，不含手性碳原子的是( )
A． B．
C． D．CH3CHClCH2CHO
答案 B
9．下列有机物分子中属于手性分子的是( )
①乳酸[CH3CH(OH)COOH] ②2-丁醇[CH3CH(OH)CH2CH3]
③ ④丙三醇()
A．只有① B．①和②
C．①②③ D．①②③④
答案 C
10．图中两分子所表示的物质间的关系是( )
A．互为同分异构体 B．是同一种物质
C．互为手性异构体 D．互为同系物
答案 B
解析 题图中的分子不含手性碳原子，所以两分子不是手性分子；两分子的分子式相同，结构相同，故两分子表示的物质是同一种物质。
1．氮化硅(熔点1 900 ℃)具有高强度、高韧性，常用作LED的基质材料，通过SiH4与NH3发生反应3SiH4＋4NH3===Si3N4＋12H2制得。下列说法错误的是( )
A．键角：SiH4>NH3
B．SiH4稳定性强于NH3，可证明非金属性：N>Si
C．Si3N4属于共价晶体
D．SiH4为由极性键构成的非极性分子
答案 B
解析 非金属性：N>Si，则SiH4的稳定性弱于NH3，B错误。
2．咪唑()是生产抗真菌药物的主要原料之一，具有类似于苯的平面结构，易溶于水。下列说法错误的是( )
A．咪唑的水溶液中存在4种氢键
B．分子中C—N键的极性小于N—H键的极性
C．分子中C—H键的键长大于N—H键的键长
D．咪唑中两个N原子的孤电子对均占据sp2杂化轨道
答案 D
解析 咪唑的水溶液中存在：—N…HN—、—N…H—O—H、H2O…HN—、H2O…H—O—H，4种氢键，A正确；C的电负性大于H，则分子中C—N键的极性小于N—H键的极性，B正确；氮原子半径小于碳，则分子中C—H键的键长大于N—H键的键长，C正确；咪唑中没有结合氢的氮原子形成2个σ键、1对孤电子对为sp2杂化轨道；—NH中氮原子形成3个σ键、1对孤电子对为sp3杂化轨道，D错误。
3．科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°，下列有关N(NO2)3的说法正确的是( )
A．分子中N、O间形成的共价键是非极性键
B．分子中四个氮原子共平面
C．该物质的分子是极性分子
D．该物质分子中氮原子之间的共价键为π键
答案 C
解析 N和O两种原子之间形成的共价键是极性键，A错误；该分子中四个氮原子不可能共平面，B错误；由该分子的空间结构可知，分子空间结构不对称，是极性分子，C正确；该物质分子中氮原子之间的共价键为σ键，D错误。
4．(1)3-氯-2-丁氨酸的结构简式为，该有机物分子中含有____________个手性碳原子，其中—NH2中N原子的杂化轨道类型是________。
(2)青蒿素是从黄花蒿中提取得到的一种无色针状晶体，分子结构如图所示，则青蒿素分子中含有________个手性碳原子。
答案 (1)2 sp3 (2)7
解析 (1)连接4个不同原子或基团的碳原子称为手性碳原子，3-氯-2-丁氨酸的结构简式为，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对孤电子对和3个共价键，则N的价电子对数为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。
5．已知N、P是同属于元素周期表ⅤA族的元素，N在第2周期，P在第3周期。NH3分子呈三角锥形，N原子位于锥顶，3个H原子位于锥底，N—H键间的夹角是107°18′。
(1)PH3分子与NH3分子的结构关系是________(填“相似”或“不相似”)，P—H键________(填“有”或“无”)极性，PH3分子________(填“有”或“无”)极性。
(2)NH3与PH3相比，热稳定性更强的是________。
(3)NH3与PH3在常温、常压下都是气体，但NH3比PH3易液化，其主要原因是________(填字母)。
A．键的极性N—H键比P—H键强
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
答案 (1)相似 有 有 (2)NH3 (3)D
