高中化學(xué)選修3第2章第3節(jié)第1課時(shí)鍵的極性和分子極性

PAGEPAGE11第三節(jié)分子的性質(zhì)第1課時(shí)鍵的極性和分子極性范德華力和氫鍵[隨堂演練]1．下列敘述中正確的是A．極性分子中不可能含有非極性鍵B．離子化合物中不可能含有非極性鍵C．非極性分子中不可能含有極性鍵D．共價(jià)化合物中不可能含有離子鍵解析含有離子鍵的化合物一定是離子化合物，不可能是共價(jià)化合物，但離子化合物中可能含共價(jià)鍵(包括極性、非極性共價(jià)鍵)。極性分子中可能含非極性鍵，如H2O2，非極性分子中也可能含極性鍵，如CH4、CO2等。答案D2．下列物質(zhì)的分子中，都屬于含極性鍵的非極性分子的是A．CO2、H2SB．C2H4、CH4C．Cl2、C2H2D．NH3、HCl解析非極性分子中含有極性鍵時(shí)，極性鍵組成的分子結(jié)構(gòu)必須對(duì)稱(chēng)，正、負(fù)電荷重心重合。答案B3．下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是A．鹵化氫中，以HF沸點(diǎn)最高，是由于HF分子間可以形成氫鍵B．鄰羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)比對(duì)羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)低C．H2O的沸點(diǎn)比HF的沸點(diǎn)高，是由于水中氫鍵鍵能大D．氨氣極易溶于水與氨氣分子和水分子形成的氫鍵有關(guān)解析因HF分子間可以形成氫鍵，所以沸點(diǎn)：HF＞HI＞HBr＞HCl，A正確；鄰羥基苯甲醛的分子內(nèi)可以形成氫鍵，而對(duì)羥基苯甲醛的氫鍵只存在于分子間，所以對(duì)羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)高，正確；據(jù)F原子半徑小于O原子半徑，可知(HF)n中氫鍵鍵長(zhǎng)比水中氫鍵鍵長(zhǎng)短、鍵能大，但由于一個(gè)HF分子只能與兩個(gè)相鄰的HF分子形成氫鍵，而一個(gè)H2O分子可與四個(gè)相鄰的H2O分子形成氫鍵，故H2O的沸點(diǎn)比HF的沸點(diǎn)高，C錯(cuò)誤；氨氣在水中的溶解性與形成氫鍵有關(guān)，D正確。答案C4．(1)乙醇的沸點(diǎn)高于丙酮，這是因?yàn)開(kāi)___________________________。(2)比較下列鍺鹵化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，分析其變化規(guī)律及原因__________________。GeCl4GeBr4GeI4熔點(diǎn)/℃－49.526146沸點(diǎn)/℃83.1186約400(3)CO2低壓合成甲醇反應(yīng)為CO2＋3H2=CH3OH＋H2O。在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)所涉及的4種物質(zhì)中，沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)開(kāi)_________________，原因是____________________。解析(1)CH3CH2OH分子中含有—OH，分子間可形成氫鍵，而丙酮分子間只有范德華力。(2)鍺的三種鹵化物結(jié)構(gòu)相似，但GeCl4、GeBr4、GeI4的相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，范德華力依次增大，熔、沸點(diǎn)依次升高。(3)由于水和甲醇均為極性分子，二氧化碳和氫氣均為非極性分子，所以水和甲醇的沸點(diǎn)高于二氧化碳和氫氣的沸點(diǎn)；由于水分子中兩個(gè)氫原子都可以參與形成分子間氫鍵，而甲醇分子中只有一個(gè)羥基上的氫原子可用于形成分子間氫鍵，所以水的沸點(diǎn)高于甲醇的沸點(diǎn)；由于二氧化碳的相對(duì)分子質(zhì)量比氫氣大，所以二氧化碳分子間作用力較大，沸點(diǎn)較高。答案(1)乙醇分子間形成氫鍵(2)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點(diǎn)依次增高。