2024-2025学年新教材高中化学第2章分子结构与性质第3节第2课时氢键溶解性分子的手性课时分层作业含解析新人教版选择性必修2

PAGE7-课时分层作业(九)氢键溶解性分子的手性(建议用时：40分钟)[合格过关练]1．下列说法中不正确的是()A．全部含氢元素的化合物中都存在氢键，氢键是一种类似于共价键的化学键B．离子键、氢键、范德华力本质上都是静电作用C．只有电负性很强、半径很小的原子(如F、O、N)才能形成氢键D．氢键是一种分子间作用力，氢键比范德华力强A[并不是全部含氢元素的化合物都能形成氢键，氢键一般存在于含N—H、H—O、H—F键的物质中。氢键不是化学键，是介于范德华力和化学键之间的特别作用力，本质上也是一种静电作用。]2．电影《泰坦尼克号》讲解并描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。以下对冰的描述中不正确的是()A．冰形成后，密度小于水，故冰山浮在水面上，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D[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等分子间作用力。]3．下列说法错误的是()A．卤族元素的氢化物中HF的沸点最高，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、沸点低C．H2O的沸点比HF的沸点高，是由于水中氢键的键能大D．氨气极易溶于水与氨气分子和水分子间形成氢键有关C[HF分子间存在氢键，故沸点相对较高，A项正确；能形成分子间氢键的物质熔、沸点较高，邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键，对羟基苯甲醛易形成分子间氢键，所以邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点低，B项正确；H2O分子中的O可与四周H2O分子中的两个H原子形成两个氢键，而HF分子中的F原子只能形成一个氢键，氢键越多，沸点越高，所以H2O的沸点高，C项错误；氨气分子和水分子间形成氢键，导致氨气极易溶于水，D项正确。]4．氨气溶于水中，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。依据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为()B[从氢键的成键原理上讲，A、B都成立；但从空间结构上讲，由于氨分子是三角锥形，易于供应孤电子对，所以以B方式结合空间阻碍最小，结构最稳定；从事实上讲，依据NH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－可知答案是B。]5．在相同条件下，SO2在水中的溶解度比CO2在水中的溶解度()A．大B．小C．一样D．无法比较A[水为极性溶剂，SO2为极性分子，而CO2为非极性分子，依据“相像相溶原理”，可知相同条件下，SO2在水中的溶解度大于CO2在水中的溶解度。]6．374℃、22.1MPa以上的超临界水具有很强的溶解有机物的实力，并含有较多的H＋和OH－，由此可知超临界水()A．显中性，pH等于7B．表现出非极性溶剂的特性C．显酸性，pH小于7D．表现出极性溶剂的特性B[超临界水仍旧呈中性，但pH不为7，故A、C错误；依据“相像相溶”的规律，B正确、D错误。]7．下列化合物在水中的溶解度，排列次序正确的是()a．HOCH2CH2CH2OHb．CH3CH2CH2OHc．CH3CH2COOCH3d．HOCH2CH(OH)CH2OHA．d＞a＞b＞c B．c＞d＞a＞bC．d＞b＞c＞a D．c＞d＞b＞aA[题给物质中CH3CH2COOCH3不能与水形成氢键，则溶解度最小，分子中含有羟基数目越多，与水形成的氢键越多，则溶解度越大，所以溶解度：HOCH2CH(OH)CH2OH＞HOCH2CH2CH2OH＞CH3CH2CH2OH＞CH3CH2COOCH3，即d＞a＞b＞c。]8．下列分子中，不含手性碳原子的是()B[假如一个碳原子连接四个不同的原子或原子团，这样的碳原子叫手性碳原子，B选项中的物质不含这样的碳原子。]9．下列说法不正确的是()A．互为手性异构体的分子组成相同，官能团不同B．手性异构体的性质不完全相同C．手性异构体是同分异构体的一种D．利用手性催化剂合成可以只得到一种或主要只得到一种手性分子A[手性异构体的分子组成完全相同，官能团也相同。]10．(双选)下列对分子的性质的说明中，不正确的是()A．水很稳定(1000℃以上才会部分分解)是因为水中含有大量的氢键所致B．乳酸()分子中含有一个手性碳原子C．碘易溶于四氯化碳，甲烷难溶于水都可用“相像相溶”原理说明D．甲烷可以形成甲烷水合物，是因为甲烷分子与水分子之间形成了氢键AD[水分子稳定的缘由是水分子中H—O坚固，而与氢键无关，A错误；甲烷不能与水形成氢键，D错误。][素养培优练]11．下列物质的性质或数据与氢键无关的是()A．氨气极易溶于水C．乙醚微溶于水，而乙醇可与水以随意比混溶D．HF分解时汲取的热量比HCl分解时汲取的热量多D[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，使其能与水以随意比混溶，而乙醚分子结构中无羟基，不能与水分子形成氢键，在水中的溶解度比乙醇小得多；HF分解时汲取的热量比HCl分解时汲取的热量多的缘由是H—F的键能比H—Cl的键能大，与氢键无关。]12．丙氨酸[CH3CH(NH2)COOH]分子为手性分子，它存在对映异构，如图所示。下列关于丙氨酸[CH3CH(NH2)COOH]的两种对映异构(Ⅰ和Ⅱ)的说法正确的是()A．