人教版 (2019)选择性必修2第三节 分子结构与物质的性质第二课时课时作业

 第二课时　分子间的作用力　分子的手性

必备知识基础练

1.(2021·湖南长沙高二检测)以下对冰的描述中不正确的是(　　)

A.冰形成后,密度小于水,故冰山浮在水面上,能导致游轮被撞沉

B.水在4 ℃时达到最大密度,4 ℃后水的密度变小

C.范德华力与氢键可同时存在于分子之间

D.在冰中含有的作用力只有共价键和氢键

2.下列几种氢键:

①O—H…O　②N—H…N　③F—H…F

④O—H…N

其强度由强到弱的排列顺序是(　　)

A.③①④② B.①②③④

C.③②①④ D.①④③②

3.下列说法不正确的是(　　)

A.氢键既可存在于分子之间,也能存在于某些物质的分子之内

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.分子之间形成的氢键与分子内形成的氢键都会使物质的沸点升高

D.冰融化时只克服分子间作用力,分子内共价键未受破坏

4.(2021·黑龙江哈尔滨高二检测)下列关于CS2、SO2、I2与HF四种物质的说法正确的是 (　　)

A.CS2在水中的溶解度很小,是由于其属于极性分子

B.SO2和HF均易溶于水,原因之一是它们都是极性分子

C.CS2为非极性分子,在四种物质中熔、沸点最低

D.I2在酒精中易溶,故可用酒精萃取碘水中的碘

5.(2022·辽宁沈阳重点高中联合体高二期末)下列说法正确的是(　　)

①NH3的熔、沸点比第ⅤA族其他元素氢化物的都高

②碳原子数相同的多元醇比一元醇在水中的溶解度大

③同温同压下,冰的密度比液态水的密度小

④尿素[CO(NH2)2]的熔、沸点比醋酸的高

⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低

⑥水分子稳定是因为水分子间存在氢键

A.全部

B.只有②③④⑤

C.只有①②③④⑤

D.只有①②③

6.碘单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大的原因是(　　)

A.碘单质和四氯化碳中都含有卤素

B.碘是单质,四氯化碳是化合物

C.I2是非极性分子,CCl4也是非极性分子,而水是极性分子

D.以上说法都不对

7.试用有关知识解释下列现象:

(1)有机化合物大多难溶于水,而乙醇、乙酸可与水互溶: 　　　　　　。 

(2)乙醚(C2H5OC2H5)的相对分子质量远大于乙醇,但乙醇的沸点却比乙醚高很多,原因:  　　　　　　。 

(3)从氨合成塔里出来的H2、N2、NH3的混合物中分离出NH3,常采用加压使NH3液化的方法:  　　　　　　。 

(4)水在常温下,其组成的化学式可用(H2O)m表示,原因: 　　　　　　。 

8.(1)铁的一种化合物的化学式为

[Fe(Htrz)3](ClO4)2,其中Htrz为1,2,4-三氮唑()。

1,2,4-三氮唑与环戊二烯()的物理性质如下:

它们的水溶性和沸点差异很大的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)抗坏血酸的分子结构如图所示,分子中碳原子的轨道杂化类型为　　　　　　;推测抗坏血酸在水中的溶解性　　　　　　(填“难溶于水”或“易溶于水”)。 

(3)下列化合物中含有3个手性碳原子的是　　　　(填字母)。 

A.

B.

C.

D.

(4)在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2CH3OH+H2O)所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为　　　　　　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

关键能力提升练

以下选择题中有1~2个选项符合题意。

9.下列说法正确的是(　　)

A.极性分子构成的溶质一定易溶于极性分子构成的溶剂之中,非极性分子构成的溶质一定易溶于非极性分子构成的溶剂中

B.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,符合“相似相溶”规律

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

10.在“石蜡→液体石蜡→石蜡蒸气→裂化气”的变化过程中,被破坏的作用力依次是(　　)

A.范德华力、范德华力、范德华力

B.范德华力、范德华力、共价键

C.范德华力、共价键、共价键

D.共价键、共价键、共价键

11.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

12.下列说法不正确的是(　　)

A.HClO、H2CO3、HNO3、HClO4的酸性依次增强

B.苹果酸分子中含有1个手性碳原子

C.HCl、NH3、C2H5OH均易溶于水的原因之一是可与H2O分子形成氢键

D.以极性键结合的分子一定是极性分子

13.一定条件下,CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)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”。

(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0.586 nm,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     　。 

