完整版高中化学选修三分子的性质专题练习解析.docx
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完整版高中化学选修三分子的性质专题练习解析
分子的性质
【学习目标】
1、知道极性共价键和非极性共价键;结合常见物质分子立体结构会判断极性分子和非极性分子。
2、理解范德华力、氢键的概念及其对物质性质的影响。
3、从分子结构的角度,认识“相似相溶”规律。
4、了解“手性分子”的结构及其在生命科学等方面的应用。
5、能用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性。
【要点梳理】
要点一、共价键的极性--极性键和非极性键【高清课堂:
分子结构与性质#键的极性与分子的极性】
1、分类依据:
共用电子对是否偏移,发生偏移为极性键;不发生偏移为非极性键。
说明:
极性键中共用电子对偏向的一方带负电荷用δ-表示;共用电子对偏离的一方带正电荷用δ+表示。
2、判断技巧:
形成共价键的两原子是否为同种原子,如相同,为非极性键;如不同,为极性键。
原子电负性(元素非金属性)差值越大的,共用电子对偏移程度大,键的极性就越大。
要点诠释:
化学键类型和物质类别的关系
1)、不含有化学键的物质:
稀有气体分子。
2)、只含非极性共价键的物质:
同种非金属元素构成的单质。
如:
H2、P4、金刚石等
3)、只含极性共价键的物质:
一般是不同非金属元素构成的共价化合物。
如:
HCl、NH3等
4)、既有非极性共价键又有极性共价键的物质:
如:
H2O2、C2H2、CH3CH3、C6H6等
5)、只含有离子键的物质:
活泼金属与活泼非金属元素形成的化合物。
如:
Na2S、CsCl、K2O、NaH等
6)、既有离子键又有非极性键的物质:
如:
Na2O2、CaC2等
7)、既有离子键又有极性键的物质:
如:
NaOH
8)、有离子键、共价键、配位键组成的物质:
如:
NH4Cl
要点二、分子的极性
1、非极性分子:
正负电荷中心重合的分子称为非极性分子,它的分子中各个键的极性的向量和等于零。
例如:
X2型双原子分子(如H2、Cl2、Br2等)、XYn型多原子分子中键的极性互相抵消的分子(如CO2、CCl4等)都属非极性分子。
2、极性分子:
正负电荷中心不重合的分子称为极性分子,它的分子中各个键的极性向量和不等于零。
例如:
XY型双原子分子(如HF、HCl、CO、NO等),XYn型多原子分子中键的极性不能互相抵消的分子(如SO2、H2O、NH3等)都属极性分子。
3、分子极性的判断方法:
(1).全部由非极性键构成的分子一般是非极性分子。
(O3例外)
(2).由极性键构成的双原子分子一定是极性分子。
(3).在含有极性键的多原子分子中,如果结构对称则键的极性得到抵消,其分子为非极性分子。
如果分子结构不对称,则键的极性不能完全抵消,其分子为极性分子。
(4).ABn型分子极性简便判别方法
A.孤对电子法
在ABn型分子中,若中心原子A无孤对电子(未成对电子),则是非极性分子,若中心原子A有孤对电子则是极性分子。
例如:
CO2、CH4、SO3中心原子(C、S)无孤对电子,是非极性分子。
而像H2O、NH3、NP3中心原
子(O、N)有孤对电子,则为极性分子。
B.空间形状法
具有平面三角形、直线形、正四面体形等完全对称结构的分子为非极性分子;而折线形、三角锥形等非完全对称型分子为极性分子。
例如:
SO3、BF3(平面三角形),CO2、CS2(直线形)、CH4、CCl4(正四面体形)的分子为非极性分子;H2O、H2S(折线形),NH3、PH3(三角锥形)的分子是极性分子。
C.化合价法
