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人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第三节 分子的性质教案
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第三节 分子的性质
第1课时 键的极性、分子极性、范德华力和氢键
范德华力概念的产生
为了研究气体分子的运动规律，科学家们提出一种理想气体的假设，认为气体分子不具有体积，并且气体分子之间不存在相互作用。根据这种假设提出的理想气体方程对气体分子运动规律的描述与实验事实出现偏差。荷兰物理学家范德华(J. van der Waals)修正了关于气体分子运动的以上假设，指出气体分子本身具有体积，并且分子间存在引力。由此，范德华提出了描述实际气体行为的范德华气态方程，根据这个方程计算的结果与实验事实十分吻合。由于是范德华首次将分子间作用力概念引入气态方程，人们将这种相互作用力称为范德华力。
一、键的极性和分子的极性
1．键的极性
共价键
分类
极性共价键
非极性共价键
成键原子
__不同____元素的原子
__同种____元素的原子
电子对
__发生____偏移
__不发生____偏移
成键原子
的电性
一个电子呈正电性(δ＋)，
一个原子呈负电性(δ－)
电中性
2．键的极性与分子极性的关系
二、范德华力和氢键
1．范德华力及其对物质性质的影响
2．氢键及其对物质性质的影响
概念
是由已经与__电负性____很大的原子(如N、F、O)形成共价键的__氢原子____与另一个__电负性____很大的原子之间的作用力
表示
方法
通常用A—H…B—表示，其中A、B为N、F、O中的一种，“—”表示__共价键____，“…”表示形成的__氢键____
特征
(1)不属于化学键，是一种分子间作用力。氢键键能较小，比化学键的键能小1～2个数量级，但比范德华力__强____
(2)具有一定的方向性和饱和性
类型
__分子内____氢键和__分子间____氢键
对物质性
质的影响
主要影响物质的__熔沸点____和电离、溶解等
1．思考辨析
(1)关于下面分子的说法请判断正误
A．既有σ键又有π键( √ )
B．O—H键的极性强于C—H键的极性( √ )
C．是非极性分子( × )
D．该物质的分子之间不能形成氢键，但它可以与水分子形成氢键( × )
E．1 mol 该分子有27NA个σ键( √ )
F．该分子易溶于水( × )
G．该分子中碳原子的杂化类型有sp、sp2、sp3三种杂化方式( × )
H．分子中的氧原子采取sp3杂化( √ )
(2)乙醇比乙醛的沸点高的原因是乙醇的相对分子质量较大。( × )
(3)同主族从上到下，气态氢化物的沸点依次升高。( × )
(4)BCl3与NCl3均为三角锥形，为极性分子。( × )
2．图中每条折线表示元素周期表ⅣA～ⅦA族中的某一族元素氢化物的沸点变化，每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是( D )
A．H2S B．HCl
C．PH3 D．SiH4
解析：在第ⅣA～ⅦA族中的氢化物里，NH3、H2O、HF因分子间可以形成氢键，故沸点高于同主族相邻元素氢化物的沸点，只有第ⅣA族元素氢化物不存在反常现象，故a点代表的是SiH4。
3．沸腾时只需克服范德华力的液体物质是( D )
A．水 B．酒精
C．氨水 D．CH3Cl
解析：A．水在沸腾时除了克服范德华力外，还需要破坏氢键，故A错误；
B．酒精中也存在氢键，在沸腾时，同时破坏了范德华力和氢键，故B错误；
C．氨水中存在氢键，在沸腾时，同时破坏了范德华力和氢键，故C错误；
D．CH3Cl只存在范德华力，沸腾时只需克服范德华力，故D正确。
4．以极性键结合的多原子分子，分子是否有极性取决于分子的空间构型。下列分子属极性分子的是( C )
A．SO3 B．CO2
C．NH3 D．BCl3
解析：A．SO3的空间结构为平面三角形，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，故A不选；
B．二氧化碳结构为O＝C＝O，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，故B不选；
C．NH3为三角锥形，结构不对称，正负电荷的中心不重合，属于极性分子，故C选；
D．BCl3的空间结构为平面三角形，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，故D不选。
5．下列关于氢键的说法正确的是( C )
A．由于氢键的作用，使NH3、H2O、HF的沸点反常，且沸点高低顺序为HF>H2O>NH3
B．氢键只能存在于分子间，不能存在于分子内
C．没有氢键，就没有生命
D．相同量的水在气态、液态和固态时均有氢键，且氢键的数目依次增多
解析：A项，“反常”是指它们在与其同族氢化物沸点排序中的现象，它们的沸点顺序可由氢化物的状态所得，水常温下是液体，沸点最高。B项，氢键存在于不直接相连但相邻的H、O原子间，所以，分子内可以存在氢键。C项正确，因为氢键造成了常温、常压下水是液态，而液态的水是生物体营养传递的基础。D项，在气态时，分子间距离大，分子之间没有氢键。
知识点一 判断共价键的极性与分子极性的方法
1．键的极性的判断方法
(1)从组成元素
(2)从电子对偏移
(3)从电负性
2．分子的极性的判断方法
(1)化合价法：ABm型分子中，中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数时，该分子为非极性分子，此时分子的空间结构对称；若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数，则分子的空间结构不对称，其分子为极性分子，具体实例如下：
分子
BF3
CO2
PCl5
SO3
H2O
NH3
SO2
中心原子
化合价绝
对值
3
4
5
6
2
3
4
中心原子
价电子数
3
4
5
6
6
5
6
分子极性
非极性
非极性
非极性
非极性
极性
极性
极性
(2)根据分子所含键的类型及分子立体构型判断：
分子
键的极性
键角
立体构型
分子极性
单原子
分子
He、Ne
－
－
－
非极
性分子
双原子
分子
H2
非极性键
－
直线形
非极性分子
HCl
极性键
－
直线形
极性分子
三原子
分子
H2O
极性键
105°
V形
极性分子
CO2
极性键
180°
直线形
非极性分子
四原子
分子
BF3
极性键
120°
平面三角形
非极性分子
NH3
极性键
107°
三角锥形
极性分子
五原子
分子
CH4
极性键
109°28′
正四面体形
非极性分子
CH3Cl
极性键
－
四面体形
极性分子
(3)根据中心原子最外层电子是否全部成键判断：
中心原子即其他原子围绕它成键的原子。分子中的中心原子最外层电子若全部成键不存在孤电子对，此分子一般为非极性分子；分子中的中心原子最外层电子若未全部成键，存在孤电子对，此分子一般为极性分子。
CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键，它们都是非极性分子。
H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键，它们都是极性分子。
典例1 请指出表中分子的立体构型，判断其中哪些属于极性分子，哪些属于非极性分子。
分子
立体构型
极性(非极性)分子
O2
__直线形____
__非极性分子____
CO2
__直线形____
__非极性分子____
BF3
__平面三角形____
__非极性分子____
CCl4
__正四面体形____
__非极性分子____
HF
__直线形____
__极性分子____
H2O
__V形____
__极性分子____
NH3
__三角锥形____
__极性分子____
解析：由于O2、CO2、BF3、CCl4均为对称结构，所以它们均为非极性分子。HF、H2O、NH3空间结构不对称，均为极性分子。
方法技巧：从以下两方面判断分子的极性：
〔变式训练1〕 下列物质的分子中，都属于含极性键的非极性分子的是( B )
A．CO2、H2S B．C2H4、CH4
C．Cl2、C2H2 D．NH3、HCl
解析：由两种不同元素形成的共价键才会有极性，因此C项中Cl2中无极性键。之后根据结构可以判断A项中H2S，D项中NH3，HCl分子中正负电荷中心不重合，属于极性分子。故正确答案为B。
知识点二 分子间作用力和氢键
1．范德华力
(1)范德华力的概述
降温加压时气体会液化，降温时液体会凝固，这一事实表明，分子之间存在着相互作用力，它把分子聚集在一起，因而把这类分子间作用力称为范德华力。其实质是静电作用。
说明：①范德华力广泛存在于分子之间，只有分子间才有范德华力。属于分子间的电性作用力。
②范德华力很弱，约比共价键小1～2个数量级。
③范德华力只影响分子的物理性质，它无方向性和饱和性。
(2)范德华力的影响因素
影响范德华力的主要因素有分子的相对分子质量、分子的极性等。
①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，如
分子
Ar
CO
HI
HBr
HCl
范德华力/kJ·mol－1
8.50
8.75
26.00
23.11
21.14
②分子的极性越强，范德华力越大。
③温度升高，范德华力减小。
(3)范德华力对物质性质的影响
①对物质熔、沸点的影响
一般来说，分子晶体中范德华力越大，物质的熔、沸点越高。具体如下：
a．组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增大，分子间的范德华力逐渐增大，它们的熔、沸点逐渐升高。如下图中的曲线所示：
B．分子组成相同但结构不同的物质(即互为同分异构体)，分子对称性越好，范德华力越小，物质的熔、沸点越低，如熔、沸点：新戊烷＜异戊烷＜正戊烷。
C．一般，相对分子质量相近的物质，分子的极性越小，范德华力越小，物质的熔、沸点越低，如熔、沸点：N2＜CO。
②对物质溶解性的影响
液体的互溶以及固态、气态的非电解质在液体里的溶解度都与范德华力有密切的关系。
2．氢键
(1)形成条件
①要有一个与电负性很大的元素X形成强极性键的氢原子，如H2O中的氢原子。
②要有一个电负性很大，含有孤电子对并带有部分负电荷的原子Y，如H2O中的氧原子。
③X和Y的原子半径要小，这样空间位阻较小。
一般来说能形成氢键的元素为N、O、F。
(2)氢键的存在
①含H—O、N—H、H—F键的物质。
②有机化合物中的醇类和羧酸等物质。
(3)氢键的类型
尽管人们将氢键归结为一种分子间作用力，但是氢键既可以存在于分子之间，也可以存在于分子内部的原子团之间。
如邻羟基苯甲醛分子内的羟基与醛基之间存在氢键，对羟基苯甲醛存在分子间氢键(如图)。
(4)氢键对物质性质的影响
①对熔、沸点的影响
a．分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高，因为要使液体汽化，必须破坏大部分分子间的氢键，这需要较多的能量；要使晶体熔化，也要破坏一部分分子间的氢键。所以，存在分子间氢键的化合物的熔、沸点要比没有氢键的同类化合物高。
B．分子内氢键的形成使物质的熔、沸点降低，如邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点低。
②对溶解度的影响
在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂分子间可以形成氢键，则溶质的溶解性增大。例如，乙醇和水能以任意比例互溶。
③对水密度的影响
绝大多数物质固态时的密度大于液态时的密度，但是在0℃附近水的密度却是液态的大于固态的。水的这
一反常现象也可用氢键解释。
④对物质的酸性等也有一定的影响。
3．范德华力、氢键及共价键比较
范德华力
氢键
共价键
定义
物质分子之间普遍存在的一种相互作用力
已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力
原子间通过共用电子对所形成的相互作用力
分类
分子内氢键、分子间氢键
极性共价键、非极性共价键
特征
无方向性、无饱和性
有方向性、
有饱和性
有方向性、有饱和性
强度
比较
共价键>氢键>范德华力
影响强
度的因
素
①随着分子极性的增大而增大
②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大
对于A—H…B—，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，键能越大
成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定
典例2 下列说法中正确的是( A )
A．卤化氢中，以HF沸点最高，是由于HF分子间存在氢键
B．邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点高
C．H2O的沸点比HF的沸点高，是由于水中氢键键能大
D．氢键X—H…Y的三个原子总在一条直线上
解析：B项，分子内氢键使熔、沸点降低，分子间氢键使熔、沸点升高；C项，水中氢键键能比HF中氢键键能小；D项，X—H…Y的三原子不一定在一条直线上。
〔变式训练2〕 氨气溶于水时，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为( B )
解析：根据NH3·H2ONH＋OH－可知NH3·H2O的结构式为。
为什么水呈现出独特的物理性质
水分子之间存在着氢键，使水的沸点比硫化氢的沸点高出139℃，结果在通常状况下水为液态，地球上因此有了生命。冰中的水分子之间最大程度地形成氢键。由于氢键有方向性，每个水分子的两对孤对电子和两个氢原子只能沿着四个sp3杂化轨道的方向分别与相邻水分子形成氢键，因此每个水分子只能与周围四个水分子接触。水分子之间形成的孔穴造成冰晶体的微观空间存在空隙，反映在宏观性质上就是冰的密度比水的密度小。正是由于冰的这一独特结构，使冰可以浮在水面上，从而使水中生物在寒冷的冬季得以在冰层下的水中存活。
冰中每个氢原子分享到一个氢键，折合每摩尔冰有2NA个氢键(NA为阿伏加德罗常数)。冰中氢键的作用能为18.8 kJ·mol－1而冰的熔化热只有5.0 kJ·mol－1。当在0℃冰融化成水时，即使熔化热全部用于破坏氢键，也只能使大约13%的氢键遭到破坏，水中仍存在着许多由氢键作用而形成的小集团(H2O)n有人将其称之为“冰山”。温度升高使冰融化为水的过程中，实际上包括两种过程：水分子不能最大程度地形成氢键使水的密度变大，水分子的热运动即热膨胀作用使水的密度减小。随着温度升高，前一过程的作用由强变弱，后一过程的作用由弱变强，在4℃时两种作用达到平衡。所以，当温度升高时，0℃～4℃内水的密度逐渐增大，4℃时达到最大密度，4℃后水的密度变小。
1．下列说法正确的是( A )
A．电子云伸展方向与电子的能量大小是无关的
B．只含极性键的分子一定是极性分子
C．氢键是一种特殊的化学键，它广泛地存在于自然界中
D．H－O键键能为462.8 kJ/mol，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×462.8 kJ
解析：A．电子能量越高，电子在离核更远的区域出现概率增大，电子云向更大的空间扩展，电子云伸展方向不变，与电子的能量大小是无关，故A正确；
B．含有极性键的分子，结构对称，可能为非极性分子，若甲烷为极性键形成的非极性分子，故B错误；
C．氢键不属于化学键，故C错误；
D．化学键断裂吸收能量，化学键形成放出能量，且水分子之间存在氢键，也需要消耗能量，消耗的能量不等于断键吸收的能量，故D错误。
2．下列物质中含有非极性键且为盐的是( A )
A．CH3COONa B．NH4Cl
C．CaCl2 D．H2O2
解析：CH3COONa属于盐且碳原子间为非极性键。
3．(2018·高考训练)下列事实与NH3极易溶于水无关的是( C )
A．NH3与水反应生成NH3·H2O
B．NH3与水分子之间形成氢键
C．NH3和水分子的相对分子质量接近
D．NH3是极性分子
解析：A．NH3与水反应生成NH3·H2O，使氨气的溶解度变大，与NH3极易溶于水有关，故A不选；B．NH3与水分子之间形成氢键，使氨气的溶解度变大，与NH3极易溶于水有关，故B不选；C．NH3和水分子的相对分子质量，与氨气的溶解性无关，故选C；D．NH3是极性分子，水是极性溶剂，极性分子易溶于极性溶剂，与NH3极溶于水有关，故D不选；故选C。
4．下列叙述中正确的是( B )
A．NH3、CO、CO2都是极性分子
B．CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子
