课时梯级训练(11) 氢键、溶解性和分子的手性（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修2（人教版2019 单选版）

课时梯级训练(11)　氢键、溶解性和分子的手性 1．下列分子属于手性分子的是(　　) D　解析：含有手性碳原子的分子是手性分子，CHFBr2中碳原子上连有两个溴原子，该碳原子不是手性碳原子，A错误；乙醇中的两个碳原子都不是手性碳原子，B错误；该分子中第2个碳原子上连有两个相同的甲基，不是手性碳原子，C错误；该分子中第2个碳原子连有甲基、氨基、氢原子、羧基，该碳原子是手性碳原子，故该分子是手性分子，D正确。 2．(2024·辽宁沈阳郊联体期末)下列说法错误的是(　　) A．水很稳定是因为水中含有大量氢键 B．乳酸分子[CH3CH(OH)COOH]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，二者都可用“相似相溶”原理解释 D．氟的电负性大于氯的电负性，导致三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的酸性 A　解析：水很稳定，是因为水分子内的共价键较强的缘故，与氢键无关，氢键只影响水的熔、沸点，A错误；CH3CH(OH)COOH中间碳原子上连有四个不一样的基团：氢原子、甲基、羧基和羟基，是手性碳原子，B正确；碘、四氯化碳和甲烷均是非极性分子，而水是极性分子，根据“相似相溶”原理知，碘易溶于四氯化碳，甲烷难溶于水，C正确；由于氟的电负性大于氯的电负性，F—C的极性大于Cl—C的极性，使F3C—的极性大于Cl3C—的极性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大，更易电离出氢离子，导致三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的酸性，D正确。 3．(2024·江苏扬州期末)下列有关CH4、CHCl3和CCl4的说法正确的是(　　) A．CH4、CCl4所有原子最外层为8个电子 B．CH4分子之间能够形成氢键 C．CHCl3的沸点低于CCl4的沸点，说明CCl4的分子间作用力更强 D．CHCl3、CCl4的混合物可用分液漏斗进行分离 C　解析：CH4中H原子最外层为2个电子，A错误；CH4分子之间不能够形成氢键，B错误；CHCl3、CCl4均为分子晶体，CHCl3的沸点低于CCl4的沸点，说明CCl4的分子间作用力更强，C正确；CHCl3、CCl4互溶，混合物不可用分液漏斗进行分离，D错误。 4．中科院国家纳米科学中心科研员在国际上首次“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。下列有关氢键的说法不正确的是(　　) A．由于氢键的存在，HF的稳定性强于H2S B．由于氢键的存在，乙醇比甲醚(CH3—O—CH3)更易溶于水 C．由于氢键的存在，沸点：HF>HI>HBr>HCl D．由于氢键的存在，冰能浮在水面上 A　解析：由于电负性：F>S，则氢化物的稳定性：HF>H2S，与氢键无关，A错误；乙醇与水形成氢键，增大了乙醇在水中的溶解度，甲醚不能与水形成氢键，故乙醇比甲醚更易溶于水，B正确；HF能形成氢键，其沸点在第ⅦA族元素形成的氢化物中最高，HI、HBr、HCl只存在范德华力，且相对分子质量逐渐减小，范德华力逐渐减弱，其沸点逐渐降低，故沸点：HF>HI>HBr>HCl，C正确；由于氢键的存在，水结成冰后体积膨胀，密度变小，冰能浮在水面上，D正确。 5．下列分析判断正确的是(　　) A．酸性：CF3COOH＞CCl3COOH＞CH2ClCOOH B．SiF4和SO3的中心原子均采取sp3杂化 C．氢化物的稳定性：NH3＜PH3＜AsH3 D．