分子间氢键的存在,使物质的熔、沸点升高,在水中的溶解度增大,如熔、沸点:
H2O>H2S,HF>HCl,NH3>PH3
①影响分子的稳定性②共价键键能越大,分子稳定性越强
[对点演练]
2.下列说法正确的是( )
A.DNA中的碱基配对是通过氢键来实现的
B.氯的各种含氧酸的酸性由强到弱排列为:
HClO>HClO2>HClO3>HClO4
C.水结冰体积膨胀,密度减小,水加热到很高温度都难以分解,这都与水分子间形成氢键有关
D.氢键比分子间作用力强,所以它属于化学键
解析:
选A 氯的各种含氧酸的酸性由强到弱排列为HClO4>HClO3>HClO2>HClO;水结冰体积膨胀,密度减小,与水分子间形成氢键有关,水加热到很高温度都难以分解,这与氢氧键键能有关;氢键比范德华力强,也属于分子间作用力的一种。
[新知探究]
1.溶解性
(1)相似相溶规律
非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂。
如蔗糖和氨易溶于水,难溶于四氯化碳。
萘和碘易溶于四氯化碳,难溶于水。
(2)影响物质溶解性的因素
①外界因素:
主要有温度、压强等。
②氢键:
溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好(填“好”或“差”)。
③分子结构的相似性:
溶质和溶剂的分子结构相似程度越大,其溶解性越好。
如乙醇与水互溶,而戊醇在水中的溶解度明显较小。
④溶质是否与水反应:
溶质与水发生反应,溶质的溶解度会增大。
如SO2与水反应生成的H2SO3可溶于水,故SO2的溶解度增大。
2.手性
(1)手性异构体
具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手和右手一样互为镜像,却在三维空间里不能重叠,互称手性异构体。
(2)手性分子
有手性异构体的分子叫做手性分子。
如乳酸
分子。
3.无机含氧酸分子的酸性
(1)对于同一种元素的含氧酸来说,该元素的化合价越高,其含氧酸的酸性越强。
如酸性:
HClO”或“<”)。
(2)含氧酸的通式可写成(HO)mROn,若成酸元素R相同,则n值越大,酸性越强。
如酸性:
H2SO4>H2SO3(填“>”或“<”)。
[名师点拨]
比较无机含氧酸酸性强弱的方法
无机含氧酸分子之所以显酸性,是因为其分子中含有—OH,而—OH上的H在水分子的作用下能够电离出H+,而显示一定的酸性。
(1)对同一种元素的含氧酸来说,该元素的化合价越高,其含氧酸的酸性越强。
(2)含氧酸可表示为(HO)mROn,若R相同,n值越大,酸性越强。
(3)同主族元素或同周期元素最高价含氧酸的酸性比较,根据非金属性强弱去比较,如HClO4>H3SO4,H2SO4>H2SeO4。
(4)根据羟基氧原子数判断
HnROm:
m-n=
(5)根据电离度来判断
如:
α(H3PO4)>α(HClO),酸性H3PO4>HClO
(6)根据化学反应判断
如H2SO4+Na2SO3===Na2SO4+H2O+SO2↑,酸性:
H2SO4>H2SO3
H2O+CO2+Ca(ClO)2===CaCO3↓+2HClO,酸性:
H2CO3>HClO
[对点演练]
3.(2016·揭阳高二检测)判断含氧酸强弱的一条经验规律是:
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。
如表所示
次氯酸
磷酸
硫酸
高氯酸
含氧酸
Cl-OH
非羟基氧
原子数
0
1
2
3
续表
次氯酸
磷酸
硫酸
高氯酸
酸性
弱酸
中强酸
强酸
最强酸
(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式分别为
、
。
简述二者酸性强弱原因________________。
(2)亚磷酸和亚砷酸与过量的氢氧化钠溶液反应的化学方程式分别为:
①____________________;②____________________。
解析:
亚磷酸(H3PO3)含有的非羟基氧原子比亚砷酸(H3AsO3)多。
非羟基氧原子越多,中心原子正电性越强,酸性越强;①亚磷酸和过量的氢氧化钠溶液反应的化学方程式H3PO3+2NaOH===Na2HPO3+2H2O。
②亚砷酸与过量的氢氧化钠溶液反应的化学方程式H3AsO3+3NaOH===Na3AsO3+3H2O。
答案:
(1)非羟基氧原子越多,中心原子正电性越强,酸性越强
(2)H3PO3+2NaOH===Na2HPO3+2H2O
H3AsO3+3NaOH===Na3AsO3+3H2O
1.下列说法正确的是( )
