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高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第4节 分子间作用力课时作业
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这是一份高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第4节 分子间作用力课时作业，共12页。试卷主要包含了范德华力与物质性质，关于N2与CO的说法正确的是，下列几种氢键，下列现象与氢键有关的是，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
题组1.范德华力与物质性质
1.下列物质沸点按照由低到高的顺序排列的是( )
A.H2O、H2S、H2SeB.F2、Cl2、Br2、I2
C.NaCl、KCl、CsClD.HI、HBr、HCl
2.现有下列两组命题,②组命题正确,且能用①组命题正确解释的是( )
3.下列物质的变化,破坏的主要是范德华力的是( )
A.KI加热至熔融状态B.H2SO4溶于水
C.HI(s)HI(g)D.NH4Cl受热分解
4.关于N2与CO的说法正确的是( )
A.二者为等电子体,故同为非极性分子
B.沸点大小关系:N2C.N2、CO的化学性质相似
D.N2、CO所含的化学键类型相同
题组2.氢键与物质性质
5.下列几种氢键:①O—H…O ②N—H…N ③F—H…F ④O—H…N。氢键从强到弱的顺序正确的是( )
A.③>①>④>②B.①>②>③>④
C.③>②>①>④D.①>④>③>②
6.下列现象与氢键有关的是( )
①NH3的熔、沸点比PH3的高 ②乙醇可以和水以任意比例互溶 ③冰的密度比液态水的密度小 ④水分子在高温下很稳定
A.①②③④B.仅①②③
C.仅①③D.仅①②
7.下列说法正确的是( )
A.由于氢键的存在,冰才能浮在水面上
B.氢键是自然界中最重要、存在最广泛的化学键之一
C.由于氢键的存在,沸点:HCl>HBr>HI>HF
D.氢键的存在决定了水分子中氢氧键的键角是104.5°
8.右图每条折线表示元素周期表中ⅣA~ⅦA族中的某一族元素简单氢化物的沸点变化,其中a点代表的是( )
A.H2S
B.HCl
C.PH3
D.SiH4
9.水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化学键之间)彼此结合而形成(H2O)n。在冰中水分子与水分子之间通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体,其结构示意图如图所示:
(1)1 ml冰中有 ml“氢键”。
(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的微粒,其电离方程式为 。已知在相同条件下过氧化氢的沸点明显高于水的沸点,其可能的原因是
。
(3)在冰的结构中,每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外,还存在范德华力(11 kJ·ml-1)。已知冰的升华热是51 kJ·ml-1,则冰晶体中氢键的能量是 kJ·ml-1。
B级关键能力提升练
以下选择题中,有1~2个选项符合题意。
10.关于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的结构与性质,下列说法错误的是( )
A.CH3OH分子间不能形成分子间氢键
B.N2H4空间结构为平面形
C.N2H4的沸点高于(CH3)2NNH2
D.CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N杂化方式均相同
11.甲烷和水分子形成的一种笼结构如下图所示。与之相似,某天然有机分子笼晶体中,44个水分子构成6个“笼”,每个“笼”的中心有且仅有1个分子填充,现有5个“笼”的中心由甲烷分子填充,另1个“笼”的中心由水分子填充,关于该有机分子笼的叙述中,正确的是( )
A.该有机分子笼的化学式为CH4·9H2O
B.该晶体中H2O分子之间通过极性共价键结合
C.由CH4分子的空间填充模型可知1 ml CH4分子含有的σ键数目为4NA
D.H2O分子空间结构为角形,是极性分子
12.下列说法正确的是( )
A.NH3是极性分子,分子中N处在3个H所组成的三角形的中心
B.CO2和SO2都是由极性键构成的非极性分子
C.碘易溶于CCl4现象,符合“相似相溶”规律解释
D.“X—H…Y”三原子不在一条直线上时也能形成氢键
