2024-2025学年高二化学(人教版)选择性必修2 第二章 第三节 第3课时 分子结构与物质性质小结

第3课时分子结构与物质性质小结［核心素养发展目标］1.能正确判断微粒间作用力，并理解微粒间作用力对物质性质的影响，形成“结构决定性质”的观念。2.通过运用微粒间作用力解释物质的性质变化及原因，建立运用模型解释化学现象观点的意识。一、微粒间作用力的判断及其对物质性质的影响1.共价键的判断及分类(1)共价键的分类(2)共价键类型的判断①根据成键元素判断：同种元素的原子之间形成的是非极性键，不同元素的原子之间形成的是极性键。②根据原子间共用电子对数目判断单键、双键或三键。③根据共价键规律判断σ键、π键及其个数：原子间形成单键，则为σ键；形成双键，则含有一个σ键和一个π键；形成三键，则含有一个σ键和两个π键。2.范德华力、氢键及共价键的比较范德华力氢键共价键概念物质分子之间普遍存在的一种相互作用力由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间形成的作用力原子间通过共用电子对所形成的相互作用作用微粒分子氢原子、电负性很大的原子原子强度比较共价键>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X—H…Y—，X、Y的电负性越大，Y原子的半径越小，作用力越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质；②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高，如熔、沸点：F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr4①分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3②分子内氢键使物质的熔、沸点降低①影响分子的稳定性；②共价键的键能越大，分子的稳定性越强1.下列物质性质的变化规律与分子间的作用力无关的是()A.CI4、CBr4、CCl4、CF4的熔、沸点逐渐降低B.HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱C.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高D.CH3—CH3、CH3—CH2—CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高答案B解析B项，HF、HCl、HBr、HI的稳定性与其分子极性键的强弱有关，而与分子间的作用力无关；C项，F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相似，范德华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，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，范德华力越小，熔、沸点越低，故异丁烷的沸点低于正丁烷。2.中科院国家纳米科学中心2013年11月22日宣布，该中心科研人员在国际上首次“拍”到氢键的“照片”，实现了氢键的实空间成像，为“氢键的本质”这一化学界争论了80多年的问题提供了直观证据，这不仅将人类对微观世界的认识向前推进了一大步，也为在分子、原子尺度上的研究提供了更精确的方法。下列说法中正确的是()①正是氢键的存在，冰能浮在水面上②氢键是自然界中最重要、存在最广泛的化学键之一③由于氢键的存在，沸点：HCl>HBr>HI>HF④由于氢键的存在，使水与乙醇互溶⑤由于氢键的存在，使水具有稳定的化学性质A.②⑤B.③⑤C.②④D.①④答案D解析冰中水分子有序排列，每个水分子被4个水分子包围，形成4个氢键，使体积膨胀，密度减小，所以冰能浮在水面上，故①正确；氢键属于分子间作用力，不属于化学键，故②错误；HF分子间存在氢键，沸点最高，HCl、HBr、HI分子间都不存在氢键，其熔、沸点高低取决于分子间作用力大小，相对分子质量越大，分子间作用力越大，则熔、沸点越高，所以沸点：HCl<HBr<HI<HF，故③错误；乙醇可以和水形成分子间氢键，故乙醇能与水以任意比例互溶，故④正确；氢键影响的是物质的物理性质，而分子的稳定性由共价键的强弱决定，故⑤错误。3.下列物质的性质或数据与氢键无关的是()A.氨极易溶于水B.邻羟基苯甲酸()的熔点为159℃，对羟基苯甲酸()的熔点为213℃C.乙醚微溶于水，而乙醇可与水以任意比例互溶D.HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多答案D解析NH3分子与H2O分子之间可以形成氢键，增大了NH3在水中的溶解度；邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，而对羟基苯甲酸形成分子间氢键，分子间氢键增大了分子间作用力，使对羟基苯甲酸的熔、沸点比邻羟基苯甲酸的高；乙醇分子结构中含有羟基，可以与水分子形成分子间氢键，从而增大了乙醇在水中的溶解度，而乙醚分子不能与水分子形成氢键，故乙醚在水中的溶解度比乙醇小得多；HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多的原因是H—F的键能比H—Cl的大，与氢键无关。4.S2Cl2是橙黄色液体。少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢其挥发，并产生酸性悬浊液。其分子结构如图所示。下列关于S2Cl2的说法错误的是()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>S2Cl2D.与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2+2H2OSO2↑+3S↓+4HCl答案A解析根据S2Cl2的分子结构可知，它属于极性分子，选项A错误；由于S2Cl2与S2Br2结构相似，而相对分子质量S2Br2的大，则熔、沸点：S2Br2>S2Cl2，选项C正确；由于S2Cl2少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢其挥发，并产生酸性悬浊液，则与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2+2H2OSO2↑+3S↓+4HCl，选项D正确。二、分子结构与性质“原因解释”型试题集训解题模型1.根据有关分子的溶解性，解答下列各题：(1)H2O2难溶于CS2，简要说明理由