解析 (1)N原子与P原子结构相似，NH3分子与PH3分子的结构也相似，P—H键为不同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和元素周期律知，N比P的非金属性强。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的热稳定性强。(3)“易液化”属于物质的物理性质，NH3与PH3都是通过共价键形成的分子，物理性质与化学键无关。按照范德华力与物质的物理性质的关系分析，应该是PH3比NH3的沸点高，PH3比NH3易液化；实际是NH3比PH3易液化，这种反常现象的客观存在是因为NH3可形成分子间氢键。
6．在极性分子中，正电荷重心同负电荷重心间的距离称为偶极长，常用d表示。极性分子的极性强弱同偶极长和正(或负)电荷重心的电量(q)有关，一般用偶极矩(μ)来衡量。分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积，即μ＝ d·q。试回答下列问题：
(1)HCl、CS2、H2S、SO2四种分子中μ＝0的是___________________________
(2)对硝基氯苯、邻硝基氯苯、间硝基氯苯，三种分子的偶极矩由大到小的排列顺序是
_________________________________________________。
(3)实验测得：μ(PF3)＝1.03；μ(BCl3)＝0。由此可知，PF3分子是________构型；BCl3分子是________构型。
(4)GeCl4化合物的空间结构为________，中心原子采取________杂化，分子为________(填“极性分子”或“非极性分子”)。
答案 (1)CS2 (2)邻硝基氯苯>间硝基氯苯>对硝基氯苯 (3)三角锥型
平面三角形 (4)正四面体型 sp3 非极性分子
解析 这是一道典型的信息给予题；μ＝0，表示分子构型对称，正、负电荷重心全重合，是非极性分子μ≠0，表示分子构型不对称，正、负电荷重心不重合，是极性分子。故：
(1)中只能选CS2，它是一个对称的直线形分子。
(2)分子的对称性越强，偶极长越小，偶极矩越小，邻硝基氯苯、间硝基氯苯、对硝基氯苯的对称性逐渐增强，故偶极矩由大到小的顺序为邻硝基氯苯>间硝基氯苯>对硝基氯苯。
(3)中AB3型分子的构型只有两种可能，故前者为不对称的三角锥型(极性分子)，后者为高度对称的平面正三角形(非极性分子)。
(4)GeCl4化合物的空间结构和CCl4相似。专题4 分子的空间结构与物质性质
第一单元 分子的空间结构
第3课时 分子的极性 手性分子
1．下列叙述正确的是( )
A．卤化氢分子中，卤素的非金属性越强，共价键的极性越强，热稳定性也越强
B．只含非极性键的分子不一定是非极性分子
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含有极性键
D．非极性分子中，各原子间都应以非极性键结合
2．膦(PH3)又称磷化氢，在常温下是一种无色有大蒜味的有毒气体，电石气的杂质中常含有磷化氢。它的分子空间结构是三角锥形。下列关于PH3的叙述正确的是( )
A．PH3分子中有未成键的孤电子对
B．PH3是非极性分子
C．PH3是一种强氧化剂
D．PH3分子的P—H键是非极性键
3．下列物质：①MgCl2、②H2S、③白磷、④BF3、⑤NH3、⑥四氯化碳，其中含极性键的非极性分子是( )
A．①②③④⑥ B．①④⑤⑥
C．③④⑥ D．④⑥
4．SF6可用作高压发电系统的绝缘气体，分子呈正八面体结构，如图所示。有关SF6的说法错误的是( )
A．是非极性分子
B．键角∠FSF并不都等于90°
C．S和F之间共用电子对偏向F
D．中心原子S采取sp3杂化
5．下列叙述正确的是( )
A．NH3、CO、CO2都是极性分子
B．CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子
C．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次增强
D．CS2、H2O、C2H2都是直线形分子
