高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三节 分子结构与物质的性质学案及答案

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三节 分子结构与物质的性质学案及答案，文件包含思维导图人教版高中化学选修二《23分子结构与物质的性质》同步学习思维导图+学练解析版docx、思维导图人教版高中化学选修二《23分子结构与物质的性质》同步学习思维导图+学练学生版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共25页， 欢迎下载使用。
2.3 分子结构与物质的性质-同步学习必备知识
2.3  分子结构与物质的性质





【典型例题】
1．下列各组物质中，属于由极性键构成的极性分子的是
A．和 B．和 C．和 D．和

1.键的极性判断
(1)从组成元素判断
①同种元素：A—A型为非极性共价键；②不同种元素：A—B型为极性共价键。
(2)从电子对偏移判断
①有电子对偏移为极性共价键；②无电子对偏移为非极性共价键。
(3)从电负性判断
①电负性相同为非极性共价键；②电负性不同为极性共价键。
2.键的极性和分子极性的关系
(1)极性分子中一定含有极性键，可能含有非极性键(如H2O2)。
(2)非极性分子中有的只含非极性键(如O2)，有的只含极性键(如BF3等)，有的既含极性键又含非极性键(如CH2==CH2等)。

2．下列各组物质中，属于由极性键构成的极性分子的是
A．NH3和H2S B．CH4和Br2 C．BF3和CO2 D．BeCl2和HCl
3．下列说法正确的是
A．乙醇中的-OH上的氢比水分子的-OH上的氢活泼
B．手性分子CH2=CHCH(CH2OH)CHO与足量的H2反应后仍是手性分子
C．酸性：H3PO4＜H3PO3
D．N2O的空间构型是直线形

【典型例题】
4．下列有关共价键的叙述中不正确的是( )
A．某原子跟其他原子形成共价键时，其共价键数一定等于该元素原子的价电子数
B．水分子内氧原子结合的电子数已经达到饱和，故不能再结合其他氢原子
C．Cl2和HCl分子中的共价键极性不同
D．H2O 分子中H—O键的极性比H2S分子中H—S键的极性强

1.键的极性对羧酸酸性大小的影响实质是通过改变羧基中羟基的极性而实现的，羧基中羟基的极性越大，越容易电离出H+，则羧酸的酸性越大。
2.与羧基相邻的共价键的极性越大，过传导作用使羧基中羟基的极性越大，则羧酸的酸性越大。
3.烃基是推电子基团，即将电子推向羟基，从而减小羟基的极性，导致羧酸的酸性减小。一般地，烃基越长，推电子效应越大，羧酸的酸性越小。

(1)误认为分子的稳定性与分子间的作用力和氢键有关，其实分子的稳定性与共价键的强弱有关。
(2)误认为组成相似的分子，中心原子的杂化类型相同，关键是要看其σ键和孤电子对数是否相同。如BCl3中B原子为sp2杂化，NCl3中N原子为sp3杂化。
(3)误认为只要含有氢键，物质的熔、沸点就高，其实不一定，分子间的氢键会使物质的熔、沸点升高，而分子内的氢键一般会使物质的熔、沸点降低。

5．下列各气体在水中溶解度最大的是
A．H2 B．HCl C．CO2 D．Cl2

【典型例题】
6．相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高于烷烃。根据表中得出的结论错误的是
化合物(相对分子质量)
沸点/℃
化合物(相对分子质量)
沸点/℃
甲醇(32)
64.7
乙烷(30)
-88.6
乙醇(46)
78.3
丙烷(44)
-42.1
正丙醇(60)
97.2
正丁烷(58)
-0.5
正丁醇(74)
117.9
正戊烷(72)
36.1

A．醇分子之间的作用力只存在氢键
B．相同类型的化合物相对分子质量越大，物质的熔沸点越高
C．烷烃分子之间的作用力主要是范德华力
D．氢键作用力比范德华力大，故相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高于烷烃