C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强
D．CS2、H2O、C2H2都是直线形分子
解析：选项A中CO2属于非极性分子；选项C中HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱；选项D中的H2O属于V形结构。
5．下列各组分子中，按共价键极性由强到弱排序正确的是( A )
A．HF H2O NH3 CH4
B．CH4 NH3 H2O HF
C．H2O HF CH4 NH3
D．HF H2O CH4 NH3
解析：共价键极性的强弱取决于形成共价键的两原子的电负性，其电负性相差越大，形成的共价键极性越强。
6．下列反应过程中，同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是( D )
A．NH4ClNH3↑＋HCl↑
B．NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3
C．2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
D．2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
解析：A中无离子键形成，B中无离子键断裂，也无非极性键断裂和形成；C中无非极性键形成，所以A、B、C项不符合要求。D中Na2O2含离子键、非极性共价键，CO2含极性键，Na2CO3含极性键、离子键，O2含非极性共价键，故D正确。
基 础 巩 固
一、选择题
1．下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是( B )
A．CH4和Br2 B．NH3和H2O
C．H2S和CCl4 D．CO2和HCl
解析：A项中的Br2，C项中的CCl4，D项中的CO2都是非极性分子。
2．固体乙醇晶体中不存在的作用力是( C )
A．极性键 B．非极性键
C．离子键 D．范德华力
解析：乙醇为共价化合物，分子内只有共价键，分子间有范德华力和氢键，分子内部存在极性键和非极性键。
3．下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是( B )
A．在相同条件下，N2在水中的溶解度小于O2
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
D．CH3CH3、CH3CH2CH3、(CH3)2CHCH3、
CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高
解析：A项中，N2和O2都是非极性分子，在水中的溶解度都不大，但在相同条件下，O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大，故O2在水中的溶解度大于N2。B项中，HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子中的氢卤键的强弱有关，而与分子间作用力无关。C项中，F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相似，分子间作用力随相对分子质量的增大而增大，故其熔、沸点逐渐升高。D项中，烷烃分子之间的作用力随相对分子质量的增大而增大，故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高，在烷烃的同分异构体中，支链越多分子结构越对称，分子间作用力越小，熔、沸点越低，故异丁烷的沸点小于正丁烷。
4．有关甲醛(CHOH)、苯、二氧化碳及水的说法中不正确的是( B )
A．苯与B3N3H6互为等电子体，且分子中原子共平面
B．甲醛、苯和二氧化碳中碳原子均采用sp2杂化
C．苯、二氧化碳是非极性分子，水和甲醛是极性分子
D．水的沸点比甲醛的高得多，是因为水分子间能形成氢键，而甲醛分子间不能形成氢键
解析：A．苯与B3N3H6价电子总数相等，原子数也相等，互为等电子体，A正确。B．甲醛、苯分子中的碳原子均含有3个σ键，没有孤电子对，采用sp2杂化，二氧化碳中碳原子含有2个σ键，没有孤电子对，采用sp杂化，B错误。C．苯、CO2结构对称，正负电荷的中心重合，为非极性分子；水和甲醛的正负电荷的中心不重合，为极性分子，C正确。D．水的沸点比甲醛的高得多，是因为水分子间能形成氢键，D正确。
5．S2Cl2是橙黄色液体，少量泄漏会产生有窒息性气味的气体，喷水雾可减慢挥发，并产生酸性悬浊液，其分子结构如下图所示。下列关于S2Cl2的说法错误的是( A )
A．为非极性分子
B．分子中既含有极性键，又含有非极性键
C．与S2Br2结构相似，熔沸点：S2Br2>S2Cl2
D．与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl
解析：从S2Cl2分子的图示可知该分子空间不对称，为极性分子。
6．美国科学家宣称：普通盐水在无线电波照射下可燃烧，有望解决用水作人类能源的重大问题。无线电频率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，氢原子就会在该种频率下持续燃烧。上述中“结合力”实质是( D )
A．分子间作用力 B．氢键
C．非极性共价键 D．极性共价键
解析：水中没有游离态的氢原子，氢原子以共价键与氧原子形成水，无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”，释放出氢原子，这种结合力为共价键，该共价键是由不同元素形成的，为极性共价键。
7．两种非金属元素A、B所形成的下列分子中一定属于极性分子的是( D )
解析：考查极性键、非极性键的判断，分析分子的空间构型，结构对称的为非极性分子。
8．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( B )
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
解析：“石蜡→液体石蜡→石蜡蒸气”属于石蜡的 “三态”之间的转化，所以转化的过程中要克服分子间作用力；“石蜡蒸气→裂化气”属于石油的裂化，属于化学变化，必然要破坏化学键(共价键)，答案选B。
二、非选择题
9．在HF、H2S、NH3、CO2、CCl4、N2、C60、SO2分子中：
(1)以非极性键结合的非极性分子是__N2、C60____；
(2)以极性键相结合，具有直线形结构的非极性分子是__CO2____；
(3)以极性键相结合，具有正四面体结构的非极性分子是__CCl4____；
(4)以极性键相结合，具有三角锥形结构的极性分子是__NH3____；
(5)以极性键相结合，具有V形结构的极性分子是__H2S、SO2____；
(6)以极性键相结合，而且分子极性最大的是__HF____。
解析：HF是含有极性键、直线形的极性分子(极性最大，因F的电负性最大)；H2S和SO2都含有极性键、V形结构的极性分子；NH3含有极性键、三角锥形结构的极性分子；CO2含有极性键、直线形的非极性分子；CCl4是含有极性键、正四面体形的非极性分子；N2、C60都是由非极性键结合的非极性分子。
10．短周期元素D、E、X、Y、Z原子序数逐渐增大。它们的最简氢化物分子的空间构型依次是正四面体、三角锥形、正四面体、角形(V形)、直线形。回答下列问题：
(1)Y的最高价氧化物的化学式为__SO3____；Z的核外电子排布式是__1s22s22p63s23p5____。
(2)D的最高价氧化物与E的一种氧化物为等电子体，写出E的氧化物的化学式__N2O____。
(3)D和Y形成的化合物，其分子的空间构型为__直线形____，D原子的轨道杂化方式是__sp杂化____。X与Z构成的分子是__非极性____分子(填“极性”或“非极性”)
(4)写出一个验证Y与Z的非金属性强弱的离子反应方程式__Cl2＋S2－===S↓＋2Cl－____。
(5)金属镁和E的单质在高温下反应得到的产物与水反应生成两种碱性物质，该反应的化学方程式是__Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑____。
解析：短周期元素的氢化物有CH4、NH3、H2O、HF、SiH4、PH3、H2S、HCl，空间构型呈正四面体的有CH4、SiH4，呈三角锥形的有NH3、PH3，角形的有H2O、H2S，直线形的有HF、HCl。由D、E、X、Y、Z原子序数逐渐增大，它们的氢化物分子的空间构型依次是正四面体、三角锥形、正四面体、角形、直线形知，D、E、X、Y、Z分别是碳、氮、硅、硫、氯。
能 力 提 升
一、选择题
1．下列现象与氢键有关的是( B )
①NH3的熔、沸点比第ⅤA族相邻元素的氢化物高
②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶
③冰的密度比液态水的密度小
④尿素的熔、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
⑥NH3分子加热难分解．
A．①②③④⑤⑥ B．①②③④⑤
C．①②③④ D．①②③
解析：分子间氢键的存在导致物质熔沸点升高、溶解性增大，且同分异构体中分子内氢键导致物质的熔沸点较低、分子间氢键导致物质熔沸点升高，
①第VA族中只有N的氢化物中含有氢键，氢键的存在导致氨气熔沸点升高，所以NH3的熔、沸点比VA族其它元素氢化物的高，故正确；
②小分子的醇、羧酸都可以和水形成分子间氢键，导致溶解性增大，所以可以和水以任意比互溶，故正确；
③冰中存在氢键，其体积变大，则相同质量时冰的密度比液态水的密度小，所以冰的密度比液态水的密度小，故正确；
④尿素分子间可以形成的氢键比醋酸分子间形成的氢键多，尿素的熔、沸点比醋酸的高，故正确；
⑤对羟基苯甲酸易形成分子之间氢键，而邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低，故正确；
⑥NH3分子加热难分解与其化学键有关，与氢键无关，故错误。
2．下列叙述中正确的是( B )
A．NH3、CO、CO2都是极性分子
B．CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子
C．HCl、H2S、NH3中的非氢原子的杂化方式分别是sp、sp2、sp3
D．CS2、H2O、C2H2都是直线形分子
解析：A项中CO2属于非极性分子；C项中中心原子S、N均采取sp3方式杂化；D项中的H2O分子中的O原子有2对成键原子和2对孤电子对，故分子属于V形结构。
3．卤素单质从F2到I2，在常温、常压下的聚集状态由气态、液态到固态的原因是( B )
A．原子间的化学键键能逐渐减小
B．范德华力逐渐增大
C．原子半径逐渐增大
D．氧化性逐渐减弱
解析：卤素单质组成、结构相似，从F2到I2相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。
4．BF3与一定量的水形成晶体Q[(H2O)2•BF3]，Q在一定条件下可转化为R：
晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及( C )
①离子键 ②共价键 ③配位键 ④金属键 ⑤氢键 ⑥范德华力
A．①⑤ B．②⑥
C．①④ D．①④⑥
解析：Q非金属元素原子之间易形成共价键，B原子含有空轨道、O原子含有孤电子对，所以B原子和O原子之间存在配位键，分子之间存在范德华力，水分子中的O原子和其它分子中的H原子易形成氢键，所以不涉及的是离子键和金属键。
5．短周期元素X、Y、Z和W的原子序数依次增大．X原子的S能级电子总数是P能级电子总数的2倍，Y与X同主族，Z和W原子中未成对电子数之比为2∶1.下列说法错误的是( D )
A．XW4为非极性分子
B．Y、Z、W的最高价氧化物的水化物酸性强弱顺序是Y＜Z＜W
C．X、Y的氢化物由固态转化为气态时，克服相同的作用力
D．XW4、YW4、ZW2分子中的中心原子均为sp杂化
解析：短周期元素X、Y、Z和W的原子序数依次增大，X原子的S能级电子总数是P能级电子总数的2倍，则X是C元素，Y与X同主族，则Y是Si元素，Z和W原子中未成对电子数之比为2∶1，且二者原子序数都大于Y，则Z是S元素、W是Cl元素，
A．CCl4为正四面体结构，正负电荷重心重合，为非极性分子，故A正确；
B．元素的非金属性越强，其最高价氧化物的水化物酸性越强，非金属性Si＜S＜Cl元素，所以Y、Z、W的最高价氧化物的水化物酸性强弱顺序是Y＜Z＜W，故B正确；
C．X、Y的氢化物分别是CH4、SiH4，二者都是分子晶体，所以由固态转化为气态时，克服相同的作用力，都是分子间作用力，故C正确；
D．CCl4、SiCl4、SCl2分子中的中心原子价层电子对个数都是4，所以均为sp3杂化，故D错误。
6．下列物质中不存在氢键的是( D )
A．冰醋酸中醋酸分子之间
B．液态氟化氢中氟化氢分子之间
C．一水合氨分子中的氨分子与水分子之间
D．可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子之间
解析：只有非金属性很强的元素与氢元素形成强极性的共价键之间才可能形成氢键(如N、O、F)，C—H不是强极性共价键，故选D项。
7．下列同族元素的物质，在101.3 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示：
①
He－268.8
(a)－249.5
Ar－185.5
Kr－151.7
②
F2－187.0
Cl2－33.6
(b)58.7
I2－184.0
③
(c)19.4
HCl－84.0
HBr－67.0
HI－35.3
④
H2O－100.0
H2S－60.2
(d)－42.0
H2Te－1.8
⑤
CH4－161.0
SiH4－112.0
GeH4－90.0
(e)－52.0
对应表中内容，下列各项中正确的是( A )
A．a、b、c的化学式分别为Ne、Br2、HF
B．第②行物质均有氧化性；第③行物质对应水溶液均是强酸
C．第④行中各化合物中数据说明非金属性越强，气态氢化物沸点越高
D．上表中的HF和H2O，由于氢键的影响，它们的分子特别稳定
解析：第三行物质中HF是弱酸，故B错误；从第四组物质的沸点的数据变化为高→低→高，与非金属性的变化不同，故C错误；氢键影响物质的熔沸点，与分子的稳定性无关，D错。
二、非选择题
8．已知和碳元素同主族的X元素位于周期表中的第1个长周期，短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3，它们所形成化合物的分子式是XY4。试回答：
(1)X元素的原子基态时电子排布式为__1s22s22p63s23p63d104s24p2____；Y元素原子最外层电子的电子排布图为______。
(2)若X、Y两元素电负性分别为2.1和2.85，则XY4中X与Y之间的化学键为__共价键____(填“共价键”或“离子键”)。
(3)该化合物的立体构型为__正四面体形____，中心原子的杂化类型为__sp3杂化____，分子为__非极性分子____(填“极性分子”或“非极性分子”)。
(4)该化合物在常温下为液体，该化合物中分子间作用力是__范德华力____。
(5)该化合物的沸点与SiCl4比较，__GeCl4____(填化学式)的高，原因是__二者结构相似，GeCl4的相对分子质量大，分子间作用力强，沸点高____。
解析：X位于第四周期第ⅣA族，为锗(Ge)元素。若Y为第二周期元素，第二周期元素只有两个电子层，则内层电子数为2，不符合题意；若Y为第三周期元素，由题意知为氯元素，电子排布式为1s22s22p63s23p5。
(1)由构造原理写出32Ge、17Cl的电子排布式、电子排布图。
(2)Ge、Cl两元素的电负性差值小，两者形成共价键。
(3)GeCl4中Ge原子中无孤电子对，故GeCl4为正四面体形分子，Ge原子采取sp3杂化。
(4)该化合物熔点低，分子间存在范德华力。
(5)GeCl4的相对分子质量比SiCl4大，沸点比SiCl4高。
9．(2018·河北石家庄一模)(3)硫化亚铜和氧化亚铜均为离子晶体，其中熔点较高的为__Cu2O____(填化学式)，原因为__因为氧离子半径小于硫离子半径，所以氧化亚铜的晶格能大于硫化亚铜的晶格能，熔点也高于硫化亚铜____。
(4)下图为铜与氧(O)、钇(Y)、钡(Ba)形成的一种超导体材料的长方体晶胞结构，其晶胞参数如图(ⅰ)所示，该结构中有平面正方形(CuO4)和四方锥(CuO6)结构单元如图(ⅱ)所示。
①该超导体材料的化学式为__YBa2Cu3O7____。
②已知该化合物的摩尔质量为M g·mol－1，阿伏加德罗常数的值为NA，其密度为______ g·cm－3(列出表达式即可)。
