内容正文:
分子的性质
配合物与超分子
第三讲
(基础落实课)
|内|容|与|目|标|
1.了解共价键、分子的极性,会判断极性分子和非极性分子。
2.了解氢键和范德华力及其二者对物质性质(溶解性、熔沸点等)的影响。
3.了解配合物的形成、组成、性质及应用。
4.了解常见的超分子及其特征和应用。
一、
二、
逐点清(一) 键的极性与分子
的极性
三、
目 录
逐点清(二) 分子间的作用力
分子的手性
逐点清(三) 配合物与超分子
四、
课时跟踪检测
逐点清(一) 键的极性与分子的极性
[再认再现•旧知新学]
(一)键的极性及对化学性质的影响
1.键的极性
注意:同种元素原子间形成非极性键(X—X),不同种元素原子间形成极性键(—)。
极性
非极性
2.键的极性对化学性质的影响
键的极性对羧酸酸性大小的影响实质是通过改变羧基中羟基的极性而实现的,羧基中羟基的极性越大,越易电离,则羧酸的酸性越强。
①与羧基相邻的共价键的极性越大,羧基中羟基极性越大,则羧酸的酸性越强。
②烷基是推电子基团,从而减小羟基的极性,导致羧酸的酸性减小。一般地,烷基越长,推电子效应越大,羧酸的酸性越弱。如酸性:CF3COOH CCl3COOH
CH2ClCOOH CH3COOH CH3CH2COOH。
>
>
>
>
(二)极性分子与非极性分子
1.概念
极性分子 分子的正电中心和负电中心 ,键的极性的向量和 零
非极性分子 分子的正电中心和负电中心 ,键的极性的向量和 零
≠
=
不重合
重合
2.共价键的极性与分子极性的关系
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)非金属单质分子O3、O2均为非极性分子( )
(2)含有极性键的分子一定为极性分子( )
(3)极性分子中一定含极性键不含非极性键( )
(4)HCOOH、CH3COOH、CH3CH2COOH的酸性依次减弱( )
(5)CH3Cl为四面体形分子,为非极性分子( )
(6)非极性分子中一定含非极性键( )
微点澄清训练
×
×
×
√
×
×
2.下列分子P4、C60、Cl2、NO、H2O2、NO2、SO2、CH2Cl2、CS2、C2H2、SO3、BF3、HCN、HCHO、COS、PCl3属于极性分子的是__________________
;
属于非极性分子的是 。
NO、H2O2、NO2、
SO2、CH2Cl2、HCN、HCHO、COS、PCl3
P4、C60、Cl2、CS2、C2H2、SO3、BF3
[边练边学•实践提能]
√
一、键的极性与分子极性的判断
1.(2025·江苏射阳中学月考)光气(COCl2)是一种重要的有机中间体。反应CHCl3+H2O2===COCl2↑+HCl+H2O可用于制备光气。下列有关叙述正确的是( )
A.CHCl3为非极性分子
B.氯离子的结构示意图为
C.H2O2的电子式为H+[︰︰︰]2-H+
D.COCl2中碳原子的轨道杂化类型为sp2杂化
解析:CHCl3为四面体结构,但不是正四面体,即正负电荷中心不重合,为极性分子,A错误;氯离子原子核外有18个电子,结构示意图为 ,B错误;H2O2是共价化合物,其电子式为H︰︰︰H,C错误;COCl2中含有碳氧双键,碳原子为sp2杂化,D正确。
√
2.下列各组分子中,都属于含极性键的非极性分子的是 ( )
A.CO2、H2S B.C2H4、CH4
C.Cl2、C2H2 D.NH3、HCl
解析:H2S和NH3、HCl都是含极性键的极性分子;Cl2是含有非极性键的非极性分子;CO2、CH4是只含有极性键的非极性分子;C2H4和C2H2是含有极性键和非极性键的非极性分子。
3.已知H2O2分子的结构如图所示,H2O2分子不是直线形的,
两个氢原子犹如在半展开的书的两面上,两个氧原子在书脊位置上,
书页夹角为93°52',而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52'。
试回答:
(1)H2O2分子是含有 键和 键的 (填“极性”或“非极性”)分子。
(2)H2O2难溶于CS2,简要说明理由:____________________________________
。