CH2FCl是手性分子 A　解析：F、Cl是吸电子基，乙酸分子中甲基上的氢原子被F、Cl代替，使得羧基中羟基的极性增强，氢原子更易电离，酸性增强，所以酸性：CF3COOH＞CCl3COOH＞CH2ClCOOH，A正确；SiF4中心Si价层电子对数＝＋4＝4，采取sp3杂化，SO3中心S价层电子对数＝＋3＝3，采取sp2杂化，B错误；同一主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，其对应的最简单氢化物的稳定性逐渐减弱，则氢化物的稳定性：NH3>PH3>AsH3，C错误；手性分子是含手性碳原子的分子，手性碳原子是连有4个不同原子或原子团的碳原子，在CH2FCl中，中心C上连了2个H，所以CH2FCl不是手性分子，D错误。 6．(2024·江苏无锡江阴四校联考期中)下列各项比较中前者高于(或大于或强于)后者的是(　　) A．戊醇和乙醇在水中的溶解度 B. CH3CH2CH2COOH的酸性和CH3COOH的酸性 C. SO2Cl2分子中的Cl—S—Cl键角和SO2F2分子中的F—S—F键角 C　解析：由于乙醇中羟基与水分子中羟基相近，能形成分子间氢键，故能与水以任意比互溶，而戊醇中的烃基较大，其中羟基跟水分子的羟基的相似因素小得多，导致其在水中溶解度明显减小，即戊醇和乙醇在水中的溶解度前者小于后者，A不符合题意；烷基为推电子基团，烷基越长推电子效应越大，使得羧基中的羟基的极性越小，羧酸的酸性越弱，CH3CH2CH2COOH的酸性和CH3COOH的酸性前者小于后者，B不符合题意；SO2Cl2分子和SO2F2分子中硫原子均无孤电子对，所以分子的空间结构均为四面体形，F原子的得电子能力大于氯原子，因为X原子得电子能力越弱，A—X形成的共用电子对之间的斥力越强，所以SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl＞SO2F2分子中∠F—S—F，C符合题意；由于邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键，导致其沸点降低，而对羟基苯甲醛形成分子间氢键，导致其沸点升高，故邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点，D不符合题意。 7．有关下列有机物的说法错误的是(　　) C　解析：分子含有1个甲基、1个氧，故其同分异构体中可以有—CH2OH或—OH官能团，故其同分异构体中有醇类和酚类物质，A正确；萘、四氯化碳均为非极性分子，水为极性分子，可用“相似相溶”规律解释，B正确；H2O形成的氢键多于CH3CH2OH，形成氢键越多，沸点越高，C错误；环己烷中碳为sp3杂化，故所有C—C—C键角均小于120°，D正确。 8．茶文化是中国人民对世界饮食文化的一大贡献，茶叶中含有少量的咖啡因(结构简式如图所示)。下列关于咖啡因的说法正确的是(　　) A．咖啡因的分子式为C8H9N4O2 B．咖啡因分子中采取sp2与 sp3杂化的碳原子个数比为5∶3 C．咖啡因分子中五元杂环与H2加成的产物含有 1 个手性碳原子 D．咖啡因分子间存在氢键，其熔点、沸点较高 B　解析：由咖啡因的结构简式可知，其分子式为C8H10N4O2，A错误；该分子中双键碳原子采取sp2杂化，甲基上的碳原子采取sp3杂化，故采取sp2与 sp3杂化的碳原子个数比为5∶3，B正确；咖啡因分子中五元杂环与H2加成的产物中，与六元杂环共用的两个碳原子均是手性碳原子，C错误；咖啡因分子中不存在与电负性较大的氮原子相连的氢原子，故不能形成氢键，D错误。 9．二氟化二氧(O2F2)是一种极强的氧化剂和氟化剂，可以发生反应H2S＋4O2F2===SF6＋2HF＋4O2。下列说法不正确的是(　　) A．H2S分子的空间结构为V形，键角小于109°28′ B．O2F2分子中存在极性键和非极性键 C．根据“相似相溶”规律，O2易溶于水，HF难溶于水 D．HF的沸点在同主族元素形成的氢化物中最高 C　解析：H2S中心硫原子价层电子对数为4，含2个孤电子对，则VSEPR模型为四面体形，略去孤电子对，则H2S的空间结构为V形，由于孤电子对排斥作用大于成键电子对的排斥作用，故H2S的键角小于109°28′，A正确；O2F2的结构式为F—O—O—F，存在极性键(O—F)和非极性键(O—O)，B正确；O2是非极性分子，HF和H2O都是极性分子，且HF和H2O之间可形成氢键，故HF易溶于水，O2难溶于水，C错误；HF形成分子间氢键，同主族其他元素的氢化物只存在范德华力，故HF的沸点在同主族元素形成的氢化物中最高，D正确。 