。

(2)NH3、CH3CH2OH、CH3CHO都极易溶于水的原因是

。

答案(1)H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2(2)NH3、CH3CH2OH、CH3CHO都是极性分子，且都能与H2O形成氢键2.(1)NH3的沸点比PH3的高，原因是NH3可形成分子间氢键。(2)CO2比CS2的熔、沸点低，其理由是两者组成和结构相似，CS2的相对分子质量大，范德华力强，熔、沸点高。(3)CO比N2的熔、沸点高，其理由是两者相对分子质量相同，CO的极性大，熔、沸点高。(4)的沸点比高，原因是形成分子内氢键，而形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大，沸点升高。3.正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，其中一层的结构如图所示。硼酸在冷水中溶解度很小，但在热水中较大，原因是

。

答案硼酸分子间以氢键缔合在一起，难以溶解；加热时，部分氢键被破坏，硼酸分子与水分子形成氢键，溶解度增大课时对点练［分值：100分］(选择题1~7题，10~11题，每小题6分，共54分)题组一微粒间作用力的判断及对物质性质的影响1.下列说法不正确的是()A.氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸的酸性依次增强B.苹果酸()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均能与H2O形成氢键D.以极性键结合的分子不一定是极性分子答案C解析苹果酸分子中2号碳原子为手性碳原子，B项正确；HCl与H2O不能形成氢键，C项错误；CH4为非极性分子，D项正确。2.下列说法正确的是()A.冰融化时，分子中H—O发生断裂B.随着卤素原子电子层数的增加，卤化物CX4(X为卤素原子)分子间的作用力逐渐增大，故其熔、沸点也逐渐升高C.由于H—O比H—S牢固，所以水的熔、沸点比H2S的高D.由分子构成的物质中，分子间的作用力越大，该物质越稳定答案B解析冰融化时发生物理变化，只破坏H2O分子间的作用力而不破坏化学键，A项错误；组成和结构相似的分子，物质的熔、沸点与其相对分子质量成正比，B项正确；物质的熔、沸点与化学键无关，水的熔、沸点比H2S的高是因为水分子间存在氢键，C项错误；物质的稳定性与化学键有关，与分子间的作用力无关，D项错误。3.已知以下反应中的四种物质由三种元素组成，其中a的分子空间结构为正四面体形，一个a分子含有10e-，组成b物质的元素为第三周期元素。下列判断正确的是()A.四种分子中的化学键均是极性键B.四种分子中既有σ键，又有π键C.a、c分子中中心原子均采用sp3杂化D.b、d分子中共价键的键能：b>d答案C解析b分子中化学键是氯原子与氯原子形成的非极性共价键，故A错误；四种分子都无π键，故B错误；甲烷中碳原子与氢原子形成4个碳氢σ键，一氯甲烷分子中形成三个碳氢σ键和一个碳氯σ键，中心原子均为sp3杂化，故C正确；氯的原子半径大于氢的原子半径，所以氯气分子中的Cl—Cl的键能小于氯化氢分子中的H—Cl的键能，故D错误。4.二硫代磷酸酯的分子结构如图，下列说法错误的是()A.