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- 2021-07-05 发布
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第三节 分子的性质
1.下列物质的分子中,都属于含极性键的非极性分子的是( )
A.CO2、H2S B.C2H4、CH4
C.Cl2、C2H2 D.NH3、HCl
解析:选B 由两种不同元素形成的共价键才会有极性,因此C项中Cl2中无极性键。之后根据结构可以判断A项中H2S,D项中NH3、HCl分子中正负电荷中心不重合,属于极性分子。故正确答案为B。
2.常温下三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色液体,其分子结构呈三角锥形。以下关于三氯化氮的说法中正确的是( )
A.分子中N—Cl键是非极性键
B.分子中不存在孤电子对
C.NCl3分子是极性分子
D.因N—Cl键的键能大,它的沸点高
解析:选C NCl3电子式为,N原子上还有一对孤电子对;NCl3分子为极性分子,结构不对称,为三角锥形。N—Cl键为极性键,其键能大说明分子稳定,而物质熔、沸点的高低受分子间作用力影响,与共价键强弱无关。
3.关于氢键,下列说法正确的是( )
A.氢键比分子间作用力强,所以它属于化学键
B.冰中存在氢键,水中不存在氢键
C.分子间形成的氢键使物质的熔点和沸点升高
D.H2O是一种非常稳定的化合物,这是由于氢键所致
解析:选C 氢键属于分子间作用力,其大小介于范德华力和化学键之间,不属于化学键,分子间氢键的存在,加强了分子间作用力,使物质的熔、沸点升高,A项错误,C项正确;在冰和水中都存在氢键,而H2O的稳定性主要是由分子内的O—H键的键能决定,B、D项错误。
4.下列叙述与范德华力无关的是( )
A.气体物质加压或降温时能凝结或凝固
B.通常状况下氯化氢为气体
C.氟、氯、溴、碘单质的熔、沸点依次升高
D.氟、氯、溴、碘的气态氢化物的稳定性越来越弱
解析:
7
选D 分子间作用力主要影响物质的熔点、沸点等物理性质。A项,气体物质加压时,范德华力增大,降温时,气体分子的平均动能减小,两种情况下,分子靠自身的动能不足以克服分子间作用力,从而聚集在一起形成液体甚至固体;B项,氯化氢分子之间的作用力是很弱的范德华力,因此通常状况下氯化氢为气体;C项,一般来说组成和结构相似的物质,随着相对分子质量的增加,范德华力逐渐增强,物质的熔、沸点逐渐升高;D项,气态氢化物的稳定性受分子中化学键强弱的影响,与范德华力无关。
5.当一个碳原子连接四个不同原子或原子团时,该碳原子叫“手性碳原子”。下列化合物中含有2个手性碳原子的是( )
解析:选C A、B、D三项中化合物均只含有1个手性碳原子,C项中划*的为化合物中含有的手性碳原子,故仅有C项符合题意。
6.已知含氧酸可用通式(HO)nXOm来表示,如X是S,则m=2,n=2,这个式子就表示H2SO4。一般而言,该式中m大的是强酸,m小的是弱酸。下列各含氧酸中酸性最强的是( )
A.HClO4 B.H2SeO3
C.H3BO3 D.H3PO4
解析:选A 根据题目所给通式,HClO4表示为(HO)ClO3,m=3;H2SeO3表示为(HO)2SeO,m=1;H3BO3表示为(HO)3B,m=0;H3PO4表示为(HO)3PO,m=1。HClO4的m值最大,酸性最强。
7.(1)(2019·全国卷Ⅱ)元素As与N同族。预测As的氢化物的沸点比NH3的________(填“高”或“低”),其判断理由是____________________。
(2)(2018·全国卷Ⅱ)S8的结构如图,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为_____________________________________________
_______________________________________________________________。
7
(3)(2017·全国卷Ⅲ)研究发现,CO2低压合成甲醇的反应为:CO2+3H2===CH3OH+H2O,反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为___________________,原因是____________________________________。
(4)(2016·全国卷Ⅱ)氨的沸点________(填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是__________________。
解析:(1)As与N同族,则As的氢化物为AsH3,由于NH3分子间存在氢键使沸点升高,故AsH3的沸点较NH3低。
(2)S8的相对分子质量大于SO2,因此S8的分子间作用力大,熔沸点比SO2的高。
(3)水和甲醇均为极性分子,常温常压下两种物质均呈液态;二氧化碳和氢气均为非极性分子,常温常压下两种物质均呈气态,根据四种物质在相同条件下的状态可以判断出水、甲醇的沸点均高于二氧化碳、氢气的沸点。由于水分子中的2个氢原子都能参与氢键的形成,而甲醇分子中只有羟基上的氢原子能够形成氢键,所以水中的氢键比甲醇多,则水的沸点高于甲醇的沸点。二氧化碳和氢气都属于分子晶体,但由于二氧化碳的相对分子质量大于氢气,所以二氧化碳的沸点高于氢气的沸点。