ABn型分子中中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数(最高正价)时,该分子为非极性分子。
例如:
PCl5中P的化合价为+5价,所以PCl5是非极性分子。
PCl3中P的化合价为+3价,所以PCl3是极性分子。
要点诠释:
(1)极性键与极性分子,非极性键与非极性分子不存在对应关系。
(2)由非极性键形成的双原子、多原子分子,其正电中心和负电中心重合,所以一般都是非极性分子。
(3)含极性键的分子有没有极性,必须依据分子中极性键的极性向量和是否等于零而定。
要点三、范德华力
1、概念:
分子之间存在着一种较弱的相互作用,其结合能大约只有几个千卡·摩尔-1,比化学键能约小一二个数量级。
气体分子能凝聚成液体或固体,主要就靠这种分子间作用。
因为范德华第一个提出这种相互作用,所以常叫做范德华力。
2、影响因素:
相对分子质量越大,范德华力越强;(主要因素)
分子的极性越大,范德华力越强。
3、对物质性质的影响。
对于结构相似的物质来说,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔点、沸点也越高
要点四、氢键【高清课堂:
分子结构与性质#氢键】
1、概念:
氢原子与电负性很大、半径很小的原子X(F,O,N)以共价键形成强极性键H-X,这个氢原子还可以吸引另一个键上具有孤对电子、电负性大、半径小的原子Y,形成具有X-H…Y形式的物质。
这时氢原子与Y原子之间的相互作用叫做氢键(以H…Y表示)。
分类:
分子间氢键与分子内氢键
2、一般分子形成氢键必须具备两个基本条件:
(1)分子中必须有一个与电负性很强的元素形成强极性键的氢原子。
(2)分子中必须有带孤对电子,电负性大,原子半径小的元素。
3、影响因素:
(1)氢键的强弱与X和Y的电负性大小有关,电负性越大,氢键越强。
(2)氢键的强弱还和Y的半径大小有关,Y的半径越小,越能接近H-X键,形成的氢键也越强。
4、氢键的键长和键能:
氢键的键长是指X-H…Y中X与Y原子的核间距离。
氢键的键能是指被破坏H…Y键所需要的能量。
氢键的键能约为15-30kJmol-1,比一般化学键的键能小得多,和范德华力的数量级相同,比范德华力要大。
5、对物质性质的影响。
(1)对沸点和熔点的影响
在同类化合物中,能形成分子间氢键的物质,其熔点、沸点要比不能形成分子间氢键的物质的熔点、沸点高些。
因为要使固体熔化或液体汽化,不仅要破坏分子间的范德华力,还必须提供额外的能量破坏氢键。
(2)对溶解度的影响
在极性溶剂中,如果溶质分子和溶剂分子之间可以形成氢键,则溶质的溶解度增大。
说明:
分子内氢键的形成,使分子具有环状闭合的结构。
一般会使物质的熔沸点下降,在极性溶剂中的溶解度降低。
要点诠释:
I、范德华力与氢键的比较
范德华力
氢键
概念
分子之间存在着一种较弱的相互作用
氢原子与电负性很大、半径很小的原子X(F,O,N)以共价键形成强极性键H-X,这个氢原子还可以吸引另一个键上具有孤对电子、电负性大、半径小的原子Y,形成具有X-H…Y形式的物质
存在范围
分子间
某些含强极性键氢化物的分子间(HF、H2O、NH3)或分子内(某些有机物)
强度比较
结合能大约只有几个千卡·摩尔-1,比化学键能约小一二个数量级
氢键的键能约为15-30kJmol-1,比一般化学键的键能小得多,和范德华力的数量级相同,比范德华力要大。
影响强度的因素
相对分子质量越大,范德华力越强;(主要因素)
分子的极性越大,范德华力越强。
(1)氢键的强弱与X和Y的电负性大小有关。
电负性越大,氢键越强。
(2)氢键的强弱还和Y的半径大小有关,Y的半径越小,越能接近H-X键,形成的氢键也越强。
对物质性质的影响
对于结构相似时的物质来说,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔点、沸点也越高。