13.维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有( )
A.离子键、共价键
B.离子键、氢键、共价键
C.氢键、范德华力
D.离子键、氢键、范德华力
14.下列说法不正确的是( )
A.键长的大小与成键原子的半径无关
B.成键原子间原子轨道重叠越多,共价键越牢固
C.由于氢键的作用,使NH3、H2O、HF的沸点反常,且沸点高低顺序为H2O>HF>NH3
D.每一个原子轨道在空间都具有方向性
15.如图所示为元素周期表短周期的一部分,其中D的原子核电荷数是B的2倍。下列有关A、B、C、D、E五种元素的叙述中,不正确的是( )
A.固态的AB2升华时只需克服范德华力
B.C的氢化物分子间能形成氢键而E的氢化物分子间不能形成氢键是因为C—H键更短
C.D的单质在过量的B2中燃烧的产物为DB3
D.A与E形成的化合物分子AE4是非极性分子
16.下列各组物质的熔、沸点高低只与范德华力有关的是( )
A.Li、Na、K、Pb
B.HCl、HBr、HI、CH4
C.LiCl、NaCl、KCl、RbCl
D.F2、Cl2、Br2、I2
17.胆矾CuSO4·5H2O可写为[Cu(H2O)4]SO4·H2O,其结构如图:
下列有关胆矾的说法正确的是( )
A.所有氧原子都采取sp3杂化
B.氧原子参与形成配位键和氢键两种化学键
C.Cu2+的价电子排布式为3d84s1
D.胆矾中的水在不同温度下会分步失去
18.X、Y、Z三种短周期元素,原子半径的大小关系为r(Y)>r(X)>r(Z),原子序数之和为16。X、Y、Z三种元素的常见单质在适当条件下可发生如图所示变化,其中B和C均为10电子分子。下列说法中正确的是( )
A.C易溶于B与分子间氢键有关
B.A能溶解于B中
C.A和C不可能发生氧化还原反应
D.B的沸点高于C的沸点
19.如图为血红蛋白分子的局部,下列有关说法错误的是( )
A.第一电离能:O>N>C>Fe
B.分子中存在配位键
C.N的杂化方式有sp2、sp32种
D.从结构可推测血红蛋白中可能形成氢键
20.回答下列问题:
已知A、B、C、D、E都是元素周期表中前4周期的元素,它们的核电荷数依次增加。其中A与B、A与D在周期表中位置相邻,A原子核外有两个未成对电子,B元素的第一电离能比同周期相邻两种元素都大,C原子在同周期原子中半径最大(稀有气体除外);E与C位于不同周期,E原子核外最外层电子数与C相同,其余各层电子均充满。请根据以上信息,回答下列问题(答题时A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示):
(1)A、B、C、D四种元素电负性由大到小排列顺序为 。
(2)B的氢化物的结构式为 ,其空间结构为 。
(3)E核外电子排布式是 ,E的某种化合物的结构如下图所示。
微粒间的相互作用包括化学键和分子间相互作用力,此化合物中各种粒子间的相互作用力有 。
(4)A与B的气态氢化物的沸点 (填化学式,下同)更高,A与D的气态氢化物的沸点 更高。
(5)A的稳定氧化物中,中心原子的杂化类型为 ,空间结构为 。
C级学科素养拔高练
21.(1)硼的研究在无机化学发展中占有独特的位置。硼元素有10B和11B两种天然稳定的同位素,在基态11B原子中,核外存在 对自旋相反的电子,有 种不同空间运动状态的电子。根据对角线规则,硼元素许多性质与 元素相似。
(2)NH3能与硼元素的某种氢化物作用得到化合物M,M是一种新的储氢材料,加热M会缓慢释放出H2,并转化为化合物N,M、N分别与乙烷、乙烯的结构相似。M的结构式为 ,N分子中的π键和σ键数目之比为 。
(3)O和S两种元素是自然界最常见的两种元素,均能与H形成H2O2和H2S2,结构如图甲所示。请说明∠H—O—O(97°)略大于∠H—S—S(95°)的原因: 。
(4)图乙为DNA结构局部图,双链通过氢键使它们的碱基(A…T和C…G)相互配对形成双螺旋结构,请写出图中存在的两种氢键的表示式: , 。
答案：
1.B 解析 A项H2O常温下为液态,该组物质中H2O的沸点最高,A不符合题意;B组物质结构相似,相对分子质量依次增大,范德华力依次增大,沸点依次升高,B项符合题意;C项为离子化合物,离子键依次减弱,沸点逐渐降低,C项不符合题意;D组物质结构相似,相对分子质量依次减小,范德华力依次减弱,沸点依次降低,D项不符合题意。
2.C 解析 HCl比HI稳定,是由于H—Cl键的键能大于H—I键的键能,故A、B错误;HI的沸点比HCl的高,是由于HI的相对分子质量大于HCl的相对分子质量,HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力,故C正确、D错误。