解析:由H2O2的空间结构图可知,H2O2是极性分子,分子内既有极性键,又有非极性键,而CS2为非极性分子,根据“相似相溶”规律,H2O2难溶于CS2。
极性
非极性
极性
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
二、键的极性对酸性的影响
4.已知高碘酸有两种形式,化学式分别为H5IO6( )和HIO4,前者
为五元酸,后者为一元酸。请比较二者酸性强弱:H5IO6 (填“>”“<”或“=”)
HIO4。依据是 。
<
HIO4分子中非羟基氧较多,—OH极性强,易电离
逐点清(二) 分子间的作用力
分子的手性
[再认再现•旧知新学]
(一)分子间作用力——范德华力和氢键
1.范德华力及其对物质性质的影响
定义 物质分子之间普遍存在的相互作用力,称为范德华力
强弱 范德华力较弱,比化学键的键能小1~2个数量级
影响因素 相对分子质量越大,范德华力越大;分子的极性越大,范德华力越大
对物质性
质的影响 范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越大,物质的熔点、沸点越高,硬度越大
2.氢键及其对物质性质的影响
(1)表示及特征
名师支教
氢键的再认识
含义 氢键是除范德华力之外的另一种分子间作用力,它是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
表示
方法 X—H…Y—(X、Y是电负性很大的原子,一般为N、O、F,可以相同,也可以不同;“—”表示共价键,“…”表示形成的氢键)
特征 氢键具有一定的方向性和饱和性
(2)强弱及对物质性质的影响
强弱 与化学键相比,氢键属于一种较弱的作用力,比化学键的键能小1~2个数量级,但比范德华力强
分类 氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。形成分子内氢键,导致物质的熔、沸点降低;形成分子间氢键,导致物质的熔、沸点升高
分子间氢键对
物质性质的影响 主要表现为使物质的熔、沸点升高,使物质的溶解性增大等
(二)分子溶解性和手性
1.溶解性
(1)“相似相溶”的规律: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。若能形成氢键,则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。
(2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性,如乙醇和水互溶(C2H5OH和H2O中的羟基相近),而戊醇在水中的溶解度明显减小。
(3)分子与H2O反应,也能促进分子在水中的溶解度,如SO2、NH3。
2.分子的手性
(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(或对映异构体)。
(2)手性分子:有手性异构体的分子叫做手性分子。
(3)手性碳原子:在有机化合物分子中,连有四个不同原子或原子团的碳原子叫做手性碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子,如 。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)F2的熔、沸点比Cl2的低是因为F2分子间作用力较小( )
(2)HCl易溶于水是因为HCl与H2O分子间形成氢键( )
(3)H2O分子间形成氢键,故H2O比H2S稳定( )
(4)范德华力是分子间作用力,而氢键是共价键( )
(5)乙醇分子和水分子间只存在范德华力( )
(6)在相同条件下,NH3在水中的溶解度比HCl的大的原因是NH3与H2O形成分子间氢键( )
(7) 为手性分子,存在手性异构体( )
微点澄清训练
√
×
×
×
×
√
×
2.葡萄糖分子的结构简式为CH2OH(CHOH)4CHO,该分子中含有 个手性碳原子。
3.用“X—H…Y”形式表示氢氟酸溶液中的氢键:
。
4
F—H…F,F—H…O,O—H…F,O—H…O
[边练边学•实践提能]
√
一、分子间作用力对物质性质的影响
1.“冰面为什么滑?”,这与冰层表面的结构有关(如图)。下列有关说法错误的是( )
A.由于氢键的存在,水分子的稳定性好,
