高中化学第三节 分子结构与物质的性质同步练习题

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第3课时 溶解性 分子的手性
一、选择题
1．（2023·吉林通化高二梅河口市第五中学校考期末）下列各气体在水中溶解度最大的是
A．H2B．HClC．CO2D．Cl2
【答案】B
【解析】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，B项符合题意。
2．（2022·湖南怀化高二校考阶段练习）下列现象不能用“相似相溶”解释的是
A．氯气易溶于NaOH溶液B．用CCl4萃取碘水中的碘
C．二氧化硫易溶于水D．苯与水混合静置后分层
【答案】A
【解析】A项，氯气易溶于NaOH溶液是氯气与氢氧化钠反应生成水、氯化钠和次氯酸钠，不能用“相似相溶”解释，符合题意；B项，碘和四氯化碳都是非极性分子，根据相似相溶原理知，碘易溶于四氯化碳，用CCl4萃取碘水中的碘，能用“相似相溶”解释，不符合题意；C项，二氧化硫、水都是极性分子，所以二氧化硫易溶于水，能用“相似相溶”解释，不符合题意；D项，苯是非极性分子、水是极性分子，所以苯不溶于水，混合静置后分层，能用“相似相溶”解释，不符合题意。
3．（2023·天津南开高二天津市天津中学校考期末改编）下列现象不能用“相似相溶”原理解释的是
A．蔗糖(含羟基)易溶于水B．萘易溶于四氯化碳
C．二氧化碳易溶于氢氧化钠溶液D．酒精易溶于水
【答案】C
【解析】“相似相溶”原理是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。“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。
A项，蔗糖分子中有羟基，水分子中也有羟基，分子结构上存在着一定的相似性，蔗糖易溶于水可以用“相似相溶”原理解释，不符合题意；B项，萘和四氯化碳均为非极性分子，萘易溶于四氯化碳可以用“相似相溶”原理解释，不符合题意；C项，二氧化碳易溶于氢氧化钠溶于是因为二氧化碳和氢氧化钠反应生成溶于水的盐(碳酸钠)，不能用“相似相溶”原理解释，符合题意；D项，酒精分子中含有羟基，和水分子中的羟基相近，所以酒精易溶于水可以用“相似相溶”原理解释，不符合题意。
4．（2023·四川绵阳市高二上学期期末改编）下列现象不能用“相似相溶”规律解释的是
A．氯化氢易溶于水B．氧化铝易溶于NaOH溶液
C．碘易溶于CCl4D．酒精易溶于水
【答案】B
【解析】A项，氯化氢、水都是极性分子，所以氯化氢易溶于水，能用“相似相溶”规律解释，不符合题意；B项，氧化铝易溶于NaOH溶液是因为氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠、水，不能用“相似相溶”规律解释，符合题意；C项，碘、CCl4都是非极性分子，所以碘易溶于CCl4，能用“相似相溶”规律解释，不符合题意；D项，酒精、水都是极性分子，所以酒精易溶于水，能用“相似相溶”规律解释，不符合题意。
5．（2022·广东高二校联考阶段练习）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．HFD．HNO3
【答案】A
【解析】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。
A项，氯气在水中的溶解度跟氢键无关，符合题意；B项，氧的电负性大，CH3CH2OH与水分子间能形成氢键，增大其溶解度，不符合题意；C项，氟的电负性大，HF与水分子间能形成氢键，增大其溶解度，不符合题意；D项，氧的电负性大，HNO3与水分子间能形成氢键，增大其溶解度，不符合题意。
6．（2022·吉林辽源高二校考期中）下列分子含有“手性”碳原子，属于手性分子的是
A．CH3CH2OHB．CH3CHO
C．D．H2N－CH2－COOH
【答案】C
【解析】A项，CH3CH2OH中，两碳原子所连接的四个原子或原子团都有相同的，没有手性碳原子，不属于手性分子，错误；B项，CH3CHO中一个碳原子为不饱和碳原子，另一个碳原子所连接的四个原子有3个是一样的，没有手性碳原子，不属于手性分子，错误；C项，中间的碳原子连有的四个不同取代基，该碳原子具有手性，属于手性分子，正确；D项，H2N－CH2－COOH中一个碳原子为不饱和碳原子，另一个碳原子所连接的四个原子有2个是一样的，没有手性碳原子，不属于手性分子，错误。
7．（2022·四川达州高二达州市第一中学校校考阶段练习）下列分子属于手性分子的是
A．CHFBr2B．CH3CH2OH
C．D．
【答案】D