10．科学家研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如图所示)。已知该分子中N—N—N的键角都是108.1°，下列有关N(NO2)3的说法正确的是(　　) A.分子中N、O间形成的共价键是非极性键 B．分子中4个氮原子共平面 C．该分子中的中心氮原子采取sp3杂化 D．该分子属于非极性分子 C　解析：不同种元素原子形成的共价键为极性共价键，分子中N、O间形成的共价键是极性键，A错误；根据结构可知，N—N—N的键角都是108.1°，由于中心氮原子σ键电子对数为3，还剩余1个孤电子对，价层电子对数为4，中心氮原子采取sp3杂化，分子的空间结构为三角锥形，B错误，C正确；该分子结构并非高度对称，正电中心和负电中心不重合，则该分子为极性分子，D错误。 11．甲硫氨酸是构成人体的必需氨基酸之一，结构简式如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．基态氧原子的电子有5种不同的空间运动状态 B．甲硫氨酸分子含有手性碳原子，故存在手性异构体 C．甲硫氨酸分子中碳原子的杂化轨道类型有sp2和sp3 D．甲硫氨酸分子间不能形成氢键 D　解析：原子核外的电子占有几个原子轨道就有几种空间运动状态，氧原子核外共占有5个原子轨道，则基态氧原子的电子有5种空间运动状态，A正确；该分子中连有—NH2的碳原子是手性碳原子，故属于手性分子，存在手性异构体，B正确；该分子中C===O上的碳原子是sp2杂化，其他碳原子都是sp3杂化，C正确；甲硫氨酸分子含有氨基和羧基，分子间能形成氢键，D错误。 12．(2024·辽宁丹东期末)下列陈述Ⅰ与陈述Ⅱ均正确且具有因果关系的是(　　) 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ A 酸性：CF3COOH＜CCl3COOH CCl3COOH的相对分子质量大，酸性强 B 沸点：H2Se＞H2S 两者组成和结构相似，H2Se相对分子质量大，沸点高 C 水中溶解度：乙醇＜戊醇 两者分子结构相似，戊醇烃基较大，在水中溶解度大 D 沸点：对羟基苯甲酸＜邻羟基苯甲酸 对羟基苯甲酸的空间对称性好，沸点低 B　解析：酸性：CF3COOH>CCl3COOH是因为氟的电负性强于氯，使得F—C的极性强于Cl—C，从而导致CF3COOH 中羧基上的羟基更易电离出氢离子，与两者相对分子质量大小无关，A错误；H2Te和H2S均为分子晶体，两者组成和结构相似，H2Te相对分子质量大，沸点高，B正确；水中溶解度：乙醇>戊醇，两者分子结构相似，戊醇烃基较大，在水中溶解度小，C错误；分子间氢键使物质熔、沸点升高，分子内氢键使物质熔、沸点降低，对羟基苯甲酸中存在分子间氢键，邻羟基苯甲酸中存在分子内氢键，所以沸点：对羟基苯甲酸>邻羟基苯甲酸，D错误。 13．下列关于分子性质的解释错误的是(　　) A．丙酸酸性弱于乙酸，是因为丙酸的烃基长，推电子效应大，其羧基中羟基的极性小 B．H2O比H2S沸点高，是因为O—H键能大于S—H键能 C．乙醇与水任意比互溶，主要是因为乙醇与水易形成分子间氢键 D．沸点：I2＞Cl2，是因为范德华力：I2＞Cl2 B　解析：丙酸酸性弱于乙酸，是因为丙酸的烃基长，推电子效应大，使其羧基中羟基的极性小，羟基的H—O不容易断裂，因此其酸性比CH3COOH弱，A正确；H2O比H2S沸点高，是因为H2O分子之间除存在分子间作用力外，还存在氢键，增加了分子之间的相互作用，而H2S分子之间只存在分子间作用力，而与物质分子内的化学键的键能大小无关，B错误；乙醇与水任意比互溶，主要是因为乙醇与水易形成分子间氢键，增加了分子之间的相互作用，C正确；对于结构相似的物质，分子的相对分子质量越大，范德华力就越大，则克服分子间作用力使物质熔化、汽化消耗的能量就越多，物质的熔点、沸点就越高。I2、Cl2都是由分子构成，二者结构相似，相对分子质量大小为I2＞Cl2，故范德华力大小为I2＞Cl2，所以沸点：I2＞Cl2，D正确。 14．下列关于分子的结构和性质的描述错误的是(　　) A．