2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 專題4 分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì) 第一單元 第2課時 分子的極性與手性分子學(xué)案 蘇教版選修3.docx

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第2課時　分子的極性與手性分子 [目標導(dǎo)航]　1.理清共價鍵的極性與分子極性之間的關(guān)系，學(xué)會判斷分子極性的方法。2.能夠根據(jù)“相似相溶規(guī)則”會分析物質(zhì)在不同溶劑中溶解性的變化。3.知道手性異構(gòu)體和手性分子，會判斷手性碳原子。 一、鍵的極性和分子的極性 1．鍵的極性 共價鍵— 2．分子的極性 分子— 3．分子的極性對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響 (1)在其他條件相同時，分子的極性越大，范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高。 (2)對物質(zhì)溶解度的影響——相似相溶規(guī)則。 由于極性分子間的電性作用，使得極性分子組成的溶質(zhì)易溶于極性分子組成的溶劑，難溶于非極性分子組成的溶劑；非極性分子組成的溶質(zhì)易溶于非極性分子組成的溶劑，難溶于極性分子組成的溶劑。 議一議 1．寫出H2O、CCl4、I2的電子式和結(jié)構(gòu)式，并指出它們的空間構(gòu)型，它們分子中的共價鍵是極性鍵還是非極性鍵，屬于極性分子還是非極性分子？ 答案　HH　H—O—H　V形　極性鍵　　極性分子 　　正四面體　極性鍵　非極性分子 　I—I　直線形　非極性鍵　非極性分子 2．為什么NH3極易溶于水，而CH4難溶于水？ 答案　NH3是極性分子，CH4為非極性分子，而水是極性分子，根據(jù)“相似相溶規(guī)則”，NH3易溶于水，而CH4不易溶于水。并且NH3與H2O分子之間還可以形成氫鍵，使得NH3更易溶于水。 二、手性分子 1．手性異構(gòu)體、手性分子 具有完全相同的組成和原子排列方式的一對分子，如同左手與右手一樣互為鏡像，卻在三維空間里不能重疊，這對分子互稱手性異構(gòu)體。有手性異構(gòu)體的分子叫做手性分子。 2．手性碳原子 當(dāng)四個不同的原子或基團連接在同一碳原子上時，形成的化合物存在手性異構(gòu)體。 連接四個不同原子或基團的碳原子稱為手性碳原子。 議一議 如何判斷手性分子？手性碳原子的雜化類型是什么？ 答案　判斷一種有機物是否具有手性異構(gòu)體，關(guān)鍵是看其含有的碳原子是否連有4個不同的原子或基團，即有機物分子中是否存在手性碳原子。如，R1、R2、R3、R4互不相同，含有手性碳原子，該有機物分子具有手性。手性碳原子的雜化類型是sp3。 一、鍵的極性和分子的極性 1．鍵的極性 (1)鍵的極性具有方向性，由正電荷的重心指向負電荷的重心。 (2)形成極性鍵的兩個鍵合原子的電負性相差越大，鍵的極性就越強。如鍵的極性由強到弱順序為H—F>H—O>N—H>C—H，H—F>H—Cl>H—Br>H—I。 2．分子的極性與鍵的極性和分子空間構(gòu)型的關(guān)系 分子類型 鍵的極性 分子空間構(gòu)型 分子極性 代表分子 雙原子分子 A2 非極性鍵 直線(對稱) 非極性 N2等 AB 極性鍵 直線(對稱) 極性 CO、HF等 三原子分子 AB2 直線(對稱) 非極性 CO2、CS2、BeCl2等 V形(不對稱) 極性 H2O、H2S、SO2等 四原子分子 AB3 平面三角形(對稱) 非極性 BF3、BCl3、SO3等 三角錐型 極性 NH3、PCl3、NF3等 五原子分子 AB4 正四面體型(對稱) 非極性 CH4、SiF4等 ABnC4－n 四面體型(不對稱) 極性 CH2Cl2等 3.分子極性的判斷方法 分子的極性是由分子中所含共價鍵的極性與分子的空間構(gòu)型兩方面共同決定的。判斷分子的極性時，可根據(jù)以下原則進行： (1)只含有非極性鍵的雙原子分子或多原子分子大多是非極性分子，如O2、H2、P4、C60。 (2)含有極性鍵的雙原子分子都是極性分子，如HCl、HF、HBr。 (3)含有極性鍵的多原子分子，空間結(jié)構(gòu)對稱的是非極性分子；空間結(jié)構(gòu)不對稱的是極性分子。 (4)判斷ABm型分子極性的經(jīng)驗規(guī)律： ①若中心原子A的化合價的絕對值等于該元素所在的主族序數(shù)，則為非極性分子，若不等則為極性分子。 ②若中心原子有孤電子對，則為極性分子；若無孤電子對，則為非極性分子。 如CS2、BF3、SO3、CH4、PCl5為非極性分子；H2S、SO2、NH3、PCl3為極性分子。 例1　下列分子中，屬于極性分子的是(　　) A．CO2 B．BeCl2 C．BBr3 D．COCl2 解析　根據(jù)價層電子對互斥模型可得四種分子的結(jié)構(gòu)如下：O===S=== O、Cl—Be—Cl、、。CO2分子中含有極性鍵，各鍵空間排列對稱，為非極性分子；B、C選項中，雖然分子中都含有極性鍵，但各鍵的空間排列對稱，都為非極性分子；D項，分子中正負電荷的重心不重合，為極性分子。 答案　D 解題反思　含極性鍵的多原子分子 變式訓(xùn)練1　下列分子是極性分子的是(　　) A．PCl3 B．SO3 C．BF3 D．CS2 答案　A 解析　PCl3中P的最外層有5個電子，其化合價為＋3價，中心原子的化合價的絕對值不等于原子的最外層電子數(shù)，屬于極性分子，A正確；SO3中的S的最外層有6個電子，其化合價為＋6，中心原子的化合價的絕對值等于原子的最外層電子數(shù)，屬于非極性分子，B錯誤；BF3中B的最外層有3個電子，其化合價為＋3，中心原子的化合價的絕對值等于原子的最外層電子數(shù)，屬于非極性分子，C錯誤；CS2中C的最外層有4個電子，其化合價為＋4，中心原子的化合價的絕對值等于原子的最外層電子數(shù)，屬于非極性分子，D錯誤。 解題反思　ABm型分子 二、物質(zhì)的溶解性 1．物質(zhì)溶解性的判斷與比較 (1)依據(jù)“相似相溶規(guī)則” 非極性溶質(zhì)一般易溶于非極性溶劑，難溶于極性溶劑；極性溶質(zhì)一般易溶于極性溶劑，難溶于非極性溶劑。 (2)依據(jù)溶質(zhì)與溶劑之間是否存在氫鍵 如果溶質(zhì)與溶劑之間能形成氫鍵，則溶質(zhì)溶解度增大，且氫鍵作用力越大，溶解性越好。如：NH3、HF極易溶于水；甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、甲酸、乙酸、甲醛、乙醛、氨基乙酸、乙胺等易溶于水，就是因為它們與水形成分子間氫鍵。 (3)依據(jù)分子結(jié)構(gòu)的相似性 溶質(zhì)與溶劑分子結(jié)構(gòu)的相似程度越大，其溶解度越大。如烴基越大的醇(羧酸、醛)在水中的溶解度越小。 2．注意的問題 (1)“相似相溶規(guī)則”是從分子結(jié)構(gòu)的角度，通過實驗的觀察和研究而得出的關(guān)于物質(zhì)溶解性的經(jīng)驗規(guī)律，也有不符合此規(guī)律的例外情況，如CO、NO等極性分子難溶于水。 (2)“相似相溶規(guī)則”可以解釋一些物質(zhì)在某些溶劑中溶解的情況。 例2　PtCl2(NH3)2可以形成兩種固體，一種為淡黃色，在水中的溶解度較小，另一種為黃綠色，在水中的溶解度較大。請回答下列問題： (1)PtCl2(NH3)2是平面正方形結(jié)構(gòu)，還是四面體結(jié)構(gòu)______________________。 (2)請在以下橫線上畫出這兩種固體分子的空間構(gòu)型圖：淡黃色固體__________，黃綠色固體____________。 (3)淡黃色固體物質(zhì)由__________(填“極性分子”或“非極性分子”，下同)組成，黃綠色固體物質(zhì)由__________組成。 (4)黃綠色固體在水中溶解度比淡黃色固體大，原因是___________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)根據(jù)PtCl2(NH3)2可以形成兩種固體，即其有兩種同分異構(gòu)體，可知其結(jié)構(gòu)應(yīng)為平面正方形結(jié)構(gòu)，若為四面體結(jié)構(gòu)則無同分異構(gòu)體。 (2)PtCl2(NH3)2的兩種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)分別為 ①　　②。由于淡黃色固體在水中的溶解度較小，因此其分子無極性，其結(jié)構(gòu)為①，則黃綠色固體為極性分子，其結(jié)構(gòu)為②。 (3)根據(jù)“相似相溶規(guī)則”可知：黃綠色固體是由極性分子構(gòu)成的，故其在水中的溶解度要大于由非極性分子構(gòu)成的淡黃色固體。 答案　(1)平面正方形結(jié)構(gòu) (2)　　 (3)非極性分子　極性分子 (4)黃綠色固體是由極性分子構(gòu)成的，而淡黃色固體是由非極性分子構(gòu)成的，根據(jù)“相似相溶規(guī)則”可知前者在水中的溶解度大于后者 解題反思　物質(zhì)在水溶液中溶解能力大小比較的思路 (1)是否符合“相似相溶規(guī)則”； (2)是否與水形成氫鍵； (3)是否與水發(fā)生反應(yīng)； (4)溶質(zhì)的結(jié)構(gòu)與水分子結(jié)構(gòu)相似程度的大小。 變式訓(xùn)練2　碘單質(zhì)在水溶液中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大，這是因為(　　) A．CCl4與I2相對分子質(zhì)量相差較小，而H2O與I2相對分子質(zhì)量相差較大 B．CCl4與I2都是直線形分子，而H2O不是直線形分子 C．CCl4和I2都不含氫元素，而H2O中含有氫元素 D．CCl4和I2都是非極性分子，而H2O是極性分子 答案　D 解析　根據(jù)“相似相溶規(guī)則”：極性分子組成的溶質(zhì)易溶于極性分子組成的溶劑，難溶于非極性分子組成的溶劑；非極性分子組成的溶質(zhì)易溶于非極性分子組成的溶劑，難溶于極性分子組成的溶劑。CCl4和I2都是非極性分子，而H2O是極性分子，所以碘單質(zhì)在水溶液中溶解度很小，在CCl4中溶解度很大。 解題反思　利用“相似相溶規(guī)則”判斷分子的極性 根據(jù)“相似相溶規(guī)則”，極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑，非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑。通過溶劑是否有極性，就可判斷出溶質(zhì)分子是否有極性。如苯易溶于四氯化碳，而難溶于水，水為極性分子，而四氯化碳為非極性分子，則苯為非極性分子。 三、手性分子 1．手性碳原子 連接四個不同原子或基團的碳原子，稱為手性碳原子，常用*C表示：如，R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基團。 2．手性分子 含手性碳原子的分子稱手性分子。 例3　某鏈烴B的分子式為C7H10，在B的各種結(jié)構(gòu)(不考慮結(jié)構(gòu))中，含有手性碳原子且與足量H2發(fā)生加成反應(yīng)后仍具有光學(xué)活性的有機物有五種，已知其中兩種結(jié)構(gòu)簡式為 寫出另外三種的結(jié)構(gòu)簡式并標出分子中的手性碳原子。 答案　 解析　鏈烴C7H10與足量H2發(fā)生加成反應(yīng)生成烷烴C7H16，若它具有光學(xué)活性，必須有1個碳原子連接4個不同的原子或基團。 變式訓(xùn)練3　有機物具有手性，發(fā)生下列反應(yīng)后，仍為手性分子的是(　　) ①與H2發(fā)生加成反應(yīng)?、谂c乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)?、郯l(fā)生水解反應(yīng)?、馨l(fā)生消去反應(yīng) A．①② B．②③ C．①④ D．②④ 答案　B 解析　原有機物中與—OH相連的碳原子為手性碳原子，與H2加成后，該碳原子連有兩個乙基，不再具有手性；與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)后，該碳原子所連四個取代基不同，仍具有手性；發(fā)生水解反應(yīng)后，該碳原子所連四個取代基也不同，仍具有手性；當(dāng)發(fā)生消去反應(yīng)時，原手性碳原子生成雙鍵后不再具有手性。