解析：(3)考查晶体熔沸点高低的判断，两者属于离子晶体，判断熔沸点高低需要从晶格能的角度思考，因此有因为氧离子半径小于硫离子半径，所以氧化亚铜的晶格能大于硫化亚铜的晶格能，熔点也高于硫化亚铜；(4)考查晶胞的计算，①根据图i，Cu位于顶点和棱上，Ba、Y位于内部，根据图ⅱ，O位于棱上，共有14个，根据均摊法，求出化学式为YBa2Cu3O7；晶胞的质量为×Mg，晶胞的体积为(a×10－10×a×10－10×b×10－10)cm3，根据密度的定义，晶胞的密度为g/cm3。
第2课时 溶解性、手性和无机含氧酸分子的酸性
物质内部的分子结构存在着对称美。许多物质形状与结构对称统一于一体，如金刚石晶体(外形为正八面体，结构为正四面体)，石英晶体(外形为两端对称的六角棱柱体，结构为四面体)。它们都反映了物质内部多种(个)原子之间有序的结合，多种(个)原子在变化中趋于统一，在参差中趋于整齐，在“反复”中透着秩序，显示着节奏，尽显出化学中的对称美。
1828年苯就被发现了，所有的证据都表明苯分子非常对称。很难想象6个碳原子和6个氢原子怎么能够完全对称地排列、形成稳定的分子。四十年后的1864年冬，德国化学家凯库勒坐在壁炉前的一次睡梦，使他顿悟了苯分子是一个环——平面正六边形。凯库勒的苯分子结构理论之所以美，不仅因为它与实验事实相符合，也因为它采取双轴对称的几何图形，给人以对称美的魅力。
实际上，我们所感受的这种对称性体现了相对于分界线或中央平面两侧物体各部分在大小、形状或相对位置的对应性。宏观物体具有对称性，那么，构成它们的微观粒子如分子也具有对称性吗？
一、物质的溶解性
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。
2．影响物质溶解性的因素：
—有__温度____、__压强____等
↓
—“相似相溶”规律
↓
—
↓
—
二、手性与无机含氧酸的酸性
1．手性
(1)手性异构体
具有完全相同的__组成____和__原子排列____的一对分子，如同左手与右手一样互为__镜像____，却在三维空间里__不能重叠____，互称手性异构体。
(2)手性分子
有手性异构体的分子叫作__手性分子____。如乳酸：()分子。
2．无机含氧酸分子的酸性
(1)对于同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越__强____。
如酸性强弱：HClO__<____HClO2__<____HClO3__<____HClO4。
(2)如果把含氧酸的通式写成(HO)mROn的形式，成酸元素R相同时，则n值越大，酸性也就越__强____。
1．碘单质在水溶液中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大，这是因为( D )
A．CCl4与I2分子量相差较小，而H2O与I2分子量相差较大
B．CCl4与I2都是直线型分子，而H2O不是直线型分子
C．CCl4和I2都不含氢元素，而H2O中含有氢元素
D．CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子
解析：CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子，根据相似相溶原理可知碘单质在水溶液中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大，与相对分子质量、是否是直线形分子、是否含有氢元素等没有直接的关系，故选D。
2．下列现象不能用“相似相溶原理”解释的是( B )
A．氯化氢易溶于水
B．氯气易溶于氢氧化钠溶液中
C．碘易溶于四氯化碳
D．碘难溶于水
解析：氯化氢是极性溶质，水是极性溶剂；碘是非极性溶质，四氯化碳是非极性溶液剂。氯气和氢氧化钠发生化学反应。
3．下列物质中不存在手性异构体的是( D )
A．BrCH2CHOHCH2OH
C．CH3CHOHCOOH D．CH2===CH2
解析：判断一种有机物是否具有手性异构体，要看其是否含有手性碳原子。手性碳原子必须是饱和碳原子，饱和碳原子所连有的原子和原子团必须不同。A项中BrH2HOHH2OH,2号碳原子是饱和碳原子，且连有四个不同的原子或原子团，所以存在手性异构体。B项中带*的碳原子是饱和碳原子，且连有四个不同的原子团，所以存在手性异构体。C项中H3HOHOOH，2号碳原子是饱和碳原子，且连有四个不同的原子，所以存在手性异构体。
4．下列无机含氧酸分子中酸性最强的是( D )
A．HNO2 B．H2SO3
C．HClO3 D．HClO4
解析：根据无机含氧酸酸性强弱的判断方法可知，HNO3和H2SO3是中强酸，HClO3是强酸，而HClO4是最强的酸。
5．用萃取法从碘水中分离碘，所用萃取剂应具有的性质是( C )
①不和碘或水起化学反应 ②能溶于水 ③不溶于水 ④应是极性溶剂 ⑤应是非极性溶剂
A．①②⑤ B．②③④
C．①③⑤ D．①③④
解析：本题主要考查“相似相溶”原理。非极性分子I2构成的单质易溶于非极性溶剂中。
6．关于丙氨酸的下列说法，正确的是( D )
A．Ⅰ和Ⅱ的结构和性质完全不相同
B．Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，具有不同的分子极性
C．Ⅰ和Ⅱ都属于非极性分子
D．Ⅰ和Ⅱ中化学键的种类与数目完全相同
解析：手性异构体只是在物理性质上有很大不同，其化学键和分子极性都是相同的。
知识点一 物质的溶解性
物质相互溶解的性质十分复杂，受到许多因素的制约，如温度、压强等。通过对许多实验的观察与研究，人们得出了一个经验性的“相似相溶”规律。
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CCl4，因为蔗糖、氨、水都是极性分子；而萘和碘易溶于CCl4，难溶于水，因为萘和碘、CCl4都是非极性分子。离子化合物是强极性物质，很多易溶于水。
2．溶剂和溶质之间存在氢键，溶解性好，溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就比较小。如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶，就是
因为它们与水形成了分子间氢键的原因。
3．“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇分子中的—OH与水分子中的—OH相近，因而乙醇能与水互溶。当然，乙醇分子由于—OH的极性较大，易与H2O分子形成氢键也是其互溶的原因。而戊醇CH3CH2CH2CH2CH2OH中的烃基较大，烃基是非极性基团，是疏水亲油基团。戊醇在水中的溶解度明显减小，烃基越大的醇在水中的溶解度就越小。羧酸也是如此。
4．如果溶质与水能发生化学反应，也会增大溶质的溶解度。如SO2与水发生反应生成H2SO3，而H2SO3可溶于水，因此SO2的溶解度增大。
典例1 下列说法中正确的是( C )
A．极性分子组成的溶质一定易溶于极性分子组成的溶剂之中，非极性分子组成的溶质一定易溶于非极性分子组成的溶剂中
B．溴分子和水分子是极性分子，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
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，所以自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
解析：很多有机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，而有机物之间的溶解度却很大，所以A项错误。溴分子是非极性分子，故B项错误。二氧化碳(O===C===O)是非极性分子，D项错误。
〔变式训练1〕 某学生做完实验后，采用以下方法分别清洗仪器，其中应用“相似相溶”规律的是( D )
A．用稀硝酸清洗做过银镜反应的试管
B．用稀盐酸清洗做高锰酸钾分解实验的试管
C．用氢氧化钠溶液清洗盛过硅酸的试管
D．用四氯化碳清洗做过碘升华的烧杯
解析：A和B都是利用氧化还原反应来除去试管上的固体；C是利用酸碱中和原理除去试管上的固体。
知识点二 手性分子的判断
1．手性异构体和手性分子
如果一对分子，它们的组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠，这对分子互称手性异构体，又叫对映异构体、光学异构体。有手性异构体的分子称为手性分子。如下图所示的两个分子，化学组成完全相同，但是无论如何旋转都不能使二者重叠，它们具有不同的三维结构。显然，结构不同的分子，性质也不同。构成生命体的有机分子绝大多数是手性分子，许多主要的生物活性是通过严格的手性匹配产生分子识别而实现的。
2．手性碳原子
连接四个互不相同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。用*C来标记。具有手性的有机物，是因为其含
有手性碳原子造成的。如
R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或原子团。判断一种有机物是否具有手性异构体，就看其含有的碳原子是否连有四个互不相同的原子或原子团。不饱和碳原子(如—C≡C—等中的碳原子)一定不是手性碳原子。
3．手性分子的用途
(1)常见手性分子：构成生命体的绝大多数为手性分子。两个手性分子的性质不同，且手性有机物中必含手性碳原子。
(2)手性分子的应用：生产手性药物、生产手性催化剂(手性催化剂只催化或主要催化一种手性分子的合成)。
典例2 下列有机物分子中属于手性分子的是( C )
①乳酸[CH3CH(OH)COOH] ②2－乙基丁酸
④丙三醇
A．① B．①②
C．①③ D．①②③④
〔变式训练2〕 下列说法不正确的是( D )
A．互为手性异构体的分子互为镜像
B．利用手性催化剂合成可主要得到一种手性分子
C．手性异构体分子组成相同
D．手性异构体性质相同
解析：互为手性异构体的分子互为镜像关系，故A正确；在手性催化中，与催化剂手性匹配的化合物在反应过程中会与手性催化剂形成一种最稳定的过渡态，从而只会诱导出一种手性分子，所以利用手性催化剂合成主要得到一种手性分子，故B正确；手性异构体是同分异构体的一种，同分异构体分子式相同，所以手性异构体分子组成相同，故C正确；手性异构体旋光性不同，化学性质可能有少许差异。
知识点三 无机含氧酸分子的结构与酸性强弱判断
1．无机含氧酸分子的酸性
无机含氧酸分子之所以能显示酸性，是因为其分子中含有—OH，而—OH上的H在水分子的作用下能够转化成H＋而显示一定的酸性。如HNO3、H2SO4、H3PO4的结构式分别为：
特别提醒：无机含氧酸和有机羧酸都是共价化合物而非离子化合物，它们在熔融状态(即液态)下不电离(如纯硫酸中只含有H2SO4分子)，在水溶液中O—H键断裂，全部或部分电离出H＋而显酸性。
2．比较无机含氧酸酸性强弱的方法
无机含氧酸分子之所以显酸性，是因为其分子中含有—OH，而—OH上的H在水分子的作用下能够电离出H＋，而显示一定的酸性。
(1)对同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越
高，其含氧酸的酸性越强。
(2)含氧酸可表示为(HO)mROn，若R相同，n值越大，酸性越强。
(3)同主族元素或同周期元素最高价含氧酸的酸性比较，根据非金属性强弱去比较，如HClO4>H2SO4，H2SO4>H2SeO4。
(4)根据羟基氧原子数判断
HnROm：m－n＝
(5)根据电离度来判断
如：α(H3PO4)>α(HClO)，酸性H3PO4>HClO
(6)根据化学反应判断
如H2SO4＋Na2SO3===Na2SO4＋H2O＋SO2↑，酸性：H2SO4>H2SO3
H2O＋CO2＋Ca(ClO)2===CaCO3↓＋2HClO，酸性：H2CO3>HClO
典例3 20世纪60年代美国化学家鲍林提出了一个经验规则：设含氧酸的化学式为HnROm，其中(m－n)为非羟基氧原子数。鲍林认为含氧酸酸性的强弱与非羟基氧原子数(m－n)的关系见下表。
m－n
0
1
2
3
含氧酸酸性强弱
弱
中强
强
很强
实例
HClO
H3PO4
HNO3
HClO4
试简要回答下列问题：
(1)按此规则判断H3AsO4、H2CrO4、HMnO4酸性由强到弱的顺序为__HMnO4>H2CrO4>H3AsO4____。
(2)H3PO3和H3AsO3的形式一样，但酸性强弱相差很大。已知H3PO3为中强酸，H3AsO3为弱酸，试推断H3PO3和H3AsO3的分子结构：______。
(3)按此规则判断碳酸应属于__中强____酸，与通常认为的碳酸的强度是否一致？__不一致____，其可能的原因是__溶于水的那部分CO2并不能完全转化为H2CO3____。
解析：(1)根据题中非羟基氧原子数与酸性强弱的关系可知，酸性强弱依次为HMnO4>H2CrO4>H3AsO4。(2)已知H3PO3为中强酸，H3AsO3为弱酸，根据表中信息可推出H3PO3含一个非羟基氧，H3AsO3不含非羟基氧，由此可写出两者的结构式。(3)H2CO3中非羟基氧原子数目为1，应为中强酸，与通常认为它是弱酸不一致，原因是溶于水的那部分CO2不能完全转化为H2CO3。
方法技巧：从分子组成来看，无机含氧酸可以写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，导致R—O—H中O的电子向R偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易电离出H＋，即酸性越强。
〔变式训练3〕 下列酸按其酸性由强至弱排列的一般顺序是(R相同)( A )
①HRO3 ②(HO)RO3 ③HRO ④(HO)RO
A．②>①>④>③ B．①>②>③>④
C．④>③>②>① D．③>①>④>②
解析：本题考查无机含氧酸的酸性强弱判断。将各化学式都改写为(HO)mROn形式，则①～④的非羟基氧原子数分别为2、3、0、1，n越大，酸性越强。
手性
当四个不同的原子或基团连接在碳原子(如CHBrClF)上时，这个碳原子是不对称碳原子。这种分子和它在镜中的像，就如同人的左手和右手，相似而不全同，即它们不能重叠，我们称它们表现为手性(chirahty)。具有手
性的分子叫做手性分子。一个手性分子和它的镜像分子构成一对异构体，通常分别用D和L来标记。因为构成生命的重要物质如蛋白质和核酸等都是由手性分子缩合而成的，因此生物体内进行的化学反应也将受到这些分子构型的影响。许多药物的有效成分只有其中的一种异构体有活性，而另一种异构体无效甚至有毒副作用。例如，一种称为“驱虫净”的肠道驱虫药，其有效成分的分子构型为L型，而分子构型为D型的成分却无药效；早期用于减轻妇女妊娠反应的药物酞胺哌啶酮未能将L型异构体分离出去而导致许多胎儿畸形。因此，药物的不对称合成现在成为极为引人注目的研究领域。21世纪的第一个诺贝尔化学奖授予诺尔斯(W.S.Knowles)、野依良治(R.Noyori)、夏普莱斯(K. B．Sharpless)，就是为表彰他们在手性催化反应研究方面的杰出贡献。
1．经验规律(相似相溶原理)：一般来说，由极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂。以下事实中不能用相似相溶原理说明的是( C )
A．HCl易溶于水 B．I2易溶于CCl4中
C．Cl2可溶于水 D．NH3难溶于苯中
解析：HCl是极性分子，H2O是极性分子，A正确；I2是非极性分子，CCl4是非极性分子，B正确；Cl2是非极性分子，H2O是极性分子，故不符合相似相溶原理，C错；NH3是极性分子，苯是非极性分子，D正确。
2．下列物质可用水区分的是( A )
A．苯、CCl4、CH3CH2OH
B．苯、CH3CHO、CH3CH2OH
C．NaCl、NH4NO3、NaOH三种固体
D．O2、Cl2、SO2
解析：A项中的苯、CCl4均为非极性分子，不溶于水，且苯比水密度小，C项中均溶于水，D项中O2难溶于水，Cl2、SO2均能溶于水，且能与水反应。
3．(双选)下列叙述中正确的是( CD )
A．极性分子一定易溶于极性溶剂
B．非极性分子一定难溶于极性溶剂
C．甲醇能与水互溶主要是由于水与甲醇分子间形成氢键
D．醇和羧酸的同系物中，随着烃基的增大，物质在水中的溶解度逐渐减小
解析：由CO、NO等极性分子难溶于水、Cl2、CO2等非极性分子能溶于水可判断A、B两项不正确。
4．下列分子中含3个手性碳原子的是( D )
解析：思维流程图：
―→
A选项中无手性碳原子，B、C、D中含有的手性碳原子(带*者)为：
5．下列物质的酸性强弱比较中，错误的是( D )
A．HClO4>HBrO4>HIO4 B．HClO4>H2SO4>H3PO4