【解析】A项，CHFBr2中碳原子上连着的四个原子中有两个是一样的，该碳原子不是手性碳原子，错误；B项，乙醇中的两个碳原子上连着的四个原子中，都有一样的，都不是手性碳原子，错误；C项，中第二个碳原子上连有2个相同的甲基，第三个碳原子连有2个相同的H原子，第四个碳原子连有3个相同的H原子，错误；D项，第二个碳原子周围连着的四个原子或原子团分别是：甲基、氨基、氢原子、羧基，该碳原子是手性碳原子，正确。
8．（2022·北京西城高二校考期中）下列分子中含有“手性碳原子”的是
A．CBr2F2B．CH3CH2OH
C．CH3CH2CH3D．CH3CH(OH)COOH
【答案】D
【解析】A项，CBr2F2中C原子分别连接两个溴和氟原子，不满足手性碳原子条件，错误；B项，CH3CH2OH分子中2个C原子都连接了至少2个相同的原子，不存在手性碳原子，错误；C项，CH3CH2CH3中所有碳原子都连接了至少2个氢原子，一定不存在手性碳原子，错误；D项，CH3CH(NO2)COOH中，与－COOH相连的碳原子上分别连接了甲基、氢原子、羟基和羧基四个不同原子或者原子团，属于手性碳原子，正确。
9．（2022·山东临沂高二校考阶段练习改编）下列关于分子性质的解释错误的是
A．H2O很稳定，因为水分子之间存在氢键
B．I2易溶于苯、CH4难溶于水，都可用“相似相溶”原理解释
C．羟基乙酸〔CH2(OH)COOH〕不属于手性分子，因其分子中不存在手性碳原子
D．乳酸[CH3CH(OH)COOH]有一对对映异构体，因为其分子中含有一个手性碳原子
【答案】A
【解析】A项，H2O很稳定，因为水分子中的O－H键键能较大，不容易断裂，错误；B项，I2易溶于苯、CH4难溶于水是因为物质相似相溶，正确；C项，由结构简式可知，羟基乙酸分子中没有连有4个不同原子或原子团的手性碳原子，不属于手性分子，正确；D项，乳酸分子中有一个手性碳原子，因此乳酸有一对对映异构体，正确。
10．（2022·黑龙江牡丹江高二牡丹江市第三高级中学校考期中）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
【答案】D
【解析】A项，CH4不溶于水，NH3极易溶于水，不符合题意；B项，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，不符合题意；C项，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，不符合题意；D项，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，符合题意。
11．（2022·云南普洱高二普洱一中校考阶段练习）利用相似相溶原理不能解释的是
A．I2微溶于水，易溶于CCl4；HCl易溶于水
B．在水中的溶解度：C2H5OH＞CH3CH2CH2CH2CH2OH
C．不同的烃之间相互溶解
D．I2易溶于KI溶液中
【答案】D
【解析】A项，碘和四氯化碳都是非极性分子，水、HCl都是极性分子，根据相似相溶原理知，碘易溶于四氯化碳、微溶于水，HCl易溶于水，不符合题意；B项，水是极性分子，乙醇中羟基与乙基相连，CH3CH2CH2CH2CH2OH中羟基与CH3CH2CH2CH2CH2—相连，乙醇中极性的—OH占的比重大于CH3CH2CH2CH2CH2OH中—OH的比重，导致乙醇分子的极性＞CH3CH2CH2CH2CH2OH分子的极性，根据相似相溶原理知，在水中的溶解度：C2H5OH＞CH3CH2CH2CH2CH2OH，不符合题意；C项，烃都是非极性分子或弱极性分子，根据相似相溶原理知，不同的烃之间相互溶解，不符合题意；D项，I2在KI溶液中与I－互相作用生成I3－离子：I2＋I－＝I3－，I3－离子在水中的溶解度很大，因此碘易溶于KI溶液，不能用相似相溶原理解释，符合题意。
12．（2022·吉林长春高二统考期中）根据“相似相溶”规则和实际经验，下列叙述不正确的是
A．白磷(P4)易溶于CS2，也易溶于水B．NaCl易溶于水，难溶于CCl4
C．碘易溶于苯，微溶于水D．卤化氢易溶于水，难溶于CCl4
【答案】A
【解析】A项，白磷分子属于非极性分子，白磷易溶于非极性溶剂CS2，但难溶于极性溶剂水，错误；B项，NaCl属于离子化合物，易溶于水，难溶于非极性溶剂CCl4，正确；C项，碘分子属于非极性分子，碘易溶于非极性溶剂苯，微溶于极性溶剂水，正确；D项，卤化氢分子属于极性分子，卤化氢易溶于极性溶剂水，难溶于非极性溶剂CCl4，正确。
13．（2022·高二课时练习）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
【答案】C
【解析】A项，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，正确；B项，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，正确；C项，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，错误；D项，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，正确。