3.C 解析 KI加热至熔融状态,会破坏离子键,A项不符合题意;H2SO4溶于水主要破坏共价键,B项不符合题意;HI(s)HI(g),只是状态发生了变化,破坏的是范德华力,C项符合题意;NH4Cl受热分解,破坏的是共价键和离子键,D项不符合题意。
4.B 解析 二者为等电子体,但是N2为非极性分子,CO为极性分子,A错误;二者相对分子质量相同,CO为极性分子,N2为非极性分子,范德华力CO大于N2,沸点CO比N2高,B正确;N2与CO化学性质不相似,C错误;N2中含有非极性键,CO中含有极性键,D错误。
5.A 解析 F、O、N的电负性依次降低,F—H、O—H、N—H键的极性依次降低,故F—H…F中的氢键最强,其次是O—H…O,再次是O—H…N,最弱的是N—H…N。
6.B 解析 ①NH3的熔、沸点比PH3的高是因为NH3分子间存在氢键,和氢键有关;②乙醇可以和水以任意比例互溶的原因之一是乙醇和水分子间有氢键,和氢键有关;③在冰中有大量的氢键,氢键有方向性,使得每个水分子周围有4个水分子以氢键结合,冰晶体中水分子的空间利用率不高,留有相当大的空隙,所以冰的密度比液态水的密度小,和氢键有关;④水分子在高温下很稳定是因为水分子内部氢原子和氧原子之间的共价键键能大,不容易断裂,和氢键无关。
7.A 解析 冰中分子排列有序,氢键数目增多,体积膨胀,密度减小,所以冰能浮在水面上,A项正确;氢键属于分子间作用力,不属于化学键,B项错误;卤素的氢化物中只有HF分子间存在氢键,故沸点:HF>HI>HBr>HCl,C项错误;键角是共价键的参数,氢键不是共价键,是分子间作用力,所以键角与氢键无关,D项错误。
8.D 解析 由题图可知a点所在曲线上氢化物的沸点没有反常现象,说明不是ⅤA、ⅥA、ⅦA族的氢化物,则只能为ⅣA族的氢化物,即a为SiH4。
9.答案 (1)2 (2)H2O+H2OH3O++OH- 过氧化氢分子之间存在更多的氢键 (3)20
解析 (1)每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键,而每个氢键为2个水分子共有,1个水分子只占到氢键的,故每个水分子形成的氢键数为=2。
(2)H2O电离生成的H+与另一个H2O以配位键结合形成H3O+。
(3)=20kJ·ml-1。
10.AB 解析 甲醇存在—OH,容易形成分子间氢键,A错误;N2H4中N原子的杂化方式为sp3,不是平面形,B错误;N2H4分子中连接N原子的H原子数多,存在氢键的数目多,而偏二甲肼[(CH3)2NNH2]只有一端可以形成氢键,另一端的两个甲基基团比较大,影响了分子的排列,沸点较N2H4的低,C正确;CH3OH为四面体结构,(CH3)2NNH2的结构简式为,两者分子中C、O、N杂化方式均为sp3,D正确。
11.AD 解析 由题意可知,其中1个“笼”的中心由水分子填充,则总水分子数为45,甲烷分子数为5,则甲烷分子数与水分子数之比为1∶9,故该可燃冰的化学式为CH4·9H2O,故A正确;H2O分子之间通过氢键结合,故B错误;题目中所给为甲烷的球棍模型,故C错误;H2O分子空间结构为角形,是极性分子,故D正确。
12.CD 解析 N与3个H原子形成σ键,孤电子对数为=1,所以N原子采用sp3杂化,为三角锥形分子,N原子没有处在3个H原子所组成的三角形的中心,分子中正、负电荷重心不重合,是极性分子,故A错误;SO2是角形结构,是由极性键构成的极性分子,故B错误;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,故C正确;“X—H…Y”,X、Y是电负性大的原子,就能形成氢键,与三原子是否在一条直线上无关,故D正确。
13.D 解析 维生素B1分子中含有氨基和羟基,易形成氢键,看图可知,该维生素B1中含有离子键,有机化合物大多数都存在范德华力,故溶于水时要破坏离子键、氢键和范德华力,故D正确。
14.AD 解析 成键原子的半径越大,键长越长,成键数目越多,键长越短,因此键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关,故A错误;成键原子间原子轨道重叠越多,原子间作用力越强,则共价键越牢固,故B正确;由于氢键的作用,使NH3、H2O、HF的沸点反常,且沸点高低顺序为H2O>HF>NH3,故C正确;s轨道的形状是球形对称的,无方向性,故D错误。
15.BC 解析 由所给部分元素周期表及D的原子核电荷数是B的2倍,可知A、B、C、D、E五种元素分别是C、O、F、S、Cl。HF分子间能形成氢键,主要是因为F的电负性大,且原子半径较小;硫在O2中燃烧生成SO2,选B、C。
