内容正文:
2.3 分子结构与物质的性质
题型01 分子极性
题型02 化学键与分子间作用力
题型03 范德华力及其对物质性质的影响
题型04 氢键及其对物质性质的影响
题型05 溶解性
题型06 无机含氧酸酸性
题型07 分子的手性
题型01 分子极性
分子的极性
1.基本概念
类型
非极性分子
极性分子
形成原因
正电几何中心和负电几何中心重合的分子
正电几何中心和负电几何中心不重合的分子
存在的共价键
非极性键或极性键
非极性键或极性键
分子内原子排列
对称
不对称
2.分子极性的判断方法:分子的极性是由分子中所含共价键的极性与分子的立体构型两方面共同决定的。判断分子极性时,可根据以下原则进行
①只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多是非极性分子,如:O2、H2、P4、C60
②以极性键结合而成的双原子分子,都是极性分子,如:HCl、HF、HBr
③以极性键结合而成的多原子分子
a.空间结构对称的分子(直线型、平面正三角型、正四面体型、三角双锥型、正八面体型),是非极性分子,如:CO2、BF3、CH4、PCl5、SF6
b.空间结构不对称的分子(V形、三角锥形),是极性分子,如:H2O、NH3、CHCl3
【典例1】(24-25高二上·内蒙古兴安盟·阶段练习)一种有机除草剂的分子结构式如图所示,已知X、Y、Z、W、E为原子序数依次增大的短周期元素,Z和E同主族,Z与W同周期,则下列说法正确的是
A.元素电负性:
B.简单氢化物沸点:
C.ZH3为非极性分子
D.的VSEPR模型和空间结构均为平面三角形
【答案】B
【分析】X、Y、Z、W、E为原子序数依次增大的短周期主族元素,E形成五根键、Z 形成三根键,Z和E同主族,所以Z为VA族元素,故Z为N,E为P;W形成两根键,所以W为VIA族元素,Z与W同周期,故W为O元素,Y形成四根键,Y为IVA族元素,又原子序数小于O,则Y为C;X形成一根键,X的原子序数小于C,所以X为H,综上所述X为H、Y为C、Z为N、W为O、E为P。
【详解】A.同周期主族元素从左到右元素的电负性增强,氢元素的电负性在三者中最小,所以电负性:H<C<O,A错误;
B.PH3、NH3、H2O均是共价化合物,PH3、NH3均为分子晶体,组成和结构相似,但NH3分子间存在氢键,故沸点NH3高于PH3,H2O在常温下呈液态,NH3在常温下呈气态,故简单氢化物沸点:PH3<NH3<H2O,B正确;
C.NH3中N原子的价层电子对数为:,NH3的空间构型为三角锥形,为极性分子,C错误;
D.中N原子的价层电子对数目:,VSEPR模型为平面三角形,空间结构为V形,D错误;
【变式1-1】(23-24高二下·内蒙古呼和浩特·期中)现代无机化学对硫氮化合物的研究是最为活跃的领域之一、其中如图是已经合成的最著名的硫氮化合物的分子结构。下列说法正确的是
A.该物质的分子是极性分子
B.该物质的分子中只含极性键
C.分子中N原子为sp2杂化
D.该物质易溶于水
【答案】A
【详解】A.由图知该分子正电中心和负电中心不重合,是极性分子,故A正确;
B.该物质的分子中既有极性键(N-S)又有非极性键(N-N),故B错误;
C.N原子上都有4个价层电子对,故采用sp3杂化,故C错误;
D.该分子为极性分子,但极性微弱,水分子为强极性分子,该分子不易溶于水,故D错误;
【变式1-2】(24-25高二下·吉林长春·期末)下列关于分子结构与性质的说法错误的是
A.HCl分子中键的形成:
B.分子间氢键使浓硫酸呈黏稠状
C.分子极性:
D.的沸点高于,因为分子间能形成氢键
【答案】D
【详解】A.H的1s轨道与Cl的3p轨道重叠形成键,可表示为:,故A正确;
B.硫酸分子中含有羟基,分子间能形成较强的氢键,使浓硫酸分子间作用力较大,密度较大、呈黏稠状,故B正确;
C.BF3分子中B的价电子对数为3+=3,分子中无孤对电子,为非极性分子,PCl3孤对电子数为,分子中含有1对孤对电子,为极性分子,则分子极性BF3<PCl3,故C正确;
D.CH3CHO分子间不能形成氢键,分子间作用力(范德华力)较大,使其沸点高于丙烷,故D错误;
【变式1-3】(24-25高二上·吉林延边·期末)二氯化二硫(),非平面结构,常温下是一种黄红色液体,有刺激性恶臭,熔点80℃,沸点135.6℃,对于二氯化二硫的叙述不正确的是
A.的电子式是 B.S采用杂化,键角是
C.分子中既有极性键又有非极性键 D.是极性分子
【答案】B
【详解】A.S2Cl2分子中S原子之间形成1对共用电子对,Cl原子与S原子之间形成1对共用电子对,结合分子结构可知S2Cl2的结构式为Cl-S-S-Cl,电子式为,A正确;
B.S2Cl2分子中每个S原子价层电子对数=2+2=4,所以采取sp3杂化,有2个孤电子对,键角为小于,B错误;