高温下也很难分解
B.第一层固态冰中,水分子间通过氢键
形成空间网状结构
C.第二层“准液体”中,水分子间形成氢键的机会比固态冰中少
D.当高于一定温度时,“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键断裂,产生“流动性的水分子”,使冰面变滑
解析:水分子的稳定性与氢键无关,A错误。
2.按照要求填空。
(1)H2O在乙醇中的溶解度大于H2S,其原因是 。
(2)已知苯酚( )具有弱酸性,其K=1.1×10-10;水杨酸第一级电离形成的
离子 能形成分子内氢键。据此判断,相同温度下电离平衡常数K2(水杨酸) (填“>”或“<”)K(苯酚),其原因是______________________________________
。
水分子与乙醇分子之间能形成氢键
<
易形成分子内氢键,比苯酚—OH
中的H难电离
(3)化合物NH3的沸点比化合物CH4的高,其主要原因是 。
(4)现有有机物A( )和有机物B( )的混合物,工业上用水蒸气蒸馏法将A和B进行分离,首先被蒸出的成分是 ,原因是________________________
。
NH3分子间能形成氢键
A
A易形成分子内氢键,B易
形成分子间氢键,所以B的沸点比A的高
二、手性分子与手性碳原子
3.化合物Y是一种天然除草剂,其结构如图所示。
(1)化合物Y中手性碳原子数为 。
(2)Y与足量H2加成后,产物分子中手性碳原子数为 。
解析:Y与足量H2加成后生成 ,一共7个手性碳。
1
7
逐点清(三) 配合物与超分子
[再认再现•旧知新学]
(一)配合物
1.配位键
成键原子一方提供 ,另一方提供 形成共价键。即配位键为“电子对给予—接受”键,是一种特殊的共价键。如N中有 个配位键,该配位键与其他3个N—H的键长、键能完全相同。
孤电子对
空轨道
1
2.配合物
(1)概念:通常把 或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物,简称配合物。
(2)组成:如[Cu(NH3)4]SO4
①配体有孤电子对,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。
②中心原子有空轨道,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。
注意:当配体中有两种原子有孤电子对时,电负性小的原子为配位原子,如CO作配体时C为配位原子。
金属离子
3.配合物的生成实验探究
(1)CuSO4溶液 Cu(OH)2(蓝色沉淀) [Cu(NH3)4]2+(深蓝色),其反应的离子方程式为 ,
。
(2)FeCl3溶液 [Fe(SCN)]2+(红色),KSCN溶液检验Fe3+。
(3)NaCl溶液 AgCl(白色沉淀) [Ag(NH3)2]+,反应的离子方程式为Cl-+Ag+===AgCl↓,AgCl+2NH3===[Ag(NH3)2]++Cl-。
注意:Fe3+与SCN-可以形成6种配离子或分子[Fe(SCN)]2+、[Fe(SCN)2]+、Fe(SCN)3、[Fe(SCN)4]-、[Fe(SCN)5]2-、[Fe(SCN)6]3-,上述物质均为红色。
C+2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2N
Cu(OH)2+4NH3=== [Cu(NH3)4+2OH-
4.配合物的种类与应用
配合物种类繁多,如叶绿素、血红素和维生素B12都是配合物。如叶绿素中Mg2+为中心离子,大环有机物作配体,配位原子为N。配合物在医药科学、化学催化剂、新型分子材料等领域应用广泛。
(二)超分子
定义 由两种或两种以上的分子通过 形成的分子聚集体。这里的分子也包括离子
特点 超分子这种分子聚集体,有的是有限的,有的是无限伸展的
应用 示例一:分离C60和C70
示例二:冠醚识别碱金属离子
冠醚与合适的碱金属离子形成超分子
特征 超分子的两特征分别为分子识别和自组装
分子间相互作用
微点澄清训练
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)配位键实质上是一种特殊的共价键( )
(2)提供孤电子对的微粒既可以是分子,也可以是离子( )