16.BD 解析 A项中的物质均为金属,它们的熔、沸点高低与金属键强弱有关;C项中的物质属于离子化合物,它们的熔、沸点高低由离子键强弱决定;B、D项各物质是由分子构成的,且分子间作用力为范德华力,熔、沸点高低只与范德华力有关。
17.D 解析 胆矾中H2O中O原子形成2个σ键,O原子上还有两对孤电子对,H2O中O原子采取sp3杂化,S中非羟基氧不发生sp3杂化,故A错误;根据胆矾的结构示意图,氧原子形成极性键、配位键和氢键,氢键不属于化学键,故B错误;基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9,Cu2+的价电子排布式为3d9,故C错误;根据胆矾的结构和胆矾可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O可知,胆矾晶体中水分子有一部分与Cu2+形成配位键,一部分与S和配体水分子形成氢键,由于作用力的不同,胆矾中的水在不同温度下会分步失去,故D正确。
18.AD 解析 B为H2O,C为NH3,NH3与H2O可以形成分子间氢键,增强了NH3在水中的溶解性,选项A正确;NO难溶于水,选项B错误;A是NO,C为NH3,两者能发生氧化还原反应生成氮气和水,选项C错误;B为H2O,C为NH3,水分间的氢键较氨分子间强,故水的沸点比氨高,选项D正确。
19.AD 解析 一般地,元素的非金属性越强,第一电离能越大,但是由于N原子的2p轨道处于半充满状态,比较稳定,使得N元素的第一电离能大于O元素,故第一电离能:N>O>C>Fe,A项错误;根据题图分析,铁和氮之间存在配位键,B项正确;只形成单键的N原子为sp3杂化,形成了双键的N原子为sp2杂化,C项正确;分子中的氧和氮原子都没有连接H原子,不会形成氢键,D项错误。
20.答案 (1)N>C>Si>Na (2) 三角锥形 (3)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 离子键、共价键、配位键、氢键 (4)NH3 SiH4 (5)sp杂化 直线形
解析 A、B、C、D、E都是元素周期表中前4周期的元素,它们的核电荷数依次增加,其中A与B、A与D在周期表中位置相邻,A、B、D的相对位置为,A原子核外有两个未成对电子,B的第一电离能比同周期相邻两种元素都大,B为半充满结构,B为N或P、A为C或Si、D为Si或Ge;C原子在同周期原子中半径最大(稀有气体除外),C为Na或K;E与C位于不同周期,则E位于第4周期,C位于第3周期为Na,则B为N,A为C,D为Si;E原子核外最外层电子数与C相同,其余各层电子均充满,则E的电子排布式为ls22s22p63s23p63d104s1,E为Cu。
(1)A、B、C、D分别为C、N、Na、Si,同周期从左到右元素的电负性逐渐增大,同主族从上到下元素的电负性逐渐减小,则电负性由大到小的顺序为N>C>Si>Na。
(2)B的气态氢化物为NH3,NH3的结构式为;中心原子N的孤电子对数为×(5-3×1)=1,σ键电子对数为3,价电子对数为1+3=4,故N采取sp3杂化,NH3空间结构为三角锥形。
(3)根据图示可判断H2O分子和Cu2+间存在配位键,同时水分子之间还存在氢键,H2O分子内存在共价键;该化合物还含有阴、阳离子间的离子键。
(4)A与B的气态氢化物分别为CH4和NH3,其沸点高低为NH3>CH4(因NH3分子之间存在氢键);A与D的气态氢化物分别为CH4和SiH4,由于其组成和结构相似,SiH4的相对分子质量大于CH4,故沸点SiH4>CH4。
(5)A的稳定氧化物为CO2,CO2中C原子的孤电子对数为×(4-2×2)=0,σ键电子对数为2,价电子对数为0+2=2,C原子采取sp杂化,CO2分子呈直线形。
21.答案 (1)2 3 Si
(2) 1∶5
(3)O、S采取的杂化方式和所含孤电子对数相同,但氧原子电负性大,价电子密度高,故相互间排斥作用更强,键角更大
(4)N—H…O N—H…N
解析 (1)B为5号元素,基态11B原子的电子排布式为1s22s22p1,同一轨道中两个电子自旋相反,故核外存在2对自旋相反的电子;核外电子空间运动状态由电子层、能级原子轨道决定,1s轨道、2s轨道、2p有1个轨道,有3种不同空间运动状态的电子;在周期表中,B与Si位于对角线位置,根据对角线规则,硼元素许多性质与Si元素相似。
(2)M是NH3与硼元素的某种氢化物作用的产物,M与乙烷结构相似,则M为BH3·NH3,M的结构式为;加热M转化为H2和N,N与乙烯结构相似,则N为BH2NH2,N分子中含有1个π键、5个σ键,π键和σ键数目之比为1∶5。
(3)O、S采取的杂化方式和所含孤电子对数相同,但氧原子电负性更大,成键电子对更偏向O,故相互间排斥作用更强,键角更大,使得∠H—O—O略大于∠H—S—S。