C.S2Cl2中Cl-S属于极性键,S-S键属于非极性键, C正确;
D.分子的结构不对称,为极性分子,D正确;
题型02 键的极性对化学性质的影响
键的极性对化学性质的影响
(1)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,越容易电离出H+,则羧酸的酸性越大。
(2)与羧基相邻的共价键的极性越大,过传导作用使羧基中羟基的极性越大,则羧酸的酸性越大。
(3)烃基是推电子基团,即将电子推向羟基,从而减小羟基的极性,导致羧酸的酸性减小。一般地,烃基越长,推电子效应越大,羧酸的酸性越小。
【典例2】(24-25高二下·辽宁辽阳·期末)我国化学工作者开发了一种回收利用聚乳酸(PLA)高分子材料的方法,其转化路线如图所示。下列说法正确的是
A.PLA→MP的反应过程中,由于中键的稳定性较键的稳定性差,故键易断裂
B.MP→MMA的反应过程中,由于MP中1号位上的氢原子较2号位上的氢原子活泼,故1号位上的键易断裂
C.一定条件下,MMA与足量的发生加成反应时,由于键的极性比键强,故键易断裂
D.PLA、MMA、MP均与氧气发生氧化反应时,由于键键能较其他化学键键能低,故键易断裂
【答案】B
【详解】A.PLA→MP为酯化反应,甲醇中断裂O-H极性强于C-O键,因此O-H键易断裂,A错误;
B.C=O具有吸电子性质,1号碳的电子云密度小于2号碳,因此1号碳上的氢原子比2号碳上的氢原子活泼,1号碳上的C-H易断裂,B正确;
C.键的极性比键弱,键易断裂,C错误;
D.键存在大Π键,与氧气结构类似,两者容易结合,因此键易断裂,D错误;
【变式2-1】(23-24高二下·辽宁锦州·阶段练习)下列关于物质的结构或性质的描述及解释都正确的是
A.溶解度:在水中溶解度比在中溶解度更大,是由于是弱极性分子
B.键角:,是由于中O上孤电子对数比中O上的少
C.沸点:对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛,是由于对羟基苯甲醛分子间范德华力更强
D.酸性:,是由于的羧基中羟基极性更小
【答案】B
【详解】A.臭氧是弱极性分子,水是极性分子,四氯化碳是非极性分子,根据相似相溶原理可知,它在水中的溶解度低于在四氯化碳中的溶解度,而不是更大,故A项错误;
B.H3O+、H2O中O原子均为sp3杂化,H3O+中O原子有1个孤电子对,H2O中O原子有2个孤电子对,孤电子对与成键电子对的排斥大于成键电子对与成键电子对之间的排斥,故键角:H3O+>H2O,故B项正确;
C.对羟基苯甲醛分子间可以形成分子间氢键,使其熔沸点升高,故沸点:对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛,故C项错误;
D.Cl的电负性较大,吸引电子能力较强,使得CH2ClCOOH的羧基中羟基极性更大,更易电离出氢离子,故D项错误;
【变式2-2】(24-25高二下·辽宁锦州·期中)2025年1月,我国科研人员针对、高效转化为HCOOH的研究取得了突破性进展。下列关于、、HCOOH的说法正确的是
A.三种物质均属于有机化合物
B.、、HCOOH均为非极性分子
C.甲酸(HCOOH)的酸性强于乙酸()的酸性
D.和体现了和的氧化性
【答案】C
【详解】A.有机化合物通常指含碳化合物(除CO、、碳酸盐等),但为无机物,故A错误;
B.(正四面体)和(直线形)为非极性分子,但HCOOH因羧基极性及结构不对称、为极性分子,故B错误;
C.甲酸酸性强于乙酸,因甲基的推电子效应使乙酸的羧基中O—H键极性减弱、难电离,故C正确;
D.转化为HCOOH时碳被氧化,体现的还原性;转化为HCOOH时碳被还原,体现的氧化性,故D错误;
【变式2-3】(24-25高二下·辽宁·阶段练习)物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素均正确且匹配正确的是
选项
性质差异
原因解释
A
密度:水<冰
分子间氢键
B
酸性:
电负性:
C
热稳定性:
分子间作用力:
D
水中的溶解性:
分子极性
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】A.氢键具有方向性和饱和性,水结成冰后体积增大,密度减小,冰的密度小于水,与水分子之间能形成氢键有关,A错误;
B.F原子电负性大,吸引电子能力强,中键极性大于中键极性,所以酸性:,B错误;
C.热稳定性为化学性质,与共价键强弱有关,水中键长短、键能大,更稳定,C错误;
D.为极性分子,为非极性分子,为极性分子,根据相似相溶规律,水中的溶解性:,D正确;
题型03 范德华力及其对物质性质的影响
范德华力
①含义:物质分子间普遍存在的一种相互作用力称为范德华力。范德华力约比化学键的键能小1~2个数量级
②特征