1.范德华力的正确理解
范德华力很弱，比化学键的键能小1～2个数量级，分子间作用力的实质是电性引力，其主要特征有以下几个方面：
(1)广泛存在于分子之间。
(2)只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力(范德华力)，如固体和液体物质中。
(3)范德华力无方向性和饱和性。只要分子周围空间允许，分子总是尽可能多地吸引其他分子。
2.键能大小影响分子的热稳定性，范德华力的大小影响物质的熔、沸点。相对分子质量接近时，分子的极性越大，范德华力越大。相对分子质量、极性相似的分子，分子的对称性越强，范德华力越弱，如正丁烷>异丁烷，邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。
3.溶解性影响因素
(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，其溶解性越大，如乙醇与水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。

(1)范德华力只影响物质的物理性质。
(2)分子间充分接近时才产生范德华力。
(3)范德华力也是一种电性作用(实质)。
(4)范德华力只存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数非金属单质分子及稀有气体分子之间。
(5)范德华力的作用范围很小，即分子充分接近(如固体和液体)时才有相互间的作用力。

7．下列各组都是由极性键构成的极性分子的是
A．丙烯和 B．和 C．和 D．和
8．下列各项比较中前者高于(或大于或强于)后者的是
A．CH4在水中的溶解度和NH3在水中的溶解度
B．I2在水中的溶解度和I2在CCl4中的溶解度
C．I与H形成共价键的极性和F与H形成共价键的极性
D．CH3COOH的酸性和CH3CH2CH2COOH的酸性
9．下列现象不能用“相似相溶”规律解释的是
A．甲烷不溶于水 B．氯化氢易溶于水
C．单质碘易溶于苯 D．氯气易溶于NaOH溶液

【典型例题】
10．下列对分子结构及其性质的解释中，不正确的是
A．乙烷难溶于水、溴易溶于四氯化碳都可用相似相溶原理解释
B．酸性：，是因为分子中的氢原子数目比HClO多
C．羟基乙酸不属于手性分子，因其分子中不存在手性碳原子
D．的沸点高于，因乙醇分子中含—OH，能形成分子间氢键

手性分子的判断
有机物分子具有手性是由于其分子中含有手性碳原子。如果1个碳原子所连接的4个原子或基团各不相同，那么该碳原子为手性碳原子，用*C来表示。如，R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基团。所以，判断一种有机物是否为手性分子，就看其含有的碳原子是否连有4个不同的原子或基团。

11．下列说法中正确的是
A．互为手性异构体的分子互为镜像，且分子组成相同，性质也相同
B．由酸性 FCH2COOH>CH3COOH，可知酸性 ClCH2COOH>CH3COOH
C．由 AgCl 和 AgBr 都能溶于氨水中，而 AgI 不能溶解在氨水中，可知 AgI 在水中的溶解度最大
D．除 HF 外，其他卤化氢沸点随着相对分子质量的增大而升高，是因为氢键的键能逐渐增大所致
12．下列关于化合物的叙述正确的是
A．该分子是手性分子 B．分子中既有极性键又有非极性键
C．1分子中有7个键和3个键 D．该分子在水中的溶解度小于2-丁烯
13．化合物Z是一种具有广谱抗菌活性的药物，其合成反应如图。下列说法错误的是

A．Z分子中含2个手性碳原子
B．1molZ最多能与6molNaOH反应
C．X、Y、Z三种分子均存在顺反异构体
D．X分子间能形成下列氢键：O－H…O、N－H…N

14．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．冰和干冰中都存在氢键
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，是因为水分子间可以形成氢键
15．下列说法正确的是
A．键的极性： N- H 键>O- H 键>F-H键
B．热稳定性： HF>H2O>NH3
C．强度：氢键>化学键>范德华力
D．沸点：
16．下列现象与氢键有关的是
①H2O的熔、沸点比VIA族其它元素氢化物的高
②水分子高温下也很稳定
③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些
④邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
A．①②③④ B．①③④ C．①②③ D．①②④
17．下列说法正确的是
A．手性分子具有完全相同的组成和原子排列，化学性质完全相同
B．无机含氧酸分子中所含氧原子个数越多，酸性越强
C．氯气易溶于氢氧化钠溶液符合相似相溶原理
D．蛋白质分子间可形成氢键，分子内也存在氢键
18．下图为冰层表面的分子结构示意图。下列说法错误的是

