内容正文:
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第二章 分子结构与性质
第三节 分子结构与物质的性质
第一课时 共价键的极性
1.能利用电负性判断共价键的极性,能根据共价分子的结构特点说明简单分子的某些性质。2.能根据分子结构特点和键的极性来判断分子的极性,并据此对分子的一些典型性质及其应用作出解释。
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学习理解
01
课时作业
04
目录
CONTENTS
探究应用
02
总结提升
03
学习理解
分类 极性共价键 非极性共价键
成键原子 _____元素的原子 _____元素的原子
电子对 _____偏移 _______偏移
成键原子的电性 一个原子呈正电性(δ+)
一个原子呈负电性(δ-) 呈_______
1.键的极性和分子的极性
(1)键的极性
不同
同种
发生
不发生
电中性
学习理解
5
(2)分子的极性
①极性分子和非极性分子
②键的极性与分子极性之间的关系
a.只含非极性键的分子一定是_______分子。
b.含有极性键的分子,如果分子中各个键的极性的向量和等于零,则为_______分子,否则为_____分子。
不重合
不等于零
重合
等于零
非极性
非极性
极性
学习理解
6
2.键的极性对化学性质的影响
羧酸酸性大小与其分子的组成和结构有关
(1)推电子基团的烷基越长,推电子效应越___,使得羧基上的_____的极性越___,羧酸的酸性越___。如:CH3COOH的酸性__C2H5COOH的酸性___CH3CH2CH2COOH的酸性。
(2)基团的极性越大,使得羧基上的_____的极性越___,羧酸的酸性越___,如:基团极性的大小顺序为—CF3>—CCl3>—CHCl2>—CH2Cl,则酸性的强弱顺序为CF3COOH__CCl3COOH __CHCl2COOH __CH2ClCOOH。
大
羟基
小
弱
>
>
羟基
大
强
>
>
>
学习理解
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判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)非极性键只存在于双原子单质分子中。 ( )
(2)SO2、SO3、BF3、NCl3都是极性分子。 ( )
(3)极性分子中不可能含有非极性键。 ( )
(4)含有极性键的分子一定是极性分子。 ( )
(5)O—H键的极性比N—H键的强。 ( )
(6)中心原子为sp杂化的AB2型分子为非极性分子。 ( )
(7)F3CCOOH的酸性大于Cl3CCOOH的酸性。 ( )
×
√
×
×
×
√
√
学习理解
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探究应用
知识点一 分子的极性的判断方法
1.根据极性键的极性的向量和是否为零判断
探究应用
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判断分子极性时首先要弄清分子的空间结构,再确定向量的方向。极性的向量方向由电负性小的原子指向电负性大的原子,而中心原子上的孤电子对,由于没有被共用,电子云概率密度大,因此极性的向量方向始终是由原子指向孤电子对。
2.化合价法:ABm型分子中,中心原子化合价的绝对值等于其价电子数时,该分子为非极性分子,此时分子的空间结构对称;若中心原子化合价的绝对值不等于其价电子数,则分子的空间结构不对称,其分子为极性分子,具体实例如下:
探究应用
11
分子 BF3 CO2 PCl5 SO3 H2O NH3 SO2
中心原子化合价
的绝对值 3 4 5 6 2 3 4
中心原子的
价电子数 3 4 5 6 6 5 6
分子极性 非极性 非极性 非极性 非极性 极性 极性 极性
探究应用
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3.根据分子所含键的类型及分子的空间结构判断
探究应用
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4.根据中心原子最外层电子是否全部成键判断
ABm型分子中的中心原子最外层电子若全部成键,则不存在孤电子对,此分子为非极性分子;若未全部成键,存在孤电子对,此分子为极性分子。
如CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键,它们都是非极性分子。
H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键,它们都是极性分子。
探究应用
[练1] 研究表明:H2O2具有如图所示的空间结构,两个氢原子像在一本半展开的书的两页纸上,两页纸面的夹角为94°,氧原子在书的夹缝上,O—H键与O—O键之间的夹角为97°。下列说法不正确的是 ( )
A.H2O2分子中既含极性键,又含非极性键
B.H2O2为极性分子
C.H2O2分子中的两个O原子均是sp3杂化
D.H2O2分子中既有σ键,又有π键
探究应用
15