故選B。 解題反思　含雙鍵或叁鍵的碳原子不可能是手性碳原子。 1．下列敘述中不正確的是(　　) A．鹵化氫分子中，鹵素的非金屬性越強，共價鍵的極性越強，穩(wěn)定性也越強 B．以極性鍵結(jié)合的分子，一定是極性分子 C．判斷A2B或AB2型分子為極性分子必須具有極性鍵且空間構(gòu)型不對稱 D．非極性分子中，各原子間可能既有極性鍵又有非極性鍵 答案　B 解析　在HF、HCl、HBr、HI分子中，鹵素的非金屬性越強，H—X鍵的極性越強；以極性鍵結(jié)合的雙原子分子一定是極性分子，但以極性鍵結(jié)合的多原子分子也可能是非極性分子，如CO2是非極性分子；A2B型分子如H2O、H2S等，AB2型分子如SO2等，判斷其是極性分子的根據(jù)是必有極性鍵，且空間構(gòu)型不對稱。 2．下列說法正確的是(　　) A．HOCH2CH(OH)CH2OH與CH3CHClCH2CH3都是手性分子 B．NH和CH4的空間構(gòu)型相似 C．BF3與都是平面三角形分子 D．CO2和H2O都是直線形分子 答案　B 解析　手性分子是化學(xué)中結(jié)構(gòu)上鏡像對稱而又不能完全重合的分子，連有四個不同原子或基團的碳原子稱為手性碳原子，HOCH2CH(OH)CH2OH不是手性分子，A項錯誤；NH和CH4的空間構(gòu)型都是正四面體，B項正確；BF3是平面三角形，苯是平面結(jié)構(gòu)，C項錯誤；CO2是直線形分子，而H2O是V形分子，D項錯誤。 3．下列化合物中含有手性碳原子的是(　　) A．CCl2F2 B． C．CH3CH2OH D． 答案　D 解析　根據(jù)手性碳原子的定義可知，手性碳原子是一個碳原子上連接4個不同的原子或基團，只有D中物質(zhì)的分子含有連接了4個不同原子和基團的碳原子。 4．在H2O、NH3、CS2、CH4、N2中： (1)以非極性鍵結(jié)合的非極性分子是________； (2)以極性鍵相結(jié)合，具有直線形結(jié)構(gòu)的非極性分子是________； (3)以極性鍵相結(jié)合，具有三角錐型結(jié)構(gòu)的極性分子是________； (4)以極性鍵相結(jié)合，具有正四面體結(jié)構(gòu)的非極性分子是________； (5)以極性鍵相結(jié)合，具有V形結(jié)構(gòu)的極性分子是________。 答案　(1)N2　(2)CS2　(3)NH3　(4)CH4　(5)H2O 5．雙氧水(H2O2)是一種醫(yī)用消毒殺菌劑，已知H2O2分子的結(jié)構(gòu)如右圖所示：H2O2分子不是直線形的，兩個H原子猶如在半展開的書的兩面紙上，書面夾角為9352′，而兩個O—H鍵與O—O鍵的夾角均為9652′。試回答下列問題： (1)下列關(guān)于H2O2的說法中正確的是________。 a．分子中有極性鍵 b．分子中有非極性鍵 c．氧原子的軌道發(fā)生sp2雜化 d．分子是非極性分子 (2)H2O2分子間易形成氫鍵，該氫鍵的表示式是____________________________。 (3)H2O2難溶于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價為________________，原因是__________________________ ______________________________________________。 答案　(1)ab　(2)H—O…H　(3)因為H2O2為極性分子，CS2為非極性分子，根據(jù)“相似相溶規(guī)則”可知H2O2難溶于CS2　(4)H2O2易與H2O分子間形成氫鍵且H2O和H2O2均為極性分子　(5)－1　因為O—O鍵為非極性鍵，O—H鍵為極性鍵，共用電子對偏向于氧，故氧元素顯－1價 解析　(1)在H2O2中H—O鍵為極性鍵，O—O鍵為非極性鍵；根據(jù)H2O2的空間構(gòu)型可知，H2O2為極性分子；O原子價電子對數(shù)為＝4，O原子為sp3雜化。 (2)H2O2中含有H—O鍵，故分子間能形成氫鍵，表示為H—O…H。 (3)H2O2為極性分子，CS2為非極性分子，根據(jù)“相似相溶規(guī)則”知H2O2難溶于CS2。 (4)H2O2和H2O分子均為極性分子，且H2O2與H2O分子之間易形成氫鍵，因此H2O2易溶于水。 (5)只有共用電子對發(fā)生偏移才能決定元素在化合物中的化合價。 [基礎(chǔ)過關(guān)] 一、鍵的極性與分子的極性 1．下列物質(zhì)中，由極性鍵構(gòu)成的非極性分子是(　　) A．氯仿 B．干冰 C．石炭酸 D．白磷 答案　B 解析　A項，氯仿是極性鍵形成的極性分子，故A錯誤；B項，干冰是直線形，分子對稱，是極性鍵形成的非極性分子，故B正確；C項，石炭酸是非極性鍵形成的非極性分子，故C錯誤；D項，白磷是正四面體結(jié)構(gòu)，非極鍵形成的非極性分子，故D錯誤；故選B項。 2．可確定乙二醇分子是否有極性的實驗是(　　) A．測定沸點 B．測靜電對液流影響 C．測定蒸氣密度 D．測標準狀況下氣體摩爾體積 答案　B 解析　極性分子的正電荷重心與負電荷重心不重合，極性分子雖然整體不帶電，但每一個乙醇分子都有帶電的極性端，也可以理解為部分區(qū)域帶電，所以它在電場作用下，會定向運動，所以測靜電對液流影響，可以判斷分子是否有極性；而測定沸點、測定蒸氣密度、測標準狀況下氣體摩爾體積等均不能判斷分子極性；故選B。 二、極性分子與非極性分子的判斷 3．已知CO2、BF3、CH4、SO3都是非極性分子，NH3、H2S、H2O、SO2都是極性分子，由此可推知ABn型分子是非極性分子的經(jīng)驗規(guī)律是(　　) A．分子中不能含有氫原子 B．在 ABn分子中A原子沒有孤對電子(或A原子最外層電子均已成鍵) C．在ABn分子中每個共價鍵的鍵長和鍵能都相等 D．分子中所有原子均在同一平面內(nèi) 答案　B 解析　CO2、CH4、BF3中所有電子都參與形成了共價鍵，都不含孤電子對，分子都是對稱結(jié)構(gòu)，為非極性分子。HF、H2O、NH3都含有孤電子對，分子都是不對稱結(jié)構(gòu)，為極性分子。ABn分子的極性取決于分子的空間構(gòu)型是否對稱，而對稱性與分子是否含有孤電子對有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)。 4．NF3分子中的中心原子采取sp3雜化，下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．NF3分子的空間構(gòu)型為三角錐型 B．NF3分子的空間構(gòu)型為平面三角形 C．NF3分子的N—F鍵夾角與CH4分子中的C—H鍵的夾角相等 D．NF3分子是非極性分子 答案　A 解析　N原子以sp3雜化形成4個雜化軌道，其中1個軌道已填入孤電子對，另外3個則與F原子的p電子形成共價鍵，所以NF3為三角錐型，由于孤電子對對成鍵電子對的排斥作用，N—F鍵的鍵角小于CH4分子中的鍵角。 5．下列敘述正確的是(　　) A．NO、N2O、NO2、NH3都是非極性分子 B．CO2、SO3、BCl3、NF5都是非極性分子 C．H2O、NH3是極性分子，HCl、CH4是非極性分子 D．PCl5、NCl3、SO3、BF3、CCl4都是非極性分子 答案　B 解析　根據(jù)ABn型分子中，中心原子的化合價的絕對值等于該元素的價電子數(shù)時，該分子為非極性分子，若不相等則為極性分子，可判斷：A項中中心原子N原子價電子數(shù)為5，四種化合物中沒有一種氮元素的化合價為＋5，故A項錯誤；B項中心原子C、S、B、N的化合價等于其價電子數(shù)，CO2、SO3、BCl3、NF5均為非極性分子，故B項正確；HCl是極性分子，故C項錯誤；NCl3分子中N原子化合價與其價電子數(shù)不等，故D項錯誤。 三、溶解性 6．含硫單質(zhì)的水可防治皮膚病，而硫難溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，要增大硫在水中的分散程度，可將硫先放入溶劑R中，再將所得液體分散在水中，則R可以是(　　) A．CS2 B．酒精 C．CCl4 D．