(1)对沸点和熔点的影响
(2)对溶解度的影响
II、含范德华力或氢键的物质熔沸点大小比较规律
(1)组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,熔沸点越高。
例如:
熔沸点:
O2>N2,HI>HBr>HCl,CS2>CO2,CCl4>CH4。
说明:
有机物中,同系物之间遵循这个规律。
(2)组成和结构不相似的物质,分子极性越大,熔沸点越高。
例如:
CO与N2,前者为极性分子后者为非极性分子,所以熔沸点:
CO>N2
(3)在同分异构体中,一般的说,支链越多,熔沸点越低。
例如:
沸点:
正戊烷>异戊烷>新戊烷
(4)芳香族化合物中,其熔沸点高低顺序是邻>间>对位化合物。
例如:
沸点:
邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯
(5)当分子中存在氢键时,其熔沸点会突然增大。
例如:
沸点HF>HI,H2O>H2Te
要点五、溶解性
1、相似相溶原理
(1)极性溶剂(如水)易溶解极性物质
(2)非极性溶剂(如苯、汽油、四氯化碳、酒精等)能溶解非极性物质(Br2、I2等)
(3)含有相同官能团的物质互溶,如水中含羟基(-OH)能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸。
2、影响物质溶解的因素
(1)内因:
相似相溶原理
(2)外因:
影响固体溶解度的主要因素是温度;影响气体溶解度的主要因素是温度和压强。
(3)其他因素:
A.如果溶质与溶剂之间能形成氢键,则溶解度增大,且氢键越强,溶解性越好。
如:
NH3。
B.溶质与水发生反应时可增大其溶解度,如:
SO2。
要点六、手性【高清课堂:
分子结构与性质#手性】
1、概念
原子组成和原子排列方式相同,但是不能重合,而互为镜像关系的两种物质,互称为手性异构体
2.手性碳原子的判断
同一个C原子连接4个不同的原子或原子团,为手性碳原子
3.手性分子的判断
一般来说,分子中有手性碳原子即为手性分子。
要点七、无机含氧酸的酸性【高清课堂:
分子结构与性质#无机含氧酸的酸性】
1、经验规律:
将酸改写成(HO)-mROn的形式,n值越大,酸性越强
2、规律:
同主族,从上向下,非金属性减弱,最高价氧化物对应水化物酸性减弱;
同周期,从左至右,非金属性增强,最高价氧化物对应水化物酸性增强;
同一元素,不同价态的元素含氧酸酸性高价大于低价。
【典型例题】
类型一:
关于键的极性、分子的极性
例1下列对极性分子和非极性分子的认识是否正确,请用“√”“×”表示
(1)只含非极性键的分子一定是非极性分子()
(2)含有极性键的分子一定是极性分子()
(3)非极性分子一定含有非极性键()
(4)极性分子一定含有极性键()
【思路点拨】本题考查共价键的极性以及共价键形成分子的极性,注意区分两者间的差别。
【解析】
(1)(4)中O3是个特例。
(2)(3)中如CH4这样的分子,正负电荷的中心重合,属于非极性分子,但其分子中的共价键全部都是极性键。
【答案】
(1)×
(2)×(3)×(4)×
【总结升华】若形成共价键的两个原子相同,则该键必为非极性键;若不同则为极性键。
由共价键构成的分子,若高度对称、正负电荷中心重合,则该分子为非极性分子,反之为极性分子。
例2实验测得BeCl2为共价化合物,两个Be—Cl键间的夹角为180°。
由此可见,BeCl2属于()
A.由极性键构成的极性分子 B.由极性键构成的非极性分子
C.由非极性键构成的极性分子 D.由非极性键构成的非极性分子
【解析】键角180°说明分子为直线形,正负电荷中心重合为非极性分子;Be、Cl为不同原子,所以两者之间形成的共价键是极性共价键。