PF5和PCl5分子均为三角双锥结构，两者的沸点关系为PF5＜PCl5 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．氟的电负性大于氯的电负性，导致三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的酸性 15．物质的组成与结构决定了物质的性质与变化，结构化学是化学研究的重要领域。下列说法正确的是(　　) A．由于氢键的作用，H2O的稳定性强于H2S C．O3的空间结构为V形，其中心原子的杂化方式为sp3杂化 D．在基态14C原子中，核外存在2对自旋相反的电子，其核外电子有4种运动状态 B　解析：氢键与物质的稳定性无关，H2O的稳定性强于H2S，是因为H—O比H—S牢固，A错误；根据题意，水杨酸(OHCOOH)第一级电离形成的离子(OHCOO－)能形成分子内氢键，分子内氢键的形成会使该粒子中酚羟基上的氢离子更难电离，导致OHCOO－的酸性比苯酚的酸性弱，因此相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸)＜Ka(苯酚)，B正确；O3的中心O原子的价层电子对数＝2＋(6－2×2)＝3，且含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥模型判断其中心原子的杂化方式为sp2杂化，O3的空间结构为V形，C错误；基态14C原子电子排布式为1s22s22p2，根据洪特规则，2p能级上的两个电子分别占据一个空轨道，且自旋方向相同，则核外存在2对自旋相反的电子，其核外电子有6种运动状态，D错误。 16．现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表所示： 元素编号 元素性质或原子结构 T 基态原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍 X 基态原子的L层有3个未成对电子 Y 基态原子的L层p电子数比L层s电子数多2个 Z 元素的最高正价为＋7 下列说法正确的是(　　) A．Z2Y分子的空间结构为直线形 B．TX－的T原子采取sp2杂化 C．XH3在H2Y中的溶解度小于TH4在H2Y中的溶解度 D．XZ3为极性分子，TY2为非极性分子 D　解析：T的最外层电子数是次外层电子数的2倍，则T是碳元素；X基态原子的L层有3个未成对电子，则X原子的电子排布式为1s22s22p3，X是氮元素；Y基态原子的L层p电子数比L层s电子数多2个，则Y的电子排布式为1s22s22p4，Y是氧元素。Z元素的最高正价为＋7，则Z是氯元素。Z2Y为Cl2O，中心氧原子采取sp3杂化，含2个孤电子对，则Cl2O为V形结构，A错误；CN－的碳原子与氮原子形成三键，碳原子采取sp杂化，B错误；NH3与H2O形成分子间氢键，则NH3易溶于水，CH4是非极性分子，难溶于水，故NH3在水中溶解度大，C错误；XZ3、TY2分别为NCl3、CO2，其空间结构分别为三角锥形、直线形，故NCl3是极性分子，CO2是非极性分子，D正确。 17．有4个系列同族的物质，101.3 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示： ① He －268.8 (a) －249.5 Ar －185.8 Kr －151.7 ② F2 －188.1 Cl2 －34.6 (b) 58．78 I2 184．4 ③ (c) 19．4 HCl －84.0 HBr －67.0 HI －35.3 ④ H2O 100．0 H2S －60.0 (d) －42.0 H2Te －1.8 对应表中内容，下列叙述正确的是(　　) A．系列①的物质(a)中没有离子键，应有共价键和范德华力 B．系列③中物质(c)的沸点比HCl高是因为(c)中的共价键更牢固 C.系列②中物质(b)的元素的原子序数应为35，且该物质常温下为液态 D．系列④中H2O沸点变化出现反常，是因为分子内有氢键的影响 C　解析：系列①中是稀有气体，物质(a)是Ne，没有化学键，只有范德华力，A错误；系列③是卤化氢，物质(c)是HF，由于HF能形成氢键，故其沸点高于HCl，与共价键无关，B错误；系列②是卤素单质，物质(b)是Br2，溴元素处于氯元素的下一周期，其原子序数为17＋18＝35，常温下Br2是红棕色液体，C正确；系列④是第ⅥA族元素形成的简单氢化物，H2O的沸点反常是由于H2O分子之间形成氢键，D错误。 