鹽酸 答案　B 解析　硫難溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，要增大硫在水中的分散程度，可將硫先放入溶劑R中，再將所得液體分散在水中，則S應(yīng)該易溶于R中且和水互溶，CS2、CCl4和水不互溶，S難溶于稀鹽酸，所以CS2、CCl4和鹽酸都不符合條件，S微溶于酒精且酒精和水互溶，所以R可以是酒精，故選B。 7．根據(jù)“相似相溶規(guī)則”，你認為下列物質(zhì)在水中溶解度較大的是(　　) A．乙烯 B．二氧化碳 C．二氧化硫 D．氫氣 答案　C 解析　水分子為極性分子，水是極性溶劑，C2H4、CO2、H2三種分子均為非極性分子，SO2是極性分子，根據(jù)“相似相溶規(guī)則”可知C項正確。 8．二甘醇可作溶劑、紡織助劑等，一旦進入人體會導(dǎo)致急性賢衰竭，危及生命。二甘醇的結(jié)構(gòu)簡式是HO—CH2CH2—O—CH2CH2—OH。下列有關(guān)二甘醇的敘述正確的是(　　) A．符合通式CnH2nO3 B．分子間能形成氫鍵 C．分子間不存在范德華力 D．能溶于水，不溶于乙醇 答案　B 解析　二甘醇的分子式為C4H10O3，符合通式CnH2n＋2O3。二甘醇分子之間能形成O—H…O氫鍵，也存在范德華力。由“相似相溶規(guī)則”可知，二甘醇能溶于水和乙醇。 四、手性碳原子和手性分子 9．下列有機物分子中屬于手性分子的是(　　) ①乳酸[CH3CH(OH)COOH]?、?丁醇 ③④丙三醇 A．只有① B．①和② C．①②③ D．①②③④ 答案　C 解析　先寫出各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式：①、② ③ ④ ①、②、③中存在手性碳原子(用*標記的)，而④中中間的碳原子連有兩個相同的—CH2OH，不是手性碳原子，故選C。 10．如下圖中兩分子的關(guān)系是(　　) A．互為同分異構(gòu)體 B．是同一種物質(zhì) C．是手性分子 D．互為同系物 答案　B 解析　本題很容易看成鏡面對稱結(jié)構(gòu)而選擇手性分子，但根據(jù)手性分子的判斷方法，根本找不到手性碳原子，所以不是手性分子；分子相同，構(gòu)型相同，是同一種物質(zhì)。 [能力提升] 11．已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第一個長周期，短周期元素Y原子的最外層電子數(shù)比內(nèi)層電子總數(shù)少3，它們形成化合物的分子式是XY4。試回答下列問題： (1)X元素的原子基態(tài)時電子排布式為____________，Y元素原子的外圍軌道表示式為________________。 (2)若X、Y兩元素電負性分別為1.8和3.0，試判斷XY4中X與Y之間的化學(xué)鍵為________(填“共價鍵”或“離子鍵”)。 (3)該化合物的空間結(jié)構(gòu)為________型，中心原子的軌道雜化類型為________，分子為________(填“極性分子”或“非極性分子”)。 (4)該化合物在常溫下為液體，該液體微粒間的作用力是________。 (5)該化合物的沸點與SiCl4比較：________(填化學(xué)式)的沸點高，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2 (2)共價鍵 (3)正四面體　sp3雜化　非極性分子 (4)范德華力 (5)GeCl4　組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，熔、沸點越高 解析　依題意，X為第4周期第ⅣA族元素Ge，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2，Y元素原子的最外層電子數(shù)比內(nèi)層電子總數(shù)少3，則Y是氯，Y元素原子的外圍軌道表示式為。XY4中X與Y形成的是共價鍵，空間構(gòu)型為正四面體型，中心原子為sp3雜化，為非極性分子，微粒間的作用力是范德華力。 12．已知N、P同屬于元素周期表的第ⅤA族元素，N在第2周期，P在第3周期。NH3分子呈三角錐型，N原子位于錐頂，3個H原子位于錐底，N—H鍵間的夾角是107.3。 (1)PH3分子與NH3分子的空間構(gòu)型關(guān)系是________(填“相同”、“相似”或“不相似”)，P—H鍵________(填“有”或“無”，下同)極性，PH3分子________極性。 (2)NH3與PH3相比，熱穩(wěn)定性更強的是________。 (3)NH3與PH3在常溫、常壓下都是氣體，但NH3比PH3易液化，其主要原因是________(填字母，下同)。 A．鍵的極性N—H比P—H強 B．分子的極性NH3比PH3強 C．相對分子質(zhì)量PH3比NH3大 D．NH3分子之間存在特殊的分子間作用力 (4)NCl3是一種淡黃色油狀液體，下列對NCl3的有關(guān)描述正確的是________。 a．該分子呈平面三角形 b．該分子為非極性分子 c．它的沸點比PCl3的低 d．因N—Cl鍵的鍵能大，所以NCl3沸點高 答案　(1)相似　有　有　(2)NH3　(3)D　(4)c 解析　(1)N原子與P原子結(jié)構(gòu)相似，NH3分子與PH3分子的結(jié)構(gòu)也相似，P—H鍵為不同元素原子之間形成的共價鍵，為極性鍵。 (2)由N、P在元素周期表中的位置關(guān)系和元素周期律知，N比P的非金屬性強。由元素的非金屬性與氫化物之間的熱穩(wěn)定性關(guān)系知，NH3比PH3的熱穩(wěn)定性強。 (3)“易液化”屬于物質(zhì)的物理性質(zhì)，NH3與PH3都是通過共價鍵形成的分子，物理性質(zhì)與化學(xué)鍵無關(guān)。按照范德華力與物質(zhì)的物理性質(zhì)的關(guān)系分析，應(yīng)該是PH3比NH3的沸點高，PH3比NH3易液化。但由于NH3存在分子間氫鍵，故NH3比PH3易液化。 (4)NCl3中N原子的價電子對數(shù)為＝4，孤電子對數(shù)為1，所以該分子為三角錐型，由于3個N—Cl極性鍵的排列不對稱，所以該分子為極性分子。NCl3與PCl3的組成和結(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)量NCl3小于PCl3，沸點NCl3低于PCl3。NCl3的沸點與N—Cl鍵的鍵能無關(guān)。 13．如圖是元素周期表的一部分。表中所列的字母分別代表一種化學(xué)元素。 試回答下列問題： (1)請寫出H的單質(zhì)與二氧化碳反應(yīng)的方程式：_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)D的氣態(tài)氫化物的價層電子對互斥模型為______，其中心原子的雜化類型為________。 (3)G、H和I的第一電離能數(shù)值由大到小的順序為________________(用元素符號作答)。 (4)由A、C、D形成的ACD分子中，含有______個σ鍵，______個π鍵。 (5)要證明太陽上是否含有R 元素，可采用的方法是______________。 (6)元素M的化合物(MO2Cl2)在有機合成中可作氧化劑或氯化劑，能與許多有機物反應(yīng)。請回答下列問題： ①與M同周期的所有元素的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與M原子相同的元素還有______(填元素符號)。 ②MO2Cl2常溫下為深紅色液體，能與CCl4、CS2等互溶，據(jù)此可判斷MO2Cl2是______(填“極性”或“非極性”)分子。 答案　(1)2Mg＋CO22MgO＋C　(2)四面體型　sp3　(3)Mg＞Al＞Na　(4)2　2 (5)對太陽光進行光譜分析　(6)①K、Cu?、诜菢O性 解析　根據(jù)元素在周期表中的位置知，從A—R分別是H、Li、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Cr、Fe、He元素， (1)H單質(zhì)是鎂，鎂在二氧化碳中燃燒生成氧化鎂和C，方程式為2Mg＋CO22MgO＋C。 (2)D的氣態(tài)氫化物是氨氣，氨氣分子中N原子價層電子對個數(shù)是4且含有一對孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論知價層電子對互斥模型為四面體，N原子雜化方式為sp3。 (3)同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第ⅡA族、第ⅤA族元素第一電離能大于其相鄰元素，所以第一電離能Mg＞Al＞Na。 (4)由A、C、D形成的ACD分子中為HCN，其結(jié)構(gòu)式為H—C≡N，共價單鍵為σ鍵、共價叁鍵中含有一個σ鍵、兩個π鍵，所以該分子中含有兩個σ鍵、兩個π鍵。 (5)采用光譜分析可以確定元素，所以可以采用光譜分析確定He元素； (6)①M是Cr元素，其原子最外層有1個電子，所以與M同周期的所有元素的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與M原子相同的元素還有K、Cu。 ②非極性分子的溶質(zhì)極易溶于非極性分子的溶劑，溶質(zhì)都是非極性分子，所以MO2Cl2是非極性分子。 [拓展探究] 14．回答下列問題： (1)NH3在水中的溶解度是常見氣體中最大的。 ①下列因素與NH3的水溶性沒有關(guān)系的是________。(填字母，下同) a．NH3和H2O都是極性分子 b．NH3在水中易形成氫鍵 c．NH3溶于水建立了以下平衡：NH3＋H2ONH3H2ONH＋OH－ d．NH3是一種易液化的氣體 ②NH3溶于水時，大部分NH3與H2O通過氫鍵結(jié)合形成NH3H2O分子。根據(jù)氨水的性質(zhì)推知NH3H2O的結(jié)構(gòu)式為________。 a. b. c. d. (2)在①苯、②CH3OH、③HCHO、④CS2、⑤CCl4五種有機溶劑中，碳原子采取sp2雜化的分子有__________(填序號)，CS2分子的空間構(gòu)型是__________。CO2與CS2相比，________的熔點較高。 (3)金屬鎳粉在CO氣流中輕微加熱，生成無色揮發(fā)性液體Ni(CO)4，呈正四面體構(gòu)型。Ni(CO)4易溶于下列________(填字母)。 a．水　b．CCl4　c．C6H6(苯)　d．NiSO4溶液 (4)甲醛、甲醇和甲酸等碳原子個數(shù)較少的醛、醇和羧酸均易溶于水，而甲烷、甲酸甲酯難溶于水，試解釋其原因________________________________________________。 (5)下列分子中若有手性分子，請用“*”標出其手性碳原子；若無手性分子，此小題不必作答。 a．　　 b． c．　 d．CH3CHClCH2CHO 答案　(1)①d　②b　(2)①③　直線形　CS2　(3)bc　(4)甲醛、甲醇和甲酸等碳原子個數(shù)較少的醛、醇、羧酸都能與H2O分子間形成氫鍵，而CH4、HCOOCH3與水分子間難形成氫鍵 (5)　 解析　(1)①NH3極易溶于水主要是因為NH3分子與H2O分子間形成氫鍵，另外還有其他原因，NH3和H2O都是極性分子，NH3和H2O能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。NH3易液化是因為NH3分子之間易形成氫鍵，而不是NH3與H2O分子之間的作用。②從氫鍵的形成原理上講，a、b都成立；但從空間構(gòu)型上講，由于氨分子是三角錐型，易于提供孤電子對，所以，以b方式結(jié)合空間位阻最小，結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定；從事實上講，依據(jù)NH3H2ONH＋OH－，可知答案為b。 (2)苯、CH3OH、HCHO、CS2、CCl4分子中碳原子的雜化方式分別是sp2、sp3、sp2、sp、sp3。CS2、CO2分子的空間構(gòu)型都是直線形，根據(jù)結(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)量越大范德華力越大，熔、沸點越高，故CS2的熔點高于CO2。 (3)由常溫下Ni(CO)4易揮發(fā)，可知Ni(CO)4為共價化合物分子，由于Ni(CO)4為正四面體構(gòu)型，所以Ni(CO)4為非極性分子，根據(jù)“相似相溶規(guī)則”，Ni(CO)4易溶于CCl4和苯。 (4)由有機物與H2O分子間能否形成氫鍵的角度思考其原因。 (5)手性碳原子必須是連有4個不同的原子或基團。