高中化学选择性必修2第2章　第3节　第2课时

第二章第三节第2课时A组·基础达标1．从碘水中提取碘，可供选择的有机溶剂是()A．苯、酒精 B．汽油、甘油C．四氯化碳、分馏汽油 D．二硫化碳、乙醇【答案】C【解析】从碘水中提取碘要求碘在该有机溶剂(萃取剂)中的溶解度比在水中的溶解度大，且有机溶剂与水互不相溶，只有这样才能使碘转移到有机溶剂中与水分离。碘属于非极性分子，易溶于苯、分馏汽油、CCl4、乙醇等有机溶剂，但甘油、酒精(乙醇)由于分子中存在—OH，能与水互溶，所以不能用作萃取剂，故答案为C。2．下列几种氢键：①O—H…O②N—H…N③F—H…F④O—H…N其强度由强到弱的排列顺序是()A．③①④② B．①②③④C．③②①④ D．①④③②【答案】A【解析】F、O、N的电负性依次减小，F—H、O—H、N—H键的极性依次减小，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。3．你认为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【答案】C【解析】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错误。4．下列物质分子间不能形成氢键的是()A． B．C．H2O D．CH3CH2OH【答案】A【解析】可以形成分子内氢键，分子之间不存在氢键，故选A。5．溴单质、碘单质在四氯化碳中比在水中溶解度大的原因是()A．溴单质、碘单质和四氯化碳中都含有卤素B．溴、碘是单质，四氯化碳是化合物C．Br2、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【答案】C【解析】Br2、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，溴、碘单质在四氯化碳中比在水中溶解度大。6．下列各组物质性质的比较，结论不正确的是()A．分子的极性：NH3＞CO2B．沸点：＜C．碳碳键的键长：CH3CH3＞CH2＝CH2D．在H2O中的溶解度：CH3CH2Br＜CH3CH2OH【答案】B【解析】NH3中正负电荷中心不重合，属于极性分子，CO2结构对称，正负电荷中心重合，属于非极性分子，故分子的极性：NH3＞CO2，A正确；分子晶体的熔沸点与分子间作用力强弱有关，分子间作用力越强，熔沸点越高，形成分子间氢键，形成分子内氢键，分子内氢键的分子间作用力较小，则沸点：＜，B错误；碳碳单键的键能小于碳碳双键的键能，键能越大，键长越短，则键长：CH3CH3＞CH2CH2，C正确；CH3CH2OH与水分子间能形成氢键，CH3CH2Br与水分子间不能形成氢键，则在H2O中的溶解度：CH3CH2Br＜CH3CH2OH，D正确。7．下列有机物分子中含有两个手性碳原子的是()A． B．C． D．【答案】B【解析】由有机物的结构简式可以看出，A、C、D三项物质的分子中没有手性碳原子；B项中每个与氯原子相连的碳原子都是手性碳原子。8．(1)CrO2Cl2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此判断CrO2Cl2可能是________(填“极性”或“非极性”)分子。(2)在①苯、②CH3OH、③HCHO、④CS2、⑤CCl4五种有机溶剂中，碳原子采取sp2杂化的分子有________(填序号)，CS2分子的空间结构是________。CO2与CS2相比，________的沸点较高。【答案】(1)非极性(2)①③直线形CS2【解析】(1)CCl4、CS2是非极性溶剂，根据相似相溶规律，CrO2Cl2可能是非极性分子。(2)苯、CH3OH、HCHO、CS2、CCl4分子中碳原子的杂化方式分别是sp2、sp3、sp2、sp、sp3。CS2、CO2分子的空间结构都是直线形，根据组成和结构相似的物质，相对分子质量越大范德华力越大，可知CS2的沸点高于CO2。B组·能力提升9．电影《泰坦尼克号》讲述了一个凄婉的爱情故事，导致这一爱情悲剧的罪魁祸首就是冰山。以下对冰的描述不正确的是()A．冰的密度小于水，冰山浮在水面上，导致游轮被撞沉B．在冰中存在分子间氢键，导致冰山硬度大，能撞沉游轮C．在冰中每个水分子最多能形成四个氢键D．在冰中含有的作用力只有共价键和氢键【答案】D【解析】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；在冰中每个水分子最多形成四个氢键，它们分别为水分子中每个O原子能与两个氢原子形成两个氢键，而分子中的两个氢原子分别与另外的水分子中的氧原子形成氢键；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。