(3)有配位键的化合物就是配位化合物( )
(4)Na[Al(OH)4]属于配合物( )
(5)在配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Cl-均可与AgNO3反应生成AgCl沉淀( )
(6)Ni(CO)4是配合物,它是由中心原子与配体构成的( )
(7)杯酚与C60可以形成超分子进而分离C60与C70 ( )
√
√
×
√
×
√
√
2.填表。
3.1 mol [Ni(NH3)6]2+中σ键数目为 。
配合物 配离子 配体 配位原子 配位数
①K2[Cu(CN)4]
②Na2[PtCl6]
③[Cd(NH3)4](OH)2
[Cu(CN)4]2-
CN-
C
4
[PtCl6]2-
Cl-
Cl
6
[Cd(NH3)4]2+
NH3
N
4
24NA
[边练边学•实践提能]
√
一、配位键与配合物
1.关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物,下列说法正确的是( )
A.配位体是Cl-和H2O,配位数是8
B.中心离子是Ti4+,配离子是[TiCl(H2O)5]2+
C.内界和外界中Cl-的数目比是1∶2
D.在1 mol该配合物中加入足量AgNO3溶液,可以得到3 mol AgCl沉淀
解析:A.配位数为6,错误;B.中心离子是Ti3+,错误;D.1 mol该配合物与足量AgNO3溶液反应,可以得到2 mol AgCl沉淀,错误。
2.(1)钌⁃多吡啶配合物具有丰富的光化学和光物理信息,
结构简式如图所示。钌(Ⅱ)的配位数是 ,N原子的杂化
类型为 ,配体有 种。
(2)无水CrCl3与NH3作用可形成化学式为CrCl3·5NH3的配位化合物。向该配位化合物的水溶液中加入AgNO3溶液,CrCl3·5NH3中的氯元素仅有转化为AgCl沉淀;向另一份该配位化合物的水溶液中加入足量NaOH浓溶液,加热并用湿润红色石蕊试纸检验生成的气体时,试纸未变色。该配位化合物的结构简式为
。
6
sp2、sp3
2
[Cr(NH3)5Cl]Cl2
解析:根据向CrCl3·5NH3的水溶液中加入硝酸银溶液,CrCl3·5NH3中的氯元素有转化为AgCl沉淀,说明有的Cl参与形成配位键,加入NaOH浓溶液,不产生氨气,说明CrCl3·5NH3中的NH3全部参与形成配位键,故该配合物的结构简式为[Cr(NH3)5Cl]Cl2。
二、超分子
3.下列关于超分子的说法中,不正确的是( )
A.超分子是由两种或两种以上的分子必须通过氢键相互作用形成的分子聚集体
B.将C60加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中会形成超分子
C.碱金属离子虽然不是分子,但冠醚在识别碱金属离子时,形成的也是超分子
D.超分子的重要特征是自组装和分子识别
解析:超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体,A错误。
√
4.冠醚是一种超分子,它能否适配碱金属离子与其空腔直径和离子直径有关。二苯并⁃18⁃冠⁃6与K+形成的配离子的结构如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.冠醚可以用来识别碱金属离子
B.二苯并⁃18⁃冠⁃6也能适配Li+
C.该冠醚分子中碳原子杂化方式有2种
D.一个配离子中配位键的数目为6
冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子(直径/pm)
15⁃冠⁃5 170~220 Na+(204)
18⁃冠⁃6 260~320 K+(276)、Rb+(304)
21⁃冠⁃7 340~430 Cs+(334)
√
解析:由表知,碱金属离子在冠醚空腔直径范围内,冠醚与碱金属离子的包含物都是超分子,可以识别碱金属离子,A正确;Li+半径小于Na+;则二苯并⁃18⁃冠⁃6不能适配Li+,B错误;该冠醚分子中苯环碳原子为sp2杂化、其他碳链上的碳原子为sp3杂化,C正确;由结构简式可知,一个配离子中配位键的数目为6,D正确。
随堂训练——融会贯通本课主干知识
阅读下列材料,完成1~3题。