14．（2022·山东济宁高二统考期末）下列关于分子性质的解释错误的是
A．丙酸酸性弱于乙酸，是因为丙酸的烃基长，推电子效应大，其羧基中羟基的极性小
B．H2O比H2S沸点高，是因为O－H键能大于S－H键能
C．乙醇与水任意比互溶，主要是因为乙醇与水易形成分子间氢键
D．沸点：I2＞Cl2，是因为范德华力：I2＞Cl2
【答案】B
【解析】A项，丙酸酸性弱于乙酸，是因为丙酸的烃基长，推电子效应大，使其羧基中羟基的极性小，羟基的H－O键不容易断裂，因此其酸性比CH3COOH弱，正确；B项，H2O比H2S沸点高，是因为H2O分子之间除存在分子间作用力外，还存在氢键，增加了分子之间的吸引作用，而H2S分子之间只存在分子间作用力，而与物质分子内的化学键的键能大小无关，错误；C项，乙醇与水任意比互溶，主要是因为乙醇与水易形成分子间氢键，增加了分子之间的吸引作用，正确；D项，对于结构相似的物质，分子的相对分子质量越大，范德华力就越大，则克服分子间作用力使物质熔化、汽化消耗的能量就越多，物质的熔沸点就越高。I2、Cl2都是由分子构成，二者结构相似，相对分子质量：I2＞Cl2，范德华力：I2＞Cl2，所以沸点：I2＞Cl2，正确。
15．（2022·湖北武汉高二校联考期末）环糊精在环保、农药、食品领域具有良好的发展前景。α－环糊精的结构如图所示，结构形似圆筒。下列说法错误的是
A．α－环糊精能溶于水，且环糊精分子间可以形成氢键
B．圆筒空腔能容纳一定大小的油性分子
C．α－环糊精中的O原子均为sp3杂化
D．圈出的六元环为平面六边形结构
【答案】D
【解析】A项，α－环糊精中含有大量的羟基，具有亲水性，能溶于水，且环糊精分子间可以形成氢键，正确；B项，α－环糊精圆筒空腔内壁没有亲水基，具有亲油性，能容纳一定大小的油性分子，正确；C项，α－环糊精中的O原子均形成两个共价单键，有两对孤电子对，其价层电子对数为2＋2＝4，采用sp3杂化，正确；D项，图中圈出的六元环中的碳原子均采取sp3杂化，结构类似于环己烷，所以该结构不可能为平面六边形结构，错误。
二、填空题
16．（2022·高二课时练习改编）溶质在溶剂中的溶解度取决于多种因素，请回答下列问题：
（1）实验发现：CH4极难溶于水，而HF极易溶于水，其原因是____________________________________
________________________________________________。
（2）通常条件下，1体积的水可溶解700体积的NH3，请说明三点理由：____________________________
__________________________________________________________________________。
（3）CO2与SO2相同条件下在水中的溶解度较大的是SO2，理由是__________________________________
________________________________________。
（4）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_____________________
______________________________________。
【答案】（1）CH4是非极性分子，水是极性溶剂，所以CH4极难溶于水；HF是极性分子且能与水分子形成氢键，所以HF极易溶于水；（2）NH3与H2O均为极性分子；NH3与H2O分子间易形成氢键；NH3与H2O易反应生成NH3·H2O；（3）二氧化碳为非极性分子，二氧化硫和水均为极性分子，根据相似相溶原理，极性分子易溶于极性溶剂中；（4）H2O与CH3CH2OH两分子之间可以形成氢键
【解析】（1）CH4的空间构型为正四面体、是非极性分子，而H2O的空间构型为V形、是极性分子，HF的空间构型为直线型，只含H－F极性键，是极性分子，依据相似相溶原理，CH4极难溶于水，HF极易溶于水，且HF能与水分子形成分子间氢键；（2）H2O的空间构型为V形、是极性分子，NH3的空间构型为三角锥形，是极性分子，依据相似相溶原理，NH3极易溶于水，N、O的电负性大，NH3可与H2O形成分子间氢键，使得NH3极易溶于水，NH3能与H2O反应生成NH3·H2O，增大了NH3在H2O中的溶解度；（3）二氧化碳为非极性分子，二氧化硫和水均为极性分子，根据相似相溶原理，极性分子易溶于极性溶剂中；（4）水可以与乙醇互溶，是因为H2O与CH3CH2OH之间可以形成分子间氢键。
