学年新教材高中化学第二章分子结构与性质31键的极性和分子的极性范德华力和氢键及其.docx
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学年新教材高中化学第二章分子结构与性质31键的极性和分子的极性范德华力和氢键及其.docx
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学年新教材高中化学第二章分子结构与性质31键的极性和分子的极性范德华力和氢键及其
键的极性和分子的极性X德华力和氢键及其对物质性质的影响
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括4小题,每小题5分,共20分)
1.(2020·某某高二检测)下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是
( )
A.在相同条件下,N2在水中的溶解度小于O2
B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
D.CH3CH3、CH3CH2CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高
【解析】选B。
A项中,N2和O2都是非极性分子,在水中的溶解度都不大,但在相同条件下,O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大,故O2在水中的溶解度大于N2。
B项中,HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子中的氢卤键的强弱有关,而与分子间作用力无关。
C项中,F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相似,分子间作用力随相对分子质量的增大而增大,故其熔、沸点逐渐升高。
D项中,烷烃分子之间的作用力随相对分子质量的增大而增大,故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高,在烷烃的同分异构体中,支链越多分子结构越对称,分子间作用力越小,熔、沸点越低,故异丁烷的沸点小于正丁烷。
【补偿训练】
下列关于X德华力的叙述正确的是( )
A.是一种较弱的化学键
B.分子间的X德华力越大,分子就越稳定
C.相对分子质量相同的分子之间的X德华力也相同
D.稀有气体的原子间存在X德华力
【解析】选D。
X德华力是分子间存在的较弱的相互作用,它不是化学键,A错误;分子的稳定性是由形成分子的原子之间的化学键强弱决定的,与分子间作用力大小无关,B错误;相对分子质量相同,X德华力不一定相同,如CO与N2,相对分子质量相同,但分子间作用力CO大,C错误;稀有气体为单原子分子,分子之间靠X德华力相结合,D正确。
2.如图中每条折线表示周期表第ⅣA族~第ⅦA族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( )
A.HClB.H2S
C.SiH4D.PH3
【解析】选C。
ⅤA族~ⅦA族元素形成的氢化物中,NH3、H2O、HF分子间存在氢键,故沸点高于同主族相邻元素氢化物;而ⅣA族元素的氢化物没有此规律,氢化物沸点随相对分子质量增大而升高,因此最下方折线代表ⅣA族元素Si的氢化物的沸点,故a代表SiH4,C正确。
3.下列叙述不正确的是( )
A.卤化氢分子中,卤素的非金属性越强,共价键的极性越强,稳定性也越强
B.以极性键结合的分子,不一定是极性分子
C.判断A2B或AB2型分子是极性分子的依据是具有极性键且分子构型不对称,键角小于180°,为非直线形结构
D.非极性分子中,各原子间都应以非极性键结合
【解析】选D。
对比HF、HCl、HBr、HI分子中H—X极性键的强弱,可知卤素中非金属性越强,键的极性越强。
以极性键结合的双原子分子,一定是极性分子,但以极性键结合的多原子分子,也可能是非极性分子,如CO2。
A2B型如H2O、H2S等,AB2型如CO2、CS2等,判断其为极性分子的依据是必有极性键且电荷分布不对称。
CO2、CH4等多原子分子,其电荷分布对称,这样的非极性分子中可以含有极性键。
【补偿训练】
1.已知CO2、BF3、CH4都是非极性分子,NH3、H2S、H2O、SO2都是极性分子,由此可推知ABn型分子是非极性分子的经验规律是( )
A.分子中所有原子在同一平面内
B.分子中不含氢原子
C.在ABn型分子中,A元素为正价
D.在ABn型分子中,A原子最外层电子都已成键
【解析】选D。
结合所给出的实例分析可知,当A元素的最外层电子均已成键时,分子无极性。
2.肼(N2H4)分子中所有原子均达到稀有气体原子的稳定结构,它的沸点高达113℃,已知肼的球棍模型如图所示,下列有关说法不正确的是( )