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【答案】B【解析】本题考查微粒之间的作用力。“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．下列对分子及其性质的解释中，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】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CH3CHCOOH*OH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键比硫化氢分子中的H—S键强，C错误；水分子之间可以通过氢键而缔合，D正确。12．现已知O3分子为V形结构，O3在水中的溶解度和O2比较()A．O3在水中的溶解度和O2一样大 B．O3在水中的溶解度比O2小C．O3在水中的溶解度比O2要大 D．无法比较【答案】C【解析】因O3分子为V形结构，为弱极性分子，而O2为非极性分子，根据“相似相溶”规律可知，O3在水中的溶解度比O2大，C正确。13．当一个碳原子连接四个不同的原子或原子团时，该碳原子叫“手性碳原子”。下列化合物分子中含有2个手性碳原子的是() 【答案】C【解析】由题意可知，A项、B项与D项所示分子中各有1个手性碳原子；C项所示分子中有2个手性碳原子。14．水分子间通过“氢键”的作用，可以形成缔合分子(H2O)n。在冰中，每个水分子被4个水分子包围，形成变形的四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的冰。(1)1mol水分子形成的冰中有________mol“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__________。(3)用x、y、z分别表示H2O、H2S、H2Se的沸点(℃)，则x、y、z的大小关系是______________，其判断依据是____________________。【答案】(1)2(2)2H2OH3O＋＋OH－(3)x＞z＞yH2O分子间可以形成氢键；H2Se的相对分子质量大于H2S，故沸点：H2O＞H2Se＞H2S，即x＞z＞y【解析】(1)H2O分子中的O原子上有两对孤电子对，可与另外2个H2O分子中的H形成2个氢键，H2O分子中的2个H可与另外的水分子中的氧原子形成氢键，一个H2O分子最多可以形成4个氢键，由于氢键存在于水分子之间，故1molH2O形成的冰中约有2mol氢键。(2)H2O电离后形成的两种所含电子数相同的离子是H3O＋和OH－。阶段重点突破练一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1．下列有关杂化轨道的说法不正确的是()A．杂化轨道全部参加形成化学键B．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°C．四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释D．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变答案A解析杂化轨道可以部分参加形成化学键，例如NH3中N发生了sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个参与形成化学键，故A错误；sp3、sp2、sp杂化轨道其空间结构分别是正四面体形、平面三角形、直线形，所以其夹角分别为109°28′、120°、180°，故B正确；四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释，如甲烷、氨气分子、水分子等分子的中心原子均属于sp3杂化，故C正确；杂化前后的轨道数不变，杂化后，各个轨道尽可能分散、对称分布，导致轨道的形状发生了改变，故D正确。2．下列关于氨气和甲烷的说法不正确的是()A．两种分子的VSEPR模型相同B．NH3分子中N原子形成四个不等性杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个等性杂化轨道C．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，而甲烷分子中没有孤电子对，两分子的空间结构不同D．