[练2] 在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2中:
(1)以非极性键结合的非极性分子是_____。
(2)以极性键相结合,具有直线形结构的非极性分子是_____。
(3)以极性键相结合,具有三角锥形结构的极性分子是_____。
(4)以极性键相结合,具有四面体结构的非极性分子是_____。
(5)以极性键相结合,具有V形结构的极性分子是_____。
(6)以极性键相结合,而且分子极性最大的是____。
N2
CS2
NH3
CH4
H2O
HF
探究应用
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知识点二 键的极性对化学性质的影响
1.键的极性对物质的化学性质有重要影响
由于不同的成键原子间电负性的差异,共用电子对会发生偏移,偏移的程度越大,即共价键的极性越强,在反应中越容易断裂。
2.羧酸的酸性大小与分子组成和结构的关系
(1)含卤素原子的一元羧酸的酸性
①含相同个数的不同卤素原子的羧酸,卤素原子的电负性数值越大,酸性越强。
探究应用
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②含不同数目的同种卤素原子的羧酸,卤素原子的数目越多,羧酸的酸性越强。
(2)只含烷基的一元羧酸的酸性
烃基越长,酸性越弱。
(3)只含烷基的多元羧酸的酸性
烃基所含碳原子数越少,羧基个数越多,酸性越强。
探究应用
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羧酸 pKa
丙酸(C2H5COOH) 4.88
乙酸(CH3COOH) 4.76
甲酸(HCOOH) 3.75
氯乙酸(CH2ClCOOH) 2.86
二氯乙酸(CHCl2COOH) 1.29
三氯乙酸(CCl3COOH) 0.65
三氟乙酸(CF3COOH) 0.23
[练3] 已知羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量,pKa越小,酸性越强。分析表中数据,下列结论正确的是( )
A.相对分子质量越大,羧酸的酸性越强
B.羧酸的酸性强弱与分子中氢原子数目
有关
C.连接羧基的烃基越长,羧酸的酸性越强
D.连接羧基的基团的极性越大,羧酸的酸
性越强
探究应用
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[练4] 比较下列酸的酸性大小(填“>”“<”或“=”)。
(1)乙酸____丙酸。
(2)三氯乙酸____三溴乙酸。
(3)三氯乙酸____二氯乙酸____氯乙酸。
>
>
>
>
探究应用
20
总结提升
本课总结
自我反思:﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍
总结提升
22
随堂提升
1.下列关于共价键的叙述中,不正确的是 ( )
A.由不同元素的原子形成的共价键一定是极性键
B.由同种元素的原子形成的双原子分子中的共价键一定是非极性键
C.化合物中不可能含有非极性键
D.当氧原子与氟原子形成共价键时,共用电子偏向氟原子
解析:某些化合物如Na2O2、H2O2中均含有非极性键。
总结提升
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2.关于下列反应的说法正确的是(图中共有三种原子) ( )
A.反应过程中E中共价键断裂,G中共价键保持不动
B.E中存在非极性键
C.M分子有可能是HCl
D.该反应中有三种极性分子
解析:在反应中,G分子中的共价键断裂,A错误;E分子中两种元素的原子之间形成的共价键是极性共价键,B错误;CH4与Cl2发生取代反应生成CH3Cl与HCl,M可能是HCl,C正确;E、G为非极性分子,L、M为极性分子,D错误。
总结提升
24
3.已知:三氯乙酸(CCl3COOH)的酸性强于三溴乙酸(CBr3COOH)的酸性。下列对于该事实的解释不正确的是( )
A . CCl3COOH的相对分子质量小于CBr3COOH的相对分子质量
B.氯的电负性大于溴的电负性
C.CCl3COOH的羧基中的羟基更易电离
D.Cl—C的极性大于Br—C的极性
总结提升
25
4.三氯化硼(BCl3)的熔点为-107 ℃,沸点为12.5 ℃,能水解,分子中键与键之间的夹角为120°。下列有关叙述正确的是 ( )
A.三氯化硼在液态时能导电而在固态时不能导电
B.三氯化硼的中心原子采用sp杂化
C.三氯化硼分子呈平面三角形,属于非极性分子
D.三氯化硼分子的空间结构类似三氯化磷
总结提升
26
解析:三氯化硼是共价化合物,液态时不能电离出自由移动的离子,不能导电,故A错误;三氯化硼分子中硼原子的价层电子对数为3,孤电子对数为0,中心原子采用sp2杂化,分子的空间结构为平面三角形,属于非极性分子,故B错误,C正确;三氯化硼分子的空间结构为平面三角形,三氯化磷分子中磷原子的价层电子对数为4,孤电子对数为1,分子的空间结构为三角锥形,二者的空间结构不同,故D错误。
总结提升
27
5.用下列粒子的化学式填空:CO2、SiCl4、(NH4)2SO4、H2S、C2H4、Cl2、NH3、H2O2、NaOH。