A.含有非极性键的分子一定是非极性分子
B.非极性分子中一定含有非极性键
C.由极性键形成的双原子分子一定是极性分子
D.键的极性与分子的极性无关
解析:
选C 含有非极性键的分子如果结构不对称,正、负电荷中心不重合,则为极性分子,如H2O2;由极性键形成的分子,如果正、负电荷中心重合如CH4,则为非极性分子;分子的极性除与键的极性有关外,还与分子的空间构型有关。
2.(2016·绵阳高二检)下列现象与氢键有关的是( )
①HF的熔、沸点比第ⅦA族其他元素氢化物的高
②乙醇可以和水以任意比互溶
③冰的密度比液态水的密度小
④水分子高温下也很稳定
⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
A.②③④⑤ B.①②③⑤
C.①②③④D.①②③④⑤
解析:
选B ①因第ⅦA族中,F的非金属性最强,HF中分子之间存在氢键,则HF的为熔、沸点比第ⅦA族其他元素氢化物的高,故①正确;②因乙醇、水分子之间能形成氢键,则乙醇可以和水以任意互溶,故②正确;③冰中存在氢键,其体积变大,则相同质量时冰的密度比液态水的密度小,故③正确;④水分子高温下也很稳定,其稳定性与化学键有关,而与氢键无关,故④错误,⑤邻羟基苯甲酸存在分子内氢键,而对羟基苯甲酸存在分子间氢键,与氢键有关,故⑤正确。
3.(2016·福州高二检测)下列现象不能用“相似相溶规则”原理解释的是( )
A.氯化氢易溶于水 B.氯气易溶于氢氧化钠溶液
C.碘易溶于四氯化碳D.碘难溶于水
解析:
选B A项氯化氢和水都是极性分子,符合相似相溶规则;B项氯分子是非极性分子,氢氧化钠是离子化合物,氯气和氢氧化钠的结构不相似但能相溶不符合相似相溶规则;C项碘和四氯化碳都是非极性分子,符合相似相溶规则;D项碘是非极性分子,水是极性分子,碘难溶于水符合相似相溶规则。
4.(2016·成都高二检测)已知大多数含氧酸可用通式XOm(OH)n来表示,如X是S,则m=2,n=2,则这个式子就表示H2SO4。
一般而言,该式中m大于等于2的是强酸,m为0的是弱酸。
下列各含氧酸中酸性最强的是( )
A.H2SeO3 B.HMnO4
C.H3BO3D.H3PO4
解析:
选B 含氧酸可用通式XOm(OH)n来表示,式中m大于等于2的是强酸,m为0的是弱酸,据此可知,非羟基氧原子数目越大,酸性越强,将选项中含氧酸改写成XOm(OH)n形式,根据非羟基氧原子数目判断。
其中,HMnO4可以改写为MnO3(OH)1,非羟基氧原子数目为3,m最大。
5.丙氨酸[CH3CH(NH2)COOH]分子为手性分子,它存在对映异构,如图所示。
下列关于丙氨酸[CH3CH(NH2)COOH]的两种对映异构(Ⅰ和Ⅱ)的说法正确的是( )
A.Ⅰ和Ⅱ结构和性质完全不相同
B.Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称,具有不同的分子极性
C.Ⅰ和Ⅱ都属于非极性分子
D.Ⅰ和Ⅱ中化学键的种类与数目完全相同
解析:
选D 当四个不同的原子或原子团连接在同一个C原子上时,这个C原子称为手性C原子。
但是,这种对称只对物理性质有很大影响,无论是化学键还是分子的极性都是相同的。
6.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,3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________(填“相同”“相似”或“不相似”),P—H键________极性(填“有”或“无”),PH3分子________极性(填“有”或“无”)。
(2)NH3与PH3相比,热稳定性更强的是________。
(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_________。
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分子与PH3分子结构也相似,P—H键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,NH3比PH3热稳定性强。
(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,以及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。
事实是NH3比PH3易液化,这种反常现象有客观存在,说明这当中必有特殊的原因——氢键。
答案:
(1)相似 有 有
(2)NH3 (3)D
一、选择题