NH3分子可以与H＋结合生成NHeq\o\al(＋,4)，这个过程N原子的杂化类型发生改变答案D解析氨气分子中氮原子杂化轨道数为1＋3＝4，属于sp3杂化；甲烷分子中的碳原子杂化轨道数为0＋4＝4，属于sp3杂化，类型相同，A正确；NH3分子中N原子有孤电子对，所以氮原子杂化轨道数为1＋3＝4，形成四个不等性杂化轨道；甲烷分子中的碳原子无孤电子对，杂化轨道数为0＋4＝4，形成4个等性杂化轨道，B正确；NH3中N原子形成3个σ键，有一对未成键的孤电子对，杂化轨道数为4，采取sp3杂化，孤电子对对成键电子的排斥作用较强，N—H之间的键角小于109°28′，所以氨气分子空间结构是三角锥形；CH4分子中C原子采取sp3杂化，杂化轨道全部用于成键，碳原子连接4个相同的原子，C—H之间的键角相等为109°28′，故CH4为正四面体形，C正确；NH3分子可以与H＋结合生成NHeq\o\al(＋,4)，这个过程N原子的杂化类型并未发生改变，仍是sp3杂化，正确选项D。3．徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是()A．H2O2分子中的O为sp2杂化B．CO2分子中C原子为sp杂化C．BF3分子中的B原子sp3杂化D．CH3COOH分子中C原子均为sp2杂化答案B解析H2O2分子中氧原子形成2个σ键，含有2对孤电子对，采取sp3杂化，故A错误；CO2分子中C原子形成2个σ键，没有孤电子对，采取sp杂化，故B正确；BF3分子中的B原子的最外层电子数3，形成3个σ键，没有孤电子对，采取sp2杂化，故C错误；CH3COOH分子中有2个碳原子，其中甲基上的碳原子形成4个σ键，没有孤对电子，采取sp3杂化，故D错误。4．下列物质中，化学键类型和分子空间构型皆相同的是()A．CO2和SO3 B．CH4和SiH4C．BF3和PH3 D．HCl和NH4Cl答案B解析CO2和SO3都含有共价键，但CO2为直线形分子，SO3为平面三角形，故A错误；CH4和SiH4都含有共价键，且都是正四面体形，故B正确；BF3和PH3都含有共价键，BF3为平面三角形，PH3为三角锥形，故C错误；HCl只含共价键，NH4Cl含有离子键和共价键，故D错误。5．用价层电子对互斥理论判断SO3的空间构型为()A．正四面体形 B．V形C．三角锥形 D．平面三角形答案D解析SO3的中心原子硫原子的价电子数为6，与中心原子结合的原子数为3，氧原子最多能接受的电子数为2，则中心原子的孤电子对数＝eq\f(1,2)×(6－3×2)＝0，故价层电子对数＝σ键电子对数＝3，SO3的空间构型与其价层电子对互斥模型一致，为平面三角形。6．下列描述中正确的是()A．CO2分子的空间结构为V形B．ClOeq\o\al(－,3)的空间结构为平面三角形C．SF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构D．SiF4和SOeq\o\al(2－,3)的中心原子均为sp3杂化答案D解析CO2分子中C原子形成2个σ键，孤电子对数为0，为直线形分子；ClOeq\o\al(－,3)中Cl原子形成3个σ键，孤电子对数为eq\f(7＋1－3×2,2)＝1，为三角锥形离子；SF6中S原子最外层电子数为6×2＝12；SiF4分子中Si原子形成4个σ键，孤电子对数为0，为sp3杂化，SOeq\o\al(2－,3)中S原子形成3个σ键，孤电子对数为eq\f(6＋2－3×2,2)＝1，为sp3杂化，D正确。二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。7．下列中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构不正确的是()A．PCl3中P原子sp3杂化，为正四面体形B．BCl3中B原子sp2杂化，为平面三角形C．H2S中S原子为sp杂化，为直线形D．CS2中C原子sp杂化，为直线形答案AC解析PCl3中P原子形成3个σ键，孤电子对数为eq\f(5－3×1,2)＝1，则为sp3杂化，为三角锥形，故A错误；BCl3中B原子形成3个σ键，孤电子对数为eq\f(3－3×1,2)＝0，则为sp2杂化，为平面三角形，故B正确；H2S分子中S原子形成2个σ键，孤电子对数为eq\f(6－2×1,2)＝2，则为sp3杂化，为V形，故C错误；CS2中C原子形成2个σ键，孤电子对数为eq\f(4－2×2,2)＝0，则为sp杂化，为直线形，故D正确。8．下表中各粒子对应的空间结构及杂化方式均正确的是()选项粒子空间结构杂化方式ASO3平面三角形S原子采取sp杂化BSO2V形S原子采取sp3杂化CCOeq\o\al(2－,3)三角锥形C原子采取sp2杂化DC2H2直线形C原子采取sp杂化答案D9．下列中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构不正确的是()A．NOeq\o\al(－,2)中N原子sp2杂化，为V形B．NHeq\o\al(＋,4)中N原子sp3杂化，为正四面体形C．NF3中N原子sp2杂化，为平面三角形D．SO2中S原子sp2杂化，为V形答案C解析NF3分子中，N原子形成3个σ键，孤电子对数为eq\f(5－3×1,2)＝1，则为sp3杂化，为三角锥形，C错误。