【答案】B
举一反三:
【变式1】(2015四川绵阳一诊)肼(H2N—NH2)和偏二甲肼[H2N—N(CH3)2]均可用作火箭燃料。
查阅资料得知,肼是一种良好的极性溶剂,沿肼分子球棍模型的氮氮键方向观察,看到的平面图如下图所示。
下列说法不正确的是()
A.肼分子中的氮原子采取sp3杂化
B.肼分子中既有极性键又有非极性键
C.肼分子是非极性分子
D.肼与偏二甲肼互称同系物
【解析】A项,NH3中氮原子的杂化类型是sp3,而肼(N2H4)分子可视为NH3中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的,所以肼分子中氮原子的杂化类型也是sp3;B项,肼分子的结构式为
,故分子中既有极性键又有非极性键;C项,肼是极性分子因为每个氮原子均有一对孤电子对;D项,肼与偏二甲肼在结构上相似,组成上相差两个CH2原子团,互称同系物。
。
【答案】C
【变式2】CH4、NH3、H2O和HF分子中,共价键的极性由强到弱的顺序是( )
A.CH4、NH3、H2O、HF B.HF、H2O、NH3、CH4
C.H2O、HF、CH4、NH3 D.HF、H2O、CH4、NH3
【解析】非金属性越强,吸引电子的能力越强,电子对偏离的程度越大;所以,共价键的极性强弱与非金属性强弱成正比。
因为:
非金属性F>O>C>N;所以B正确。
【答案】B
类型二:
有关范德华力、氢键概念的判断和理解
例3(2015贵阳检测)金属键、共价键、离子键和范德华力是构成物质时粒子间的不同作用力。
下列物质中,只含有上述一种作用力的是()。
A.干冰B.氯化钠C.氢氧化钠D.碘
【思路点拨】本题考查分子间作用力,明确范德华力和分子间氢键均属于分子间作用力,注意其相同点和不同点。
【解析】干冰和碘均由分子构成,分子内部存在共价键(C=O键和I—I键),分子之间则存在范德华力。
氢氧化钠由Na+和OH-构成,阴、阳离子之间的作用为离子键,OH-则是由O和H原子通过共价键结合形成的。
氯化钠由Na+和Cl-构成,只存在离子键。
【答案】B
【总结升华】分子间普遍存在范德华力;分子中的氢原子与电负性很大、半径很小的原子如F,O,N等以共价键形成强极性键为氢键。
氢键的作用力比范德华力更强。
举一反三:
【变式1】你认为下列说法中正确的是()
A、氢键存在于分子之间,不存在于分子之内
B、对于组成和结构相似的分子,其范德华力随着相对分子质量的增大而增大
C、NH3极易溶于水而CH4难溶于水的原因只是因为NH3是极性分子,CH4是非极性分子
D、冰熔化时只破坏范德华力
【解析】A中:
某些有机物分子内也可能形成氢键;C中:
除了相似相溶原理,NH3与水分子之间可以形成氢键,也是它极易溶于水的原因。
D中水分子间还存在氢键。
【答案】B
类型三:
有关物质的溶解性、手性、酸性等的判断和理解
例4下列说法正确的是()
A.HF、HCl、HBr、HI的熔点沸点依次升高。
B.H2O的熔点、沸点大于H2S的是由于H2O分子之间存在氢键。
C.乙醇分子与水分子之间只存在范德华力。
D.氯的各种含氧酸的酸性由强到弱排列为HClO>HClO2>HClO3>HClO4
【思路点拨】本题考查分子物理性质及其影响因素,注意“结构决定性质”的理解。
【解析】A错,因为HF分子间存在氢键,所以沸点最高;C中,乙醇分子间也存在氢键;根据含氧酸的酸性强弱规律:
(HO)-mROn中n越大,酸性越强,所以HClO4的酸性是最强的。
【答案】B
【总结升华】物质的溶沸点受分子间作用力影响且正相关;无机含氧酸酸性受经验规律及非金属性影响;分子的手性受连接原子团的影响。
例5下列化合物中含有手性碳原子的是()
A.CF2 B.