a.范德华力广泛存在于分子之间,由分子构成的液态和固态物质,范德华力存在于相邻的分子之间;由分子构成的气态物质,只有分子相互接近时才存在范德华力
b.范德华力无方向性和饱和性,只要分子周围空间允许,分子总是尽可能多地吸引其他分子
③范德华力对物质性质的影响
a.一般来说,组成和性质相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,物质的熔沸点也就越高
如沸点:F2<Cl2<Br2<I2
b.相对分子质量相同或相近时,分子的极性越大,范德华力也越大,物质的熔沸点也就越高
如沸点:N2<CO
c.分子组成相同但结构不同的物质,分子的对称性越强,范德华力越小,物质的熔沸点也就越低
如沸点:对二甲苯<间二甲苯<邻二甲苯
【典例3】(23-24高三上·辽宁大连·期中)下列推理正确的是
依据
推断
A
沸点:I2>Br2>Cl2
沸点:O2>N2>H2
B
酸性:HClO4>HIO4
酸性:HCl>HI
C
半径:Na>Cl
半径:Na+>Cl-
D
键能:Cl-Cl>Br-Br
键能:F-F>Cl-Cl
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【详解】A.I2、Br2、Cl2属于分子晶体,分子量越大范德华力越大熔沸点越高,O2、N2、H2也属于分子晶体,沸点也受范德华力影响,故A正确;
B.最高价含氧酸酸性:HClO4>HIO4,氢化物的受共价键强弱的影响,故酸性:HCl<HI,故B错误;
C.同周期元素从左到右半径依次减小,半径:Na>Cl,但是离子半径Na+<Cl-,故C错误;
D.原子半径越小形成共价键键长越短键能越大,故键能:Cl-Cl>Br-B,但是F的半径非常小,造成F与F间排斥作用增强,键长反而长了,键能:F-F<Cl-Cl,故D错误;
【变式3-1】(23-24高二下·黑龙江绥化·阶段练习)硫元素与氯元素可形成、两种化合物,两种物质中各原子均满足最外层8电子稳定结构,其中是广泛用于橡胶工业的硫化剂,其分子结构如图所示。下列说法错误的是
A.该分子中S-Cl键的键能大于S-S键的键能
B.与结构相似,熔沸点:
C.为含有极性键和非极性键的非极性分子
D.与分子中的硫原子均采取杂化
【答案】C
【详解】A.原子半径S>Cl,因此键长:S-S>S-Cl,键能:S-S<S-Cl,故A正确;
B.与结构相似,均为分子晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,熔沸点越高,因此熔沸点:,故B正确;
C.由图可知,为含有极性键和非极性键,但正负电荷中心不重合,属于极性分子,故C错误;
D.与分子中的硫原子,形成的σ键均为2个,孤电子对数均为2,即杂化方式相同,均为sp3,故D正确;
【变式3-2】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.标准状况下,NA个HF分子约为22.4L
C.I2易溶于CCl4可以用相似相溶原理解释
D.NH3分子间存在氢键,故氨气易液化
【答案】B
【详解】A.HCl、HBr、HI均为分子晶体,结构相似,相对分子质量依次增加,分子间作用力依次增加,熔、沸点依次升高,A正确;
B.标况下HF不是气体,无法计算体积,B错误;
C.I2和CCl4均为非极性分子,非极性分子易溶于非极性溶剂,可以用相似相溶原理解释,C正确;
D.N原子电负性较大,所以NH3分子间存在氢键,沸点较低,易液化,D正确;
【变式3-3】(22-23高二下·黑龙江大庆·期中)下列物质的变化,破坏的主要是范德华力的是
A.碘单质加热升华 B.将冰加热变为液态水
C.加热使氯化钠晶体融化 D.水在通电条件下分解为氢气与氧气
【答案】A
【详解】A.碘单质加热升华,碘分子不变,破坏的主要是范德华力,故选A;
B.将冰加热变为液态水,破坏的主要是氢键,故不选B;
C.加热使氯化钠晶体融化,破坏的主要是离子键,故不选C;
D.水在通电条件下分解为氢气与氧气,水分子发生变化,破坏的主要是共价键,故不选D;
题型04 氢键及其对物质性质的影响
氢键
①形成:已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力,称为氢键。氢键不属于化学键,仍属于分子间作用力的范畴,氢键的作用力要大于范德华力
②氢键的表示方法:X—H…Y—表示,式中X和Y表示F、O、N,“—”表示共价键,“…”表示氢键
③氢键的特征:具有一定的饱和性和方向性
④氢键的类型——可分为分子间氢键和分子内氢键
邻羟基苯甲醛存在分子内氢键
HF分子间存在分子间氢键
F—H…F—H
注意
分子间氢键由两分子形成,而分子内氢键是一个分子中就具有形成的氢键的原子和原子团
⑤氢键对物质性质的影响