A．温度升高时，“准液体”中水分子与下层冰连接的氢键断裂，使冰面变滑
B．第一层固态冰中，水分子间通过氢键形成空间网状结构
C．第二层“准液体”中，水分子间形成的氢键比固态冰中少
D．由于氢键的存在，水分子的稳定性好，高温下也很难分解
19．氢键对物质的溶解度影响很大，下列物质在水中的溶解度跟氢键无关的是
A．Cl2 B．CH3CH2OH
C．HF D．HNO3
20．下列物质中，分子内和分子间均可形成氢键的是
A．NH3 B．
C．H2O D．C2H5OH
21．下列说法正确的是
A．分子的稳定性与分子间作用力无关
B．键长等于成键两原子的半径之和
C．在可燃冰(CH4•nH2O)中，甲烷分子与水分子之间形成了氢键
D．凡是中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构都是正四面体形
22．下列对分子及其性质的解释不正确的是
A．碘易溶于四氯化碳、甲烷难溶于水都可用“相似相溶”规律解释
B．乳酸[CH3CH(OH)COOH]分子中存在一个手性碳原子
C．H2O比H2S稳定是由于水分子间可以形成氢键
D．实验测定，接近100℃的水蒸气的相对分子质量较大，这与水分子的相互缔合有关

23．(1)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。

参数
分子
分子直径/nm
分子与H2O的结合能E/kJ·mol－1
CH4
0.436
16.40
CO2
0.512
29.91
①“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是_____________________________。
②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是_____。
(2) H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为____________。