原因是分子結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強(qiáng)(3)H2O＞CH3OH＞CO2＞H2H2O與CH3OH均為極性分子，H2O中氫鍵比甲醇多；CO2與H2均為非極性分子，CO2相對(duì)分子質(zhì)量較大，范德華力較大[能力提升]一、選擇題1．X、Y為兩種不同的元素，下列化學(xué)式一定為極性分子的是A．XYB．XY2C．XY3D．XY4解析A項(xiàng)中在XY分子中X、Y是不同的原子，吸引電子能力不同，正、負(fù)電荷中心不重合，一定是極性分子；B項(xiàng)中三原子在同一條直線(xiàn)上時(shí)就是非極性分子，如CO2；C項(xiàng)中四原子若在同一平面內(nèi)就是非極性分子，如BF3，不在同一平面內(nèi)就是極性分子，如NH3；D項(xiàng)中該分子無(wú)論是四面體結(jié)構(gòu)還是平面結(jié)構(gòu)都是對(duì)稱(chēng)性分子，是非極性分子。答案A2．下列現(xiàn)象與氫鍵有關(guān)的是①HF的水溶液是弱酸，而其他鹵族元素形成的氫化物水溶液是強(qiáng)酸②乙醇可以和水以任意比互溶③冰的密度比液態(tài)水的密度?、芩肿痈邷叵乱埠芊€(wěn)定⑤鄰羥基苯甲酸的熔、沸點(diǎn)比對(duì)羥基苯甲酸的低A．②③④⑤B．②③⑤C．①②③④D．①②③④⑤解析①HF的水溶液是弱酸，而其他鹵族元素形成的氫化物水溶液是強(qiáng)酸，這是由于F原子吸引電子能力強(qiáng)，共價(jià)鍵不容易斷裂，與分子間是否存在氫鍵無(wú)關(guān)，錯(cuò)誤；②因乙醇、水分子之間能形成氫鍵，所以乙醇可以和水以任意比互溶，正確；③冰中存在氫鍵，具有方向性和飽和性，使其體積變大，則相同質(zhì)量時(shí)冰的密度比液態(tài)水的密度小，正確；④水分子高溫下也很穩(wěn)定，其穩(wěn)定性與化學(xué)鍵有關(guān)，而與氫鍵無(wú)關(guān)，錯(cuò)誤；⑤對(duì)羥基苯甲酸易形成分子間氫鍵，而鄰羥基苯甲酸易形成分子內(nèi)氫鍵，所以鄰羥基苯甲酸的熔、沸點(diǎn)比對(duì)羥基苯甲酸的低，正確。故選B。答案B3．下列關(guān)于粒子結(jié)構(gòu)的描述錯(cuò)誤的是A．CS2、C2H2、BeCl2都是直線(xiàn)形分子B．CCl4和CH2Cl2均是四面體構(gòu)型的非極性分子C．H2S和NH3均是由極性鍵構(gòu)成的極性分子D．HCl和HS－均是含有一個(gè)極性鍵的18電子粒子解析由于C—H鍵的鍵長(zhǎng)小于C—Cl鍵的鍵長(zhǎng)，故CH2Cl2的空間結(jié)構(gòu)不是對(duì)稱(chēng)的正四面體構(gòu)型，因而屬于極性分子，B錯(cuò)誤。答案B4．下列說(shuō)法正確的是①C2H6分子中既含極性鍵又含非極性鍵②由于氨和水分子之間能形成氫鍵，NH3分子極易溶于水③F2、Cl2、Br2、I2熔點(diǎn)隨相對(duì)分子質(zhì)量增大而升高④NCl3、PCl3、CO2、CS2分子中各原子均達(dá)到8e－穩(wěn)定結(jié)構(gòu)⑤原子序數(shù)為34號(hào)的元素屬于長(zhǎng)周期的副族元素⑥由于非金屬性：Cl＞Br＞I，所以酸性：HCl＞HBr＞HIA．①②⑤⑥B．①②③④C．①②④⑤D．③④⑤⑥解析⑤34號(hào)元素是Se，位于第四周期第ⅥA族；⑥酸性：HI＞HBr＞HCl。答案B5．短周期元素X、Y、Z所在的周期數(shù)依次增大，它們的原子序數(shù)之和為20，且Y2－與Z＋核外電子層的結(jié)構(gòu)相同。下列化合物中同時(shí)存在極性和非極性共價(jià)鍵的是A．Z2YB．X2Y2C．Z2Y2D．ZYX解析由題意知，Y、Z分別屬于ⅥA族和ⅠA族，Y的原子序數(shù)為8，為O元素，Z的原子序數(shù)為11，為Na元素；又因?yàn)閄、Y、Z三者原子序數(shù)之和為20，可知X為H。A為Na2O，只含離子鍵；B為H2O2，同時(shí)含有極性鍵和非極性鍵；C為Na2O2，既含離子鍵又含非極性鍵；D為NaOH，含離子鍵和極性共價(jià)鍵。答案B6．如下圖中每條折線(xiàn)表示周期表ⅣA～ⅦA中的某一族元素氫化物的沸點(diǎn)變化，每個(gè)小黑點(diǎn)代表一種氫化物，其中a點(diǎn)代表的是A．H2SB．HClC．PH3D．