C．HClO4>HClO3>HClO D．H2SO3>H2SO4>H2S2O3
解析：同一主族元素从上到下，非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐减弱，A项正确；同一周期元素从左到右，非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐增强，B项正确；对于同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强，所以C项正确；H2SO4的酸性大于H2SO3，D项不正确。
6．根据相似相溶规律，解释下列实验操作：
(1)酒精是一种优良的有机溶剂，为什么能用酒精来配制0.1 g·mL－1的NaOH酒精溶液？
__乙醇中含有极性基团—OH，是极性分子，NaOH是离子化合物，据相似相溶规律，NaOH可溶于酒精中____。
(2)油脂制取肥皂的过程中，先将新鲜的动物脂肪放入一定量的乙醇中，微热使脂肪完全溶解，后再与40%的NaOH溶液反应。其中乙醇的作用是__乙醇中含有CH3CH2—基团，动物脂肪中也含有较长的脂肪烃链，根据相似相溶规律，酒精能使脂肪溶解____。
解析：相似相溶规律的主要内容包括：极性溶剂(如水)易溶解极性物质(离子化合物、极性分子如强酸等)；非极性溶剂(如苯、汽油、四氯化碳等)能溶解非极性物质(大多数有机物、Br2、I2等)；含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟基(—OH)能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸。
基 础 巩 固
一、选择题
1．利用相似相溶这一经验规律可说明的事实是( A )
①HCl易溶于水 ②NH3易溶于H2O ③N2难溶于水
④HClO4是强酸 ⑤盐酸是强酸 ⑥氢氟酸是弱酸
⑦HF很稳定
A．①②③ B．④⑤⑥
C．⑥⑦ D．④⑤
2．下列物质中不存在手性异构体的是( D )
A．CH3CHBrCH2OH
C．CH3CHOHCOOH D．CH3COCH2CH3
3．小明同学在学习钠的化合物性质时，记录了以下四个化学反应方程式：
①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓
②Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑
③Na2CO3＋H2SO3===Na2SO3＋H2O＋CO2↑
④Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑
请你根据学过的知识判断4个反应中的4种含氧酸，其中酸性最强的是( A )
A．H2SO4 B．H2SO3
C．H2SiO3 D．H2CO3
解析：都是二元酸，H2SO4中非羟基氧原子个数最多。
4．(2018·湖南长沙模拟)苯胺是染料工业的重要原料，因其毒性强，在环境中对苯胺类化合物应严格控制排放。下列关于苯胺(C6H5NH2)结构和性质的说法中不正确的是 ( A )
A．碳原子和氮原子均采取sp2杂化
B．分子中既有σ键又有π键
C．能发生加成反应和取代反应
D．既能与盐酸反应，又能被氧化
解析：苯胺(C6H5NH2)结构式为，碳原子间有σ键又有π键，N原子只形成三个σ键，还有一对孤电子对，没有π键，分子结构：苯环上的C原子以sp2杂化轨道成键，N原子以sp3杂化轨道成键。故A错误；B正确；C、苯环上能发生加成反应和取代反应，故C正确；D、氨基具有还原性，能被氧化，同时又具有碱性，能与盐酸反应，故D正确。故选A。
5．关于CS2、SO2、NH3三种物质的说法中正确的是( B )
A．CS2在水中的溶解度很小，是由于其属于极性分子
B．SO2和NH3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，所以在三种物质中熔沸点最低
D．NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子有极性
解析：根据“相似相溶”原理，水是极性分子，CS2是非极性分子，SO2和NH3都是极性分子，故A项错误、B项正确；由于CS2常温下是液体，SO2和NH3常温下是气体，故C项错误；NH3在水中溶解度很大，除了由于NH3分子有极性外，还因为NH3分子和H2O分子之间可以形成氢键，故D项错误。
6．下列说法中正确的是( C )
A．极性分子组成的溶质一定易溶于极性分子组成的溶剂之中，非极性分子组成的溶质一定易溶于非极性分子组成的溶剂中
B．溴分子和水分子是极性分子，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
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
解析：很多有机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，而有机物之间的溶解度却很大，所以A项错误。溴分子是非极性分子，故B项错误。二氧化碳(O===C===O)是非极性分子，D项错误。
二、非选择题
7．PtCl2(NH3)2可以形成两种固体，一种为淡黄色，在水中的溶解度较小，另一种为黄绿色，在水中的溶解度较大。请回答下列问题：
(1)PtCl2(NH3)2是平面四边形结构，还是四面体结构？__平面四边形____。
(2)请在以下横线上画出这两种固体分子的几何构型图：
淡黄色固体______，
黄绿色固体______。
(3)淡黄色固体物质由__非极性分子____组成，黄绿色固体物质由__极性分子____组成(填“极性分子”或“非极性分子”)。
(4)黄绿色固体在水中溶解度比淡黄色固体大，原因是__黄绿色固体是由极性分子构成的，而淡黄色固体是由非极性分子构成的，根据“相似相溶”原理可知前者在水中的溶解度大于后者____。
解析：(1)根据PtCl2(NH3)2可以形成两种固体，即其有两种同分异构体，可知其结构应为平面四边形结构，若为四面体结构则无同分异构体。
(2)PtCl2(NH3)2的两种同分异构体的结构为
(3)由于淡黄色固体在水中的溶解度较小，因此其分子无极性，其结构为①，则黄绿色固体为极性分子，其结构为②。
(4)根据“相似相溶”原理可知：黄绿色固体是由极性分子构成的，故其在水中的溶解度要大于由非极性分子构成的淡黄色固体。
8．判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是：含氧酸分子结构中含非羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性越强。如下表所示：
含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系
次氯酸
磷酸
硫酸
高氯酸
含氧酸
Cl—OH
非羟基氧
原子数
0
1
2
3
酸性
弱酸
中强酸
强酸
最强酸
(1)亚磷酸H3PO3和亚砷酸H3AsO3分子式相似，但它们的酸性强弱相差很大，H3PO3是中强酸，H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性。由此可知它们的结构式分别为①______，②______。
(2)H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是①__H3PO3＋2NaOH===Na2HPO3＋2H2O____，②__H3AsO3＋3NaOH===Na3AsO3＋3H2O____。
(3)在H3PO3和H3AsO3中分别加入浓盐酸，分析反应情况__H3PO3为中强酸，不与盐酸反应，H3AsO3可与盐酸反应____，写出反应的化学方程式__As(OH)3＋3HCl===AsCl3＋3H2O____。
解析：(1)已知H3PO3为中强酸，H3AsO3为弱酸，依据题给信息可知H3PO3中含1个非羟基氧原子，H3AsO3中不含非羟基氧原子。(2)与过量NaOH溶液反应的化学方程式的书写，需得知H3PO3和H3AsO3分别为几元酸，从题给信息可知，含氧酸分子结构中含几个羟基氢，则该酸为几元酸。故H3PO3为二元酸，H3AsO3为三元酸。(3)H3PO3为中强酸，不与盐酸反应；H3AsO3为两性物质，可与盐酸反应。
能 力 提 升
一、选择题
1．根据物质的溶解性“相似相溶”的一般规律，说明溴、碘单质在四氯化碳中比在水中溶解度大，下列说法正确的是( C )
A．溴、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．Cl2、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
解析：根据相似相溶规律：极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，难溶于非极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂，难溶于极性分子组成的溶剂。Cl2、Br2、I2是非极性分子，它们易溶于非极性溶剂—CCl4；而在极性溶剂——水中的溶解度较小。
2．无机含氧酸的强弱的规律表示成酸元素的化合价越高，酸性越强，下列叙述正确的是( A )
A．根据这一规律高氯酸是很强的酸
B．H3PO4的酸性比盐酸强
C．碳酸和亚硫酸的酸性不好比较
D．硝酸与磷酸的强度一样
解析：B项错，H3PO4是中强酸，盐酸是强酸；H2CO3酸性小于H2SO3，C项错；HNO3酸性大于H3PO4，D项错。
3．在水中，水分子可彼此通过氢键形成(H2O)n的小集团。在一定温度下(H2O)n的n＝5，每个水分子被4个水分子包围着形成四面体。(H2O)n的n＝5时，下列说法中正确的是( B )
A．(H2O)n是一种新的水分子 B．(H2O)n仍保留着水的化学性质
C．1 mol(H2O)n中有2个氢键 D．1 mol(H2O)n中有4 mol氢键
解析：(H2O)n是H2O分子之间通过氢键结合而成的，氢键不属于化学键，因此(H2O)n不是一种新的分子，(H2O)n仍保留着水的化学性质。(H2O)n中每个氢原子分享到一个氢键，折合每摩尔水有2NA个氢键，当n＝5时，1 mol(H2O)5所含氢键数相当于5 mol H2O分子含有的氢键数，应为10NA个。
4．科学家发现铂的两种化合物(短线表示化学键)，a为，b为二者有不同的特性，a具有抗癌作用，而b没有。a和b互为( A )
A．同分异构体 B．同素异形体
C．同位素 D．同一物质
解析：观察a、b的组成和结构可知：二者分子式相同，空间结构不同，属于同分异构体。
5．下列说法不正确的是( C )
A．HClO、H2CO3、HNO3、HClO4的酸性依次增强
B．苹果酸含有1个手性碳原子
C．HCl、NH3、C2H5OH均易溶于水的原因之一是与H2O分子均形成氢键
D．以极性键结合的分子不一定是极性分子
解析：HCl与H2O不能形成氢键。
二、非选择题
6．(1)CrO2Cl2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此可判断CrO2Cl2是__非极性____(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__①③____(填序号)，CS2分子的空间构型是__直线形____。CO2与CS2相比，__CS2____的熔点较高。
解析：(1)CCl4、CS2是非极性溶剂，根据相似相溶原理，CrO2Cl2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分子的空间构型都是直线形，根据结构相似，相对分子质量越大范德华力越大，CS2的熔点高于CO2。
7．如图所示是过氧化氢(H2O2)分子的空间结构示意图。
(1)写出过氧化氢分子的电子式______。
(2)下列关于过氧化氢的说法中正确的是(填序号)__①②____。
①分子中有极性键 ②分子中有非极性键 ③氧原子的轨道发生了sp2杂化 ④O—O共价键是p—pσ键 ⑤分子是非极性分子
(3)过氧化氢分子之间易形成氢键，该氢键的表示式是__O—H…O—____。
(4)过氧化氢难溶于二硫化碳，主要原因是__H2O2分子是极性分子____；过氧化氢易溶于水，主要原因是__CS2分子是非极性分子H2O2分子与H2O分子之间形成氢键____。
(5)过氧乙酸也是一种过氧化物，它可以看作是过氧化氢分子中的一个氢原子被乙酰基()取代的产物，是一种常用的杀菌消毒剂。在酸性条件下过氧乙酸易发生水解反应生成过氧化氢。
①写出过氧乙酸发生水解反应的化学方程式(有机物用结构简式表示)：__＋H2O―→CH3COOH＋H2O2____。
②过氧乙酸用作杀菌消毒剂的原因是__过氧乙酸分子中有O—O键，有强氧化性____。
解析：在H—O—O—H分子中，H—O键是极性键，O—O键是非极性键。由于H2O2分子具有图中所示的空间结构，所以H2O2分子是极性分子。借助H2O分子中氧原子发生的原子轨道杂化可知，H2O2分子中氧原子的原子轨道杂化方式是sp3，所以O—O共价键不是p－pσ健。H—O—O—H分子中的O—H键决定了H2O2分子之间存在氢键。H2O2分子是极性分子，CS2分子是非极性分子，H2O2分子和CS2分子之间不能形成氢键，H2O2和CS2不发生化学反应，所以过氧化氢难溶于二硫化碳，可用“相似相溶”原理解释。H2O2分子和H2O分子中都含有O—H键，所以H2O2分子与H2O分子之间可形成氢键，氢键的形成能增大物质的溶解度。
8．周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族，e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题：
(1)b、c、d中第一电离能最大的是__N____(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为______。
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为__sp3____；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是__H2O2、N2H4____(填化学式，写出两种)。
(3)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是__HNO2、HNO3____；酸根呈三角锥结构的酸是__H2SO3____。(填化学式)
(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则e离子的电荷为__＋1____。
(5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。
该化合物中，阴离子为__SO____，阳离子中存在的化学键类型有__共价键和配位键____；该化合物加热时首先失去的组分是__H2O____，判断理由是__H2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱____。
解析：a的核外电子总数与其周期数相同，则a为氢；b的价电子层中的未成对电子有3个，则b为氮；c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，则c为氧；d与c同主族，d为硫；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子，其电子排布式应为1s22s22p63s23p63d104s1，为铜元素。
(1)同一周期的元素第一电离能从左往右逐渐增大，但是氮元素的2p轨道因为是半满的，因此其第一电离能反常得高，同一主族的元素从上到下第一电离能逐渐减小，因此三者电离能大小为N>O>S；铜的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，因此其价层电子轨道示意图为；
(2)根据题意应该是形成氨气，氨气中氮原子为sp3杂化，分子中既有非极性键又有极性键的二元化合物有H2O2、N2H4、C2H6等；
(3)符合题意的酸是HNO2、HNO3；酸根为三角锥形的酸是H2SO3；
(4)晶胞中氧原子有1＋8×＝2；铜原子的个数为4，因此该晶体为氧化亚铜，其中铜原子为＋1价；
(5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构，则阴离子为硫酸根，根据阳离子的结构图可以知道该阳离子中含有一个铜离子，四个氨分子，两个水分子，因此该物质的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4，阳离子中存在配位键和共价键，该化合物加热时首先失去水，原因是铜离子与水所形成的配位键要比与氨气所形成的配位键弱。