(4)根据图示,图中存在的氢键的表示式为N—H…O和N—H…N。选项
①组
②组
A
H—I键的键能大于H—Cl键的键能
HI比HCl稳定
B
H—I键的键能小于H—Cl键的键能
HI比HCl稳定
C
HI分子间的范德华力大于HCl的
HI的沸点比HCl的高
D
HI分子间的范德华力小于HCl的
HI的沸点比HCl的低
A
B
C
D
E
题组1.范德华力与物质性质
1.下列物质沸点按照由低到高的顺序排列的是( )
A.H2O、H2S、H2SeB.F2、Cl2、Br2、I2
C.NaCl、KCl、CsClD.HI、HBr、HCl
2.现有下列两组命题,②组命题正确,且能用①组命题正确解释的是( )
3.下列物质的变化,破坏的主要是范德华力的是( )
A.KI加热至熔融状态B.H2SO4溶于水
C.HI(s)HI(g)D.NH4Cl受热分解
4.关于N2与CO的说法正确的是( )
A.二者为等电子体,故同为非极性分子
B.沸点大小关系:N2
D.N2、CO所含的化学键类型相同
题组2.氢键与物质性质
5.下列几种氢键:①O—H…O ②N—H…N ③F—H…F ④O—H…N。氢键从强到弱的顺序正确的是( )
A.③>①>④>②B.①>②>③>④
C.③>②>①>④D.①>④>③>②
6.下列现象与氢键有关的是( )
①NH3的熔、沸点比PH3的高 ②乙醇可以和水以任意比例互溶 ③冰的密度比液态水的密度小 ④水分子在高温下很稳定
A.①②③④B.仅①②③
C.仅①③D.仅①②
7.下列说法正确的是( )
A.由于氢键的存在,冰才能浮在水面上
B.氢键是自然界中最重要、存在最广泛的化学键之一
C.由于氢键的存在,沸点:HCl>HBr>HI>HF
D.氢键的存在决定了水分子中氢氧键的键角是104.5°
8.右图每条折线表示元素周期表中ⅣA~ⅦA族中的某一族元素简单氢化物的沸点变化,其中a点代表的是( )
A.H2S
B.HCl
C.PH3
D.SiH4
9.水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化学键之间)彼此结合而形成(H2O)n。在冰中水分子与水分子之间通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体,其结构示意图如图所示:
(1)1 ml冰中有 ml“氢键”。
(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的微粒,其电离方程式为 。已知在相同条件下过氧化氢的沸点明显高于水的沸点,其可能的原因是
。
(3)在冰的结构中,每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外,还存在范德华力(11 kJ·ml-1)。已知冰的升华热是51 kJ·ml-1,则冰晶体中氢键的能量是 kJ·ml-1。
B级关键能力提升练
以下选择题中,有1~2个选项符合题意。
10.关于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的结构与性质,下列说法错误的是( )
A.CH3OH分子间不能形成分子间氢键
B.N2H4空间结构为平面形
C.N2H4的沸点高于(CH3)2NNH2
D.CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N杂化方式均相同
11.甲烷和水分子形成的一种笼结构如下图所示。与之相似,某天然有机分子笼晶体中,44个水分子构成6个“笼”,每个“笼”的中心有且仅有1个分子填充,现有5个“笼”的中心由甲烷分子填充,另1个“笼”的中心由水分子填充,关于该有机分子笼的叙述中,正确的是( )
A.该有机分子笼的化学式为CH4·9H2O
B.该晶体中H2O分子之间通过极性共价键结合
C.由CH4分子的空间填充模型可知1 ml CH4分子含有的σ键数目为4NA
D.H2O分子空间结构为角形,是极性分子
12.下列说法正确的是( )
A.NH3是极性分子,分子中N处在3个H所组成的三角形的中心
B.CO2和SO2都是由极性键构成的非极性分子
C.碘易溶于CCl4现象,符合“相似相溶”规律解释
D.“X—H…Y”三原子不在一条直线上时也能形成氢键
13.维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有( )
A.离子键、共价键
B.离子键、氢键、共价键
C.氢键、范德华力
D.离子键、氢键、范德华力
14.下列说法不正确的是( )
A.键长的大小与成键原子的半径无关
B.成键原子间原子轨道重叠越多,共价键越牢固
C.由于氢键的作用,使NH3、H2O、HF的沸点反常,且沸点高低顺序为H2O>HF>NH3