(4)NH3分子间存在氢键,故沸点比PH3高。
答案:(1)低 NH3分子间存在氢键
(2)S8相对分子质量大,分子间范德华力强
(3)H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2分子量较大,范德华力较大
(4)高于 NH3分子间可形成氢键
8.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______,用所学的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(稀有气体除外)有____________,它的立体构型为____________;
(6)CO的结构可表示为O
7
C,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”),CO分子中有一个键的形成与另外两个键不同,它叫________。
解析:(1)题中含10电子的分子有CH4、NH3、H2O、Ne。(2)具有对称结构的分子是非极性分子,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)H2O可与H+直接形成配位键,形成H3O+(水合氢离子),NH3与H+以配位键结合成NH。
(4)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。
(5)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,构型为正四面体形。
(6)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。CO中带箭头的键与其他的共价键不同,它是配位键。
答案:(1)H2O、Ne、CH4、NH3 (2)CH4、CO2 (3)NH3、H2O (4)H2O 水分子间存在氢键,使分子间作用力增大,沸点升高 (5)CH4 正四面体形 (6)N2 不相同 配位键
9.下列化合物中,化学键的极性和分子的极性(极性或非极性)皆相同的是( )
A.CO2和SO2 B.CH4和H2O
C.BF3和NH3 D.HCl和HI
解析:选D A项中CO2为极性键构成的非极性分子,SO2是极性分子;B项中CH4为极性键构成的非极性分子,H2O是极性键构成的极性分子;C项中BF3为极性键构成的非极性分子,NH3为极性键构成的极性分子;D项中HCl和HI都是极性键构成的极性分子,故选D。
10.下列物质变化,只与范德华力有关的是( )
A.碘溶于四氯化碳 B.乙酸汽化
C.乙醇与丙酮混溶 D.HCON(CH3)2溶于水
解析:选A 范德华力存在分子之间,不含氢键的分子晶体符合题目要求。乙酸、乙醇分子间存在氢键,HCON(CH3)2溶于水时与水分子间会形成氢键。
11.下列事实与氢键无关的是( )
A.水和乙醇可以以任意比例互溶
B.氨容易液化
C.液态氟化氢的化学式有时写成(HF)n的形式
D.甲烷难溶于水而易溶于四氯化碳
7
解析:选D D项甲烷在水中和四氯化碳中的溶解性不同,是根据“相似相溶”原理得出的,与氢键无关。
12.关于CS2、SO2、NH3三种物质的说法中正确的是( )
A.CS2在水中的溶解度很小,是由于其属于极性分子
B.SO2和NH3均易溶于水,原因之一是它们都是极性分子
C.CS2为非极性分子,所以在三种物质中熔、沸点最低
D.NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子有极性
解析:选B 根据“相似相溶”原理,水是极性分子,CS2是非极性分子,SO2和NH3都是极性分子,故A错误,B正确;由于CS2常温下是液体,SO2和NH3常温下是气体,故C错误;NH3在水中溶解度很大,除了由于NH3分子有极性外,还因为NH3分子和H2O分子之间可以形成氢键,故D错误。
13.碘单质在水中的溶解度很小,但在CCl4中的溶解度很大,这是因为( )
A.CCl4与I2相对分子质量相差较小,而H2O与I2相对分子质量相差较大
B.CCl4与I2都是直线形分子,而H2O不是直线形分子
C.CCl4和I2都不含氢元素,而H2O中含有氢元素
D.CCl4和I2都是非极性分子,而H2O是极性分子
解析:选D CCl4是非极性分子,I2是非极性分子,水是极性分子,所以根据“相似相溶”原理可知,碘单质在水溶液中溶解度很小,但在CCl4中溶解度很大。
14.无机含氧酸的化学式可以用XOn(OH)m来表示(X代表成酸元素,n代表XO基中的氧原子数,m代表OH数),则n值越大,m值越小,该酸的酸性就越强。硫酸、磷酸的结构为,则它们的酸性( )
A.硫酸和磷酸都是强酸
B.硫酸是强酸,但是酸性比磷酸弱
C.硫酸是强酸,且酸性比磷酸强
D.磷酸和硫酸都是弱酸
解析:选C 硫酸可写为SO2(OH)2,磷酸可写为PO(OH)3,n值分别是2、1,m值分别是2、3,由n值越大、m值越小,该酸的酸性就越强,因此硫酸的酸性强于磷酸。