第三节 分子的性质
第1课时 键的极性、分子极性、范德华力和氢键
范德华力概念的产生
为了研究气体分子的运动规律，科学家们提出一种理想气体的假设，认为气体分子不具有体积，并且气体分子之间不存在相互作用。根据这种假设提出的理想气体方程对气体分子运动规律的描述与实验事实出现偏差。荷兰物理学家范德华(J. van der Waals)修正了关于气体分子运动的以上假设，指出气体分子本身具有体积，并且分子间存在引力。由此，范德华提出了描述实际气体行为的范德华气态方程，根据这个方程计算的结果与实验事实十分吻合。由于是范德华首次将分子间作用力概念引入气态方程，人们将这种相互作用力称为范德华力。
一、键的极性和分子的极性
1．键的极性
共价键
分类
极性共价键
非极性共价键
成键原子
__不同____元素的原子
__同种____元素的原子
电子对
__发生____偏移
__不发生____偏移
成键原子
的电性
一个电子呈正电性(δ＋)，
一个原子呈负电性(δ－)
电中性
2．键的极性与分子极性的关系
二、范德华力和氢键
1．范德华力及其对物质性质的影响
2．氢键及其对物质性质的影响
概念
是由已经与__电负性____很大的原子(如N、F、O)形成共价键的__氢原子____与另一个__电负性____很大的原子之间的作用力
表示
方法
通常用A—H…B—表示，其中A、B为N、F、O中的一种，“—”表示__共价键____，“…”表示形成的__氢键____
特征
(1)不属于化学键，是一种分子间作用力。氢键键能较小，比化学键的键能小1～2个数量级，但比范德华力__强____
(2)具有一定的方向性和饱和性
类型
__分子内____氢键和__分子间____氢键
对物质性
质的影响
主要影响物质的__熔沸点____和电离、溶解等
1．思考辨析
(1)关于下面分子的说法请判断正误
A．既有σ键又有π键( √ )
B．O—H键的极性强于C—H键的极性( √ )
C．是非极性分子( × )
D．该物质的分子之间不能形成氢键，但它可以与水分子形成氢键( × )
E．1 mol 该分子有27NA个σ键( √ )
F．该分子易溶于水( × )
G．该分子中碳原子的杂化类型有sp、sp2、sp3三种杂化方式( × )
H．分子中的氧原子采取sp3杂化( √ )
(2)乙醇比乙醛的沸点高的原因是乙醇的相对分子质量较大。( × )
(3)同主族从上到下，气态氢化物的沸点依次升高。( × )
(4)BCl3与NCl3均为三角锥形，为极性分子。( × )
2．图中每条折线表示元素周期表ⅣA～ⅦA族中的某一族元素氢化物的沸点变化，每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是( D )
A．H2S B．HCl
C．PH3 D．SiH4
解析：在第ⅣA～ⅦA族中的氢化物里，NH3、H2O、HF因分子间可以形成氢键，故沸点高于同主族相邻元素氢化物的沸点，只有第ⅣA族元素氢化物不存在反常现象，故a点代表的是SiH4。
3．沸腾时只需克服范德华力的液体物质是( D )
A．水 B．酒精
C．氨水 D．CH3Cl
解析：A．水在沸腾时除了克服范德华力外，还需要破坏氢键，故A错误；
B．酒精中也存在氢键，在沸腾时，同时破坏了范德华力和氢键，故B错误；
C．氨水中存在氢键，在沸腾时，同时破坏了范德华力和氢键，故C错误；
D．CH3Cl只存在范德华力，沸腾时只需克服范德华力，故D正确。
4．以极性键结合的多原子分子，分子是否有极性取决于分子的空间构型。下列分子属极性分子的是( C )
A．SO3 B．CO2
C．NH3 D．BCl3
解析：A．SO3的空间结构为平面三角形，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，故A不选；
B．二氧化碳结构为O＝C＝O，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，故B不选；
C．NH3为三角锥形，结构不对称，正负电荷的中心不重合，属于极性分子，故C选；
D．BCl3的空间结构为平面三角形，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，故D不选。
5．下列关于氢键的说法正确的是( C )
A．由于氢键的作用，使NH3、H2O、HF的沸点反常，且沸点高低顺序为HF>H2O>NH3
B．氢键只能存在于分子间，不能存在于分子内
C．没有氢键，就没有生命
D．相同量的水在气态、液态和固态时均有氢键，且氢键的数目依次增多
解析：A项，“反常”是指它们在与其同族氢化物沸点排序中的现象，它们的沸点顺序可由氢化物的状态所得，水常温下是液体，沸点最高。B项，氢键存在于不直接相连但相邻的H、O原子间，所以，分子内可以存在氢键。C项正确，因为氢键造成了常温、常压下水是液态，而液态的水是生物体营养传递的基础。D项，在气态时，分子间距离大，分子之间没有氢键。
知识点一 判断共价键的极性与分子极性的方法
1．键的极性的判断方法
(1)从组成元素
(2)从电子对偏移
(3)从电负性
2．分子的极性的判断方法
(1)化合价法：ABm型分子中，中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数时，该分子为非极性分子，此时分子的空间结构对称；若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数，则分子的空间结构不对称，其分子为极性分子，具体实例如下：
分子
BF3
CO2
PCl5
SO3
H2O
NH3
SO2
中心原子
化合价绝
对值
3
4
5
6
2
3
4
中心原子
价电子数
3
4
5
6
6
5
6
分子极性
非极性
非极性
非极性
非极性
极性
极性
极性
(2)根据分子所含键的类型及分子立体构型判断：
分子
键的极性
键角
立体构型
分子极性
单原子
分子
He、Ne
－
－
－
非极
性分子
双原子
分子
H2
非极性键
－
直线形
非极性分子
HCl
极性键
－
直线形
极性分子
三原子
分子
H2O
极性键
105°
V形
极性分子
CO2
极性键
180°
直线形
非极性分子
四原子
分子
BF3
极性键
120°
平面三角形
非极性分子
NH3
极性键
107°
三角锥形
极性分子
五原子
分子
CH4
极性键
109°28′
正四面体形
非极性分子
CH3Cl
极性键
－
四面体形
极性分子
(3)根据中心原子最外层电子是否全部成键判断：
中心原子即其他原子围绕它成键的原子。分子中的中心原子最外层电子若全部成键不存在孤电子对，此分子一般为非极性分子；分子中的中心原子最外层电子若未全部成键，存在孤电子对，此分子一般为极性分子。
CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键，它们都是非极性分子。
H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键，它们都是极性分子。
典例1 请指出表中分子的立体构型，判断其中哪些属于极性分子，哪些属于非极性分子。
分子
立体构型
极性(非极性)分子
O2
__直线形____
__非极性分子____
CO2
__直线形____
__非极性分子____
BF3
__平面三角形____
__非极性分子____
CCl4
__正四面体形____
__非极性分子____
HF
__直线形____
__极性分子____
H2O
__V形____
__极性分子____
NH3
__三角锥形____
__极性分子____
解析：由于O2、CO2、BF3、CCl4均为对称结构，所以它们均为非极性分子。HF、H2O、NH3空间结构不对称，均为极性分子。
方法技巧：从以下两方面判断分子的极性：
〔变式训练1〕 下列物质的分子中，都属于含极性键的非极性分子的是( B )
A．CO2、H2S B．C2H4、CH4
C．Cl2、C2H2 D．NH3、HCl
解析：由两种不同元素形成的共价键才会有极性，因此C项中Cl2中无极性键。之后根据结构可以判断A项中H2S，D项中NH3，HCl分子中正负电荷中心不重合，属于极性分子。故正确答案为B。
知识点二 分子间作用力和氢键
1．范德华力
(1)范德华力的概述
降温加压时气体会液化，降温时液体会凝固，这一事实表明，分子之间存在着相互作用力，它把分子聚集在一起，因而把这类分子间作用力称为范德华力。其实质是静电作用。
说明：①范德华力广泛存在于分子之间，只有分子间才有范德华力。属于分子间的电性作用力。
②范德华力很弱，约比共价键小1～2个数量级。
③范德华力只影响分子的物理性质，它无方向性和饱和性。
(2)范德华力的影响因素
影响范德华力的主要因素有分子的相对分子质量、分子的极性等。
①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，如
分子
Ar
CO
HI
HBr
HCl
范德华力/kJ·mol－1
8.50
8.75
26.00
23.11
21.14
②分子的极性越强，范德华力越大。
③温度升高，范德华力减小。
(3)范德华力对物质性质的影响
①对物质熔、沸点的影响
一般来说，分子晶体中范德华力越大，物质的熔、沸点越高。具体如下：
a．组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增大，分子间的范德华力逐渐增大，它们的熔、沸点逐渐升高。如下图中的曲线所示：
B．分子组成相同但结构不同的物质(即互为同分异构体)，分子对称性越好，范德华力越小，物质的熔、沸点越低，如熔、沸点：新戊烷＜异戊烷＜正戊烷。
C．一般，相对分子质量相近的物质，分子的极性越小，范德华力越小，物质的熔、沸点越低，如熔、沸点：N2＜CO。
②对物质溶解性的影响
液体的互溶以及固态、气态的非电解质在液体里的溶解度都与范德华力有密切的关系。
2．氢键
(1)形成条件
①要有一个与电负性很大的元素X形成强极性键的氢原子，如H2O中的氢原子。
②要有一个电负性很大，含有孤电子对并带有部分负电荷的原子Y，如H2O中的氧原子。
③X和Y的原子半径要小，这样空间位阻较小。
一般来说能形成氢键的元素为N、O、F。
(2)氢键的存在
①含H—O、N—H、H—F键的物质。
②有机化合物中的醇类和羧酸等物质。
(3)氢键的类型
尽管人们将氢键归结为一种分子间作用力，但是氢键既可以存在于分子之间，也可以存在于分子内部的原子团之间。
如邻羟基苯甲醛分子内的羟基与醛基之间存在氢键，对羟基苯甲醛存在分子间氢键(如图)。
(4)氢键对物质性质的影响
①对熔、沸点的影响
a．分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高，因为要使液体汽化，必须破坏大部分分子间的氢键，这需要较多的能量；要使晶体熔化，也要破坏一部分分子间的氢键。所以，存在分子间氢键的化合物的熔、沸点要比没有氢键的同类化合物高。
B．分子内氢键的形成使物质的熔、沸点降低，如邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点低。
②对溶解度的影响
在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂分子间可以形成氢键，则溶质的溶解性增大。例如，乙醇和水能以任意比例互溶。
③对水密度的影响
绝大多数物质固态时的密度大于液态时的密度，但是在0℃附近水的密度却是液态的大于固态的。水的这
一反常现象也可用氢键解释。
④对物质的酸性等也有一定的影响。
3．范德华力、氢键及共价键比较
范德华力
氢键
共价键
定义
物质分子之间普遍存在的一种相互作用力
已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力
原子间通过共用电子对所形成的相互作用力
分类
分子内氢键、分子间氢键
极性共价键、非极性共价键
特征
无方向性、无饱和性
有方向性、
有饱和性
有方向性、有饱和性
强度
比较
共价键>氢键>范德华力
影响强
度的因
素
①随着分子极性的增大而增大
②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大
对于A—H…B—，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，键能越大
成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定
典例2 下列说法中正确的是( A )
A．卤化氢中，以HF沸点最高，是由于HF分子间存在氢键
B．邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点高
C．H2O的沸点比HF的沸点高，是由于水中氢键键能大
D．氢键X—H…Y的三个原子总在一条直线上
解析：B项，分子内氢键使熔、沸点降低，分子间氢键使熔、沸点升高；C项，水中氢键键能比HF中氢键键能小；D项，X—H…Y的三原子不一定在一条直线上。
〔变式训练2〕 氨气溶于水时，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为( B )
解析：根据NH3·H2ONH＋OH－可知NH3·H2O的结构式为。
为什么水呈现出独特的物理性质
水分子之间存在着氢键，使水的沸点比硫化氢的沸点高出139℃，结果在通常状况下水为液态，地球上因此有了生命。冰中的水分子之间最大程度地形成氢键。由于氢键有方向性，每个水分子的两对孤对电子和两个氢原子只能沿着四个sp3杂化轨道的方向分别与相邻水分子形成氢键，因此每个水分子只能与周围四个水分子接触。水分子之间形成的孔穴造成冰晶体的微观空间存在空隙，反映在宏观性质上就是冰的密度比水的密度小。正是由于冰的这一独特结构，使冰可以浮在水面上，从而使水中生物在寒冷的冬季得以在冰层下的水中存活。
冰中每个氢原子分享到一个氢键，折合每摩尔冰有2NA个氢键(NA为阿伏加德罗常数)。冰中氢键的作用能为18.8 kJ·mol－1而冰的熔化热只有5.0 kJ·mol－1。当在0℃冰融化成水时，即使熔化热全部用于破坏氢键，也只能使大约13%的氢键遭到破坏，水中仍存在着许多由氢键作用而形成的小集团(H2O)n有人将其称之为“冰山”。温度升高使冰融化为水的过程中，实际上包括两种过程：水分子不能最大程度地形成氢键使水的密度变大，水分子的热运动即热膨胀作用使水的密度减小。随着温度升高，前一过程的作用由强变弱，后一过程的作用由弱变强，在4℃时两种作用达到平衡。所以，当温度升高时，0℃～4℃内水的密度逐渐增大，4℃时达到最大密度，4℃后水的密度变小。
1．下列说法正确的是( A )
A．电子云伸展方向与电子的能量大小是无关的
B．只含极性键的分子一定是极性分子
C．氢键是一种特殊的化学键，它广泛地存在于自然界中
D．H－O键键能为462.8 kJ/mol，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×462.8 kJ
解析：A．电子能量越高，电子在离核更远的区域出现概率增大，电子云向更大的空间扩展，电子云伸展方向不变，与电子的能量大小是无关，故A正确；
B．含有极性键的分子，结构对称，可能为非极性分子，若甲烷为极性键形成的非极性分子，故B错误；
C．氢键不属于化学键，故C错误；
D．化学键断裂吸收能量，化学键形成放出能量，且水分子之间存在氢键，也需要消耗能量，消耗的能量不等于断键吸收的能量，故D错误。
2．下列物质中含有非极性键且为盐的是( A )
A．CH3COONa B．NH4Cl
C．CaCl2 D．H2O2
解析：CH3COONa属于盐且碳原子间为非极性键。
3．(2018·高考训练)下列事实与NH3极易溶于水无关的是( C )
A．NH3与水反应生成NH3·H2O
B．NH3与水分子之间形成氢键
C．NH3和水分子的相对分子质量接近
D．NH3是极性分子
解析：A．NH3与水反应生成NH3·H2O，使氨气的溶解度变大，与NH3极易溶于水有关，故A不选；B．NH3与水分子之间形成氢键，使氨气的溶解度变大，与NH3极易溶于水有关，故B不选；C．NH3和水分子的相对分子质量，与氨气的溶解性无关，故选C；D．NH3是极性分子，水是极性溶剂，极性分子易溶于极性溶剂，与NH3极溶于水有关，故D不选；故选C。
4．下列叙述中正确的是( B )
A．NH3、CO、CO2都是极性分子
B．CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子
C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强
D．CS2、H2O、C2H2都是直线形分子
解析：选项A中CO2属于非极性分子；选项C中HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱；选项D中的H2O属于V形结构。