17．（2022·安徽安庆高二安庆市第二中学校考期中）在极性分子中，正电荷重心与负电荷重心间的距离称为偶极长，通常用d表示。极性分子的极性强弱与偶极长和电荷量(q)有关，一般用偶极矩(μ)来衡量。分子的偶极矩是偶极长和电荷量的乘积即μ＝dq。在非极性分子中，其正、负电荷重心重合，故μ为0。试回答下列问题：
（1）HCl、CS2、H2S、SO2四种分子中μ＝0的有_______。
（2）治癌药物Pt(NH3)2Cl2具有平面四边形结构，Pt处在四边形中心，NH3和Cl分别处在四边形的4个顶点。已知该化合物有两种同分异构体，棕黄色化合物的μ＞0，淡黄色化合物的μ＝0。试写出两种同分异构体的
结构简式：_________________、_________________，在水中溶解度较大的是__________________(填结构简式)。
【答案】（1）CS2 （2）
【解析】（1）HCl、CS2、H2S、SO2四种分子中只有CS2直线形是非极性分子μ＝0；（2）治癌药物Pt(NH3)2Cl2具有平面四边形结构，Pt处在四边形中心，NH3和Cl分别处在四边形的4个顶点。棕黄色化合物的μ＞0，为极性分子，NH3和Cl在四边形的4个顶点的分布是不对称的；淡黄色化合物的μ＝0，NH3和Cl在四边形的4个顶点的分布是对称的；根据相似形容原理，水是极性分子，因此极性分子易溶于水，在水中溶解度较大的是。
18．（2022·广东深圳高二深圳市龙岗区龙城高级中学校考期中）已知H和O可以形成H2O和H2O2两种化合物，试根据有关信息完成下列问题：
（1）水是维持生命活动所必需的一种物质。
①H2O内的O—H、水分子间的范德华力和氢键，从强到弱依次为_________________________________。
②用球棍模型表示的水分子结构是_____。
③H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O采用________杂化。H3O＋中的H—O—H键角比H2O中的_______。
（2）已知H2O2分子的结构如图所示：H2O2分子不是直线形的，两个氢原子犹如在半展开的书的两面上，两个氧原子在书脊位置上，书页夹角93°52′，而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′。
试回答：
①H2O2分子的电子式是___________________，结构式是_______________。
②H2O2分子是含有_________键和__________键的__________(填“极性”或“非极性”)分子。
③H2O2能与水混溶，却不溶于CCl4。请予以解释：________________________________________________
_________________________________。
【答案】（1）①O—H＞氢键＞范德华力 ②B ③sp3 大 （2）①H∶eq \(O,\s\up6(··),\s\d8(··))∶eq \(O,\s\up6(··),\s\d8(··))∶H H—O—O—H ②极性 非极性 极性 ③H2O2和H2O都是极性分子，而CCl4是非极性分子，根据相似相溶原理，H2O2更易溶于水
【解析】（1）①共价键的键能大于氢键的作用力，氢键的作用力还大于范德华力，故H2O分子内的O－H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为O—H＞氢键＞范德华力；②水分子中中心元素氧是sp3杂化，两对孤对电子对，所以水分子的空间构型是V型，其球棍模型为：B；③水合氢离子中O原子价层电子对个数是4且含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论知，O原子杂化方式为sp3；孤电子对之间的排斥力大于孤电子对和共用电子对之间的排斥力，水合氢离子中只有一对孤电子对、水分子中含有两对孤电子对，水分子中两个孤电子对排斥力大于水合氢离子中孤电子对与共价键之间的排斥力，所以H3O＋中H－O－H键角比H2O中H－O－H键角大，故答案为：sp3；大；（2）①一对共用电子对用一个短线来表示，则H2O2分子的电子式是：H∶eq \(O,\s\up6(··),\s\d8(··))∶eq \(O,\s\up6(··),\s\d8(··))∶H，其结构式为：H—O—O—H；②双氧水中氢与氧形成的是极性键，氧与氧形成的是非极性键，形成的极性分子，故答案为：极性；非极性；极性；③能与水形成氢键的物质易溶于水，H2O2与水分子间能形成氢键，而且H2O2和H2O都为极性分子，CCl4为非极性分子，根据相似相溶的原理，所以H2O2更能与水混溶，却不溶于CCl4，故答案为：H2O2和H2O都是极性分子，而CCl4是非极性分子，根据相似相溶原理，H2O2更易溶于水。