C.CH3CH2OH D.
【解析】根据手性分子的规律:
如果碳原子相连的四个原子或原子团不同时,则该碳原子为手性碳原子;所以,只有D符合题意。
【答案】D
举一反三:
【变式1】下列物质中,难溶于CCl4的是()
A.碘单质 B.水 C.苯 D.甲烷
【解析】根据相似相溶规律:
A、C、D与CCl4分子都是非极性分子,只有B是极性分子。
【答案】B
【巩固练习】
一、选择题
1.下列说法中不正确的是()
A、共价化合物中不可能含有离子键
B、有共价键的化合物,不一定是共价化合物
C、离子化合物中可能存在共价键
D、原子以极性键结合的分子,肯定是极性分子
2.以极性键结合的多原子分子,分子是否有极性取决于分子的空间构型。
下列分子属极性分子的是()
A、H2O B、CO2 C、BCl3 D、NH3
3.下列含氧酸中,酸性最弱的是()
A.HClO B.HNO2 C.H2SO4 D.HIO4
4.下列物质在水中溶解性最好的是()
A.CO2 B.NH3 C.O2 D.CH4
5.下列物质的沸点最高的是()
A.H2O B.H2S C.H2Se D.HF
6.a、b、c、d是四种短周期元素。
a、b、d同周期,c、d同主族。
a的原子结构示意图
为
,b与c形成化合物的电子式为
。
下列比较中正确的是()
A.原子半径:
a>c>d>b B.电负性a>b>d>c
C.原子序数:
d>a>c>b D.最高价含氧酸的酸性c>d>a
7.(2015四川成都期中)某学生做完实验后,采用以下方法分别清洗仪器,其中应用“相似相溶”规律的是()
A.用稀硝酸清洗做过银镜反应的试管
B.用稀盐酸清洗做过高锰酸钾分解实验的试管
C.用氢氧化钠溶液清洗盛过硅酸的试管
D.用四氯化碳清洗做过碘升华的烧杯
8.关于氢键,下列说法正确的是()
A.每一个水分子内含有两个氢键
B.冰、水和水蒸气中都存在氢键
C.DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的
D.H2O是一种非常稳定的化合物,这是由于氢键所致
9.下列说法不正确的是()
A.互为手性异构体的分子互为镜像
B.利用手性催化剂合成可主要得到一种手性分子
C.手性异构体分子组成相同
D.手性异构体性质相同
10.(2014四川雅安月考)已知O3分子为V字形结构,O3在水中的溶解度和O2比较()
A.O3在水中的溶解度和O2一样B.O3在水中的溶解度比O2小
C.O3在水中的溶解度比O2要大D.没办法比较
11.X、Y、Z均为短周期元素。
已知X元素的某种原子核内无中子,Y元素的原子核外最外层电子数是其次外层电子数的2倍,Z元素是地壳中含量最丰富的元素。
有下列含该三种元素的化学式:
①X2Y2Z2②X2YZ3③X2YZ2④X2Y2Z4⑤X3YZ4⑥XYZ3,其中可能存在对应分子的是()
A.② D.②④ C②⑤⑥ D.①②③④
12.下列物质中,含极性键和非极性键且分子有极性的是()
A.乙烯 B.乙醛 C.甲醇 D.三氯甲烷
二、非选择题
1.A、B、C均为短周期元素,可形成A2C和BC2两种化合物。
A、B、C的原子序数依次递增,A原子的K层的电子数目只有一个,B位于A的下一周期,它的最外层电子数比K层多2个,而C原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个。
(1)它们的元素符号分别为:
A_________________;B_________________;C___________________;
(2)BC2是由___________________键组成的___________________(填“极性”或“非极性”)分子。
2.PtCl2(NH3)2可以形成两种固体,一种为淡黄色,在水中的溶解度小,另一种为黄绿色,在水中的溶解度较大,请回答下列问题:
⑴PtCl2(NH3)2是平面正方形结构,还是四面体结构___________________