14.双氧水是一种医用消毒杀菌剂,已知H2O2分子的结构如下图所示。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,书面夹角为93°52',而两个O—H与O—O的夹角均为96°52'。试回答:

(1)下列关于H2O2的说法正确的是　　　(填字母)。 

a.分子中有极性键

b.分子中有非极性键

c.氧原子的轨道发生sp2杂化

d.分子是非极性分子

(2)H2O2分子间易形成氢键,该氢键的表示式是　　　　　　　　。 

(3)H2O2难溶于CS2,主要原因是 　　　　　　　。 

(4)H2O2易溶于水,主要原因是 　　　　　　　。 

(5)H2O2分子中氧元素的化合价为　　　　价,原因是　  　　　　　　　。 

学科素养拔高练

15.(2021·安徽宣城月考)Ⅰ.某科学家曾宣称:普通盐水在某种无线电波照射下可以燃烧。无线电波可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”,释放出氢原子,若点火,氢原子就会在该种电波下持续燃烧。上述“结合力”的实质是　　　　(填字母)。 

A.范德华力

B.氢键

C.非极性共价键

D.极性共价键

Ⅱ.科学家发现,在特殊条件下,水能表现出许多有趣的结构和性质。

(1)一定条件下给水施加一个弱电场,常温常压下水结成冰,俗称“热冰”,其模拟图如图所示:

采用弱电场使水结成“热冰”,说明水分子是　　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。请你展开想象,给“热冰”设计一个应用实例　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)用高能射线照射液态水时,一个水分子能释放出一个电子,同时产生一种阳离子。

①释放出来的电子可以被若干水分子形成的“网”捕获而形成水合电子,你认为水分子间能形成“网”的原因是　　　　　　　　　　　。 

②水分子释放出电子时产生的阳离子具有较强的氧化性,试写出该阳离子与SO2反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　;该阳离子还能与水分子作用生成羟基,经测定反应后的液体具有酸性,写出该过程的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

参考答案

第二课时　分子间的作用力　分子的手性

1.D　水在形成冰时,由于氢键的存在,使得密度减小,故冰浮在水面上,A正确;水在4 ℃时达到最大密度,B正确;范德华力与氢键可同时存在于分子之间,C正确;在水分子内含有O—H共价键,水分子间存在氢键,同时也存在范德华力等分子间作用力,D错误。

2.A　F、O、N的电负性依次减小,F—H、O—H、N—H的极性依次减小,所以氢键F—H…F最强,其次是O—H…O,再次是O—H…N,最弱的是N—H…N,答案选A。

3.C　分子之间形成的氢键使物质的沸点升高,分子内形成的氢键不能使物质的沸点升高,C项错误。

4.B　水是极性分子,CS2是非极性分子,CS2在水中的溶解度很小,A错误;因为SO2和HF都是极性分子,水是极性分子,二者均易溶于水,B正确;I2在常温下是固体,CS2在常温下是液体,SO2和HF在常温下是气体,CS2的熔、沸点不是最低的,C错误;酒精与水互溶,不能用酒精萃取碘水中的碘,D错误。

5.B　①熔、沸点:SbH3>NH3>AsH3>PH3,故①错误;②羟基可与水形成氢键,碳原子数相同的多元醇比一元醇在水中的溶解度大,故②正确;③冰中水分子间形成的氢键比液态水多,同温同压下,冰的密度比液态水的密度小,故③正确;④尿素分子间形成的氢键比醋酸分子多,所以尿素[CO(NH2)2]的熔、沸点比醋酸的高,故④正确;⑤邻羟基苯甲酸易形成分子内氢键,对羟基苯甲酸形成分子间氢键,所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低,故⑤正确;⑥水分子的稳定性与化学键有关,与氢键无关,故⑥错误;综上,正确的是②③④⑤,选B。

6.C　I2以及CCl4都是非极性分子,而水是极性分子,根据“相似相溶”规律可知碘单质在四氯化碳中比在水中溶解度大。

7.答案 (1)乙醇分子中的醇羟基、乙酸分子中的羧基均可与水形成分子间氢键,相互结合成缔合分子,故表现为互溶

(2)乙醇分子之间形成的氢键作用远大于乙醚分子间的范德华力,故乙醇的沸点比乙醚高很多

(3)NH3分子间可以形成氢键,而N2、H2分子间的范德华力很小,故NH3可采用加压液化的方法从混合物中分离出来

(4)常温下,液态水中水分子间通过氢键缔合成较大分子团,而不是以单个分子形式存在,所以用(H2O)m表示

8.答案 (1)1,2,4-三氮唑分子间、与水分子间都可以形成氢键

(2)sp3、sp2　易溶于水

(3)C

(4)H2O>CH3OH>CO2>H2　H2O与CH3OH均为极性分子,H2O分子中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2相对分子质量较大、范德华力较大