该物质可以与水形成分子间氢键B.二硫代磷酸酯中C—O的极性小于C—SC.该分子中的所有原子无法都共平面D.1mol该物质含有的π键数目为2NA答案B解析C、O的电负性之差大于C、S的电负性之差，故C—O的极性大于C—S，故B错误；该分子中含有sp3杂化的碳原子，所有原子无法都共平面，故C正确；二硫代磷酸酯的分子结构中含有1个PS和1个CO，则含有的π键数目为2个，1mol该物质含有的π键数目为2NA，故D正确。5.(2023·福州高二检测)LiPF6作为一种非常有竞争力的锂电池电解质盐，可用以下方法制得：PCl5+5LiF=5LiCl+PF5，LiF+PF5=LiPF6。下列说法不正确的是()A.LiPF6易溶于乙醚、碳酸酯等极性较小的溶剂B.PCl5中所有原子都满足最外层8电子稳定结构C.PF5比PCl5的热稳定性更好D.PCl5是由极性共价键构成的非极性分子答案B解析PCl5中P原子与5个Cl原子形成5个共用电子对，最外层电子数为10，B错误；PF5中P—F的键长比PCl5中P—Cl的键长短，键能大，键能越大分子越稳定，所以PF5比PCl5的热稳定性更好，C正确；PCl5中P—Cl是极性键，PCl5的空间结构是三角双锥形，正、负电中心重合，是非极性分子，D正确。6.科学家研究温室气体CH4、CO2的转化和利用。下列关于CH4和CO2的说法正确的是()A.因为碳氢键的键能小于碳氧键，所以CH4的熔点低于CO2B.1molCO2分子中含有4molσ键C.CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”(结构见上图)，分子间仅存在范德华力D.N2O与CO2的价电子数相等答案D解析二者熔点高低取决于分子间作用力的相对大小，与共价键的键能大小无关，A错误；每个二氧化碳分子中存在2个碳氧双键，每个碳氧双键中存在1个σ键，则1molCO2分子中含有2molσ键，B错误；CH4与H2O分子间存在范德华力，且水分子间存在氢键，C错误；N2O和CO2均有16个价电子，D正确。7.(2023·广东江门高二期中)下列关于分子的结构和性质的描述错误的是()A.PF5和PCl5分子均为三角双锥形结构，两者的沸点关系：PF5<PCl5B.乳酸()分子中含有一个手性碳原子C.碘易溶于浓碘化钾溶液，甲烷难溶于水都可用“相似相溶”规律解释D.乙酸在水中溶解度很大，原因之一是乙酸分子与水分子之间形成氢键答案C解析五氟化磷和五氯化磷结构相似，五氟化磷的相对分子质量小于五氯化磷，分子间作用力小于五氯化磷，沸点低于五氯化磷，A正确；连有四个不同原子或原子团的碳原子称为手性碳原子，中含1个手性碳原子(*所示)，B正确；甲烷为非极性分子，水为极性分子，甲烷难溶于水可用“相似相溶”规律解释，碘是非极性分子，碘易溶于浓碘化钾溶液与发生反应I2+I-I3-有关，不可用“相似相溶”规律解释，C错误。题组二分子结构与性质“原因解释”型试题8.(6分)H3BO3分子中的O—B—O的键角(填“大于”“等于”或“小于”)BH4-中的H—B—H的键角，判断依据是

答案大于H3BO3分子中的B采取sp2杂化，而BH4-中的B采取sp3杂化，sp2杂化形成的键角大于sp9.(6分)回答下列问题。(1)已知A、B的结构如下：A的熔、沸点高于B的原因为。