⑵请在以下空格内画出这两种固体分子的几何构型图,
淡黄色固体:
___________________,
黄绿色固体:
___________________
⑶淡黄色固体物质是由___________________分子组成,黄绿色固体物质是由___________________分子组成(填“极性分子”或“非极性分子”)
⑷黄绿色固体在水中溶解度比淡黄色固体大,原因是_____________________________________。
3.(2015四川成都期中)A、B、C、D、E、G(G的某种单质可以吸收紫外线)为前三周期的元素。
A元素和B元素的原子都有一个未成对电子,A3+比B-少一个电子层,B原子得一个电子后3p轨道全充满;C原子的p轨道中有3个未成对电子,其气态氢化物在水中的溶解性在同族元素所形成的氢化物中最大;D的最高化合价与最低化合价代数和为4,其最高价氧化物对应的水化物可以用于制取炸药和制作铅蓄电池;E元素的基态原子核外有六种运动状态的电子。
请回答下列问题:
(1)CB3的中心原子的杂化类型是________,立体构型为________,CG3-的立体构型为________。
(2)B、D元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱:
________(填化学式),原因是:
________。
(3)R是由G原子与氢原子构成的18电子分子,R的电子式为________。
(4)C、E、G的第一电离能由大到小的顺序为________。
(5)已知EC-的结构与C2相似,1molEC-中的π键数目为________。
【参考答案与解析】
一、选择题
1.D
【解析】考查化学键与化合物的关系、键的极性与分子的极性的关系。
采用例证法,例如D中:
CH4等对称性分子属于非极性分子。
2.AD
【解析】考查极性分子的判断。
均匀对称型分子属于非极性分子。
如:
CO2直线形、BCl3平面三角形。
3.A
【解析】考查无机含氧酸的酸性比较。
把各酸写出(HO)-mROn的形式,根据n的大小可知A最弱。
4.B
【解析】考查相似相溶规律。
选项中只有氨气是极性分子。
5.A
【解析】考查氢键对物质性质的影响。
水中存在氢键,所以沸点突然升高。
6.D
【解析】考查元素周期律、物质性质的比较。
根据原子核外电子排布规律可知a为Si,根据b的离子可知其为Na,根据c的离子可知其为N则d为P
7.D
【解析】A、B、C三项中,均因发生了化学反应而达到清洗仪器的目的,故均错误;D项中碘和四氯化碳均属于非极性分子,根据“相似相溶”规律,碘易溶于四氯化碳中,故选D。
8.C
【解析】考查氢键的结构、氢键与物质性质的关系
9.D
【解析】考查手性分子的特点
10.C
【解析】因O3分子为V字形结构,为极性分子,O2为非极件分子,根据相似相溶规律可知O3在水中的溶解度比O2大,C项正确。
11.D
【解析】考查元素的原子结构、有机物的分子结构等。
X、Y、Z分别为H、C、O元素,根据碳的四价键原则来分析各分子式的正误。
12.B
【解析】考查键的极性与分子极性的关系
二、非选择题
1.
(1)HCS
(2)极性非极性
【解析】考查利用元素周期律进行元素的推导。
元素推导题关键是找突破口。
本题中是:
K层的电子数目只有一个的元素只有H。
2.⑴平面正方形结构
⑵
⑶非极性极性
⑷根据相似相溶原理,因为淡黄色固体为非极性分子,较难溶于极性溶剂水;
而黄绿色固体为极性分子,易溶于极性溶剂水。
【解析】考查相似相溶规律、分子极性与空间结构的关系。
3.
(1)sp3三角锥形平面三角形
(2)HClO4>H2SO4Cl的非金属性比S强
(3)
(4)N>O>C(5)2NA
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