西北工业大学曾华强课题组借用足球烯核心,成功实现了高效且选择性可精准定制的离子跨膜运输,如图1所示。已知:图中的有机物为“冠醚”,命名规则是“环上原子个数⁃冠醚⁃氧原子个数”。 冠醚是皇冠状的分子,可用不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子。18⁃冠⁃6(18指C、O原子总数,6指氧原子数)与钾离子形成的超分子结构如图2所示。
√
1.关于图1,下列说法正确的是 ( )
A.冠醚分子中C原子的杂化类型为sp2
B.冠醚和碱金属离子通过离子键形成超分子
C.不同冠醚与不同碱金属作用,中心碱金属离子的配位数是不变的
D.18⁃冠⁃6与K+作用不与Li+和Na+作用,反映了超分子“分子识别”的特征
解析:由题干冠醚的分子结构简式可知,冠醚分子中C原子周围均形成了4个σ键,故碳原子的杂化类型为sp3,A错误;冠醚与碱金属离子之间的配位键属于共价键,不是离子键,B错误;中心碱金属离子的配位数是随着空穴大小不同而改变的,C错误;冠醚识别碱金属离子的必要条件是冠醚空腔直径与碱金属离子直径适配,18⁃冠⁃6与K+作用,但不与Li+或Na+作用说明超分子具有“分子识别”的特征,D正确。
√
2.关于图2,下列说法错误的是 ( )
A.1 mol 18⁃冠⁃6超分子中配位键数目为6NA
B.18⁃冠⁃6可以与锂离子络合
C.HO(CH2)2O(CH2)2O(CH2)2OH与
Cl(CH2)2O(CH2)2O(CH2)2Cl可合成18⁃冠⁃6
D.该超分子熔点较高
解析:由图可知,中心K+周围形成了6个配位键,因此配位数为6,1 mol 18⁃冠⁃6超分子中配位键数目为6NA,A正确;18⁃冠⁃6可以与K+形成超分子,不能与锂离子络合,B错误;HO(CH2)2O(CH2)2O(CH2)2OH与Cl(CH2)2O(CH2)2O(CH2)2Cl可发生取代反应合成18⁃冠⁃6 ,C正确;冠醚与碱金属离子通过配位键形成超分子,该超分子为阳离子,该阳离子与阴离子形成离子晶体,熔点较高,D正确。
√
3.某同学对甲苯与高锰酸钾水溶液反应速率做了如下两个实验探究:
下列有关说法不正确的是 ( )
A.冠醚实现了水相与有机相间物质转移
B.K+与冠醚形成的超分子可溶于甲苯
C.18-冠-6合钾离子中所有非氢原子可以位于同一平面
D.实验1反应速率小的原因是高锰酸钾与甲苯接触不充分
实验 实验操作 现象
1 取一定量的甲苯与一定体积一定浓度的高锰酸钾水溶液,混合,振荡 用时10 min,紫色褪去
2 在实验1的试剂取量基础上,再加入18-冠-6,振荡 用时4.5 min,紫色褪色
解析:K+与冠醚形成超分子,这种超分子可溶于甲苯,加入冠醚中的钾离子因静电作用将高锰酸根离子带入有机相中,即冠醚实现了水相与有机相间物质转移,A、B正确;由题干18-冠-6分子结构可知,18-冠-6合钾离子中存在sp3杂化的碳原子,故不可能所有非氢原子位于同一平面,C错误;实验1由于高锰酸钾不溶于甲苯,氧化剂高锰酸钾与还原剂甲苯接触不充分,导致褪色时间较长,反应速率较小,D正确。
课时跟踪检测
(说明:标 的为难度题,建议教师重点讲评)
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一、选择题
1.下列说法错误的是( )
A.卤化氢中,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
解析:HF分子之间存在氢键,故熔、沸点相对较高,A正确;能形成分子间氢键的物质熔、沸点较高,邻羟基苯甲醛容易形成分子内氢键,对羟基苯甲醛易形成分子间氢键,所以邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的沸点低,B正确;H2O分子最多与周围H2O分子形成4个氢键,而HF分子最多与周围HF分子形成两个氢键,氢键越多,熔、沸点越高,所以H2O的熔、沸点高,C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正确。
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2.下列化合物中含有2个手性碳原子的是 ( )