6．下列现象不能用“相似相溶规则”解释的是( )
A．蔗糖易溶于水
B．萘易溶于四氯化碳
C．氯气易溶于氢氧化钠溶液
D．酒精易溶于水
7．下列化合物在水中的溶解度，排列顺序正确的是( )
a．HOCH2CH2CH2OH b．CH3CH2CH2OH
c．CH3CH2COOCH3 d．HOCH2CH(OH)CH2OH
A．d＞a＞b＞c B．c＞d＞a＞b
C．d＞b＞c＞a D．c＞d＞b＞a
8．下列分子中，不含手性碳原子的是( )
A． B．
C． D．CH3CHClCH2CHO
9．下列有机物分子中属于手性分子的是( )
①乳酸[CH3CH(OH)COOH] ②2-丁醇[CH3CH(OH)CH2CH3]
③ ④丙三醇()
A．只有① B．①和②
C．①②③ D．①②③④
10．图中两分子所表示的物质间的关系是( )
A．互为同分异构体 B．是同一种物质
C．互为手性异构体 D．互为同系物
1．氮化硅(熔点1 900 ℃)具有高强度、高韧性，常用作LED的基质材料，通过SiH4与NH3发生反应3SiH4＋4NH3===Si3N4＋12H2制得。下列说法错误的是( )
A．键角：SiH4>NH3
B．SiH4稳定性强于NH3，可证明非金属性：N>Si
C．Si3N4属于共价晶体
D．SiH4为由极性键构成的非极性分子
2．咪唑()是生产抗真菌药物的主要原料之一，具有类似于苯的平面结构，易溶于水。下列说法错误的是( )
A．咪唑的水溶液中存在4种氢键
B．分子中C—N键的极性小于N—H键的极性
C．分子中C—H键的键长大于N—H键的键长
D．咪唑中两个N原子的孤电子对均占据sp2杂化轨道
3．科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°，下列有关N(NO2)3的说法正确的是( )
A．分子中N、O间形成的共价键是非极性键
B．分子中四个氮原子共平面
C．该物质的分子是极性分子
D．该物质分子中氮原子之间的共价键为π键
4．(1)3-氯-2-丁氨酸的结构简式为，该有机物分子中含有____________个手性碳原子，其中—NH2中N原子的杂化轨道类型是________。
(2)青蒿素是从黄花蒿中提取得到的一种无色针状晶体，分子结构如图所示，则青蒿素分子中含有________个手性碳原子。
5．已知N、P是同属于元素周期表ⅤA族的元素，N在第2周期，P在第3周期。NH3分子呈三角锥形，N原子位于锥顶，3个H原子位于锥底，N—H键间的夹角是107°18′。
(1)PH3分子与NH3分子的结构关系是________(填“相似”或“不相似”)，P—H键________(填“有”或“无”)极性，PH3分子________(填“有”或“无”)极性。
(2)NH3与PH3相比，热稳定性更强的是________。
(3)NH3与PH3在常温、常压下都是气体，但NH3比PH3易液化，其主要原因是________(填字母)。
A．键的极性N—H键比P—H键强
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
6．在极性分子中，正电荷重心同负电荷重心间的距离称为偶极长，常用d表示。极性分子的极性强弱同偶极长和正(或负)电荷重心的电量(q)有关，一般用偶极矩(μ)来衡量。分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积，即μ＝ d·q。试回答下列问题：
(1)HCl、CS2、H2S、SO2四种分子中μ＝0的是___________________________
(2)对硝基氯苯、邻硝基氯苯、间硝基氯苯，三种分子的偶极矩由大到小的排列顺序是
_________________________________________________。
(3)实验测得：μ(PF3)＝1.03；μ(BCl3)＝0。由此可知，PF3分子是________构型；BCl3分子是________构型。
(4)GeCl4化合物的空间结构为________，中心原子采取________杂化，分子为________(填“极性分子”或“非极性分子”)。