(1)只含非极性键的非极性分子:____。
(2)含极性键的非极性分子:__________________。
(3)既含极性键,又含非极性键的非极性分子:_______。
(4)含非极性键的极性分子:_____。
(5)含极性键的极性分子:_________________。
(6)既含极性键,又含非极性键的极性分子:_______。
Cl2
CO2、SiCl4、C2H4
C2H4
H2O2
H2S、NH3、H2O2
H2O2
总结提升
28
课时作业
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1.(山东卷)下列分子属于极性分子的是 ( )
A.CS2 B.NF3
C.SO3 D.SiF4
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课时作业
30
2.PH3在常温下是一种无色、有大蒜气味的气体,电石气的杂质中常含有它。它的结构与NH3分子结构相似。以下关于PH3的叙述中正确的是 ( )
A.PH3是非极性分子
B.PH3分子中有未成键的电子对
C.PH3是一种强氧化剂
D.PH3分子中的P—H是非极性键
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课时作业
31
3.下列叙述中正确的是( )
A.以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
B.以极性键结合起来的分子一定是极性分子
C.非极性分子只能是双原子单质分子
D.非极性分子中的原子上一定不含孤电子对
解析:B错误,以极性键结合起来的分子不一定是极性分子,若分子空间结构对称,正、负电中心重合,就是非极性分子,如CH4、CO2、CCl4、CS2等;C错误,CO2、CCl4等分子都是非极性分子,但都不是双原子单质分子;D错误,非极性分子中可能含有孤电子对,如CO2是非极性分子,O原子上含有孤电子对。
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课时作业
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4.X、Y为两种不同元素,由它们组成的下列物质的分子中,肯定为极性分子的是( )
A.XY4 B.XY3
C.XY2 D.XY
解析:含有极性键的双原子分子一定是极性分子,含有极性键的多原子分子如CH4、SO3、CO2等均为非极性分子。
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课时作业
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5.下列有关共价键对物质化学性质的影响,说法错误的是 ( )
A.乙二酸的酸性强于己二酸的
B.一元酸的酸性:一氯乙酸>二氯乙酸
C.由酸性ClCH2COOH>CH3COOH可知,酸性FCH2COOH>CH3COOH
D.氮气的稳定性强于白磷(P4)的原因是N≡N的键能大于P—P的键能
解析:—Cl为吸电子基团,C—Cl越多,羧基中羟基的极性越大,酸性越强,故一元酸的酸性:一氯乙酸<二氯乙酸,B错误。
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课时作业
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6.通常状况下,NCl3是一种油状液体,其分子空间结构与氨分子相似,下列有关NCl3的叙述正确的是( )
A.NCl3分子中N—Cl键键长比CCl4分子中C—Cl键键长长
B.NCl3分子中的所有原子均达到8电子稳定结构
C.NCl3分子是非极性分子
D.NBr3比NCl3稳定
解析:碳原子的原子半径大于氮原子的,所以CCl4分子中C—Cl键键长比NCl3分子中N—Cl键键长长,A错误;NCl3分子的空间结构与氨分子相似,都是三角锥形结构,氨分子是极性分子,所以NCl3分子也是极性分子,C错误;由于氯原子半径小于溴原子半径,所以N—Cl键键能大于N—Br键键能,NCl3比NBr3稳定,D错误。
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课时作业
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7.《梦溪笔谈》中记载:“馆阁新书净本有误书处,以雌黄涂之。”在我国古代,雌黄(As2S3)经常用来修改错字,其结构如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.As2S3中只含有极性键
B.As2S3是非极性分子
C.As2S3中As、S原子的杂化方式不同
D.As2S3中各原子最外层均达到8电子稳定结构
解析:As2S3中每个As原子上的价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=3+1=4,则As原子的杂化方式为sp3,每个S原子上的价层电子对数=2+2=4,则S原子的杂化方式也是sp3,C错误。