a.当形成分子间氢键时,物质的熔、沸点将升高:分子间有氢键的物质熔化或汽化时,除了要克服纯粹的分子间作用力外,还必须提高温度、额外地提供一份能量来破坏分子间的氢键,所以这些物质的熔、沸点比同系列氢化物的熔、沸点高,如:HF、H2O、NH3沸点反常
b.当形成分子内氢键时,往往会降低分子间作用力,从而使使物质的熔、沸点降低,如:邻羟基苯甲醛(熔点:2℃,沸点:196.5℃)和对羟基苯甲醛(熔点:115℃,沸点:250℃)
c.氢键也影响物质的溶解:在极性溶剂中,如果溶质分子和溶剂分子之间可以形成氢键,则物质的溶解度增大,如:NH3极易溶于水,因NH3与H2O之间能形成氢键(),且都是极性分子
d.对物质密度的影响:氢键可使固体或液体的密度减小;使气体物质的密度增大
e.氢键的存在使分子间因氢键而发生“缔合”,形成“缔合分子”:相当多的H2O分子、HF分子“缔合”而形成(H2O)n分子、(HF)n分子(“缔合分子”)
【典例4】(24-25高二下·辽宁辽阳·期末)地球上的生物氮循环涉及多种含氮物质,转化关系之一如图所示(X、Y均为氮氧化物),羟胺()以中间产物的形式参与循环。常温常压下,羟胺水溶液呈碱性,与盐酸反应的产物盐酸羟胺广泛用于药品、香料等的合成。已知:H、N、O元素的电负性如表所示。下列说法错误的是
元素
H
N
O
电负性
2.1
3.0
3.5
A.键角:;极性:
B.过程中,存在非极性键的断裂
C.化学键中离子键成分的百分数:
D.羟胺中氢键的强弱:
【答案】C
【详解】A.中N原子的价层电子对数=,为杂化,正四面体结构,中N的价层电子对数=,为杂化,平面三角形结构,则键角:,为对称结构,是非极性分子,不对称结构,为极性分子,因此极性:,A正确;
B.过程中,氮氮三键断裂,其为非极性键,B正确;
C.O与H的电负性差值大于O与N的电负性差值,所以化学键中离子键成分的百分数:,C错误;
D.O的电负性大于N,O-H键的极性大于N-H键,故羟胺分子间氢键的强弱,D正确;
【变式4-1】(24-25高二上·辽宁·期末)分子的结构决定其性质。下列解释与事实相符的是
选项
实例
解释
A
萘()易溶于四氯化碳
萘与四氯化碳中均含有非极性共价键
B
氟乙酸的酸性大于氯乙酸
比的电负性大,导致氟乙酸中羟基的极性大于氯乙酸
C
单质碘的沸点大于单质溴
分子极性越大,范德华力越大
D
对羟基苯甲醛的沸点高于邻羟基苯甲醛
对羟基苯甲醛中共价键更稳定
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】A.萘易溶于四氯化碳是因为萗与四氯化碳均为非极性分子,故A错误;
B.F比Cl的电负性大,导致氟乙酸中羟基的极性大于氯乙酸,更易电离出氢离子,酸性增强,故B正确;
C.单质碘和单质溴均是非极性分子,单质碘的沸点大于单质溴的原因是单质碘的相对分子质量大,范德华力大,故C错误;
D.对羟基苯甲醛主要形成分子间氢键,邻羟基苯甲醛主要形成分子内氢键,因此对羟基苯甲醛的沸点高于邻羟基苯甲醛,故D错误;
【变式4-2】(21-22高二下·辽宁·期中)下列关于有机物的性质叙述错误的是
A.几种苯的同系物沸点由高到低的顺序为:邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯>乙苯>甲苯
B.顺—2—丁烯的沸点大于反—2—丁烯
C.某种有机物结构如图所示,该物质中羟基对分子极性影响较弱,所以该物质在水中溶解度不大
D.卤代烃的密度和沸点随烃基中碳原子数的增大而逐渐增大
【答案】D
【详解】A.苯的同系物中,碳原子个数越大,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高,则甲苯的沸点最低,分子式相同的苯的同系物中,分子间作用力的大小顺序为邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯>乙苯,所以沸点的大小顺序为邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯>乙苯,故A正确;
B.顺—2—丁烯和反—2—丁烯的分子式相同,顺—2—丁烯的分子间作用力大于反—2—丁烯,沸点高于反—2—丁烯,故B正确;
C.由结构简式可知,有机物分子的碳原子个较大,分子中只含有1个羟基,憎水基对有机物在水分子中的影响大于亲水基,所以有机物在水中溶解度不大,故C正确;
D.卤代烃的密度随烃基中碳原子数的增大而逐渐减小,故D错误;
【变式4-3】(23-24高二上·黑龙江大庆·期末)氨溶于水时,大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。NH3·H2O在溶液中发生部分电离产生和OH-,根据上述信息可推知NH3·H2O的结构式为