5．下列各组分子中，按共价键极性由强到弱排序正确的是( A )
A．HF H2O NH3 CH4
B．CH4 NH3 H2O HF
C．H2O HF CH4 NH3
D．HF H2O CH4 NH3
解析：共价键极性的强弱取决于形成共价键的两原子的电负性，其电负性相差越大，形成的共价键极性越强。
6．下列反应过程中，同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是( D )
A．NH4ClNH3↑＋HCl↑
B．NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3
C．2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
D．2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
解析：A中无离子键形成，B中无离子键断裂，也无非极性键断裂和形成；C中无非极性键形成，所以A、B、C项不符合要求。D中Na2O2含离子键、非极性共价键，CO2含极性键，Na2CO3含极性键、离子键，O2含非极性共价键，故D正确。
基 础 巩 固
一、选择题
1．下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是( B )
A．CH4和Br2 B．NH3和H2O
C．H2S和CCl4 D．CO2和HCl
解析：A项中的Br2，C项中的CCl4，D项中的CO2都是非极性分子。
2．固体乙醇晶体中不存在的作用力是( C )
A．极性键 B．非极性键
C．离子键 D．范德华力
解析：乙醇为共价化合物，分子内只有共价键，分子间有范德华力和氢键，分子内部存在极性键和非极性键。
3．下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是( B )
A．在相同条件下，N2在水中的溶解度小于O2
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
D．CH3CH3、CH3CH2CH3、(CH3)2CHCH3、
CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高
解析：A项中，N2和O2都是非极性分子，在水中的溶解度都不大，但在相同条件下，O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大，故O2在水中的溶解度大于N2。B项中，HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子中的氢卤键的强弱有关，而与分子间作用力无关。C项中，F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相似，分子间作用力随相对分子质量的增大而增大，故其熔、沸点逐渐升高。D项中，烷烃分子之间的作用力随相对分子质量的增大而增大，故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高，在烷烃的同分异构体中，支链越多分子结构越对称，分子间作用力越小，熔、沸点越低，故异丁烷的沸点小于正丁烷。
4．有关甲醛(CHOH)、苯、二氧化碳及水的说法中不正确的是( B )
A．苯与B3N3H6互为等电子体，且分子中原子共平面
B．甲醛、苯和二氧化碳中碳原子均采用sp2杂化
C．苯、二氧化碳是非极性分子，水和甲醛是极性分子
D．水的沸点比甲醛的高得多，是因为水分子间能形成氢键，而甲醛分子间不能形成氢键
解析：A．苯与B3N3H6价电子总数相等，原子数也相等，互为等电子体，A正确。B．甲醛、苯分子中的碳原子均含有3个σ键，没有孤电子对，采用sp2杂化，二氧化碳中碳原子含有2个σ键，没有孤电子对，采用sp杂化，B错误。C．苯、CO2结构对称，正负电荷的中心重合，为非极性分子；水和甲醛的正负电荷的中心不重合，为极性分子，C正确。D．水的沸点比甲醛的高得多，是因为水分子间能形成氢键，D正确。
5．S2Cl2是橙黄色液体，少量泄漏会产生有窒息性气味的气体，喷水雾可减慢挥发，并产生酸性悬浊液，其分子结构如下图所示。下列关于S2Cl2的说法错误的是( A )
A．为非极性分子
B．分子中既含有极性键，又含有非极性键
C．与S2Br2结构相似，熔沸点：S2Br2>S2Cl2
D．与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl
解析：从S2Cl2分子的图示可知该分子空间不对称，为极性分子。
6．美国科学家宣称：普通盐水在无线电波照射下可燃烧，有望解决用水作人类能源的重大问题。无线电频率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，氢原子就会在该种频率下持续燃烧。上述中“结合力”实质是( D )
A．分子间作用力 B．氢键
C．非极性共价键 D．极性共价键
解析：水中没有游离态的氢原子，氢原子以共价键与氧原子形成水，无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”，释放出氢原子，这种结合力为共价键，该共价键是由不同元素形成的，为极性共价键。
7．两种非金属元素A、B所形成的下列分子中一定属于极性分子的是( D )
解析：考查极性键、非极性键的判断，分析分子的空间构型，结构对称的为非极性分子。
8．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( B )
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
解析：“石蜡→液体石蜡→石蜡蒸气”属于石蜡的 “三态”之间的转化，所以转化的过程中要克服分子间作用力；“石蜡蒸气→裂化气”属于石油的裂化，属于化学变化，必然要破坏化学键(共价键)，答案选B。
二、非选择题
9．在HF、H2S、NH3、CO2、CCl4、N2、C60、SO2分子中：
(1)以非极性键结合的非极性分子是__N2、C60____；
(2)以极性键相结合，具有直线形结构的非极性分子是__CO2____；
(3)以极性键相结合，具有正四面体结构的非极性分子是__CCl4____；
(4)以极性键相结合，具有三角锥形结构的极性分子是__NH3____；
(5)以极性键相结合，具有V形结构的极性分子是__H2S、SO2____；
(6)以极性键相结合，而且分子极性最大的是__HF____。
解析：HF是含有极性键、直线形的极性分子(极性最大，因F的电负性最大)；H2S和SO2都含有极性键、V形结构的极性分子；NH3含有极性键、三角锥形结构的极性分子；CO2含有极性键、直线形的非极性分子；CCl4是含有极性键、正四面体形的非极性分子；N2、C60都是由非极性键结合的非极性分子。
10．短周期元素D、E、X、Y、Z原子序数逐渐增大。它们的最简氢化物分子的空间构型依次是正四面体、三角锥形、正四面体、角形(V形)、直线形。回答下列问题：
(1)Y的最高价氧化物的化学式为__SO3____；Z的核外电子排布式是__1s22s22p63s23p5____。
(2)D的最高价氧化物与E的一种氧化物为等电子体，写出E的氧化物的化学式__N2O____。
(3)D和Y形成的化合物，其分子的空间构型为__直线形____，D原子的轨道杂化方式是__sp杂化____。X与Z构成的分子是__非极性____分子(填“极性”或“非极性”)
(4)写出一个验证Y与Z的非金属性强弱的离子反应方程式__Cl2＋S2－===S↓＋2Cl－____。
(5)金属镁和E的单质在高温下反应得到的产物与水反应生成两种碱性物质，该反应的化学方程式是__Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑____。
解析：短周期元素的氢化物有CH4、NH3、H2O、HF、SiH4、PH3、H2S、HCl，空间构型呈正四面体的有CH4、SiH4，呈三角锥形的有NH3、PH3，角形的有H2O、H2S，直线形的有HF、HCl。由D、E、X、Y、Z原子序数逐渐增大，它们的氢化物分子的空间构型依次是正四面体、三角锥形、正四面体、角形、直线形知，D、E、X、Y、Z分别是碳、氮、硅、硫、氯。
能 力 提 升
一、选择题
1．下列现象与氢键有关的是( B )
①NH3的熔、沸点比第ⅤA族相邻元素的氢化物高
②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶
③冰的密度比液态水的密度小
④尿素的熔、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
⑥NH3分子加热难分解．
A．①②③④⑤⑥ B．①②③④⑤
C．①②③④ D．①②③
解析：分子间氢键的存在导致物质熔沸点升高、溶解性增大，且同分异构体中分子内氢键导致物质的熔沸点较低、分子间氢键导致物质熔沸点升高，
①第VA族中只有N的氢化物中含有氢键，氢键的存在导致氨气熔沸点升高，所以NH3的熔、沸点比VA族其它元素氢化物的高，故正确；
②小分子的醇、羧酸都可以和水形成分子间氢键，导致溶解性增大，所以可以和水以任意比互溶，故正确；
③冰中存在氢键，其体积变大，则相同质量时冰的密度比液态水的密度小，所以冰的密度比液态水的密度小，故正确；
④尿素分子间可以形成的氢键比醋酸分子间形成的氢键多，尿素的熔、沸点比醋酸的高，故正确；
⑤对羟基苯甲酸易形成分子之间氢键，而邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低，故正确；
⑥NH3分子加热难分解与其化学键有关，与氢键无关，故错误。
2．下列叙述中正确的是( B )
A．NH3、CO、CO2都是极性分子
B．CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子
C．HCl、H2S、NH3中的非氢原子的杂化方式分别是sp、sp2、sp3
D．CS2、H2O、C2H2都是直线形分子
解析：A项中CO2属于非极性分子；C项中中心原子S、N均采取sp3方式杂化；D项中的H2O分子中的O原子有2对成键原子和2对孤电子对，故分子属于V形结构。
3．卤素单质从F2到I2，在常温、常压下的聚集状态由气态、液态到固态的原因是( B )
A．原子间的化学键键能逐渐减小
B．范德华力逐渐增大
C．原子半径逐渐增大
D．氧化性逐渐减弱
解析：卤素单质组成、结构相似，从F2到I2相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。
4．BF3与一定量的水形成晶体Q[(H2O)2•BF3]，Q在一定条件下可转化为R：
晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及( C )
①离子键 ②共价键 ③配位键 ④金属键 ⑤氢键 ⑥范德华力
A．①⑤ B．②⑥
C．①④ D．①④⑥
解析：Q非金属元素原子之间易形成共价键，B原子含有空轨道、O原子含有孤电子对，所以B原子和O原子之间存在配位键，分子之间存在范德华力，水分子中的O原子和其它分子中的H原子易形成氢键，所以不涉及的是离子键和金属键。
5．短周期元素X、Y、Z和W的原子序数依次增大．X原子的S能级电子总数是P能级电子总数的2倍，Y与X同主族，Z和W原子中未成对电子数之比为2∶1.下列说法错误的是( D )
A．XW4为非极性分子
B．Y、Z、W的最高价氧化物的水化物酸性强弱顺序是Y＜Z＜W
C．X、Y的氢化物由固态转化为气态时，克服相同的作用力
D．XW4、YW4、ZW2分子中的中心原子均为sp杂化
解析：短周期元素X、Y、Z和W的原子序数依次增大，X原子的S能级电子总数是P能级电子总数的2倍，则X是C元素，Y与X同主族，则Y是Si元素，Z和W原子中未成对电子数之比为2∶1，且二者原子序数都大于Y，则Z是S元素、W是Cl元素，
A．CCl4为正四面体结构，正负电荷重心重合，为非极性分子，故A正确；
B．元素的非金属性越强，其最高价氧化物的水化物酸性越强，非金属性Si＜S＜Cl元素，所以Y、Z、W的最高价氧化物的水化物酸性强弱顺序是Y＜Z＜W，故B正确；
C．X、Y的氢化物分别是CH4、SiH4，二者都是分子晶体，所以由固态转化为气态时，克服相同的作用力，都是分子间作用力，故C正确；
D．CCl4、SiCl4、SCl2分子中的中心原子价层电子对个数都是4，所以均为sp3杂化，故D错误。
6．下列物质中不存在氢键的是( D )
A．冰醋酸中醋酸分子之间
B．液态氟化氢中氟化氢分子之间
C．一水合氨分子中的氨分子与水分子之间
D．可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子之间
解析：只有非金属性很强的元素与氢元素形成强极性的共价键之间才可能形成氢键(如N、O、F)，C—H不是强极性共价键，故选D项。
7．下列同族元素的物质，在101.3 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示：
①
He－268.8
(a)－249.5
Ar－185.5
Kr－151.7
②
F2－187.0
Cl2－33.6
(b)58.7
I2－184.0
③
(c)19.4
HCl－84.0
HBr－67.0
HI－35.3
④
H2O－100.0
H2S－60.2
(d)－42.0
H2Te－1.8
⑤
CH4－161.0
SiH4－112.0
GeH4－90.0
(e)－52.0
对应表中内容，下列各项中正确的是( A )
A．a、b、c的化学式分别为Ne、Br2、HF
B．第②行物质均有氧化性；第③行物质对应水溶液均是强酸
C．第④行中各化合物中数据说明非金属性越强，气态氢化物沸点越高
D．上表中的HF和H2O，由于氢键的影响，它们的分子特别稳定
解析：第三行物质中HF是弱酸，故B错误；从第四组物质的沸点的数据变化为高→低→高，与非金属性的变化不同，故C错误；氢键影响物质的熔沸点，与分子的稳定性无关，D错。
二、非选择题
8．已知和碳元素同主族的X元素位于周期表中的第1个长周期，短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3，它们所形成化合物的分子式是XY4。试回答：
(1)X元素的原子基态时电子排布式为__1s22s22p63s23p63d104s24p2____；Y元素原子最外层电子的电子排布图为______。
(2)若X、Y两元素电负性分别为2.1和2.85，则XY4中X与Y之间的化学键为__共价键____(填“共价键”或“离子键”)。
(3)该化合物的立体构型为__正四面体形____，中心原子的杂化类型为__sp3杂化____，分子为__非极性分子____(填“极性分子”或“非极性分子”)。
(4)该化合物在常温下为液体，该化合物中分子间作用力是__范德华力____。
(5)该化合物的沸点与SiCl4比较，__GeCl4____(填化学式)的高，原因是__二者结构相似，GeCl4的相对分子质量大，分子间作用力强，沸点高____。
解析：X位于第四周期第ⅣA族，为锗(Ge)元素。若Y为第二周期元素，第二周期元素只有两个电子层，则内层电子数为2，不符合题意；若Y为第三周期元素，由题意知为氯元素，电子排布式为1s22s22p63s23p5。
(1)由构造原理写出32Ge、17Cl的电子排布式、电子排布图。
(2)Ge、Cl两元素的电负性差值小，两者形成共价键。
(3)GeCl4中Ge原子中无孤电子对，故GeCl4为正四面体形分子，Ge原子采取sp3杂化。
(4)该化合物熔点低，分子间存在范德华力。
(5)GeCl4的相对分子质量比SiCl4大，沸点比SiCl4高。
9．(2018·河北石家庄一模)(3)硫化亚铜和氧化亚铜均为离子晶体，其中熔点较高的为__Cu2O____(填化学式)，原因为__因为氧离子半径小于硫离子半径，所以氧化亚铜的晶格能大于硫化亚铜的晶格能，熔点也高于硫化亚铜____。
(4)下图为铜与氧(O)、钇(Y)、钡(Ba)形成的一种超导体材料的长方体晶胞结构，其晶胞参数如图(ⅰ)所示，该结构中有平面正方形(CuO4)和四方锥(CuO6)结构单元如图(ⅱ)所示。
①该超导体材料的化学式为__YBa2Cu3O7____。
②已知该化合物的摩尔质量为M g·mol－1，阿伏加德罗常数的值为NA，其密度为______ g·cm－3(列出表达式即可)。