SiH4解析在ⅣA～ⅦA中的氫化物中，NH3、H2O、HF因存在氫鍵，故沸點(diǎn)高于同主族相鄰元素氫化物的沸點(diǎn)，只有ⅣA族元素氫化物不存在反?，F(xiàn)象，故a點(diǎn)代表的應(yīng)是SiH4。答案D7．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．鹵化氫中，以HF沸點(diǎn)最高，是由于HF分子間存在氫鍵B．H2O的沸點(diǎn)比HF的高，可能與氫鍵有關(guān)C．氨水中有分子間氫鍵D．氫鍵X—H…Y的三個(gè)原子總在一條直線(xiàn)上解析HF分子之間存在氫鍵，是鹵化氫中沸點(diǎn)最高的；H2O分子間形成的氫鍵與HF分子間形成的氫鍵數(shù)目多，故H2O的沸點(diǎn)比HF的高；氨水中除NH3分子之間存在氫鍵，NH3與H2O，H2O與H2O之間都存在氫鍵，C正確；氫鍵中X—H…Y三原子應(yīng)盡可能的在一條直線(xiàn)上，但在特定條件下，如空間位置的影響下，也可能不在一條直線(xiàn)上，故D錯(cuò)。答案D8．下列現(xiàn)象與氫鍵有關(guān)的是①NH3的熔、沸點(diǎn)比ⅤA族其他元素氫化物的高②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶③冰的密度比液態(tài)水的密度?、苣蛩氐娜邸⒎悬c(diǎn)比醋酸的高⑤鄰羥基苯甲酸的熔、沸點(diǎn)比對(duì)羥基苯甲酸的低⑥水分子高溫下也很穩(wěn)定A．①②③④⑤⑥B．僅①②③④⑤C．僅①②③④D．僅①②③解析氫鍵不是化學(xué)鍵，一般影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，分子的穩(wěn)定性與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，因此⑥與氫鍵無(wú)關(guān)，答案選B。答案B9．下列說(shuō)法中正確的是A．甲硫醇(CH3SH)比甲醇的熔點(diǎn)低的原因是甲醇分子間易形成氫鍵B．HBr在水中的溶解度很大，原因是HBr與水形成分子間氫鍵C．氨易液化與氨分子間存在氫鍵無(wú)關(guān)D．因?yàn)樗肿娱g存在氫鍵，所以水是非常穩(wěn)定的化合物解析HBr易溶于水與氫鍵無(wú)關(guān)；液氨容易液化是由于分子間形成氫鍵；水的穩(wěn)定性和分子內(nèi)的O—H鍵鍵能大小有關(guān)，和氫鍵無(wú)關(guān)。則選項(xiàng)B、C、D均不正確。答案A二、非選擇題10．經(jīng)X射線(xiàn)衍射測(cè)得化合物(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)的晶體結(jié)構(gòu)，其局部結(jié)構(gòu)如下圖所示。(1)從結(jié)構(gòu)角度分析，R中兩種陽(yáng)離子的相同之處為_(kāi)_______，不同之處為_(kāi)_______。(填標(biāo)號(hào))A．中心原子的雜化軌道類(lèi)型B．中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)C．立體結(jié)構(gòu)D．共價(jià)鍵類(lèi)型(2)R中陰離子Neq\o\al(－,5)中的σ鍵總數(shù)為_(kāi)_______個(gè)。分子中的大π鍵可用符號(hào)Πeq\o\al(n,m)表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為Πeq\o\al(6,6))，則Neq\o\al(－,5)中的大π鍵應(yīng)表示為_(kāi)_______。(3)圖中虛線(xiàn)代表氫鍵，其表示式為(NHeq\o\al(＋,4))N—H…Cl、________________________、____________________________。解析(1)R中兩種陽(yáng)離子分別為H3O＋和NHeq\o\al(＋,4)。A選項(xiàng)，兩種陽(yáng)離子中心原子的雜化軌道類(lèi)型均為sp3，所以?xún)烧呦嗤籅選項(xiàng)，H3O＋中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為(6＋3－1)/2＝4，NHeq\o\al(＋,4)中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為(5＋4－1)/2＝4，所以?xún)烧呦嗤?