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】氢键是指与电负性较大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性较大的原子间形成的作用力,则C、D错误;根据NH3·H2O在溶液中发生部分电离产生和OH-,可知水分子中的氢原子与氨分子中氮原子间形成氢键,A错误,B正确,答案选B。
题型05 溶解性
分子的溶解性
(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,如:NH3是极性分子,易溶于极性溶剂H2O中,难溶于非极性溶剂CCl4中;I2为非极性分子,易溶于非极性溶剂四氯化碳中,而难溶于极性溶剂H2O中
(2)氢键对溶解性的影响:如果溶质与溶剂之间能形成氢键,则溶解度增大,且氢键作用力越大,溶解性越好
(3)分子结构的相似性:溶质和溶剂的分子结构相似程度越大,其溶解性越大
如:乙醇与水互溶,而戊醇在水中的溶解度明显减小,随着溶质分子中憎水基个数的增大,溶质在水中的溶解度减小,因此乙醇和水能以任意比互溶,而戊醇在水中的溶解度则会明显减小
(4)溶质是否与水反应:溶质与水发生反应,溶质的溶解度会增大
如:SO2与水反应生成的H2SO3可溶于水,故SO2的溶解度增大
【典例5】(23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期中)下列说法错误的是
A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性和还原性依次减弱
B.壁虎在天花板上爬行自如是因为壁虎的脚的细毛与墙体之间有范德华力
C.汽油不易溶于水是因为水分子的极性和汽油分子的极性不同
D.配制碘水时,为了增大碘的溶解性,常加入KI溶液
【答案】A
【详解】A.F、Cl、Br、I属于同主族元素,同主族从上到下非金属性减弱,其氢化物的热稳定性减弱,还原性增强,故A错误;
B.壁虎在天花板上爬行自如是因为壁虎足上有细毛,与墙壁形成范德华力,故B正确;
C.汽油极性小、水极性大,汽油不易溶解于水是因为水分子的极性和汽油分子的极性不同,故C正确;
D.碘水中加入KI溶液发生反应I2+I-⇌I3-,导致碘单质易溶于KI溶液,所以实验室配制碘水时,加入适量KI溶液增大碘单质的溶解度,故D正确;
【变式5-1】(23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期中)下列各组物质性质的比较,结论正确的是
A.分子的极性: B.物质的键能:C-C<Si-Si
C.物质的沸点: D.在CS2中的溶解度:CCl4<H2O
【答案】A
【详解】A.BCl3空间构型为平面三角形,为非极性分子;NCl3分子空间构型为三角锥,NCl3是极性分子,分子极性BCl3<NCl3,故A正确;
B.碳原子半径小于硅原子,则键长C-C<Si-Si,键能C-C>Si-Si,故B错误;
C.HF能形成分子间氢键,故沸点变高,沸点,故C错误;
D.CS2是非极性分子,CCl4是非极性分子,H2O是极性分子,根据相似相溶原理可知CS2中的溶解度:CCl4>H2O,故D错误。
【变式5-2】(23-24高二上·黑龙江哈尔滨·期末)下列关于分子的结构和性质的描述错误的是
A.乳酸( )分子中含有一个手性碳原子
B.是平面三角形的非极性分子,故在水中的溶解度很小
C.冠醚利用不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子进行“分子识别”
D.甲烷难溶于水可用“相似相溶”原理解释
【答案】B
【详解】A.由结构简式可知,乳酸分子中含有如图*所示的1个手性碳原子:,故A正确;
B.三氧化硫能与水反应生成硫酸,所以三氧化硫在水中的溶解度很大,故B错误;
C.冠醚是皇冠状的分子,可由不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子,从而能对碱金属离子进行“分子识别”,故C正确;
D.甲烷是非极性分子,水是极性分子,因此甲烷难溶于水可用“相似相溶”原理解释,故D正确;
【变式5-3】(22-23高二下·黑龙江哈尔滨·期中)以下事实中不能用相似相溶规律解释的是
A.HCl易溶于水 B.I2易溶于CCl4中
C.Cl2易溶于NaOH溶液 D.NH3难溶于苯中
【答案】C
【详解】A.HCl是极性分子易溶于极性溶剂水,故能用相似相溶原理解释,故A不选;
B.碘和四氯化碳都是非极性分子,根据相似相溶原理可知,碘易溶于四氯化碳,故能用相似相溶原理解释,故B不选;
C.Cl2易溶于NaOH溶液是因氯气与NaOH反应,故不能用相似相溶原理解释,故C选;
D.NH3是极性分子,而苯为非极性溶剂,根据相似相溶原理可知,NH3难溶于苯中,故能用相似相溶原理解释,故D不选。
题型06 无机含氧酸酸性
无机含氧酸分子的酸性