解析：(3)考查晶体熔沸点高低的判断，两者属于离子晶体，判断熔沸点高低需要从晶格能的角度思考，因此有因为氧离子半径小于硫离子半径，所以氧化亚铜的晶格能大于硫化亚铜的晶格能，熔点也高于硫化亚铜；(4)考查晶胞的计算，①根据图i，Cu位于顶点和棱上，Ba、Y位于内部，根据图ⅱ，O位于棱上，共有14个，根据均摊法，求出化学式为YBa2Cu3O7；晶胞的质量为×Mg，晶胞的体积为(a×10－10×a×10－10×b×10－10)cm3，根据密度的定义，晶胞的密度为g/cm3。
第2课时 溶解性、手性和无机含氧酸分子的酸性
物质内部的分子结构存在着对称美。许多物质形状与结构对称统一于一体，如金刚石晶体(外形为正八面体，结构为正四面体)，石英晶体(外形为两端对称的六角棱柱体，结构为四面体)。它们都反映了物质内部多种(个)原子之间有序的结合，多种(个)原子在变化中趋于统一，在参差中趋于整齐，在“反复”中透着秩序，显示着节奏，尽显出化学中的对称美。
1828年苯就被发现了，所有的证据都表明苯分子非常对称。很难想象6个碳原子和6个氢原子怎么能够完全对称地排列、形成稳定的分子。四十年后的1864年冬，德国化学家凯库勒坐在壁炉前的一次睡梦，使他顿悟了苯分子是一个环——平面正六边形。凯库勒的苯分子结构理论之所以美，不仅因为它与实验事实相符合，也因为它采取双轴对称的几何图形，给人以对称美的魅力。
实际上，我们所感受的这种对称性体现了相对于分界线或中央平面两侧物体各部分在大小、形状或相对位置的对应性。宏观物体具有对称性，那么，构成它们的微观粒子如分子也具有对称性吗？
一、物质的溶解性
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。
2．影响物质溶解性的因素：
—有__温度____、__压强____等
↓
—“相似相溶”规律
↓
—
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二、手性与无机含氧酸的酸性
1．手性
(1)手性异构体
具有完全相同的__组成____和__原子排列____的一对分子，如同左手与右手一样互为__镜像____，却在三维空间里__不能重叠____，互称手性异构体。
(2)手性分子
有手性异构体的分子叫作__手性分子____。如乳酸：()分子。
2．无机含氧酸分子的酸性
(1)对于同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越__强____。
如酸性强弱：HClO__<____HClO2__<____HClO3__<____HClO4。
(2)如果把含氧酸的通式写成(HO)mROn的形式，成酸元素R相同时，则n值越大，酸性也就越__强____。
1．碘单质在水溶液中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大，这是因为( D )
A．CCl4与I2分子量相差较小，而H2O与I2分子量相差较大
B．CCl4与I2都是直线型分子，而H2O不是直线型分子
C．CCl4和I2都不含氢元素，而H2O中含有氢元素
D．CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子
解析：CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子，根据相似相溶原理可知碘单质在水溶液中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大，与相对分子质量、是否是直线形分子、是否含有氢元素等没有直接的关系，故选D。
2．下列现象不能用“相似相溶原理”解释的是( B )
A．氯化氢易溶于水
B．氯气易溶于氢氧化钠溶液中
C．碘易溶于四氯化碳
D．碘难溶于水
解析：氯化氢是极性溶质，水是极性溶剂；碘是非极性溶质，四氯化碳是非极性溶液剂。氯气和氢氧化钠发生化学反应。
3．下列物质中不存在手性异构体的是( D )
A．BrCH2CHOHCH2OH
C．CH3CHOHCOOH D．CH2===CH2
解析：判断一种有机物是否具有手性异构体，要看其是否含有手性碳原子。手性碳原子必须是饱和碳原子，饱和碳原子所连有的原子和原子团必须不同。A项中BrH2HOHH2OH,2号碳原子是饱和碳原子，且连有四个不同的原子或原子团，所以存在手性异构体。B项中带*的碳原子是饱和碳原子，且连有四个不同的原子团，所以存在手性异构体。C项中H3HOHOOH，2号碳原子是饱和碳原子，且连有四个不同的原子，所以存在手性异构体。
4．下列无机含氧酸分子中酸性最强的是( D )
A．HNO2 B．H2SO3
C．HClO3 D．HClO4
解析：根据无机含氧酸酸性强弱的判断方法可知，HNO3和H2SO3是中强酸，HClO3是强酸，而HClO4是最强的酸。
5．用萃取法从碘水中分离碘，所用萃取剂应具有的性质是( C )
①不和碘或水起化学反应 ②能溶于水 ③不溶于水 ④应是极性溶剂 ⑤应是非极性溶剂
A．①②⑤ B．②③④
C．①③⑤ D．①③④
解析：本题主要考查“相似相溶”原理。非极性分子I2构成的单质易溶于非极性溶剂中。
6．关于丙氨酸的下列说法，正确的是( D )
A．Ⅰ和Ⅱ的结构和性质完全不相同
B．Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，具有不同的分子极性
C．Ⅰ和Ⅱ都属于非极性分子
D．Ⅰ和Ⅱ中化学键的种类与数目完全相同
解析：手性异构体只是在物理性质上有很大不同，其化学键和分子极性都是相同的。
知识点一 物质的溶解性
物质相互溶解的性质十分复杂，受到许多因素的制约，如温度、压强等。通过对许多实验的观察与研究，人们得出了一个经验性的“相似相溶”规律。
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CCl4，因为蔗糖、氨、水都是极性分子；而萘和碘易溶于CCl4，难溶于水，因为萘和碘、CCl4都是非极性分子。离子化合物是强极性物质，很多易溶于水。
2．溶剂和溶质之间存在氢键，溶解性好，溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就比较小。如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶，就是
因为它们与水形成了分子间氢键的原因。
3．“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇分子中的—OH与水分子中的—OH相近，因而乙醇能与水互溶。当然，乙醇分子由于—OH的极性较大，易与H2O分子形成氢键也是其互溶的原因。而戊醇CH3CH2CH2CH2CH2OH中的烃基较大，烃基是非极性基团，是疏水亲油基团。戊醇在水中的溶解度明显减小，烃基越大的醇在水中的溶解度就越小。羧酸也是如此。
4．如果溶质与水能发生化学反应，也会增大溶质的溶解度。如SO2与水发生反应生成H2SO3，而H2SO3可溶于水，因此SO2的溶解度增大。
典例1 下列说法中正确的是( C )
A．极性分子组成的溶质一定易溶于极性分子组成的溶剂之中，非极性分子组成的溶质一定易溶于非极性分子组成的溶剂中
B．溴分子和水分子是极性分子，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
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，所以自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
解析：很多有机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，而有机物之间的溶解度却很大，所以A项错误。溴分子是非极性分子，故B项错误。二氧化碳(O===C===O)是非极性分子，D项错误。
〔变式训练1〕 某学生做完实验后，采用以下方法分别清洗仪器，其中应用“相似相溶”规律的是( D )
A．用稀硝酸清洗做过银镜反应的试管
B．用稀盐酸清洗做高锰酸钾分解实验的试管
C．用氢氧化钠溶液清洗盛过硅酸的试管
D．用四氯化碳清洗做过碘升华的烧杯
解析：A和B都是利用氧化还原反应来除去试管上的固体；C是利用酸碱中和原理除去试管上的固体。
知识点二 手性分子的判断
1．手性异构体和手性分子
如果一对分子，它们的组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠，这对分子互称手性异构体，又叫对映异构体、光学异构体。有手性异构体的分子称为手性分子。如下图所示的两个分子，化学组成完全相同，但是无论如何旋转都不能使二者重叠，它们具有不同的三维结构。显然，结构不同的分子，性质也不同。构成生命体的有机分子绝大多数是手性分子，许多主要的生物活性是通过严格的手性匹配产生分子识别而实现的。
2．手性碳原子
连接四个互不相同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。用*C来标记。具有手性的有机物，是因为其含
有手性碳原子造成的。如
R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或原子团。判断一种有机物是否具有手性异构体，就看其含有的碳原子是否连有四个互不相同的原子或原子团。不饱和碳原子(如—C≡C—等中的碳原子)一定不是手性碳原子。
3．手性分子的用途
(1)常见手性分子：构成生命体的绝大多数为手性分子。两个手性分子的性质不同，且手性有机物中必含手性碳原子。
(2)手性分子的应用：生产手性药物、生产手性催化剂(手性催化剂只催化或主要催化一种手性分子的合成)。
典例2 下列有机物分子中属于手性分子的是( C )
①乳酸[CH3CH(OH)COOH] ②2－乙基丁酸
④丙三醇
A．① B．①②
C．①③ D．①②③④
〔变式训练2〕 下列说法不正确的是( D )
A．互为手性异构体的分子互为镜像
B．利用手性催化剂合成可主要得到一种手性分子
C．手性异构体分子组成相同
D．手性异构体性质相同
解析：互为手性异构体的分子互为镜像关系，故A正确；在手性催化中，与催化剂手性匹配的化合物在反应过程中会与手性催化剂形成一种最稳定的过渡态，从而只会诱导出一种手性分子，所以利用手性催化剂合成主要得到一种手性分子，故B正确；手性异构体是同分异构体的一种，同分异构体分子式相同，所以手性异构体分子组成相同，故C正确；手性异构体旋光性不同，化学性质可能有少许差异。
知识点三 无机含氧酸分子的结构与酸性强弱判断
1．无机含氧酸分子的酸性
无机含氧酸分子之所以能显示酸性，是因为其分子中含有—OH，而—OH上的H在水分子的作用下能够转化成H＋而显示一定的酸性。如HNO3、H2SO4、H3PO4的结构式分别为：
特别提醒：无机含氧酸和有机羧酸都是共价化合物而非离子化合物，它们在熔融状态(即液态)下不电离(如纯硫酸中只含有H2SO4分子)，在水溶液中O—H键断裂，全部或部分电离出H＋而显酸性。
2．比较无机含氧酸酸性强弱的方法
无机含氧酸分子之所以显酸性，是因为其分子中含有—OH，而—OH上的H在水分子的作用下能够电离出H＋，而显示一定的酸性。
(1)对同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越
高，其含氧酸的酸性越强。
(2)含氧酸可表示为(HO)mROn，若R相同，n值越大，酸性越强。
(3)同主族元素或同周期元素最高价含氧酸的酸性比较，根据非金属性强弱去比较，如HClO4>H2SO4，H2SO4>H2SeO4。
(4)根据羟基氧原子数判断
HnROm：m－n＝
(5)根据电离度来判断
如：α(H3PO4)>α(HClO)，酸性H3PO4>HClO
(6)根据化学反应判断
如H2SO4＋Na2SO3===Na2SO4＋H2O＋SO2↑，酸性：H2SO4>H2SO3
H2O＋CO2＋Ca(ClO)2===CaCO3↓＋2HClO，酸性：H2CO3>HClO
典例3 20世纪60年代美国化学家鲍林提出了一个经验规则：设含氧酸的化学式为HnROm，其中(m－n)为非羟基氧原子数。鲍林认为含氧酸酸性的强弱与非羟基氧原子数(m－n)的关系见下表。
m－n
0
1
2
3
含氧酸酸性强弱
弱
中强
强
很强
实例
HClO
H3PO4
HNO3
HClO4
试简要回答下列问题：
(1)按此规则判断H3AsO4、H2CrO4、HMnO4酸性由强到弱的顺序为__HMnO4>H2CrO4>H3AsO4____。
(2)H3PO3和H3AsO3的形式一样，但酸性强弱相差很大。已知H3PO3为中强酸，H3AsO3为弱酸，试推断H3PO3和H3AsO3的分子结构：______。
(3)按此规则判断碳酸应属于__中强____酸，与通常认为的碳酸的强度是否一致？__不一致____，其可能的原因是__溶于水的那部分CO2并不能完全转化为H2CO3____。
解析：(1)根据题中非羟基氧原子数与酸性强弱的关系可知，酸性强弱依次为HMnO4>H2CrO4>H3AsO4。(2)已知H3PO3为中强酸，H3AsO3为弱酸，根据表中信息可推出H3PO3含一个非羟基氧，H3AsO3不含非羟基氧，由此可写出两者的结构式。(3)H2CO3中非羟基氧原子数目为1，应为中强酸，与通常认为它是弱酸不一致，原因是溶于水的那部分CO2不能完全转化为H2CO3。
方法技巧：从分子组成来看，无机含氧酸可以写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，导致R—O—H中O的电子向R偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易电离出H＋，即酸性越强。
〔变式训练3〕 下列酸按其酸性由强至弱排列的一般顺序是(R相同)( A )
①HRO3 ②(HO)RO3 ③HRO ④(HO)RO
A．②>①>④>③ B．①>②>③>④
C．④>③>②>① D．③>①>④>②
解析：本题考查无机含氧酸的酸性强弱判断。将各化学式都改写为(HO)mROn形式，则①～④的非羟基氧原子数分别为2、3、0、1，n越大，酸性越强。
手性
当四个不同的原子或基团连接在碳原子(如CHBrClF)上时，这个碳原子是不对称碳原子。这种分子和它在镜中的像，就如同人的左手和右手，相似而不全同，即它们不能重叠，我们称它们表现为手性(chirahty)。具有手
性的分子叫做手性分子。一个手性分子和它的镜像分子构成一对异构体，通常分别用D和L来标记。因为构成生命的重要物质如蛋白质和核酸等都是由手性分子缩合而成的，因此生物体内进行的化学反应也将受到这些分子构型的影响。许多药物的有效成分只有其中的一种异构体有活性，而另一种异构体无效甚至有毒副作用。例如，一种称为“驱虫净”的肠道驱虫药，其有效成分的分子构型为L型，而分子构型为D型的成分却无药效；早期用于减轻妇女妊娠反应的药物酞胺哌啶酮未能将L型异构体分离出去而导致许多胎儿畸形。因此，药物的不对称合成现在成为极为引人注目的研究领域。21世纪的第一个诺贝尔化学奖授予诺尔斯(W.S.Knowles)、野依良治(R.Noyori)、夏普莱斯(K. B．Sharpless)，就是为表彰他们在手性催化反应研究方面的杰出贡献。
1．经验规律(相似相溶原理)：一般来说，由极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂。以下事实中不能用相似相溶原理说明的是( C )
A．HCl易溶于水 B．I2易溶于CCl4中
C．Cl2可溶于水 D．NH3难溶于苯中
解析：HCl是极性分子，H2O是极性分子，A正确；I2是非极性分子，CCl4是非极性分子，B正确；Cl2是非极性分子，H2O是极性分子，故不符合相似相溶原理，C错；NH3是极性分子，苯是非极性分子，D正确。
2．下列物质可用水区分的是( A )
A．苯、CCl4、CH3CH2OH
B．苯、CH3CHO、CH3CH2OH
C．NaCl、NH4NO3、NaOH三种固体
D．O2、Cl2、SO2
解析：A项中的苯、CCl4均为非极性分子，不溶于水，且苯比水密度小，C项中均溶于水，D项中O2难溶于水，Cl2、SO2均能溶于水，且能与水反应。
3．(双选)下列叙述中正确的是( CD )
A．极性分子一定易溶于极性溶剂
B．非极性分子一定难溶于极性溶剂
C．甲醇能与水互溶主要是由于水与甲醇分子间形成氢键
D．醇和羧酸的同系物中，随着烃基的增大，物质在水中的溶解度逐渐减小
解析：由CO、NO等极性分子难溶于水、Cl2、CO2等非极性分子能溶于水可判断A、B两项不正确。
4．下列分子中含3个手性碳原子的是( D )
解析：思维流程图：
―→
A选项中无手性碳原子，B、C、D中含有的手性碳原子(带*者)为：
5．下列物质的酸性强弱比较中，错误的是( D )
A．HClO4>HBrO4>HIO4 B．HClO4>H2SO4>H3PO4
C．HClO4>HClO3>HClO D．H2SO3>H2SO4>H2S2O3