D.每一个原子轨道在空间都具有方向性
15.如图所示为元素周期表短周期的一部分,其中D的原子核电荷数是B的2倍。下列有关A、B、C、D、E五种元素的叙述中,不正确的是( )
A.固态的AB2升华时只需克服范德华力
B.C的氢化物分子间能形成氢键而E的氢化物分子间不能形成氢键是因为C—H键更短
C.D的单质在过量的B2中燃烧的产物为DB3
D.A与E形成的化合物分子AE4是非极性分子
16.下列各组物质的熔、沸点高低只与范德华力有关的是( )
A.Li、Na、K、Pb
B.HCl、HBr、HI、CH4
C.LiCl、NaCl、KCl、RbCl
D.F2、Cl2、Br2、I2
17.胆矾CuSO4·5H2O可写为[Cu(H2O)4]SO4·H2O,其结构如图:
下列有关胆矾的说法正确的是( )
A.所有氧原子都采取sp3杂化
B.氧原子参与形成配位键和氢键两种化学键
C.Cu2+的价电子排布式为3d84s1
D.胆矾中的水在不同温度下会分步失去
18.X、Y、Z三种短周期元素,原子半径的大小关系为r(Y)>r(X)>r(Z),原子序数之和为16。X、Y、Z三种元素的常见单质在适当条件下可发生如图所示变化,其中B和C均为10电子分子。下列说法中正确的是( )
A.C易溶于B与分子间氢键有关
B.A能溶解于B中
C.A和C不可能发生氧化还原反应
D.B的沸点高于C的沸点
19.如图为血红蛋白分子的局部,下列有关说法错误的是( )
A.第一电离能:O>N>C>Fe
B.分子中存在配位键
C.N的杂化方式有sp2、sp32种
D.从结构可推测血红蛋白中可能形成氢键
20.回答下列问题:
已知A、B、C、D、E都是元素周期表中前4周期的元素,它们的核电荷数依次增加。其中A与B、A与D在周期表中位置相邻,A原子核外有两个未成对电子,B元素的第一电离能比同周期相邻两种元素都大,C原子在同周期原子中半径最大(稀有气体除外);E与C位于不同周期,E原子核外最外层电子数与C相同,其余各层电子均充满。请根据以上信息,回答下列问题(答题时A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示):
(1)A、B、C、D四种元素电负性由大到小排列顺序为 。
(2)B的氢化物的结构式为 ,其空间结构为 。
(3)E核外电子排布式是 ,E的某种化合物的结构如下图所示。
微粒间的相互作用包括化学键和分子间相互作用力,此化合物中各种粒子间的相互作用力有 。
(4)A与B的气态氢化物的沸点 (填化学式,下同)更高,A与D的气态氢化物的沸点 更高。
(5)A的稳定氧化物中,中心原子的杂化类型为 ,空间结构为 。
C级学科素养拔高练
21.(1)硼的研究在无机化学发展中占有独特的位置。硼元素有10B和11B两种天然稳定的同位素,在基态11B原子中,核外存在 对自旋相反的电子,有 种不同空间运动状态的电子。根据对角线规则,硼元素许多性质与 元素相似。
(2)NH3能与硼元素的某种氢化物作用得到化合物M,M是一种新的储氢材料,加热M会缓慢释放出H2,并转化为化合物N,M、N分别与乙烷、乙烯的结构相似。M的结构式为 ,N分子中的π键和σ键数目之比为 。
(3)O和S两种元素是自然界最常见的两种元素,均能与H形成H2O2和H2S2,结构如图甲所示。请说明∠H—O—O(97°)略大于∠H—S—S(95°)的原因: 。
(4)图乙为DNA结构局部图,双链通过氢键使它们的碱基(A…T和C…G)相互配对形成双螺旋结构,请写出图中存在的两种氢键的表示式: , 。
答案：
1.B 解析 A项H2O常温下为液态,该组物质中H2O的沸点最高,A不符合题意;B组物质结构相似,相对分子质量依次增大,范德华力依次增大,沸点依次升高,B项符合题意;C项为离子化合物,离子键依次减弱,沸点逐渐降低,C项不符合题意;D组物质结构相似,相对分子质量依次减小,范德华力依次减弱,沸点依次降低,D项不符合题意。
2.C 解析 HCl比HI稳定,是由于H—Cl键的键能大于H—I键的键能,故A、B错误;HI的沸点比HCl的高,是由于HI的相对分子质量大于HCl的相对分子质量,HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力,故C正确、D错误。
3.C 解析 KI加热至熔融状态,会破坏离子键,A项不符合题意;H2SO4溶于水主要破坏共价键,B项不符合题意;HI(s)HI(g),只是状态发生了变化,破坏的是范德华力,C项符合题意;NH4Cl受热分解,破坏的是共价键和离子键,D项不符合题意。
4.B 解析 二者为等电子体,但是N2为非极性分子,CO为极性分子,A错误;二者相对分子质量相同,CO为极性分子,N2为非极性分子,范德华力CO大于N2,沸点CO比N2高,B正确;N2与CO化学性质不相似,C错误;N2中含有非极性键,CO中含有极性键,D错误。