(1)无机含氧酸的结构:无机含氧酸分子之所以显示酸性,是因为其分子中含有—OH,而—OH上的O—H键在水分子的作用下发生断裂而能够解离出H+而显示一定的酸性。在含氧酸中,氢离子是和酸根上的一个氧相连接的
(2)无机含氧酸的酸性强弱的规律
①对于同一种元素的含氧酸来说,该元素的化合价越高,其含氧酸的酸性越强
如:HClO<HClO2<HClO3<HClO4;HNO2<HNO3;H2SO3<H2SO4
解释:无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,则n值越大,R的正电性越高,导致R—O—H中O的电子向R偏移,在水分子的作用下也就越容易电离出H+,即酸性越强
②含氧酸的强度随着分子中连接在中心原子上的非羟基氧的个数增大而增大,即:(HO)mROn中,n值越大,酸性越强
含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系
含氧酸
次氯酸
磷酸
硫酸
高氯酸
结构简式
Cl—OH
非羟基氧原子数
0
1
2
3
酸性
弱酸
中强酸
强酸
最强酸
①酸性强弱与—OH数目,即m数值大小无关
②酸的元数=酸中羟基上的氢原子个数,不一定等于酸中的氢原子数,因为有的酸中有些氢原子不是连接在氧原子上
(3)根据元素周期律比较含氧酸的酸性强弱
①同一主族,自上而下,非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐减弱
②同一周期,从左到右,非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐增强
【典例6】(21-22高二下·吉林长春·阶段练习)下列各组物质性质的比较及叙述,结论正确的是
A.分子的极性:
B.和分子中非羟基氧的个数均为1,二者酸性接近,均为中强酸
C.分子中的N−F键间的夹角大于分子中的N−Cl键间的夹角
D.酸性弱于
【答案】D
【详解】A.BCl3为平面正三角形分子,正负电荷重心重合,为非极性分子,而NCl3为三角锥分子,是极性分子,因此分子的极性:,故A错误;
B.和分子中非羟基氧的个数均为1,前者是中强酸,后者是弱酸,主要是后者溶于水的二氧化碳只有很少的一部分与水结合成碳酸的缘故,故B错误;
C.F的电负性大于Cl的电负性,因此NF3中电子对比NCl3中电子对更远离N,排斥力减小,键角小,因此分子中的N−F键间的夹角小于分子中的N−Cl键间的夹角,故C错误;
D.比吸引电子能力更强,则电离出氢离子更弱,因此酸性弱于,故D正确。
【变式6-1】(23-24高二上·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
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
酸性:
的相对分子质量大,酸性强
B
沸点:
两者组成和结构相似,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
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】A.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,故A错误;
B.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,故B正确;
C.水中溶解度:乙醇>戊醇,两者分子结构相似,戊醇烃基较大,在水中溶解度小,故C错误;
D.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,故D错误;
【变式6-2】下列叙述中正确的是
A.能电离出H+的化合物除水外都是酸,分子中含有几个氢原子它就是几元酸
B.无机含氧酸分子中含有几个羟基,它就属于几元酸
C.H3PO4和H2CO3分子中非羟基氧的个数均为1,但它们的酸性不相近,H3PO4是中强酸而H2CO3是弱酸
D.同一元素的含氧酸,该元素的化合价越高,其酸性越强,氧化性也越强
【答案】C
【详解】A.能电离出H+的化合物不一定是酸,如硫酸氢钠可以电离出氢离子,但其为盐,且并不是分子中含有几个氢原子它就是几元酸,如H3PO3为一元酸,A错误;
B.酸能电离出几个氢离子属于几元酸,不是由含几个羟基决定,如H3BO3含有3个羟基,但为1元酸,B错误;
C.H2CO3水溶液中除了存在电离平衡,还存在H2CO3H2O+CO2,而二氧化碳的溶解度较小,所以H3PO4是中强酸而H2CO3是弱酸,C正确;
D.Cl元素的含氧酸中HClO的氧化性最强,但其酸性最弱,D错误;
【变式6-3】(23-24高二下·黑龙江齐齐哈尔·期中)下列说法正确的是
A.和分子中每个原子均满足稳定结构
B.的热稳定性和还原性依次增强