Ⅰ和Ⅱ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D[当四个不同的原子或原子团连接在同一个碳原子上时，这个碳原子称为手性碳原子。但是这种对称只对物理性质有较大影响，无论是化学键还是分子的极性都是相同的。]13．在有机物分子中，连有4个不同原子或基团的碳原子称为“手性碳原子”，具有手性碳原子的化合物具有光学活性。结构简式如图所示的有机物分子中含有一个手性碳原子，该有机物具有光学活性。当该有机物发生下列化学改变时，生成的新有机物无光学活性的是()A．与新制银氨溶液共热B．与甲酸发生酯化反应C．与金属钠发生置换反应D．与H2发生加成反应D[若生成的新有机物为无光学活性的物质，则原有机物中的手性碳原子上至少有一个原子或基团发生转化使两个原子或基团具有相同的结构。A项，反应后—CHO转化为—COONH4，手性碳原子仍存在；B项，反应后—CH2OH转化为，手性碳原子仍存在；C项，反应后—CH2OH转化为—CH2ONa，手性碳原子仍存在；D项，反应后—CHO转化为—CH2OH，与原有机物手性碳原子上的一个基团结构相同，不再存在手性碳原子。]14．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________(填“平面四边形”或“四面体形”)结构。(2)请在以下横线上画出这两种固体分子的空间结构图。淡黄色固体________，黄绿色固体________。(3)淡黄色固体物质由________________(填“极性分子”或“非极性分子”，下同)组成，黄绿色固体物质由________________组成。(4)黄绿色固体在水中的溶解度比淡黄色固体的大，缘由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)依据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正方形结构，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分别为。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。(3)依据“相像相溶”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。[答案](1)平面四边形(2)(3)非极性分子极性分子(4)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，依据“相像相溶”原理可知，前者在水中的溶解度大于后者15．请回答下列问题：(1)NH3在水中的溶解度是常见气体中最大的。下列因素与NH3的水溶性没有关系的是________(填字母)。a．NH3和H2O都是极性分子b．NH3在水中易形成氢键c．NH3溶于水建立了以下平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－d．NH3是一种易液化的气体(2)CrO2Cl2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此可推断CrO2Cl2是________(填“极性”或“非极性”)分子。(3)金属镍粉在CO气流中稍微加热，生成无色挥发性液体Ni(CO)4，呈正四面体形。Ni(CO)4易溶于下列________(填字母)。a．水 B．CCl4c．C6H6(苯) D．NiSO4溶液(4)甲醛、甲醇和甲酸等碳原子个数较少的醛、醇和羧酸均易溶于水，而甲烷、甲酸甲酯难溶于水，试说明其缘由___________。(5)下列分子中若有手性碳原子，请用“*”标出；若无手性碳原子，此小题不必作答。d．CH3CHClCH2CHO[解析](1)NH3极易溶于水主要是因为NH3分子与H2O分子间形成氢键，另外还有其他缘由，NH3和H2O都是极性分子，NH3和H2O能够发生化学反应。NH3易液化是因为NH3分子之间易形成氢键，而不是NH3与H2O分子之间的作用。(2)CCl4、CS2是非极性溶剂，依据“相像相溶”规律，CrO2Cl2是非极性分子。(3)由常温下Ni(CO)4易挥发，可知Ni(CO)4为共价化合物分子，由于Ni(CO)4为正四面体形，所以Ni(CO)4为非极性分子，依据“相像相溶”规律，Ni(CO)4易溶于CCl4和苯。(4)由有机物与H2O分子间能否形成氢键的角度思索其缘由。(5)手性碳原子必需连有4个不同的原子或原子团。[答案](1)d(2)非极性(3)bc(4)甲醛、甲醇和甲酸等碳原子个数较少的醛、醇、羧酸都能与H2O分子间形成氢键，而CH4、HCOOCH3与水分子间难形成氢键(5)d．CHeq\o\al(*,3)CHClCH2CHO16．(素养题)(1)肯定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。参数分子分子直径/nm分子与H2O的结合能E/kJ·mol－1CH40.43616.40CO20.51229.91①“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是____________。②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，依据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)H2O与CH3CH2OH可以随意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________