5.A 解析 F、O、N的电负性依次降低,F—H、O—H、N—H键的极性依次降低,故F—H…F中的氢键最强,其次是O—H…O,再次是O—H…N,最弱的是N—H…N。
6.B 解析 ①NH3的熔、沸点比PH3的高是因为NH3分子间存在氢键,和氢键有关;②乙醇可以和水以任意比例互溶的原因之一是乙醇和水分子间有氢键,和氢键有关;③在冰中有大量的氢键,氢键有方向性,使得每个水分子周围有4个水分子以氢键结合,冰晶体中水分子的空间利用率不高,留有相当大的空隙,所以冰的密度比液态水的密度小,和氢键有关;④水分子在高温下很稳定是因为水分子内部氢原子和氧原子之间的共价键键能大,不容易断裂,和氢键无关。
7.A 解析 冰中分子排列有序,氢键数目增多,体积膨胀,密度减小,所以冰能浮在水面上,A项正确;氢键属于分子间作用力,不属于化学键,B项错误;卤素的氢化物中只有HF分子间存在氢键,故沸点:HF>HI>HBr>HCl,C项错误;键角是共价键的参数,氢键不是共价键,是分子间作用力,所以键角与氢键无关,D项错误。
8.D 解析 由题图可知a点所在曲线上氢化物的沸点没有反常现象,说明不是ⅤA、ⅥA、ⅦA族的氢化物,则只能为ⅣA族的氢化物,即a为SiH4。
9.答案 (1)2 (2)H2O+H2OH3O++OH- 过氧化氢分子之间存在更多的氢键 (3)20
解析 (1)每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键,而每个氢键为2个水分子共有,1个水分子只占到氢键的,故每个水分子形成的氢键数为=2。
(2)H2O电离生成的H+与另一个H2O以配位键结合形成H3O+。
(3)=20kJ·ml-1。
10.AB 解析 甲醇存在—OH,容易形成分子间氢键,A错误;N2H4中N原子的杂化方式为sp3,不是平面形,B错误;N2H4分子中连接N原子的H原子数多,存在氢键的数目多,而偏二甲肼[(CH3)2NNH2]只有一端可以形成氢键,另一端的两个甲基基团比较大,影响了分子的排列,沸点较N2H4的低,C正确;CH3OH为四面体结构,(CH3)2NNH2的结构简式为,两者分子中C、O、N杂化方式均为sp3,D正确。
11.AD 解析 由题意可知,其中1个“笼”的中心由水分子填充,则总水分子数为45,甲烷分子数为5,则甲烷分子数与水分子数之比为1∶9,故该可燃冰的化学式为CH4·9H2O,故A正确;H2O分子之间通过氢键结合,故B错误;题目中所给为甲烷的球棍模型,故C错误;H2O分子空间结构为角形,是极性分子,故D正确。
12.CD 解析 N与3个H原子形成σ键,孤电子对数为=1,所以N原子采用sp3杂化,为三角锥形分子,N原子没有处在3个H原子所组成的三角形的中心,分子中正、负电荷重心不重合,是极性分子,故A错误;SO2是角形结构,是由极性键构成的极性分子,故B错误;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,故C正确;“X—H…Y”,X、Y是电负性大的原子,就能形成氢键,与三原子是否在一条直线上无关,故D正确。
13.D 解析 维生素B1分子中含有氨基和羟基,易形成氢键,看图可知,该维生素B1中含有离子键,有机化合物大多数都存在范德华力,故溶于水时要破坏离子键、氢键和范德华力,故D正确。
14.AD 解析 成键原子的半径越大,键长越长,成键数目越多,键长越短,因此键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关,故A错误;成键原子间原子轨道重叠越多,原子间作用力越强,则共价键越牢固,故B正确;由于氢键的作用,使NH3、H2O、HF的沸点反常,且沸点高低顺序为H2O>HF>NH3,故C正确;s轨道的形状是球形对称的,无方向性,故D错误。
15.BC 解析 由所给部分元素周期表及D的原子核电荷数是B的2倍,可知A、B、C、D、E五种元素分别是C、O、F、S、Cl。HF分子间能形成氢键,主要是因为F的电负性大,且原子半径较小;硫在O2中燃烧生成SO2,选B、C。
16.BD 解析 A项中的物质均为金属,它们的熔、沸点高低与金属键强弱有关;C项中的物质属于离子化合物,它们的熔、沸点高低由离子键强弱决定;B、D项各物质是由分子构成的,且分子间作用力为范德华力,熔、沸点高低只与范德华力有关。