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课时作业
36
8.下列各物质的酸性强弱关系正确的是 ( )
A.CH2Cl—COOH>CHCl2—COOH
B.CCl3—COOH<CFCl2—COOH
C.CH3—CF2—COOH>CHF2—COOH
D.C17H35—COOH>C4H9—COOH
解析:氯原子的电负性大,C—Cl的极性大,C—Cl越多,使O—H的极性越强,酸性越强,A错误;电负性F大于Cl,极性F—C大于C—Cl,F—C越多,使O—H的极性越强,酸性越强,B正确;烃基属于推电子基团,含碳原子越多,推电子能力越强,O—H的极性越弱,羧酸的酸性越弱,C、D错误。
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课时作业
37
9.科学家研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3,结构简式如图所示。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°,下列有关N(NO2)3的说法正确的是 ( )
A.该分子中N、O原子间形成的共价键是非极性键
B.该分子中四个氮原子共平面
C.该物质既有氧化性又有还原性
D.该分子为非极性分子
解析:由于N、O为不同的原子,所以N、O原子间形成极性键,A错误;该分子中四个氮原子形成三角锥形结构,不共面,B错误;由化学式N4O6可知该物质中氮元素的平均化合价是+3,处于中间价态,所以该物质既有氧化性又有还原性,C正确;该分子的正、负电中心不重合,所以它是极性分子,D错误。
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课时作业
38
10.NH3、H2S都是极性分子,CO2、BF3、CCl4都是含极性键的非极性分子,由此可推测ABn型分子是非极性分子的经验规律是 ( )
A.分子中不能含有氢原子
B.在ABn型分子中A的相对原子质量应小于B的相对原子质量
C.在ABn型分子中A原子上没有孤电子对
D.分子中每个共价键的键长应相等
解析:NH3、H2S的中心原子上都有未参与成键的孤电子对,都不是对称结构,而CO2、BF3、CCl4的中心原子上的所有价层电子都参与成键,没有孤电子对,都是对称结构。
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课时作业
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11.L、M、Q、R、T是几种常见的短周期元素,其主要化合价及原子半径如表所示。据表中信息判断,下列有关叙述正确的是 ( )
A.Q、T两元素形成的化合物QT3是极性分子
B.L与R两元素形成的化合物中含有非极性共价键
C.M与T两元素形成的化合物能分别与强酸、强碱反应,且产物不完全相同
D.Q、T两元素的简单氢化物均为非极性分子
元素 L M Q R T
主要化合价 +2 +3 +6、-2 +7、-1 -2
原子半径/nm 0.160 0.143 0.104 0.099 0.066
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课时作业
43
二、非选择题
13.CH3COOH是一种弱酸,而氯乙酸(ClCH2COOH)的酸性强于CH3COOH,这是因为—Cl是一种吸电子基团,能使—OH上的H原子具有更大的活泼性;有的基团属于推电子基团,能减弱—OH上H原子的活泼性;这些作用统称为“诱导效应”。试依据上述规律填空:
(1)HCOOH显酸性,而H2O显中性,这是由于HCOOH分子中存在___(填“吸”或“推”)电子基团,这种基团是________。
吸
—CHO
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课时作业
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(2)CH3COOH的酸性弱于HCOOH,这是由于CH3COOH分子中存在____(填
“吸”或“推”)电子基团,这种基团是______。
(3)—C6H5属于吸电子基团,故C6H5COOH的酸性比CH3COOH的酸性____(填
“强”或“弱”)。
(4)下列酸中:CF3COOH、CCl3COOH、CHCl2COOH、CH2ClCOOH,酸性最强的是__________。
推
—CH3
强
CF3COOH
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课时作业
14.元素X和Y位于同一主族。负二价的元素X和氢的化合物在通常状况下是一种液体,其中X的质量分数约为88.9%;元素X和Y可以组成两种化合物,在这两种化合物中,X的质量分数分别为50%和60%。
(1)在元素X和Y组成的化合物中,X的质量分数为50%的化合物的化学式为_____;该分子的中心原子采用____杂化,是____(填“极性”或“非极性”)分子,分子的空间结构为___。
SO2
sp2
极性
V形
