2020高中化学课时跟踪训练10键的极性和分子的极性范德华力及氢键含解析 人教版选修3 9页

课时跟踪训练(十)‎ ‎[基础巩固]‎ ‎1．最近，意大利科学家使用普通氧分子和带正电荷的氧离子制造出了由4个氧原子构成的氧分子，并用质谱仪探测到了它存在的证据。若该氧分子具有空间对称结构，下列关于该氧分子的说法正确的是(　　)‎ A．是一种新的氧化物 B．不可能含有极性键 C．是氧元素的一种同位素 D．是臭氧的同分异构体 ‎[解析]　根据题目信息知，该物质为O4，是氧元素的一种新的单质，故A、C、D三项错误；在O4中，同种元素之间只能形成非极性键，故B项正确。‎ ‎[答案]　B ‎2．下列物质中不存在氢键的是(　　)‎ A．冰醋酸中醋酸分子之间 B．液态氟化氢中氟化氢分子之间 C．一水合氨分子中的氨分子与水分子之间 D．可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子之间 ‎[解析]　只有非金属性很强的元素与氢元素形成强极性的共价键之间才可能形成氢键(如N、O、F)，C－H不是强极性共价键，故选D。‎ ‎[答案]　D ‎3．由两种元素X、Y，它们可组成下列分子，其中肯定是极性分子的是(　　)‎ A．XY B．XY2‎ C．XY3 D．XY4‎ ‎[解析]　XY4有可能是甲烷或四氯化碳，可能是非极性分子；XY3有可能是三氟化硼，可能是非极性分子；XY2有可能是二氧化碳，可能是非极性分子；而XY只有两个原子，又是不同元素原子，则其一定是极性分子。‎ ‎[答案]　A ‎4．下列化合物中，化学键的类型和分子的极性(或非极性)皆相同的是(　　)‎ A．CO2和SO2 B．CH4和SiO2‎ C．BF3和NH3 D．HCl和HI ‎[解析]　A中CO2为极性键构成的非极性分子，为直线形结构，SO2为V形结构，是极性分子；B中CH4为极性键构成的非极性分子，是正四面体结构，SiO2不是分子；C中BF3为极性键构成的非极性分子，是平面三角形结构，NH3为极性键构成的极性分子，是三角锥形结构；D中HCl和HI都是极性键构成的直线形结构，故都是极性分子。‎ ‎[答案]　D 9‎ ‎5．有关甲醛()、苯、二氧化碳及水的说法中不正确的是(　　)‎ A．苯与B3N3H6互为等电子体，且分子中原子共平面 B．甲醛、苯和二氧化碳中碳原子均采用sp2杂化 C．苯、二氧化碳是非极性分子，水和甲醛是极性分子 D．水的沸点比甲醛的高得多，是因为水分子间能形成氢键，而甲醛分子间不能形成氢键 ‎[解析]　苯与B3N3H6价电子总数相等，原子数也相等，互为等电子体，A正确。甲醛、苯分子中的碳原子均含有3个σ键，没有孤电子对，采用sp2杂化，二氧化碳中碳原子含有2个σ键，没有孤电子对，采用sp杂化，B错误。苯、CO2结构对称，正负电荷的中心重合，为非极性分子；水和甲醛的正负电荷的中心不重合，为极性分子，C正确。水的沸点比甲醛的高得多，是因为水分子间能形成氢键，D正确。‎ ‎[答案]　B ‎6．2007年美国科学家宣称：普通盐水在无线电波照射下可燃烧，这一发现，有望解决用水作为人类能源的重大问题。无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”，释放出氢原子，若点火，氢原子就会在该种频率下持续燃烧。上述中“结合力”实质是(　　)‎ A．分子间作用力 B．氢键 C．非极性共价键 D．极性共价键 ‎[解析]　水中没有游离态的氢原子，氢原子以共价键与氧原子形成水，无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”，释放出氢原子，这种结合力为共价键，该共价键是由不同元素形成的，为极性共价键。‎ ‎[答案]　D ‎7．当干冰升华时，下列各项中发生变化的是(　　)‎ A．分子内化学键 B．分子间距离 C．分子构型 D．氢键 ‎[解析]　干冰升华，只是由二氧化碳固体变成二氧化碳气体，改变的是二氧化碳的分子间距离和分子间作用力，发生的是物理变化，与分子内的共价键无关。‎ ‎[答案]　B ‎8．近年来，科学家合成了一系列具有独特化学特性的(AlH3)n氢铝化合物。已知，最简单的氢铝化合物的分子式为Al2H6，它的熔点为150℃，燃烧热极高。Al2H6球棍模型如图所示。下列有关说法肯定错误的是(　　)‎ 9‎ A．化合物Al2H6中存在分子间作用力 B．氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料 C．Al2H6在空气中完全燃烧，产物为氧化铝和水 D．Al2H6中含有离子键和极性共价键 ‎[解析]　Al2H6属于分子式，并且熔点为150℃，熔点较低，在固态时所形成的晶体存在分子间作用力，A正确；燃烧时放出大量的热，可成为未来的储氢材料和火箭燃料，B正确；根据元素组成可知Al2H6在空气中完全燃烧，产物为氧化铝和水，C正确；Al2H6为共价化合物，化合物中Al和H之间为共价键，不具有离子化合物的特征，说明不含离子键，D错误。‎ ‎[答案]　D ‎9．(双选)下列物质的分子中含有极性键的非极性分子是(　　)‎ A．H2O2 B．CS2‎ C．CCl4 D．C2H5OH ‎[解析]　A、D中有H－O键、C－H键、C－O键是极性键，且H2O2、C2H5OH是极性分子；CS2、CCl4是非极性分子，但其中的C===S键、C－Cl键是极性键。