15.短周期的5种非金属元素,其中A、B、C的特征电子排布可表示为:A:asa,B:bsbbpb,C:csccp2c;A与B在不同周期,D与B同主族,E在C的下一周期,且是同周期元素中电负性最大的元素。回答下列问题:
(1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子,下列分子:①BC2 ②BA4 ③A2C2 ④BE4,其中属于极性分子的是________(填序号)。
7
(2)C的氢化物比下一周期同族元素的氢化物沸点还要高,其原因是________________________________________________________________________。
(3)B、C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂,其化学式分别为________、________。DE4在前者中的溶解性________(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。
(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为__________________(填化学式)。
(5)A、C、E三种元素可形成多种含氧酸,如AEC、AEC2、AEC3、AEC4等,以上列举的四种酸其酸性由强到弱的顺序为:__________________(填化学式)。
解析:由s轨道最多可容纳2个电子可得:a=1,b=c=2,即A为H,B为C,C为O;由D与B同主族,且为非金属元素得D为Si;由E在C的下一周期且E为同周期元素中电负性最大的元素可知E为Cl。
(1)①、②、③、④分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4,其中H2O2为极性分子,其他为非极性分子。
(2)C的氢化物为H2O,H2O分子间可形成氢键是其沸点较高的主要原因。
(3)B、A两元素组成C6H6,C、A两元素组成H2O,两者都为常见的溶剂。SiCl4为非极性分子,易溶于非极性溶剂(苯)中。
(4)BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4,三者结构相似,相对分子质量逐渐增大,分子间作用力逐渐增强,故它们的沸点顺序为SiCl4>CCl4>CH4。
(5)这四种酸分别为HClO、HClO2、HClO3、HClO4,含氧酸的通式可写为(HO)mClOn(m≥1,n≥0),n值越大,酸性越强,故其酸性由强到弱的顺序为HClO4>HClO3>HClO2>HClO。
答案:(1)③ (2)H2O分子间形成氢键 (3)C6H6 H2O 大于 (4)SiCl4>CCl4>CH4 (5)HClO4>HClO3>HClO2>HClO
16.判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律:含氧酸分子结构中含非羟基氧原子数越多,该含氧酸的酸性越强。如下表所示。
含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系:
(1)亚磷酸H3PO3和亚砷酸H3AsO3分子式相似,但它们的酸性差别很大,H3PO3是中强酸,H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性。由此可推出它们的结构分别为:
7
①________________,②________________。
(2)H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是:
①__________________________________________________________,
②___________________________________________________________。
(3)在H3PO3和H3AsO3中分别加入浓盐酸,分析反应情况___________,写出化学方程式:___________________________________。
解析:(1)已知H3PO3为中强酸,H3AsO3为弱酸,依题给信息可知H3PO3中含1个非羟基氧原子,H3AsO3中不含非羟基氧原子。
(2)书写与过量NaOH溶液反应的方程式,需要知道H3PO3和H3AsO3分别为几元酸,从题给信息可知,含氧酸分子结构中含几个羟基氢,则该酸为几元酸,故H3PO3为二元酸,H3AsO3为三元酸。
(3)H3PO3为中强酸,不与盐酸反应;H3AsO3为两性物质,可与盐酸反应。
答案:(1)
(2)①H3PO3+2NaOH===Na2HPO3+2H2O
②H3AsO3+3NaOH===Na3AsO3+3H2O
(3)H3PO3为中强酸,不与盐酸反应,H3AsO3可与盐酸反应 As(OH)3+3HCl===AsCl3+3H2O
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