解析 (1)两者结构相似,相对分子质量非常接近,但Htrz分子中有N—H,N原子半径小,电负性大,分子间可以形成氢键,也可以与水分子间形成氢键。

(2)根据题给抗坏血酸的分子结构,形成单键的碳原子为sp3杂化,双键的碳原子为sp2杂化;抗坏血酸分子中含有4个—OH,能与水形成分子间氢键,因此抗坏血酸易溶于水。

(3)A、B、C 3个选项中的有机化合物中含有的手性碳原子的数目分别为1、2、3,D项中的有机化合物中不含手性碳原子。

(4)H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中的氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2相对分子质量较大、范德华力较大。

9.BC　很多有机化合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,易溶于有机溶剂,A项错误;Br2、白磷、CCl4、CS2都是非极性分子,B、C项正确;二氧化碳(OCO)是非极性分子,D项错误。

10.B　“石蜡→液体石蜡→石蜡蒸气”是石蜡的固、液、气三种状态的转变,属于物理变化,需要克服分子之间的范德华力;“石蜡蒸气→裂化气”是化学变化,破坏的是分子内的共价键,所以选B。

11.C　碘是非极性分子,易溶于非极性溶剂四氯化碳,甲烷属于非极性分子,难溶于极性溶剂水,所以都可用“相似相溶”规律解释,A正确;碳原子连接四个不同的原子或原子团时,该碳原子为手性碳原子,所以中加“*”的碳原子为手性碳原子,B正确;H2O的沸点比H2S高是由于水分子间可以形成氢键,H2O比H2S稳定是由于水分子中的H—O比硫化氢分子中的H—S强,C错误;水分子之间可以通过氢键而缔合,D正确。

12.CD　HCl与H2O分子间不能形成氢键,C项错误;以极性键结合的分子,若空间结构对称,则该分子为非极性分子,D项错误。

13.答案 (1)氢键、范德华力

(2)CO2的分子直径小于笼状空腔直径,且与H2O的结合能大于CH4

解析 (2)根据题给数据可知,笼状空腔的直径是0.586 nm,而CO2分子的直径是0.512 nm,笼状空腔直径大于CO2分子的直径,而且CO2与水分子之间的结合能大于CH4,因此可以实现用CO2置换CH4的设想。

14.答案 (1)ab　(2)O—H…O

(3)H2O2为极性分子,CS2为非极性分子,根据“相似相溶”规律可知H2O2难溶于CS2

(4)H2O2与H2O分子之间易形成氢键且H2O和H2O2均为极性分子

(5)-1　O—O为非极性键,O—H为极性键,共用电子对偏向于氧,故氧元素显-1价

解析 (1)在H2O2中H—O为极性键,O—O为非极性键;根据H2O2的空间结构可知,H2O2为极性分子;O原子的价层电子对数为4,O原子为sp3杂化。

(2)H2O2中含有H—O,故分子间能形成氢键,表示为O—H…O。

(3)H2O2为极性分子,CS2为非极性分子,根据“相似相溶”规律知H2O2难溶于CS2。

(4)H2O2和H2O均为极性分子,且H2O2与H2O分子之间易形成氢键,因此H2O2易溶于水。

(5)共用电子对的偏移决定元素在化合物中的化合价。

15.答案 Ⅰ.D　Ⅱ.(1)极性　建造室温溜冰场(或室温条件下做冰雕,合理答案均可)

(2)①水分子间存在氢键　②2H2O++SO24H++S　H2O++H2OH3O++—OH

解析 Ⅰ.由题给信息,在某种无线电波照射下,盐水可以释放出氢原子,说明水分子中的O—H被破坏,故选D。Ⅱ.(1)在弱电场的条件下水变成“热冰”,水分子结构由无序变为有序,说明水分子中存在带正电和带负电的两部分,即水分子是极性分子;利用水分子的这一特点可建造室温溜冰场。(2)①水分子间能形成“网”的原因是水分子间存在氢键。②水分子释放出电子时产生的阳离子是H2O+,具有较强的氧化性,在反应中得电子,SO2有还原性,在反应中失电子,反应的离子方程式是2H2O++SO24H++S。H2O+与H2O反应后,液体呈酸性,并产生—OH,该过程的离子方程式是H2O++H2OH3O++—OH。