A.肼是由极性键和非极性键构成的非极性分子
B.肼沸点高达113℃,可推测肼分子间能形成氢键
C.肼分子中氮原子采用sp2杂化方式
D.32g肼分子中含有5NA个σ键
【解析】选C。
肼分子中含有极性键和非极性键,正负电荷中心重合,为非极性分子,故A正确;肼中含有N—H键,分子间能形成氢键,沸点较高,故B正确;肼的结构简式是H2N—NH2,氮采用sp3杂化,故C错误;32g肼的物质的量为n=
32g/32g·mol-1=1mol,1mol肼中含5molσ键,含有σ键的总数为5NA,故D正确。
4.PH3是一种无色剧毒气体,其分子结构和NH3相似,但P—H键键能比N—H键键能低。
下列判断错误的是( )
A.PH3分子呈三角锥形
B.PH3分子是极性分子
C.PH3沸点低于NH3沸点,因为P—H键键能低
D.PH3分子稳定性低于NH3分子,因为N—H键键能高
【解析】选C。
PH3同NH3构型相同,因中心原子上有一对孤电子对,均为三角锥形,属于极性分子,故A、B项正确;PH3的沸点低于NH3,是因为NH3分子间存在氢键,C项错误;PH3的稳定性低于NH3,是因为N—H键键能高,D项正确。
【补偿训练】
1.二甘醇可用作溶剂、纺织助剂等,一旦进入人体会导致急性肾衰竭,危及生命。
二甘醇的结构简式是HOCH2CH2OCH2CH2OH。
下列有关二甘醇的叙述正确的是
( )
A.符合通式H2nO3
B.能溶于水,不溶于乙醇
C.分子间不存在X德华力
D.分子间能形成氢键
【解析】选D。
二甘醇的分子式为C4H10O3,不符合通式H2nO3,A错误;二甘醇属于有机物,且题干中“二甘醇可用作溶剂”推知二甘醇能溶于乙醇,B错误;二甘醇为分子,分子间存在X德华力,C错误;二甘醇分子中存在H—O键,分子间能形成氢键,D正确。
2.有一种AB2C2型分子,在该分子中A为中心原子。
下列关于该分子的立体构型和极性的说法中,正确的是( )
A.假设为平面四边形,则该分子一定为非极性分子
B.假设为四面体形,则该分子一定为非极性分子
C.假设为平面四边形,则该分子可能为非极性分子
D.假设为四面体形,则该分子可能为非极性分子
【解析】选C。
二、非选择题(本题包括1小题,共10分)
5.A、B、C、D四种元素,已知A原子核内只有一个质子,B原子的电子总数恰好与D原子最外层电子数相等,且D原子最外层电子数是其次外层电子数的3倍,又知A、B、C、D的原子序数依次增大。
据此推知:
(1)A与D组成的化合物,其化学式可表示为________。
(2)B与D组成的化合物中,属于极性分子的化学式为_________________;
属于非极性分子的结构式为________。
(3)A与C组成的四核分子属于________(填“极性”或“非极性”)分子。
【解析】A原子核内只有一个质子,则A为氢元素。
D原子最外层电子数是次外层电子数的3倍,其电子层结构为
则D为氧元素。
B原子的电子总数等于氧原子最外层电子数,则B为碳元素。
因为A、B、C、D的原子序数依次增大,所以C必为氮元素。
A与D可组成H2O和H2O2两种化合物;B与D可形成CO和CO2两种化合物,其中CO2为非极性分子;A与C形成的化合物NH3为极性分子。
答案:
(1)H2O、H2O2
(2)COO
C
O(3)极性
【补偿训练】
(2019·某某高二检测)已知和碳元素同主族的X元素位于周期表中的第1个长周期,短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3,它们所形成化合物的分子式是XY4。
试回答:
(1)X元素的原子基态时电子排布式为________________________________;
Y元素原子最外层电子的电子排布图为___________________。
(2)该化合物的立体构型为________,中心原子的杂化类型为________,分子为________________(填“极性分子”或“非极性分子”)。
(3)该化合物在常温下为液体,该化合物中分子间作用力是________________。
(4)该化合物的沸点与SiCl4比较,________(填化学式)的高,原因是__ _____
________________。
【解析】X位于第四周期第ⅣA族,为锗(Ge)元素。
若Y为第二周期元素,第二周期元素只有两个电子层,则内层电子数为2,不符合题意;若Y为第三周期元素,由题意知为氯元素,电子排布式为1s22s22p63s23p5。
(1)由构造原理写出32Ge、17Cl的电子排布式、电子排布图。
(2)GeCl4中锗原子中无孤电子对,故GeCl4为正四面体形分子,锗原子采取sp3杂化。
(3)该化合物熔点低,分子间存在X德华力。
(4)GeCl4的相对分子质量比SiCl4大,沸点比SiCl4高。
答案:
(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2