参考答案：
1．B
【详解】A．CH4是由极性键构成的非极性分子，单质溴是由非极性键构成的非极性分子，故A不符合题意；
B．氨气和硫化氢分子都是由极性键构成的极性分子，故B符合题意；
C．BF3和二氧化碳都是由极性键构成的非极性分子，故C不符合题意；
D．氯化铍是由极性键构成的非极性分子，HCl是由极性键构成的极性分子，故D不符合题意；
故选B。
2．A
【分析】一般来讲，极性键是指不同的非金属元素原子之间形成的共价键，可以用通式A−B键表示，反之为非极性键，即A−A键；极性分子是指整个分子的正、负电荷的中心不重合，反之为非极性分子，以此进行判断。
【详解】A．NH3含有极性键，空间构型为三角锥形，分子中正、负电荷的中心不重合，属于极性键形成的极性分子；H2S为V形，分子中正、负电荷的中心不重合，且含有极性键，属于极性键形成的极性分子，满足条件，故A正确；
B．CH4含极性键，空间构型为正四面体形，分子中正、负电荷的中心重合，属于极性键形成的非极性分子；Br2含有非极性键，为非极性键形成的极性分子，不满足条件，故B错误；
C．BF3分子中含有极性键，空间构型为平面三角形，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子；CO2中含有极性键，但结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，故C错误；
D．BeCl2中正、负电荷的中心是重合的，为非极性分子；HCl为极性键形成的极性分子，故D错误；
故答案选A。
3．D
【详解】A．Na与水反应比Na与乙醇的反应更剧烈，说明水分子中的−OH上的氢比乙醇的−OH上的氢活泼，故A错误；
B．CH2=CHCH(CH2OH)CHO中连接−OH、H原子、−CHO、−CH＝CH2的碳原子为手性碳原子，−CHO、−CH＝CH2与足量的H2反应后生成CH3CH2CH(CH2OH)2不属于手性分子，故B错误；
C．H3PO4非羟基氧原子数是1个，而H3PO3非羟基氧原子数是0个，则酸性是H3PO4>H3PO3，故C错误；
D．N2O与CO2为等电子体微粒，二者结构相似，故N2O是直线型，故D正确；
故答案为D
4．A
【详解】A. 非金属元素的原子形成的共价键数目取决于该原子最外层的未成对电子数，一般最外层有几个未成对电子就能形成几个共价键，而价电子数不一定等于未成对电子数，共价键数不一定等于该元素原子的价电子数，故A错误；
B.共价键具有饱和性，一个原子有几个不成对电子，就会与几个自旋相反的未成对电子成键，一个氧原子有两个不成对电子，只能与两个氢原子结合生成H2O，故B正确；
C.氯气分子中的共价键为非极性键，氯化氢分子中的共价键为极性键，共价键极性不同，故C正确；
D.形成共价键的非金属元素的电负性差值越大，共价键的极性越强， O的电负性大于S，则H2O 分子中H—O键的极性比H2S分子中H—S键的极性强，故D正确；
故选A。
【点睛】不同非金属元素之间易形成极性共价键，一般最外层有几个未成对电子就能形成几个共价键，形成共价键的非金属元素的电负性差值越大，共价键的极性越强。
5．B
【详解】H2、CO2、Cl2都为非极性分子，水为极性分子，HCl为极性分子，根据相似相溶原理，HCl在水中溶解度最大，故B符合题意；
综上所述，答案为B。
6．A
【详解】A．醇分子间存在范德华力，不只存在氢键，故A错误；
B．相同类型的化合物，相对分子质量越大，熔沸点越高，故B正确；
C．范德华力是普遍存在的一种分子间作用力，烷烃分子之间的作用力主要是范德华力，故C正确；
D．醇可以形成氢键，氢键作用力比范德华力大，故相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高于烷烃，故D正确；
答案选A。
7．C
【详解】A．丙烯中存在碳碳非极性键和碳氢极性键，属于极性分子，中只存在碳氧极性键，属于非极性分子，A不选；
B．中只存在碳氯极性键，属于非极性分子，中只存在氢硫极性键，属于极性分子，B不选；
C．中只存在氢氧极性键，属于极性分子，中只存在氮氢极性键，属于极性分子，C选；
D．中存在氧氧非极性键和氢氧极性键，属于极性分子，中只存在碳硫极性键，属于非极性分子，D不选；
故选：C。
【点睛】以极性键结合的双原子分子一定为极性分子；以极性键结合的多原子分子可能是极性分子，也可能是非极性分子，若空间结构对称，正、负电荷的重心重合，则为非极性分子，反之则为极性分子。
8．D