‎ ‎[答案]　BC ‎10．NH3、H2S等分子是极性分子，CO2、BF3、CCl4等分子是极性键形成的非极性分子。根据上述事实可推出ABn型分子是非极性分子的经验规律是(　　)‎ A．分子中不能含有H原子 B．在ABn分子中A原子的所有价电子都参与成键 C．在ABn分子中所有的共价键都相同 D．在ABn分子中A的相对原子质量应小于B的相对原子质量 ‎[解析]　由给定的信息可知，由极性键构成的非极性分子中的中心原子无孤电子对，即中心原子所有价电子都参与成键。‎ ‎[答案]　B ‎11．如图中每条折线表示周期表ⅣA～ⅦA中的某一族元素氢化物的沸点变化，每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是(　　)‎ 9‎ A．H2S B．HCl C．PH3 D．SiH4‎ ‎[解析]　在ⅣA～ⅦA中的氢化物里，NH3、H2O、HF因存在氢键，故沸点高于同主族相邻元素氢化物的沸点，只有ⅣA元素氢化物不存在反常现象，故a点代表的应是SiH4。‎ ‎[答案]　D ‎12．下列事实不能用分子间作用力解释的是(　　)‎ A．HF、H2O的沸点比HCl、H2S的沸点高很多 B．正戊烷的沸点比新戊烷的沸点高 C．的沸点比的沸点低 D．Na2O的熔点比MgO的熔点低 ‎[解析]　A中HF、H2O分子间可形成氢键，所以比HCl、H2S的沸点高；B中正戊烷为直链形，分子间靠的比较近，所以比新戊烷沸点高；C中存在分子内氢键，而存在分子间氢键，前者比后者沸点低；D中二者均为离子化合物，与分子间作用力无关，所以选D。‎ ‎[答案]　D ‎13．已知N、P同属于元素周期表的第ⅤA族元素，N在第二周期，P在第三周期。NH3分子呈三角锥形，氮原子位于锥顶，三个氢原子位于锥底，N－H键间的夹角是107°。‎ ‎(1)PH3分子与NH3分子的构型关系是________(填“相同”或“相似”或“不相似”)，P－H________极性(填“有”或“无”)，PH3分子________极性(填“有”或“无”)。‎ 9‎ ‎(2)NH3与PH3相比，热稳定性________(填化学式)更强。‎ ‎(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________(填字母编号)。‎ 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)氮原子与磷原子结构相似，NH3与PH3分子结构也相似，P－H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，PH3比NH3热稳定性弱。‎ ‎(3)“易液化”属于物质的物理性质，NH3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、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。现实是NH3比PH3易液化，这种反常现象的客观存在，这当中必有特殊的原因。‎ ‎[答案]　(1)相似　有　有　(2)NH3　(3)D ‎14．科学家发现在特殊条件下，水能表现出许多有趣的结构和性质。一定条件下给水施加一个弱电场，常温常压下水结成冰，俗称“热冰”，其计算机模拟图如下。‎ ‎(1)下列关于“热冰”叙述正确的是________。‎ ‎①使水结成“热冰”采用“弱电场”的条件，说明水分子是极性分子 ‎②“热冰”中的水分子之间是以共价键结合在一起的 ‎③“热冰”中的水分子之间是以氢键结合在一起的 ‎④“热冰”的化学性质与水的化学性质差别很大 ‎(2)请你展开想象，给“热冰”设计一个应用举例：‎ ‎______________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎[解析]　(1)在弱电场的条件下，水变成“热冰”，说明水是极性分子，因为只有极性分子才会在电场中发生运动。从图示看出：“热冰”中水分子排列非常规则，且一个H2O分子与周围四个水分子以氢键结合在一起。故选①③。‎ ‎(2)“热冰”的形成条件是“常温常压”，故可用于建造室温溜冰场或做冰雕。‎ 9‎ ‎[答案]　(1)①③‎ ‎(2)建造室温溜冰场或室温条件下做冰雕 ‎15．请指出表中分子的空间构型，判断其中哪些属于极性分子，哪些属于非极性分子。‎ 分子 空间 构型 极性(非极 性)分子 分子 空间 构型 极性(非极 性)分子 O2‎ HF CO2‎ H2O BF3‎ NH3‎ CCl4‎ ‎[解析]　对于多原子分子CO2、BF3、CCl4、H2O、NH3，它们中心原子分别以sp、sp2、sp3、sp3、sp3杂化，分子空间构型分别为直线形、平面三角形、正四面体形、V形和三角锥形。由于O2、CO2、BF3、CCl4均为对称结构，所以它们均为非极性分子。HF、H2O、NH3空间结构不对称，均为极性分子。‎ ‎[答案]　‎ ‎16.X、Y、Z、E四种元素中，X原子核外的M层上只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素，E在元素周期表中的各元素中电负性最大。