C.硫难溶于水,微溶于酒精,易溶于,说明分子极性:
D.和的非羟基氧原子数均为1
【答案】A
【详解】A.CO2中每个O原子与C原子都形成2对共用电子,PCl3分子中每个氯原子都与P原子形成1对共用电子,CO2和PCl3分子中每个原子均满足8e−稳定结构,A正确;
B.元素非金属性越强,最简单氢化物稳定性越强,阴离子还原性越弱,故HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱,还原性依次增强,B错误;
C.硫是非极性分子,水是极性分子,硫难溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2,根据相似相溶原理可知,分子极性:H2O>C2H5OH>CS2,故C错误;
D.H2SO4和为二元酸,分子中有2个羟基氧原子,2个非羟基氧原子,H3PO4为三元酸,分子中有3个羟基氧原子,1个非羟基氧原子,D错误;
本题选A。
题型07 分子的手性
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叠合,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)手性分子的判断:判断一种有机物是否具有手性异构体,关键是看其含有的碳原子是否连有4个不同的原子或原子团,即有机物分子中是否存在手性碳原子,如:,R1、R2、R3、R4互不相同,含有手性碳原子,该有机物分子具有手性
如:乳酸()分子的手型异构体:
【典例7】(24-25高二下·黑龙江牡丹江·期中)当一个碳原子连接四个不同原子或原子团时,该碳原子叫做“手性碳原子”。下列化合物中含有2个手性碳原子的是
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】
A.中醛基相连的碳原子是手性碳原子,含有1个手性碳原子,A错误;
B.中羧基相连的碳原子是手性碳原子,含有1个手性碳原子,B错误;
C.中醛基、溴原子相连的碳原子是手性碳原子,含有2个手性碳原子,C正确;
D.中羟基相连的碳原子是手性碳原子,含有1个手性碳原子,D错误;
【变式7-1】(22-23高二下·黑龙江齐齐哈尔·阶段练习)下列关于分子的结构和性质的描述中,错误的是
A.冠醚利用不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子进行“分子识别”
B.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”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
【答案】C
【详解】A.同主族从上往下碱金属元素的离子半径逐渐增大,冠醚利用不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子进行“分子识别”,A正确;
B.人们将连有四个不同基团的碳原子形象地称为手性碳原子,中含1个手性碳原子(*所示),B正确;
C.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”原理解释,碘是非极性分子,碘易溶于浓碘化钾溶液与发生反应有关,不可用“相似相溶”原理解释,C错误;
D.氟的电负性大于氯的电负性,使得F3C-的极性大于Cl3C-的极性,三氟乙酸中的-COOH比三氯乙酸中的-COOH更容易电离出氢离子,三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的酸性,D正确;
【变式7-2】(23-24高二下·黑龙江·阶段练习)在半导体生产或灭火剂的使用中,会向空气逸散气体,如、与,它们虽是微量的,有些却是强温室气体,下列有关推测正确的是
A.属于非极性分子
B.属于手性分子
C.的三个碳原子在同一条直线上
D.由价层电子对互斥理论可确定分子中N原了是杂化,分子呈平面三角形
【答案】B
【详解】A.三氟化氮分子中氮原子的价层电子对数戊烷3、孤对电子对数为1,分子的空间结构为结构不对称的三角锥形,属于极性分子,故A错误;
B.分子中含有1个连有4个不同原子或原子团的手性碳原子,所以分子属于手性分子,故B正确;
C.分子中饱和碳原子的杂化方式为sp3杂化,则分子中碳原子不可能在同一条直线上,故C错误;
D.三氟化氮分子中氮原子的价层电子对数戊烷3、孤对电子对数为1,氮原子的杂化方式为sp3杂化,分子的空间结构为结构不对称的三角锥形,故D错误;
【变式7-3】(23-24高二下·黑龙江大庆·期末)分子的结构与性质息息相关,下列说法错误的是
A.易溶于苯、难溶于水,都可用“相似相溶”原理解释
B.二氢呋喃()和降冰片烯()分子中均含有手性碳原子
C.和的中心原子都是杂化
D.碘和干冰升华时克服的粒子间作用为同种类型