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、C2H2D.NH3、HCl
解析:
选B 本题考查的是分子有无极性及分子中键的极性的判断。
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.(2016·桓台高二检测)通常状况下,NCl3是一种油状液体,其分子空间构型与氨分子相似,下列对NCl3的有关叙述正确的是( )
A.分子中N—Cl键键长比CCl4分子中C—Cl键键长长
B.分子中的所有原子均达到8电子稳定结构
C.NCl3分子是非极性分子
D.NBr3比NCl3易挥发
解析:
选B C原子的原子半径大于N原子的原子半径,所以CCl4中C—Cl键键长比NCl3中N—Cl键键长长,A错误;NCl3中N原子最外层电子数(5)+化合价的绝对值(3)=8,所以N原子达到8电子稳定结构;NCl3中Cl原子最外层电子数7+化合价的绝对值
(1)=8,所以Cl原子达到8电子稳定结构,故B正确;NCl3的分子空间构型与氨分子相似,都是三角锥型结构,氨分子是极性分子,所以NCl3分子也是极性分子,C错误;分子晶体中物质的熔沸点与相对分子质量有关,相对分子质量越大其熔沸点越高,所以NBr3比NCl3的熔沸点高,NCl3比NBr3易挥发,故D错误。
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,键的极性越强是对的。
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。
4.下列关于粒子结构的描述不正确的是( )
A.H2S和NH3均是价电子总数为8的极性分子
B.HS-和HCl均是含一个极性键的18电子粒子
C.CH2Cl2和CCl4均是四面体形的非极性分子
D.1molD
O中含中子、质子、电子各10NA(NA代表阿伏加德罗常数的值)
解析:
选C H2S和NH3都是价电子总数为8的极性分子,A正确;HS-和HCl都只含一个极性键,都具有18个电子,B正确;CH2Cl2是四面体形极性分子,CCl4是正四面体形非极性分子,C不正确;一个氘原子D(
H)中含一个质子、一个电子、一个中子,故1molD
O中含中子、质子、电子各10NA,D正确。
5.(2016·宿迁高二检测)下列分子中指定的碳原子(用*标记)不属于手性碳原子的是( )
A.苹果酸 HOOC—
H2—CHOH—COOH
B.丙氨酸
C.葡萄糖
D.甘油醛
解析:
选A A项标记的碳原子有两个氢原子,不属于手性碳原子;B项标记的碳连接四个不同的原子或原子团,属于手性碳原子;C项标记的碳原子连接四个不同的原子或原子团,属于手性碳原子;D项标记的碳连接四个不同部分,属于手性碳原子。
6.(2016·滁州高二检测)下列事实与氢键有关的是( )
A.水加热到很高温度都难以分解
B.水结成冰体积膨胀,密度变小
C.CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高
D.NH3的热稳定性比PH3强
解析:
选B 水加热到很高温度都难以分解是因为在水分子中的共价键结合力强,与分子之间的氢键无关,A错误;水结成冰体积膨胀,密度变小是因为水分子排列由无序变为有序,分子之间的间隔变大,所以与氢键有关,B正确;CH4、SiH4、GeH4、SnH4是结构相似的物质。
相对分子质量越大,分子之间作用力就越大,因此熔点随相对分子质量增大而升高,但是这与氢键无关,C错误;NH3的热稳定性比PH3强是因为氨分子内的共价键比PH3强,与氢键无关,D错误。
7.下列说法中正确的是( )
A.极性溶质一定易溶于极性溶剂,非极性溶质一定易溶于非极性溶剂
B.溴分子和水分子是极性分子,四氯化碳分子是非极性分子,所以溴难溶于水而易溶于四氯化碳
C.白磷分子是非极性分子,水分子是极性分子,而二硫化碳是非极性分子,所以白磷难溶于水而易溶于二硫化碳
D.水分子是极性分子,二氧化碳可溶于水,因此二氧化碳是极性分子
解析:
选C 很多有机物分子都是极性分子,但因为极性很弱,所以大部分难溶于水,而有机物之间的溶解度却很大,所以A项错误;溴分子是非极性分子,故B项错误;二氧化碳(O===C===O)是非极性分子,D项错误。
8.(2016·成都高二检测)下列有关分子的结构和性质的说法正确的是( )
A.PCl3和SO2都是极性分子
B.H2O是一种非常稳定的化合物,这是由于氢键所致
C.BF3、NCl3分子中所有原子的最外层电子都满足8电子稳定结构
D.凡是中心原子采取sp3杂化轨道形成的分子其几何构型都是正四面体