17.D 解析 胆矾中H2O中O原子形成2个σ键,O原子上还有两对孤电子对,H2O中O原子采取sp3杂化,S中非羟基氧不发生sp3杂化,故A错误;根据胆矾的结构示意图,氧原子形成极性键、配位键和氢键,氢键不属于化学键,故B错误;基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9,Cu2+的价电子排布式为3d9,故C错误;根据胆矾的结构和胆矾可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O可知,胆矾晶体中水分子有一部分与Cu2+形成配位键,一部分与S和配体水分子形成氢键,由于作用力的不同,胆矾中的水在不同温度下会分步失去,故D正确。
18.AD 解析 B为H2O,C为NH3,NH3与H2O可以形成分子间氢键,增强了NH3在水中的溶解性,选项A正确;NO难溶于水,选项B错误;A是NO,C为NH3,两者能发生氧化还原反应生成氮气和水,选项C错误;B为H2O,C为NH3,水分间的氢键较氨分子间强,故水的沸点比氨高,选项D正确。
19.AD 解析 一般地,元素的非金属性越强,第一电离能越大,但是由于N原子的2p轨道处于半充满状态,比较稳定,使得N元素的第一电离能大于O元素,故第一电离能:N>O>C>Fe,A项错误;根据题图分析,铁和氮之间存在配位键,B项正确;只形成单键的N原子为sp3杂化,形成了双键的N原子为sp2杂化,C项正确;分子中的氧和氮原子都没有连接H原子,不会形成氢键,D项错误。
20.答案 (1)N>C>Si>Na (2) 三角锥形 (3)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 离子键、共价键、配位键、氢键 (4)NH3 SiH4 (5)sp杂化 直线形
解析 A、B、C、D、E都是元素周期表中前4周期的元素,它们的核电荷数依次增加,其中A与B、A与D在周期表中位置相邻,A、B、D的相对位置为,A原子核外有两个未成对电子,B的第一电离能比同周期相邻两种元素都大,B为半充满结构,B为N或P、A为C或Si、D为Si或Ge;C原子在同周期原子中半径最大(稀有气体除外),C为Na或K;E与C位于不同周期,则E位于第4周期,C位于第3周期为Na,则B为N,A为C,D为Si;E原子核外最外层电子数与C相同,其余各层电子均充满,则E的电子排布式为ls22s22p63s23p63d104s1,E为Cu。
(1)A、B、C、D分别为C、N、Na、Si,同周期从左到右元素的电负性逐渐增大,同主族从上到下元素的电负性逐渐减小,则电负性由大到小的顺序为N>C>Si>Na。
(2)B的气态氢化物为NH3,NH3的结构式为;中心原子N的孤电子对数为×(5-3×1)=1,σ键电子对数为3,价电子对数为1+3=4,故N采取sp3杂化,NH3空间结构为三角锥形。
(3)根据图示可判断H2O分子和Cu2+间存在配位键,同时水分子之间还存在氢键,H2O分子内存在共价键;该化合物还含有阴、阳离子间的离子键。
(4)A与B的气态氢化物分别为CH4和NH3,其沸点高低为NH3>CH4(因NH3分子之间存在氢键);A与D的气态氢化物分别为CH4和SiH4,由于其组成和结构相似,SiH4的相对分子质量大于CH4,故沸点SiH4>CH4。
(5)A的稳定氧化物为CO2,CO2中C原子的孤电子对数为×(4-2×2)=0,σ键电子对数为2,价电子对数为0+2=2,C原子采取sp杂化,CO2分子呈直线形。
21.答案 (1)2 3 Si
(2) 1∶5
(3)O、S采取的杂化方式和所含孤电子对数相同,但氧原子电负性大,价电子密度高,故相互间排斥作用更强,键角更大
(4)N—H…O N—H…N
解析 (1)B为5号元素,基态11B原子的电子排布式为1s22s22p1,同一轨道中两个电子自旋相反,故核外存在2对自旋相反的电子;核外电子空间运动状态由电子层、能级原子轨道决定,1s轨道、2s轨道、2p有1个轨道,有3种不同空间运动状态的电子;在周期表中,B与Si位于对角线位置,根据对角线规则,硼元素许多性质与Si元素相似。
(2)M是NH3与硼元素的某种氢化物作用的产物,M与乙烷结构相似,则M为BH3·NH3,M的结构式为;加热M转化为H2和N,N与乙烯结构相似,则N为BH2NH2,N分子中含有1个π键、5个σ键,π键和σ键数目之比为1∶5。
(3)O、S采取的杂化方式和所含孤电子对数相同,但氧原子电负性更大,成键电子对更偏向O,故相互间排斥作用更强,键角更大,使得∠H—O—O略大于∠H—S—S。
(4)根据图示,图中存在的氢键的表示式为N—H…O和N—H…N。选项
①组
②组
A
H—I键的键能大于H—Cl键的键能
HI比HCl稳定
B
H—I键的键能小于H—Cl键的键能
HI比HCl稳定
C
HI分子间的范德华力大于HCl的
HI的沸点比HCl的高
D
HI分子间的范德华力小于HCl的
HI的沸点比HCl的低
A
B
C
D
E
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