请回答下列问题：‎ ‎(1)X、Y、E的元素符号为________、________、________。‎ ‎(2)X、Y、Z、E的氢化物中，存在氢键的是________(用化学式表示)，用氢键表示式写出它们的氢化物溶液中存在的所有氢键 ‎________________________________________________。‎ 9‎ ‎[解析]　(1)由泡利不相容原理知X的核外电子排布为：1s22s22p63s23p4，为硫元素；Y为碳元素，Z为氧元素，E为氟元素。‎ ‎(2)在H2S、CH4、H2O、HF中，H2O、HF中存在氢键，并且它们的氢化物溶液中存在的氢键有四种：水分子之间，H2O与HF之间，HF分子之间。‎ ‎[答案]　(1)S　C　F ‎(2)H2O、HF　F－H…F、F－H…O、O－H…O、O－H…F ‎17．水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化学键之间)彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体。‎ ‎(1)1 mol冰中有________mol“氢键”。‎ ‎(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的微粒，其电离方程式为：________________________。‎ 已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，其可能的原因是________________________________________。‎ ‎(3)氨气极易溶于水的原因之一也与氢键有关。请判断NH3溶于水后，形成的NH3·H2O的合理结构是下图的(a)还是(b)？________。‎ ‎[解析]　(1)每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，故每个水分子形成的氢键数为4/2＝2‎ ‎(2)H2O会电离出H＋和OH－，H＋以H3O＋的形式存在，即2H2OH3O＋＋OH－；在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，可能是因为双氧水分子之间存在更强烈的氢键。‎ ‎(3)由一水合氨的电离特点确定。‎ ‎[答案]　(1)2　(2)H2O＋H2OH3O＋＋OH－　双氧水分子之间存在更强烈的氢键 ‎(3)b ‎[能力提升]‎ ‎18．双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂。已知H2O2分子的结构如下图所示。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，书面角为93°52′，而两个O－H键与O－O键的夹角均为96°52′。试回答：‎ 9‎ ‎(1)H2O2分子的电子式为__________，结构式为__________。‎ ‎(2)H2O2分子中存在__________键和__________键，为__________(填“极性”或“非极性”)分子。‎ ‎(3)H2O2难溶于CS2，其原因是_______________________。‎ ‎(4)H2O2分子中氧元素的化合价为__________，原因是_____。‎ ‎[解析]　(2)H2O2分子的空间构型为不对称结构，应为极性分子，含有O—O非极性键和O—H极性键。(3)根据“相似相溶”原理可知，H2O2难溶于非极性溶剂CS2。(4)共用电子对的偏移决定了元素在化合物中的化合价。‎ ‎[答案]　(1)HH　H—O—O—H ‎(2)极性　非极性　极性 ‎(3)因为H2O2为极性分子，CS2为非极性分子，根据“相似相溶”原理可知H2O2难溶于CS2‎ ‎(4)－1　因为O—O键为非极性键，O—H键为极性键，共用电子对偏向氧，故氧元素显－1价。‎ ‎19．卤素化学丰富多彩，能形成卤化物、卤素互化物、多卤化物等多种类型的化合物。‎ ‎(1)基态溴原子的价电子排布式为________。 ‎ ‎(2)卤素互化物如IBr、ICl等与卤素单质结构相似、性质相近。则Cl2、IBr、ICl的沸点由高到低的顺序为______________。 ‎ ‎(3)气态氟化氢中存在二聚分子(HF)2，这是由于________。 ‎ ‎(4)I3＋属于多卤素阳离子，根据VSEPR模型推测I3＋的立体构型为________，中心原子杂化类型为________。 ‎ ‎(5)IBr和水能发生反应，生成物中有一种为三原子分子，写出该化合物的结构式________。 ‎ ‎[解析]　(1)溴原子为第四周期第ⅦA族元素，价电子排布式为4s24p5；(2)卤素互化物如IBr、ICl等与卤素单质结构相似，则Cl2、ICl、IBr的沸点随着相对分子质量增加而增大，因此沸点按由高到低的顺序为IBr>ICl>Cl2。(3)气态氟化氢存在二聚分子的原因是因为存在分子间氢键。(4)立体构型为V形，中心原子杂化类型为sp3。(5)IBr和水能发生反应，生成物为HBr和HIO，其中有一种三原子分子为HIO，结构式为H－O－I。‎ ‎[答案]　(1)4s24p5　(2)IBr>ICl>Cl2　(3)HF分子间形成氢键　(4)V形　sp3‎ 9‎ ‎　(5)H－O－I 9‎