解析:
选A PCl3和SO2都是由极性键形成的极性分子,A正确;H2O是一种非常稳定的化合物,这是由于H—O键非常牢固,不是因为氢键的原因,B错误;BF3分子中B原子的最外层电子不满足8电子稳定结构,C错误;中心原子采取sp3杂化轨道形成的分子,价电子全部成键,其几何构型是四面体,四个价键完全相同时才是正四面体,D错误。
9.(2016·邛崃高二检测)下列有关叙述正确的是( )
A.氢键是一种特殊化学键,它广泛地存在于自然界中
B.在
分子中含有1个手性C原子
C.碘单质在水溶液中溶解度很小是因为I2和H2O都是非极性分子。
D.含氧酸可用通式XOm(OH)n来表示,若n值越大,则含氧酸的酸性越大
解析:
选B 氢键不是化学键,它只存在于电负性强的元素的化合物中,A错误;与羟基相连的C原子所连的四个基团都不一样,所以是手性碳,B正确;碘是非极性分子,水是极性分子,根据相似相溶原理,碘在水中的溶解度不大,C错误;含氧酸可用通式XOm(OH)n来表示,若m值越大,则含氧酸性越强,错误。
10.下列两组命题中,B组中命题正确,且能用A组中的命题加以解释的是( )
A组
B组
Ⅰ.H—I键的键能大于H—Cl键的键能
①HI比HCl稳定
Ⅱ.H—I键的键能小于H—Cl键的键能
②HCl比HI稳定
Ⅲ.H2S的范德华力小于H2O的范德华力
③H2S的沸点比H2O的高
Ⅳ.HI的范德华力小于HCl的范德华力
④HI的沸点比HCl的低
A.Ⅰ ②B.Ⅱ ②
C.Ⅲ ③D.Ⅳ ④
解析:
选B 碘和氯属于同主族,碘的原子半径大于氯的原子半径,碘的非金属性弱于氯的非金属性,H—Cl键的键能大于H—I键的键能,HCl的稳定性大于HI的稳定性,A错,B对;H2S的结构与H2O的结构相似,但由于H2O分子间存在较强的氢键,故H2O的熔、沸点高;HCl和HI结构相似,HI的范德华力大于HCl的范德华力,HI的熔、沸点要高于HCl的熔、沸点。
二、非选择题
11.双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂,已知H2O2分子的结构如图所示:
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:
(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:
(1)H2O2分子的立体构型为不对称结构,应为极性分子,含有O—O非极性键和O—H极性键。
(2)根据“相似相溶”原理可知,H2O2难溶于非极性溶剂CS2。
(3)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—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,共用电子对偏向于氧,故氧元素显-1价
12.(2016·邛崃高二检测)根据已学知识,请你回答下列问题:
(1)试比较含氧酸的酸性强弱(填“>”、“<”或“=”):
HClO3________HClO4。
(2)根据价层电子对互斥理论判断:
H2O的VSEPR构型为________H3O+的分子立体结构为________________。
(3)沸点比较:
邻羟基苯甲醛________对羟基苯甲醛(“>”、“<”或“=”)
(4)在下列物质①NH3;②BF3;③HCl;④SO3,属于非极性分子的是(填序号)________。
(5)①苯;②CH3OH;③HCHO;④CS2;⑤CCl4五种有机溶液剂中,碳原子采取sp2杂化的分子有________(填序号)。
(6)配离子[TiCl(H2O)5]2+的中心离子的符号为________,配位数为________。
解析:
(1)HClO3中Cl元素的化合价是+5价,HClO4中Cl元素的化合价是+7价,同种元素的含氧酸中,元素的化合价越高,酸性越强,所以HClO3(2)H2O分子中O原子的价层电子数是2+
(6-2)=4,H2O的VSEPR模型为正四面体;H3O+的分子中,O原子的价层电子对数是3+
(6-1-3)=4,有一对孤对电子,所以H3O+的分子立体结构为三角锥形。
(3)邻羟基苯甲醛可以形成分子内氢键,使物质的沸点降低,所以沸点:
邻羟基苯甲醛<对羟基苯甲醛。
(4)氨气是三角锥形分子,所以不是非极性分子;BF3是平面正三角形分子,所以是非极性分子;HCl是极性分子;SO3是平面正三角形分子,所以是非极性分子,答案选②④。
(5)判断C原子的杂化方式一般判断C原子周围的σ键数。
苯中C原子的σ键是3个,所以是sp2杂化;CH3OH分子中C原子周围的σ键是4个,所