A. B.
C. D.
解析:A.只有次甲基上的碳原子为手性碳原子,不符合题意;B.除醛基外的碳原子都为手性碳原子,符合题意;C.除羧基外的碳原子都为手性碳原子,不符合题意;
D.与苯环相连的碳原子为手性碳原子,不符合题意。
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3.下列微粒中含有配位键的是 ( )
①H3O+ ②N ③[Cu(H2O)4]2+ ④[Fe(SCN)6]3- ⑤CuC ⑥CH4 ⑦NH3
A.①②③④⑤ B.①③⑥ C.④⑤⑦ D.②④⑥
解析:①H2O+H+===H3O+,H2O中O与H+之间存在配位键;②NH3+H+===N,NH3中N与H+之间形成配位键;③Cu2++4H2O=== [Cu(H2O)4]2+ ,Cu2+ 与H2O中O之间形成配位键;④Fe3++6SCN-=== [Fe(SCN)6]3-,Fe3+与SCN-之间形成配位键;⑤Cu2++4Cl-===CuC,Cu2+与Cl-之间形成配位键;⑥CH4不含配位键;⑦NH3不含配位键。
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4.下列说法不正确的是 ( )
A.HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高与分子间作用力大小有关
B.H2O的熔、沸点高于H2S是由于H2O分子间存在氢键
C.甲烷可与水形成氢键
D.白酒中,乙醇分子和水分子间存在范德华力和氢键
解析:HCl、HBr、HI都是分子晶体,组成结构相似,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔、沸点越高,因此HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高与分子间作用力大小有关,故A正确;H2O由于O原子的电负性强,半径小,所以分子之间存在氢键,熔化和汽化都需要克服分子间作用力,氢键的存在使得熔点和沸点升高,所以H2O的熔、沸点高于H2S,故B正确;氢键是电负性较强的元素(通常是N、O、F)和H之间的一种分子间作用力,由于甲烷分子中C原子的电负性较弱,所以甲烷和水不能形成氢键,故C错误;乙醇分子和水分子间存在氢键,也存在范德华力, 故D正确。
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5.(2025·江苏南通等八市调研测试)NH3与Cl2O混合发生反应:
10NH3+3Cl2O===6NH4Cl+2N2+3H2O。下列说法正确的是 ( )
A.NH3中N元素的化合价为-3
B.Cl2O是非极性分子
C.NH4Cl晶体属于共价晶体
D.N2的电子式为N︙︙N
解析:NH3中N元素的化合价为-3,A正确;Cl2O的空间结构为V形,正负电荷中心不重合,是极性分子,B错误;NH4Cl晶体由N和Cl-构成,属于离子晶体,C错误;N2的电子式为︰N︙︙N︰,D错误。
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6.(2025·江苏泰州靖江高级中学月考)冠醚因分子结构形如皇冠而得名。某冠醚分子c可识别K+,其合成方法如图:
下列说法不正确的是( )
A.a、b均可与NaOH溶液反应
B.b中C和O均采取sp3杂化
C.c中所有原子可能共平面
D.冠醚络合哪种阳离子取决于环的大小等因素
解析:a含有酚羟基,具有弱酸性,能与NaOH发生中和反应,b含有碳氯键,能在NaOH溶液中发生水解反应,A正确;b中C和O均采取sp3杂化,B正确;c有sp3杂化的碳原子,不可能所有原子共平面,C错误;冠醚络合哪种阳离子由环的大小、氧原子的数目、氧原子间的空隙大小等共同决定,D正确。
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7.在碱性溶液中,Cu2+可与缩二脲形成紫色配离子,其结构如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.电负性:O>N>C>H
B.该配离子中能与水分子形成氢键的原子有N、O和H
C.1 mol该配离子中含有6 mol配位键