三、非选择题10．指出下列粒子的空间结构(1)OF2________；(2)BeF2________；(3)PF3________；(4)BrOeq\o\al(－,3)________。答案(1)V形(2)直线形(3)三角锥形(4)三角锥形解析(1)OF2中中心原子为O，价层电子对数＝2＋eq\f(6－1×2,2)＝4，成键电子对数为2，孤电子对数为2，孤电子对越多，排斥力越大，所以OF2分子的空间结构为V形。(2)BeF2中中心原子为Be，价层电子对数＝2＋eq\f(2－1×2,2)＝2，成键电子对数为2，孤电子对数为0，由于无孤电子对的排斥，所以BeF2为直线形。(3)PF3中中心原子为P，价层电子对数＝3＋eq\f(5－1×3,2)＝4，成键电子对数为3，孤电子对数为1，由于有一对孤电子对对成键电子对的排斥，所以PF3分子结构为三角锥形。(4)BrOeq\o\al(－,3)中中心原子为Br，价层电子对数＝3＋eq\f(7＋1－2×3,2)＝4，成键电子对数为3，孤电子对数为1，由于孤电子对对成键电子对的排斥，所以BrOeq\o\al(－,3)的空间结构为三角锥形。11．(河北衡水中学高二月考)(1)在BF3分子中，F—B—F的键角是________，硼原子的杂化轨道类型为________，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BFeq\o\al(－,4)的空间构型为________。(2)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。NH3分子的空间构型是________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是________。(3)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中氧原子采用________杂化。H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为_________________________________________。(4)SOeq\o\al(2－,4)的空间构型是________，其中硫原子的杂化轨道类型是________。答案(1)120°sp2正四面体形(2)三角锥形sp3(3)sp3H2O中氧原子有2对孤电子对，H3O＋中氧原子只有1对孤电子对，排斥力较小(4)正四面体形sp3解析(1)因为BF3的空间构型为平面三角形，所以F—B—F的键角为120°。(4)SOeq\o\al(2－,4)的中心原子S的成键电子对数为4，无孤电子对，为正四面体结构，中心原子采用sp3杂化。12．(1)HOCH2CN的结构简式为，HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型分别是______和________。(2)下列一组微粒中键角由大到小顺序排列为________(填字母)。A．CO2B．SiF4C．SCl2D．COeq\o\al(2－,3)E．H3O＋答案(1)sp3sp(2)A>D>B>E>C解析(2)A项，CO2是直线结构，键角为180°；B项，SiF4为正四面体结构，键角为109°28′；C项，SCl2中S采用sp3杂化，为V形结构；D项，COeq\o\al(2－,3)中C采用sp2杂化，为平面三角形结构，键角为120°；E项，H3O＋中O采用sp3杂化，为三角锥形结构，C中2对孤电子对之间的斥力较大，使得C中键角小于E，同理E中键角小于B，因此键角由大到小顺序排列为A>D>B>E>C。13．按要求回答下列问题：(1)根据价层电子对互斥模型，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是______。(2)晶体中H2O和SOeq\o\al(2－,4)的中心原子的杂化类型分别为________，试判断H2O和SOeq\o\al(2－,4)的键角大小关系并说明原因：____________________________________________________________。(3)成语“信口雌黄”中的雌黄分子式为As2S3，分子结构如图，As原子的杂化方式为________________，雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雄黄(As4S4)和SnCl4并放出H2S气体，SnCl4分子的空间结构为________________。(4)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子空间结构为__