解析：同一主族元素从上到下，非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐减弱，A项正确；同一周期元素从左到右，非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐增强，B项正确；对于同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强，所以C项正确；H2SO4的酸性大于H2SO3，D项不正确。
6．根据相似相溶规律，解释下列实验操作：
(1)酒精是一种优良的有机溶剂，为什么能用酒精来配制0.1 g·mL－1的NaOH酒精溶液？
__乙醇中含有极性基团—OH，是极性分子，NaOH是离子化合物，据相似相溶规律，NaOH可溶于酒精中____。
(2)油脂制取肥皂的过程中，先将新鲜的动物脂肪放入一定量的乙醇中，微热使脂肪完全溶解，后再与40%的NaOH溶液反应。其中乙醇的作用是__乙醇中含有CH3CH2—基团，动物脂肪中也含有较长的脂肪烃链，根据相似相溶规律，酒精能使脂肪溶解____。
解析：相似相溶规律的主要内容包括：极性溶剂(如水)易溶解极性物质(离子化合物、极性分子如强酸等)；非极性溶剂(如苯、汽油、四氯化碳等)能溶解非极性物质(大多数有机物、Br2、I2等)；含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟基(—OH)能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸。
基 础 巩 固
一、选择题
1．利用相似相溶这一经验规律可说明的事实是( A )
①HCl易溶于水 ②NH3易溶于H2O ③N2难溶于水
④HClO4是强酸 ⑤盐酸是强酸 ⑥氢氟酸是弱酸
⑦HF很稳定
A．①②③ B．④⑤⑥
C．⑥⑦ D．④⑤
2．下列物质中不存在手性异构体的是( D )
A．CH3CHBrCH2OH
C．CH3CHOHCOOH D．CH3COCH2CH3
3．小明同学在学习钠的化合物性质时，记录了以下四个化学反应方程式：
①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓
②Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑
③Na2CO3＋H2SO3===Na2SO3＋H2O＋CO2↑
④Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑
请你根据学过的知识判断4个反应中的4种含氧酸，其中酸性最强的是( A )
A．H2SO4 B．H2SO3
C．H2SiO3 D．H2CO3
解析：都是二元酸，H2SO4中非羟基氧原子个数最多。
4．(2018·湖南长沙模拟)苯胺是染料工业的重要原料，因其毒性强，在环境中对苯胺类化合物应严格控制排放。下列关于苯胺(C6H5NH2)结构和性质的说法中不正确的是 ( A )
A．碳原子和氮原子均采取sp2杂化
B．分子中既有σ键又有π键
C．能发生加成反应和取代反应
D．既能与盐酸反应，又能被氧化
解析：苯胺(C6H5NH2)结构式为，碳原子间有σ键又有π键，N原子只形成三个σ键，还有一对孤电子对，没有π键，分子结构：苯环上的C原子以sp2杂化轨道成键，N原子以sp3杂化轨道成键。故A错误；B正确；C、苯环上能发生加成反应和取代反应，故C正确；D、氨基具有还原性，能被氧化，同时又具有碱性，能与盐酸反应，故D正确。故选A。
5．关于CS2、SO2、NH3三种物质的说法中正确的是( B )
A．CS2在水中的溶解度很小，是由于其属于极性分子
B．SO2和NH3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，所以在三种物质中熔沸点最低
D．NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子有极性
解析：根据“相似相溶”原理，水是极性分子，CS2是非极性分子，SO2和NH3都是极性分子，故A项错误、B项正确；由于CS2常温下是液体，SO2和NH3常温下是气体，故C项错误；NH3在水中溶解度很大，除了由于NH3分子有极性外，还因为NH3分子和H2O分子之间可以形成氢键，故D项错误。
6．下列说法中正确的是( C )
A．极性分子组成的溶质一定易溶于极性分子组成的溶剂之中，非极性分子组成的溶质一定易溶于非极性分子组成的溶剂中
B．溴分子和水分子是极性分子，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
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
解析：很多有机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，而有机物之间的溶解度却很大，所以A项错误。溴分子是非极性分子，故B项错误。二氧化碳(O===C===O)是非极性分子，D项错误。
二、非选择题
7．PtCl2(NH3)2可以形成两种固体，一种为淡黄色，在水中的溶解度较小，另一种为黄绿色，在水中的溶解度较大。请回答下列问题：
(1)PtCl2(NH3)2是平面四边形结构，还是四面体结构？__平面四边形____。
(2)请在以下横线上画出这两种固体分子的几何构型图：
淡黄色固体______，
黄绿色固体______。
(3)淡黄色固体物质由__非极性分子____组成，黄绿色固体物质由__极性分子____组成(填“极性分子”或“非极性分子”)。
(4)黄绿色固体在水中溶解度比淡黄色固体大，原因是__黄绿色固体是由极性分子构成的，而淡黄色固体是由非极性分子构成的，根据“相似相溶”原理可知前者在水中的溶解度大于后者____。
解析：(1)根据PtCl2(NH3)2可以形成两种固体，即其有两种同分异构体，可知其结构应为平面四边形结构，若为四面体结构则无同分异构体。
(2)PtCl2(NH3)2的两种同分异构体的结构为
(3)由于淡黄色固体在水中的溶解度较小，因此其分子无极性，其结构为①，则黄绿色固体为极性分子，其结构为②。
(4)根据“相似相溶”原理可知：黄绿色固体是由极性分子构成的，故其在水中的溶解度要大于由非极性分子构成的淡黄色固体。
8．判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是：含氧酸分子结构中含非羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性越强。如下表所示：
含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系
次氯酸
磷酸
硫酸
高氯酸
含氧酸
Cl—OH
非羟基氧
原子数
0
1
2
3
酸性
弱酸
中强酸
强酸
最强酸
(1)亚磷酸H3PO3和亚砷酸H3AsO3分子式相似，但它们的酸性强弱相差很大，H3PO3是中强酸，H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性。由此可知它们的结构式分别为①______，②______。
(2)H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是①__H3PO3＋2NaOH===Na2HPO3＋2H2O____，②__H3AsO3＋3NaOH===Na3AsO3＋3H2O____。
(3)在H3PO3和H3AsO3中分别加入浓盐酸，分析反应情况__H3PO3为中强酸，不与盐酸反应，H3AsO3可与盐酸反应____，写出反应的化学方程式__As(OH)3＋3HCl===AsCl3＋3H2O____。
解析：(1)已知H3PO3为中强酸，H3AsO3为弱酸，依据题给信息可知H3PO3中含1个非羟基氧原子，H3AsO3中不含非羟基氧原子。(2)与过量NaOH溶液反应的化学方程式的书写，需得知H3PO3和H3AsO3分别为几元酸，从题给信息可知，含氧酸分子结构中含几个羟基氢，则该酸为几元酸。故H3PO3为二元酸，H3AsO3为三元酸。(3)H3PO3为中强酸，不与盐酸反应；H3AsO3为两性物质，可与盐酸反应。
能 力 提 升
一、选择题
1．根据物质的溶解性“相似相溶”的一般规律，说明溴、碘单质在四氯化碳中比在水中溶解度大，下列说法正确的是( C )
A．溴、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．Cl2、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
解析：根据相似相溶规律：极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，难溶于非极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂，难溶于极性分子组成的溶剂。Cl2、Br2、I2是非极性分子，它们易溶于非极性溶剂—CCl4；而在极性溶剂——水中的溶解度较小。
2．无机含氧酸的强弱的规律表示成酸元素的化合价越高，酸性越强，下列叙述正确的是( A )
A．根据这一规律高氯酸是很强的酸
B．H3PO4的酸性比盐酸强
C．碳酸和亚硫酸的酸性不好比较
D．硝酸与磷酸的强度一样
解析：B项错，H3PO4是中强酸，盐酸是强酸；H2CO3酸性小于H2SO3，C项错；HNO3酸性大于H3PO4，D项错。
3．在水中，水分子可彼此通过氢键形成(H2O)n的小集团。在一定温度下(H2O)n的n＝5，每个水分子被4个水分子包围着形成四面体。(H2O)n的n＝5时，下列说法中正确的是( B )
A．(H2O)n是一种新的水分子 B．(H2O)n仍保留着水的化学性质
C．1 mol(H2O)n中有2个氢键 D．1 mol(H2O)n中有4 mol氢键
解析：(H2O)n是H2O分子之间通过氢键结合而成的，氢键不属于化学键，因此(H2O)n不是一种新的分子，(H2O)n仍保留着水的化学性质。(H2O)n中每个氢原子分享到一个氢键，折合每摩尔水有2NA个氢键，当n＝5时，1 mol(H2O)5所含氢键数相当于5 mol H2O分子含有的氢键数，应为10NA个。
4．科学家发现铂的两种化合物(短线表示化学键)，a为，b为二者有不同的特性，a具有抗癌作用，而b没有。a和b互为( A )
A．同分异构体 B．同素异形体
C．同位素 D．同一物质
解析：观察a、b的组成和结构可知：二者分子式相同，空间结构不同，属于同分异构体。
5．下列说法不正确的是( C )
A．HClO、H2CO3、HNO3、HClO4的酸性依次增强
B．苹果酸含有1个手性碳原子
C．HCl、NH3、C2H5OH均易溶于水的原因之一是与H2O分子均形成氢键
D．以极性键结合的分子不一定是极性分子
解析：HCl与H2O不能形成氢键。
二、非选择题
6．(1)CrO2Cl2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此可判断CrO2Cl2是__非极性____(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__①③____(填序号)，CS2分子的空间构型是__直线形____。CO2与CS2相比，__CS2____的熔点较高。
解析：(1)CCl4、CS2是非极性溶剂，根据相似相溶原理，CrO2Cl2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分子的空间构型都是直线形，根据结构相似，相对分子质量越大范德华力越大，CS2的熔点高于CO2。
7．如图所示是过氧化氢(H2O2)分子的空间结构示意图。
(1)写出过氧化氢分子的电子式______。
(2)下列关于过氧化氢的说法中正确的是(填序号)__①②____。
①分子中有极性键 ②分子中有非极性键 ③氧原子的轨道发生了sp2杂化 ④O—O共价键是p—pσ键 ⑤分子是非极性分子
(3)过氧化氢分子之间易形成氢键，该氢键的表示式是__O—H…O—____。
(4)过氧化氢难溶于二硫化碳，主要原因是__H2O2分子是极性分子____；过氧化氢易溶于水，主要原因是__CS2分子是非极性分子H2O2分子与H2O分子之间形成氢键____。
(5)过氧乙酸也是一种过氧化物，它可以看作是过氧化氢分子中的一个氢原子被乙酰基()取代的产物，是一种常用的杀菌消毒剂。在酸性条件下过氧乙酸易发生水解反应生成过氧化氢。
①写出过氧乙酸发生水解反应的化学方程式(有机物用结构简式表示)：__＋H2O―→CH3COOH＋H2O2____。
②过氧乙酸用作杀菌消毒剂的原因是__过氧乙酸分子中有O—O键，有强氧化性____。
解析：在H—O—O—H分子中，H—O键是极性键，O—O键是非极性键。由于H2O2分子具有图中所示的空间结构，所以H2O2分子是极性分子。借助H2O分子中氧原子发生的原子轨道杂化可知，H2O2分子中氧原子的原子轨道杂化方式是sp3，所以O—O共价键不是p－pσ健。H—O—O—H分子中的O—H键决定了H2O2分子之间存在氢键。H2O2分子是极性分子，CS2分子是非极性分子，H2O2分子和CS2分子之间不能形成氢键，H2O2和CS2不发生化学反应，所以过氧化氢难溶于二硫化碳，可用“相似相溶”原理解释。H2O2分子和H2O分子中都含有O—H键，所以H2O2分子与H2O分子之间可形成氢键，氢键的形成能增大物质的溶解度。
8．周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族，e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题：
(1)b、c、d中第一电离能最大的是__N____(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为______。
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为__sp3____；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是__H2O2、N2H4____(填化学式，写出两种)。
(3)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是__HNO2、HNO3____；酸根呈三角锥结构的酸是__H2SO3____。(填化学式)
(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则e离子的电荷为__＋1____。
(5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。
该化合物中，阴离子为__SO____，阳离子中存在的化学键类型有__共价键和配位键____；该化合物加热时首先失去的组分是__H2O____，判断理由是__H2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱____。
解析：a的核外电子总数与其周期数相同，则a为氢；b的价电子层中的未成对电子有3个，则b为氮；c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，则c为氧；d与c同主族，d为硫；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子，其电子排布式应为1s22s22p63s23p63d104s1，为铜元素。
(1)同一周期的元素第一电离能从左往右逐渐增大，但是氮元素的2p轨道因为是半满的，因此其第一电离能反常得高，同一主族的元素从上到下第一电离能逐渐减小，因此三者电离能大小为N>O>S；铜的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，因此其价层电子轨道示意图为；
(2)根据题意应该是形成氨气，氨气中氮原子为sp3杂化，分子中既有非极性键又有极性键的二元化合物有H2O2、N2H4、C2H6等；
(3)符合题意的酸是HNO2、HNO3；酸根为三角锥形的酸是H2SO3；
(4)晶胞中氧原子有1＋8×＝2；铜原子的个数为4，因此该晶体为氧化亚铜，其中铜原子为＋1价；
(5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构，则阴离子为硫酸根，根据阳离子的结构图可以知道该阳离子中含有一个铜离子，四个氨分子，两个水分子，因此该物质的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4，阳离子中存在配位键和共价键，该化合物加热时首先失去水，原因是铜离子与水所形成的配位键要比与氨气所形成的配位键弱。
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