D.已知缩二脲的分子式为C2H5N3O2,则由尿素[CO(NH2)2]生成缩二脲的反应类型为取代反应
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解析:同一周期从左到右主族元素的电负性逐渐变大,故电负性:O>N>C,且三者电负性均大于氢,A正确;由图可知,N、O能与水分子中的H原子形成氢键,H能与水分子中的O原子形成氢键,B正确;由图可知,该配离子中,2个Cu2+与其他原子共形成8个配位键,故1 mol该配离子中含有8 mol配位键,C错误;缩二脲的分子式为
C2H5N3O2,结构简式为 ,结合尿素的结构简式( )判断,由尿素生成缩二脲的反应类型为取代反应,D正确。
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8.一种杯酚的合成过程如图所示。该杯酚盛装C60后形成超分子。下列说法正确的是 ( )
A.该杯酚的合成过程中发生了消去反应
B.每合成1 mol该杯酚,消耗4 mol HCHO
C.杯酚盛装C60形成的超分子中,存在范德华力和氢键
D.该杯酚具有“分子识别”特性,能盛装多种碳单质
解析:该杯酚的合成过程中,酚羟基邻位的H原子被取代,为取代反应,A错误;苯环之间含8个—CH2—,可知每合成1 mol该杯酚,消耗8 mol HCHO,B错误;杯酚盛装C60后形成超分子,分子之间存在范德华力,分子内相邻的—OH之间形成氢键,C正确;该杯酚具有“分子识别”特性,空隙大小固定,只能盛装C60后形成超分子,D错误。
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9.下列有关物质结构与性质的说法错误的是 ( )
A.I2易溶于CCl4,可从I2和CCl4都是非极性分子的角度解释
B.对羟基苯甲酸存在分子内氢键,是其沸点比邻羟基苯甲酸高的主要原因
C.AgCl溶于氨水,是由于AgCl与NH3反应生成了可溶性配合物[Ag(NH3)2]Cl
D.熔融NaCl能导电,是由于熔融状态下产生了自由移动的Na+和Cl-
解析:单质碘和四氯化碳都是非极性分子,根据相似相溶原理,I2易溶于CCl4,A正确;分子间氢键可以增大其熔沸点,则对羟基苯甲酸存在分子间氢键,是其沸点比邻羟基苯甲酸的高的主要原因,B错误;银离子可以和氨气形成配合物离子,导致氯化银可以溶解在氨水中,C正确;氯化钠在熔融状态产生了自由移动的Na+和Cl-,从而可以导电,D正确。
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10.由硫酸铜溶液制取硫酸四氨合铜晶体{[Cu(NH3)4]SO4·H2O}的实验如下:
步骤1:向盛有4 mL 0.1 mol·L-1蓝色CuSO4溶液的试管中,滴加几滴1 mol·L-1氨水,有蓝色沉淀生成;
步骤2:继续滴加氨水并振荡试管,沉淀溶解,得到深蓝色溶液;
步骤3:向试管中加入8 mL 95%乙醇,并用玻璃棒摩擦试管壁,有深蓝色晶体析出。
下列说法正确的是( )
A.CuSO4溶液呈蓝色的原因是Cu2+是蓝色的
B.步骤2所发生反应的离子方程式为Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH-
C.步骤3中用玻璃棒摩擦试管壁是为了防止晶体析出时附着在试管壁上
D.H2O与Cu2+的配位能力大于NH3
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解析:A项,CuSO4溶液呈蓝色的原因是[Cu(H2O)4]2+是蓝色的,错误;B项,
Cu(OH)2与NH3反应生成配离子[Cu(NH3)4]2+,正确;C项,玻璃棒摩擦试管壁是为了促使晶体快速结晶,错误;D项,[Cu(H2O)4]2+与NH3反应生成[Cu(NH3)4]2+,说明NH3的配位能力更强,错误。
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11.(2025·苏州高三调研)BF3极易水解生成HBF4(HBF4在水中完全电离为H+和B)和硼酸(H3BO3),硼酸和甲醇在浓硫酸存在下生成挥发性的硼酸甲酯[B(OCH3)3],硼酸甲酯主要用作热稳定剂、木材防腐剂等。高温下Al2O3和焦炭在氯气的氛围中获得AlCl3。GaN的结构与晶体硅类似,是第三代半导体研究的热点。铊(Tl)位于元素周期表中第6周期,于1861年发现。下列说法正确的是( )