；C選項(xiàng)，H3O＋和NHeq\o\al(＋,4)的立體結(jié)構(gòu)分別為三角錐形和正四面體形，所以?xún)烧卟煌?；D選項(xiàng)，H3O＋和NHeq\o\al(＋,4)均含有極性共價(jià)鍵和配位鍵，所以?xún)烧呦嗤?2)由題給圖示可知，N與N之間形成5個(gè)N—N鍵，因此有5個(gè)σ鍵。Neq\o\al(－,5)中有5個(gè)氮原子參與形成大π鍵，每個(gè)N原子與其他2個(gè)N原子形成共價(jià)鍵，每個(gè)N原子還可以提供1個(gè)電子參與大π鍵的形成，加上得到的1個(gè)電子，共有6個(gè)電子參與形成大π鍵，因此Neq\o\al(－,5)中的大π鍵可表示為Πeq\o\al(6,5)。(3)根據(jù)題給表示式可知，除表示出形成氫鍵的原子外，還要表示出形成氫鍵的原予所在的原子團(tuán)和該原子在原子團(tuán)中的成鍵情況，因此氫鍵的表示式為(NHeq\o\al(＋,4))N—H…Cl、(H3O＋)O—H…N(Neq\o\al(－,5))、(NHeq\o\al(＋,4))N—H…N(Neq\o\al(－,5))。答案(1)ABDC(2)5Πeq\o\al(6,5)(3)(H3O＋)O—H…N(Neq\o\al(－,5))(NHeq\o\al(＋,4))N—H…N(Neq\o\al(－,5))11．已知N、P同屬于元素周期表的第ⅤA族元素，N在第二周期，P在第三周期。NH3分子呈三角錐形，N原子位于錐頂，3個(gè)H原子位于錐底，N—H鍵間的夾角是107°。(1)PH3分子與NH3分子的構(gòu)型關(guān)系是________(填“相同”“相似”或“不相似”)，P—H鍵________(填“有”或“無(wú)”)極性，PH3分子________(填“有”或“無(wú)”)極性。(2)NH3與PH3相比，熱穩(wěn)定性更強(qiáng)的是________。(3)NH3與PH3在常溫、常壓下都是氣體，但NH3比PH3易液化，其主要原因是________(填字母，下同)。A．鍵的極性N—H比P—H強(qiáng)B．分子的極性NH3比PH3強(qiáng)C．相對(duì)分子質(zhì)量PH3比NH3大D．NH3分子之間存在特殊的分子間作用力(4)NCl3是一種淡黃色油狀液體，下列對(duì)NCl3的有關(guān)描述正確的是________。a．該分子呈平面三角形b．該分子為非極性分子c．它的沸點(diǎn)比PCl3的低d．因N—Cl鍵的鍵能大，所以NCl3沸點(diǎn)高解析(1)N原子與P原子結(jié)構(gòu)相似，NH3分子與PH3分子的結(jié)構(gòu)也相似，P—H鍵為不同元素原子之間形成的共價(jià)鍵，為極性鍵。(2)由N、P在元素周期表中的位置關(guān)系和元素周期律知，N比P的非金屬性強(qiáng)。由元素的非金屬性與氫化物之間的熱穩(wěn)定性關(guān)系知，NH3比PH3的熱穩(wěn)定性強(qiáng)。(3)“易液化”屬于物質(zhì)的物理性質(zhì)，NH3與PH3都是通過(guò)共價(jià)鍵形成的分子，物理性質(zhì)與化學(xué)鍵無(wú)關(guān)。按照范德華力與物質(zhì)的物理性質(zhì)的關(guān)系分析，應(yīng)該是PH3比NH3的沸點(diǎn)高，PH3比NH3易液化。由于NH3存在分子間氫鍵，故NH3比PH3易液化。(4)NCl3中N原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為eq\f(5＋3,2)＝4，孤電子對(duì)數(shù)＝1，所以該分子為三角錐形，由于3個(gè)N—Cl極性鍵的排列不對(duì)稱(chēng)，所以該分子為極性分子。NCl3與PCl3的組成和結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量NCl3小于PCl3，沸點(diǎn)NCl3低于PCl3。NCl3的沸點(diǎn)與N—Cl鍵的鍵能無(wú)關(guān)。答案(1)相似有有(2)NH3(3)D(4)c12．已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第一個(gè)長(zhǎng)周期，短周期元素Y原子的最外層電子數(shù)比內(nèi)層電子總數(shù)少3，它們形成化合物的分子式是XY4。試回答下列問(wèn)題：(1