18．X、Y、Z、M、W 为五种短周期元素，X、Y、Z 是原子序数依次递增的同周期元素，且最外层电子数之和为 15，X 与 Z 可形成XZ2分子；Y 与 M 形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76 g/L；W 的质子数是 X、Y、Z、M 四种元素质子数之和的。下列说法正确的是(　　) A．Y的简单氢化物的热稳定性强于X，与Y的简单氢化物存在氢键有关 B．XZ2、X2M2、W2Z2均为直线形的共价化合物 C．由 X 元素形成的单质在自然条件下有多种同素异形体存在 D．由 X、Y、Z、M 四种元素形成的化合物一定既有离子键，又有共价键 C　解析：由题给信息推知，X、Y、Z、M、W 分别代表C、N、O、H、Na。NH3的稳定性强于CH4，与元素的非金属性有关，与氢键无关，A错误；CO2、C2H2均为直线形共价化合物，Na2O2属于离子化合物，B错误；由碳元素形成的单质在自然条件下有多种同素异形体存在，如金刚石、石墨等，C正确；由 C、N、O、H 四种元素形成的化合物不一定既有离子键又有共价键，如CO(NH2)2只含有共价键，D错误。 (1)CH3OH易溶于水的主要原因是_____________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)该反应中，碳原子的杂化方式由______变为________。 (3)H2O的中心原子上的孤电子对数为____________，VSEPR模型的空间结构为____________。 (4)HCHO分子内σ键与π键个数之比为________，________(填“是”或“不是”)非极性分子。 (5)CH3OH________(填“存在”或“不存在”)对映异构体，判断的理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)CH3OH与水形成分子间氢键 (2)sp3杂化　sp2杂化 (3)2　四面体形　(4)3∶1　不是 (5)不存在　CH3OH分子不含手性碳原子 20．物质的结构决定了物质的性质。请从结构和性质的角度回答下列问题： (1)下列状态的镁中，失去最外层一个电子所需能量最大的是________(填标号)。 (2)在BrCH===CHBr分子中，C—Br采用的成键轨道是________。 (3)基态Fe3＋的价层电子轨道表示式为__________________________；按照核外电子排布，把元素周期表划分为5个区，Fe位于________区。 (4)吡啶()和其衍生物(、)的碱性随N原子电子云密度的增大而增强，其中碱性最强的是________。 (5)吡啶()在水中的溶解度远大于苯，可能原因是________________________________________________________________________。 (5)吡啶能与H2O分子形成分子间氢键，吡啶和H2O均为极性分子，符合“相似相溶”规律，而苯为非极性分子 解析：(1)A、D表示Mg＋，B、C表示Mg，Mg的第二电离能大于第一电离能，所以A、D失去最外层一个电子需要的能量大于B、C，3p能级的能量大于3s能级，3p能级上的电子易失去，电离最外层一个电子所需能量最大的是A。 (2)在BrCH===CHBr分子中碳原子的杂化方式为sp2杂化，因此C—Br采用的成键轨道是sp2-p。 (4)已知—CH3为推电子基团，—F是吸电子基团，则导致N原子电子云密度大小顺序为＞＞，结合题干信息碱性随N原子电子云密度的增大而增强可知，其中碱性最强的为。 (5)已知苯分子为非极性分子，H2O分子为极性分子，且吡啶中N原子上含有孤电子对能与H2O分子形成分子间氢键，从而导致吡啶在水中的溶解度远大于苯，故答案为吡啶能与H2O分子形成分子间氢键，吡啶和H2O均为极性分子“相似相溶”，而苯为非极性分子。 学科网（北京）股份有限公司 $$