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课时作业
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(2)在元素X和Y组成的化合物中,X的质量分数为60%的化合物的化学式为____;该分子的中心原子采用___杂化,是______(填“极性”或“非极性”)分子,分子的空间结构为___________。
(3)由氢、X、Y三种元素组成的常见二元酸有两种,根据酸性由强到弱的顺序写出其分子式:_____________。已知两分子均为极性分子,结构均可看作HO—A—OH的形式,请从键的极性强弱角度解释二者酸性强弱的原因:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
SO3
sp2
非极性
平面三角形
H2SO4、H2SO3
O的电负性大于S的电负性,使得“—SO2—”的极性大于“—SO—”的极性,导致H2SO4分子中羟基的极性更大,更易电离出氢离子,所以H2SO4的酸性强于H2SO3的
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课时作业
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15.在极性分子中,正电荷中心同负电荷中心间的距离称为偶极长,常用d表示。极性分子的极性强弱同偶极长和正(或负)电荷中心的电量(q)有关,一般用偶极矩(μ)来衡量。分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积,即μ=d·q。
试回答以下问题:
(1)HCl、CS2、H2S、SO2四种分子中μ=0的是____。
(2)实验测得:μ(PF3)=1.03、μ(BCl3)=0。由此可知,PF3分子的空间结构是________;BCl3分子的空间结构是______________。
CS2
三角锥形
平面正三角形
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课时作业
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(3)GeCl4化合物的空间结构为_________形,中心原子采取___杂化,为_______分子(填“极性”或“非极性”)。
正四面体
sp3
非极性
解析:由题给信息可知,μ=0表示分子空间结构对称,正、负电中心重合,是非极性分子,μ≠0表示分子空间结构不对称,正、负电中心不重合,是极性分。
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课时作业
50
R
解析:由各元素的主要化合价可确定L、M、Q、R、T原子的最外层电子数依次为2、3、6、7、6,再结合原子半径可确定L、M、Q、R为第三周期元素,T为第二周期元素,故L、M、Q、R、T分别为Mg、Al、S、Cl、O。A项,Q、T两元素形成的化合物QT3为SO3,SO3分子中S原子上的价层电子对数为3+ eq \f(6-3×2,2)=3,所以S原子采用sp2杂化,SO3为平面三角形结构,正、负电中心重合,SO3为非极性分子,错误;B项,L与R两元素形成的化合物为氯化镁,氯化镁中只含离子键,错误;C项,M与T两元素形成的化合物为氧化铝,氧化铝是两性氧化物,能和强酸反应生成可溶性铝盐和水,能和强碱反应生成四羟基合铝酸盐和水,产物不完全相同,正确;D项,Q、T两元素的简单氢化物分别为H2S、H2O,H2S和H2O均为极性分子,错误。
12.汽车尾气中常含有CO、NOx等气体,为减少污染,当代汽车都加装了“三效催化净化器”,可将汽车尾气中的有毒气体转化为无污染的气体,如图为该反应的微观示意图(未配平),其中不同符号的球代表不同种原子。下列说法正确的是( )
A.甲、乙、丙、丁中有3种非极性分子
B.甲和丁中同种元素化合价相等
C.O—H键的极性大于O—N键的极性
D.丁分子的电子式为eq \o\al(·,·)Neq \o\al(·,·)
eq \o\al(·,·)Neq \o\al(·,·)
解析:CO、NOx在催化剂作用下转化为无污染的气体,由该反应的微观示意图可知,其化学方程式为2NO2+4CO eq \o(=====,\s\up14(催化剂))4CO2+N2。甲、乙、丙、丁中CO2、N2为非极性分子,NO2、CO为极性分子,A错误;NO2、N2中N元素的化合价分别为+4、0,B错误;N2的电子式为 eq \o\al(·,·)N⋮⋮N eq \o\al(·,·),D错误。
解析:由氢化物的化学式H2X知, eq \f(M(X),M(X)+2)×100%≈88.9%,M(X)≈16,可推知X为O,元素Y与元素X同主族,且元素X和Y可以组成两种化合物,在这两种化合物中X的质量分数分别为50%和60%,可推知Y为S,二者形成的两种化合物分别为SO2、SO3。
(3)H、O、S三种元素形成的常见二元酸为H2SO3、H2SO4,酸性:H2SO4>H2SO3,去掉两个羟基后,根据“—A—”的极性大小比较酸性强弱。
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