(2)正四面体形 sp3杂化 非极性分子 (3)X德华力 (4)GeCl4 二者结构相似,GeCl4相对分子质量大,分子间作用力强,沸点高
一、选择题(本题包括1小题,共5分)
6.(2020·某某高二检测)BF3与一定量的水形成晶体Q[(H2O)2·BF3],Q在一定条件下可转化为R:
晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及( )
①离子键②共价键③配位键④氢键⑤X德华力
A.①④ B.②⑤ C.① D.①⑤
【解析】选C。
Q中非金属元素原子之间易形成共价键,硼原子含有空轨道、氧原子含有孤电子对,所以硼原子和氧原子之间存在配位键,分子之间存在X德华力,水分子中的氧原子和其他分子中的氢原子易形成氢键,所以不涉及的是离子键。
【补偿训练】
前中国科学院院长卢嘉锡与法裔加拿大科学家Gignere巧妙地利用尿素(H2NCONH2)和H2O2形成化合物H2NCONH2·H2O2,不但使H2O2稳定下来,而且其结构也没有发生改变,得到了可供衍射实验的单晶体。
下列说法中不正确的是( )
A.H2NCONH2与H2O2是通过氢键结合的
B.H2O2分子中只含σ键,不含π键
C.H2NCONH2中σ键与π键的数目之比为7∶1
D.H2NCONH2和H2O2均属于非极性分子
【解析】选D。
根据题意,H2O2稳定下来,而且其结构也没有发生改变,因此H2NCONH2与H2O2是通过氢键结合的,A项正确;H2O2的结构式为H—O—O—H,单键为σ键,只含σ键,不含π键,B项正确;尿素的结构简式为
单键均为σ键,在C
O中,有一个σ键和一个π键,则共有6个单键和双键中1个σ键,共7个σ键,π键有1个,其比例为7∶1,C项正确;H2NCONH2和H2O2分子结构均不对称,所以不属于非极性分子,D项错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共15分)
7.X、Y、Z、M、Q是中学化学常见的五种元素,原子序数依次增大,其结构或性质信息如下表:
元素
结构或性质信息
X
其原子最外层电子数是内层电子数的2倍
Y
基态原子最外层电子排布式为nsnnpn+1
Z
非金属元素,其单质为固体,在氧气中燃烧时有明亮的蓝紫色火焰
M
单质在常温、常压下是气体。
基态原子的M层上有1个未成对的p电子
Q
其与X形成的合金为目前用量最多的金属材料
(1)Q元素基态原子的电子排布式是______________,Y原子的电子排布图是____________。
(2)比较Y元素与氧元素的第一电离能:
________>________;X和Z形成的化合物XZ2为一种液体溶剂,其化学式是__________,分子中的σ键和π键数目之比为________。
(3)M的气态氢化物和氟化氢相比稳定性强的是________(写化学式),其原因是__ ________________; 沸点高的是________(写化学式),其原因是__ ______
______________________。
【解析】X原子最外层电子数是内层电子数的2倍,最外层最多含有8个电子,则X含有两个电子层,最外层含有4个电子,则X为C;Y的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,s能级含有2个电子,则n=2,Y的最外层电子排布式为2s22p3,则Y为N;Z为非金属元素,其单质为固体,在氧气中燃烧时有明亮的蓝紫色火焰,则Z为S;基态原子的M层上有1个未成对的p电子,则M的电子排布式为1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5,为铝元素或氯元素,由于M单质常温、常压下是气体,所以M是氯元素;Q与X形成的合金为目前用量最多的金属材料,该合金为钢,则Q为Fe。
(1)Q为Fe,铁原子核外有26个电子,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2,Y为氮元素,电子排布图为
。
(2)核外电子排布处于半充满、全充满、全空时较稳定,N的2p能级是半充满状态,因此第一电离能N>O;X和Z形成的化合物XZ2为CS2,结构式为S
C
S,σ键和π键数目之比为1∶1。
(3)非金属性越强,对应气态氢化物越稳定,非金属性:
F>Cl,则气态氢化物的稳定性HF>HCl;由于HF分子间存在氢键,所以氟化氢的沸点比HCl高。
答案:
(1)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
(2)N O CS2 1∶1
(3)HF 元素非金属性F>Cl,所以HF稳定
HF HF分子之间存在氢键,所以HF沸点高
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