【详解】A．CH4不溶于水，NH3极易溶于水，故A不符合；
B．I2是非极性分子，水是极性分子，CCl4是非极性分子，根据相似相溶原理，I2在水中的溶解度小于I2在 CCl4溶液中的溶解度，故B不符合；
C．I的非金属性小于F，所以I与H形成共价键的极性比F与H形成共价键的极性弱，故C不符合；
D．CH3是供电子基团，使酸性减弱，脂肪酸随碳数增大而酸性下降，故CH3COOH的酸性比CH3CH2CH2COOH的酸性强，故D符合；
故选D。
9．D
【详解】A．甲烷是非极性分子，水是极性分子，甲烷不溶于水可以利用“相似相溶”规律解释，故A不符合题意；
B．氯化氢、水都是极性分子，氯化氢易溶于水可以利用“相似相溶”规律解释，故B不符合题意；
C．单质碘、苯都是非极性分子，单质碘易溶于苯可以利用“相似相溶”规律解释，故C不符合题意；
D．氯气是非极性分子，NaOH是碱，氯气易溶于NaOH溶液，是两者发生反应，不能利用“相似相溶”规律解释，D符合题意。
综上所述，答案为D。
10．B
【详解】A．水为极性分子，乙烷、溴、四氯化碳都为非极性分子，所以乙烷难溶于水、溴易溶于四氯化碳都可用相似相溶原理解释，A正确；
B．酸性的强弱与分子中氢原子数目的多少无关，酸性：，是因为分子中的非羟基氧原子数目比HClO多，B不正确；
C．羟基乙酸分子中没有手性碳原子，所以不属于手性分子，C正确；
D．分子中含有-OH，能形成分子间的氢键，而分子间不能形成氢键，所以的沸点高于，D正确；
故选B。
11．B
【详解】A．互为手性异构体的分子其结构不同，性质也不同，A错误；
B．F原子的存在使得酸性增强，故同族元素的Cl也有类似的作用，B正确；
C．AgCl和AgBr都能溶于氨水中，是因为NH3分子与溶解后的Ag+生成络离子[Ag(NH3)2]+，AgI不能溶解是因为其生成的Ag+浓度太小，C错误；
D．在卤素氢化物中，只有HF能形成氢键，D错误；
故答案选B。
12．B
【详解】A．手性碳必须是一个碳原子连四个不能的原子或原子团，该分子中无这样的碳原子，A错误；
B．分子的碳碳双键是非极性键，其它键都是极性键，B正确；
C．一个单键为一个σ ，一个双键中含有一个σ 键和一个π 键，故一共有9个σ键和3个π 键，C错误；
D．醛基是亲水基，能在水中形成氢键，溶解度比2-丁烯大，D错误；
故选B。
13．A
【详解】A．手性碳原子为饱和碳原子，连有4个不同的基团，故Z分子中只含有1个手性碳原子，如图 ，A错误；
B．根据Z的结构简式，1molZ分子含有2mol酚羟基、1mol酯基、1mol羧基和1mol—CONH—，均能与NaOH反应，同时分子中酯基与NaOH反应后会生成酚羟基，因此多消耗1molNaOH，故1molZ最多能与6molNaOH反应，B正确；
C．由X、Y、Z的结构简式可知，三种分子均存在碳碳双键，且双键碳原子一端连有不同的原子或原子团，因此均存在顺反异构体，C正确；
D．由X的结构简式可知，X分子中含有O—H、N—H、N、O，因此X分子间可形成的氢键有：O—H…O、N—H…N、O—H…N、N—H…O，D正确；
故选A。
14．C
【详解】A．水分子内不存在氢键，氢键存在于水分子之间，故A错误；
B．干冰为二氧化碳，其中没有氢键，故B错误；
C．DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的，故C正确；
D．H2O是一种稳定的化合物，是由于O-H键键能较大的原因，与氢键无关，氢键只影响物质的物理性质，故D错误；
故选C。
15．B
【详解】A．已知电负性F＞O＞N，则键的极性： N- H 键＜O- H 键＜F-H键，A错误；
B．已知电负性F＞O＞N，即非金属性F＞O＞N，简单气态氢化物的热稳定性与其非金属性一致即 HF>H2O>NH3，B正确；
C．氢键是一种分子间作用力，其强度介于化学键和范德华力之间，其强度：化学键>氢键>范德华力，C错误；
D．由于邻羟基苯甲酸能够形成分子内氢键，沸点降低，而对羟基苯甲酸只能形成分子间氢键，导致沸点升高，故沸点：邻羟基苯甲酸小于对羟基苯甲酸，D错误；
故答案为：B。
16．B
【详解】①水分子之间能形成氢键，所以常温常压下，H2O的熔、沸点比第VIA族其它元素氢化物的高，①正确；
②水分子高温下也很稳定与氧元素的非金属性强，氢氧键的键能大有关，与氢键无关，②错误；
③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些，其主要原因是接近水的沸点的水蒸气中水分子间因氢键而形成了“缔合分子”，③正确；
④邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键，对羟基苯甲酸能形成分子间氢键，则邻羟基苯甲酸的分子间作用力小于对羟基苯甲酸，熔、沸点低于羟基苯甲酸，所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低与氢键有关，④正确；
正确的是：①③④；
故选B。
17．D
【详解】A．手性分子具有完全相同的组成和原子排列，二者结构不同，化学性质不同，故A错误；
B．无机含氧酸分子中非羟基氧原子个数越多，酸性越强，故B错误；
C．氯气和氢氧化钠之间发生反应生成可溶性的盐溶液，与相似相溶原理无关，故C错误；
D．蛋白质分子中存在O-H、N-H键，所以蛋白质分子间可形成氢键，分子内也存在氢键，故D正确；
选D。
18．D
【详解】A．温度升高时，从图中可以看出，“准液体”中水分子与下层丙连接的氢键断裂，从而使冰面变滑，A正确；
B．从图中看出，第一层固态冰中，水分子之间通过形成分子间氢键形成空间网络结构，B正确；
C．对比固态冰和“准液体”可知，第二层“准液体”中，水分子间形成的氢键比固态冰中少，C正确；
D．水分子的稳定性与氢键无关，O的非金属性强，导致H-O键稳定，高温下也很难分解，D错误；
故选D。
19．A
【分析】氢原子与电负性大、半径小的原子X(氟、氧、氮等)以共价键结合，若与电负性大的原子Y(与X相同的也可以)接近，在X与Y之间以氢为媒介，生成X-H···Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用，称为氢键。
【详解】A．氯气在水中的溶解度跟氢键无关，A符合题意；
B．氧的电负性大，CH3CH2OH与水分子间能形成氢键，增大其溶解度，B不符合题意；
C．氟的电负性大，HF与水分子间能形成氢键，增大其溶解度，C不符合题意；
D．氧的电负性大，HNO3与水分子间能形成氢键，增大其溶解度，D不符合题意；
答案选A。
20．B
【详解】NH3、H2O、CH3CH2OH都只能分子间氢键，不能形成分子内氢键，而邻羟基苯甲醛可以形成分子内氢键如图所示：，故答案为：B。
21．A
【详解】A．分子的稳定性与分子内的化学键强弱有关，分子间作用力影响的是物质的熔沸点，所以分子的稳定性与分子间作用力的大小无关，A正确；
B．键长是两个成键原子的平均核间距离，不是两成键原子半径之和，B错误；
C．电负性较强的N、O、F元素易形成氢键，碳元素不能形成氢键，所以甲烷分子与水分子之间不存在氢键，C错误；
D．中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构不一定呈正四面体形，如氨气中氮原子采取sp3杂化，有1对孤对电子，空间构型为三角锥形，D错误；
答案选A。
22．C
【详解】A．碘和四氯化碳都是非极性分子，所以碘易溶于非极性溶剂四氯化碳，甲烷是非极性分子，水是极性分子，所以甲烷难溶于极性溶剂水，则碘易溶于四氯化碳、甲烷难溶于水都可用“相似相溶”规律解释，故A正确；
B．由结构简式可知，乳酸分子中与羟基和羧基相连的碳原子为连有4个不同原子或原子团的手性碳原子，故B正确；
C．水比硫化氢稳定是因为氧元素的非金属性强于硫元素，与水分子间可以形成氢键无关，故C错误；
D．实验测定，接近100℃的水蒸气的相对分子质量较大说明水分子之间可以通过氢键而缔合，故D正确；
故选C。
23． 氢键、范德华力 CO2的分子直径小于笼状空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4 H2O与CH3CH2OH之间可以形成分子间氢键
【详解】（1）①由“可燃冰”的结构可知，分子间一定有范德华力，同时在水分子间还存在氢键，故答案为：氢键、范德华力；
②根据题目所给信息，CO2的分子直径小于笼状结构空腔的直径，并且CO2与水的结合能大于CH4的结合能，故CO2能置换CH4，故答案为：CO2的分子直径小于笼状空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4；
（2）H2O与CH3CH2OH都是极性分子，分子中均含羟基(—OH)，分子间可形成氢键，导致H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，故答案为：H2O与CH3CH2OH之间可以形成分子间氢键。