(2)已知邻羟基苯胺的结构为，邻羟基苯胺的沸点(填“低于”“高于”或“不确定”)对羟基苯胺的沸点，其原因是

。

答案(1)A分子间存在氢键(2)低于邻羟基苯胺容易形成分子内氢键，沸点降低，对羟基苯胺容易形成分子间氢键，沸点升高，因此邻羟基苯胺的沸点低于对羟基苯胺的沸点10.如图是元素周期表的一部分。图中所列的字母分别代表某一种化学元素。下列说法正确的是()A.沸点：A2D<A2XB.CA3分子是非极性分子C.C形成的单质中σ键与π键的个数之比为1∶2D.B、C、D形成的简单氢化物熔、沸点依次降低答案C解析根据各元素在周期表中的位置知，A为氢、B为碳、C为氮、D为氧、X为硫、Y为氯。A2D为H2O、A2X为H2S，H2O分子间能形成氢键，故沸点：H2O>H2S，A项错误；CA3为NH3，NH3是极性分子，B项错误；1个N2中有1个σ键和2个π键，C项正确。11.(2023·长沙高二月考)科学家研制出了一种漂白效率极高的新型漂白剂(结构如图所示)，其中W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大。常温下，0.1mol·L-1Z的氢化物的水溶液pH=1，且Z与Y位于不同周期。下列叙述正确的是()A.简单离子半径：X>Y>ZB.氢化物沸点：Y>W>XC.W和Y可组成含极性键的非极性分子D.Y的单质均可用于杀菌消毒答案C解析W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大，常温下，0.1mol·L-1Z的氢化物的水溶液pH=1，该氢化物为HCl，则Z为Cl元素；结合图示可知，Y形成2个共价键，位于第ⅥA族，且Z与Y位于不同周期，则Y为O元素；W形成4个共价键，其原子序数小于O，则W为C元素；X形成3个共价键，则X为N元素。电子层数越多离子半径越大，电子层结构相同时，核电荷数越大离子半径越小，则简单离子半径：Z>X>Y，故A错误；W的氢化物为烃，碳原子数较多的烃常温下为固态，其沸点大于氨气和水，故B错误；W和Y组成的二氧化碳分子中含有碳氧极性键，属于非极性分子，故C正确；氧元素的单质有氧气和臭氧，臭氧具有强氧化性，能够杀菌消毒，但氧气不能用于杀菌消毒，故D错误。12.(10分)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2=CH3OH+H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：(1)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化方式分别为和。

(2)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为，

原因是。

(3)在常压下，甲醇的沸点(65℃)比甲醛的沸点(-19℃)高，主要原因是。

答案(1)spsp3(2)H2O>CH3OH>CO2>H2H2O与CH3OH均为极性分子，水分子间氢键比甲醇分子间氢键多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力大(3)甲醇分子间存在氢键13.(12分)现有五种短周期非金属元素，其中A、B、C的最外层电子排布式可分别表示为asa、bsbbpb、csccp2c，D与B同主族，E位于C的下一周期，且是同周期中电负性最大的元素。试回答下列问题。(1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，下列分子①BC2②BA4③A2C2④BE4中，属于极性分子的是(填序号)。

(2)C的最简单氢化物比下一周期同族元素的氢化物沸点高，其原因是。

(3)B、C两种元素都能和A元素形成常见的溶剂，其化学式分别为、。DE4在前者中的溶解度(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解度。

(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为(填化学式)。

答案(1)③(2)H2O分子间可形成氢键(3)C6H6H2O大于(4)SiCl4>CCl4>CH4解析由A、B、C、D、E为短周期的非金属元素及s轨道最多可容纳2个电子可得：a=1，b=c=2。即A为H，B为C，C为O，D为Si，E为Cl。(1)①②③④分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中H2O2为极性分子，其他均为非极性分子。(2)C的最简单氢化物为H2O，H2O分子间可形成氢键使其沸点比下一周期同族元素的氢化物的沸点高。(