A. B中存在配位键
B.B(OCH3)3分子间能形成氢键
C.Tl原子基态价层电子排布式为6s26p3
D.GaN属于离子晶体
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解析:A项,BF3中B为缺电子物质,存在空轨道,F-上有孤电子对,所以BF3与F-之间存在配位键,正确;B项,氢键的表达为X—H…Y,X、Y指N、O、F等原子,
B(OCH3)3中O与C相连,故B(OCH3)3分子间不存在氢键,错误;C项,Tl位于ⅢA族,最外层有3个电子,则基态价层电子排布式为6s26p1,错误;D项,GaN的结构与晶体硅类似,则GaN属于共价晶体,错误。
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12.POC材料可用于制备超薄膜以减少电池系统中电解液的用量,保证锂硫电池的高能量密度,其制备反应如图( )。下列关于X、Y、POC的说法错误的是( )
A.1 mol X分子中含有18 mol σ键
B.1 mol Y分子中有2 mol手性碳原子
C.在水中的溶解性:POC>X
D.X能与酸性高锰酸钾溶液反应使其褪色
解析:由题给X的结构可知,1 mol X分子中含有18 mol σ键,A正确;Y分子中含有2个手性碳原子,如图(*表示手性碳原子的位置) ,B正确;X分子中含有3个亲水基团(醛基),而POC分子中基团的亲水性都很弱,因此在水中的溶解度:X>POC,C错误;X分子中的醛基可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,因此X能与酸性高锰酸钾溶液反应使其褪色,D正确。
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二、非选择题
13.(9分)(2023·海南卷·节选)我国科学家发现一种钡配合物Ⅰ可以充当固氮反应的催化剂,反应过程中经历的中间体包括Ⅱ和Ⅲ。
( 代表单键、双键或三键)
回答问题:
(1)配合物Ⅰ中钒的配位原子有4种,它们是 。
解析:根据题干配合物Ⅰ的结构图,中心原子钒的配位原子有C、O、P、Cl;
C、O、P、Cl
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二、非选择题
13.(9分)(2023·海南卷·节选)我国科学家发现一种钡配合物Ⅰ可以充当固氮反应的催化剂,反应过程中经历的中间体包括Ⅱ和Ⅲ。
( 代表单键、双键或三键)
回答问题:
(2)配合物Ⅰ中,R'代表芳基,V—O—R'空间结构呈角形,原因是_________________
。
解析:根据VSEPR模型,中心原子氧原子的价层电子对数为4,其中孤电子对数为2,空间结构呈角形;
根据VSEPR模型,
氧原子的价层电子对数为4,其中孤电子对数为2,成键电子对之间呈角形
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二、非选择题
13.(9分)(2023·海南卷·节选)我国科学家发现一种钡配合物Ⅰ可以充当固氮反应的催化剂,反应过程中经历的中间体包括Ⅱ和Ⅲ。
( 代表单键、双键或三键)
回答问题:
(3)配合物Ⅱ中,第一电离能最大的配位原子是 。
解析:配合物Ⅱ中,第一电离能最大的配位原子是N;
N
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二、非选择题
13.(9分)(2023·海南卷·节选)我国科学家发现一种钡配合物Ⅰ可以充当固氮反应的催化剂,反应过程中经历的中间体包括Ⅱ和Ⅲ。
( 代表单键、双键或三键)
回答问题:
(4)配合物Ⅱ和Ⅲ中,钒的化合价分别为+4和+3,配合物Ⅱ、Ⅲ和N2三者中,两个氮原子间键长最长的是 。
解析:结合题干所给配合物Ⅱ和Ⅲ的结构,钒的化合价分别为+4和+3,配合物Ⅱ中氮原子间是氮氮单键,配合物Ⅲ中为氮氮双键, N2中为氮氮三键,故配合物Ⅱ中两个氮原子间键长最长。
配合物Ⅱ
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