【答案】B
【详解】A.、都是非极性分子,水是极性溶剂、苯是非极性溶剂,易溶于苯、难溶于水,都可用“相似相溶”原理解释,故A正确;
B.二氢呋喃()分子中不含手性碳原子,故B错误;
C.和的中心原子价电子对数都是4,都采用杂化,故C正确;
D.碘和干冰升华时克服的粒子间作用都是范德华力,故D正确;
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2.3 分子结构与物质的性质
题型01 分子极性
题型02 化学键与分子间作用力
题型03 范德华力及其对物质性质的影响
题型04 氢键及其对物质性质的影响
题型05 溶解性
题型06 无机含氧酸酸性
题型07 分子的手性
题型01 分子极性
分子的极性
1.基本概念
类型
非极性分子
极性分子
形成原因
正电几何中心和负电几何中心重合的分子
正电几何中心和负电几何中心不重合的分子
存在的共价键
非极性键或极性键
非极性键或极性键
分子内原子排列
对称
不对称
2.分子极性的判断方法:分子的极性是由分子中所含共价键的极性与分子的立体构型两方面共同决定的。判断分子极性时,可根据以下原则进行
①只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多是非极性分子,如:O2、H2、P4、C60
②以极性键结合而成的双原子分子,都是极性分子,如:HCl、HF、HBr
③以极性键结合而成的多原子分子
a.空间结构对称的分子(直线型、平面正三角型、正四面体型、三角双锥型、正八面体型),是非极性分子,如:CO2、BF3、CH4、PCl5、SF6
b.空间结构不对称的分子(V形、三角锥形),是极性分子,如:H2O、NH3、CHCl3
【典例1】(24-25高二上·内蒙古兴安盟·阶段练习)一种有机除草剂的分子结构式如图所示,已知X、Y、Z、W、E为原子序数依次增大的短周期元素,Z和E同主族,Z与W同周期,则下列说法正确的是
A.元素电负性:
B.简单氢化物沸点:
C.ZH3为非极性分子
D.的VSEPR模型和空间结构均为平面三角形
【变式1-1】(23-24高二下·内蒙古呼和浩特·期中)现代无机化学对硫氮化合物的研究是最为活跃的领域之一、其中如图是已经合成的最著名的硫氮化合物的分子结构。下列说法正确的是
A.该物质的分子是极性分子
B.该物质的分子中只含极性键
C.分子中N原子为sp2杂化
D.该物质易溶于水
【变式1-2】(24-25高二下·吉林长春·期末)下列关于分子结构与性质的说法错误的是
A.HCl分子中键的形成:
B.分子间氢键使浓硫酸呈黏稠状
C.分子极性:
D.的沸点高于,因为分子间能形成氢键
【变式1-3】(24-25高二上·吉林延边·期末)二氯化二硫(),非平面结构,常温下是一种黄红色液体,有刺激性恶臭,熔点80℃,沸点135.6℃,对于二氯化二硫的叙述不正确的是
A.的电子式是 B.S采用杂化,键角是
C.分子中既有极性键又有非极性键 D.是极性分子
题型02 键的极性对化学性质的影响
键的极性对化学性质的影响
(1)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,越容易电离出H+,则羧酸的酸性越大。
(2)与羧基相邻的共价键的极性越大,过传导作用使羧基中羟基的极性越大,则羧酸的酸性越大。
(3)烃基是推电子基团,即将电子推向羟基,从而减小羟基的极性,导致羧酸的酸性减小。一般地,烃基越长,推电子效应越大,羧酸的酸性越小。
【典例2】(24-25高二下·辽宁辽阳·期末)我国化学工作者开发了一种回收利用聚乳酸(PLA)高分子材料的方法,其转化路线如图所示。下列说法正确的是
A.PLA→MP的反应过程中,由于中键的稳定性较键的稳定性差,故键易断裂
B.MP→MMA的反应过程中,由于MP中1号位上的氢原子较2号位上的氢原子活泼,故1号位上的键易断裂
C.一定条件下,MMA与足量的发生加成反应时,由于键的极性比键强,故键易断裂
D.PLA、MMA、MP均与氧气发生氧化反应时,由于键键能较其他化学键键能低,故键易断裂
【变式2-1】(23-24高二下·辽宁锦州·阶段练习)下列关于物质的结构或性质的描述及解释都正确的是
A.溶解度:在水中溶解度比在中溶解度更大,是由于是弱极性分子
B.键角:,是由于中O上孤电子对数比中O上的少
C.沸点:对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛,是由于对羟基苯甲醛分子间范德华力更强
D.酸性:,是由于的羧基中羟基极性更小
【变式2-2】(24-25高二下·辽宁锦州·期中)2025年1月,我国科研人员针对、高效转化为HCOOH的研究取得了突破性进展。下列关于、、HCOOH的说法正确的是
A.三种物质均属于有机化合物
B.、、HCOOH均为非极性分子
C.甲酸(HCOOH)的酸性强于乙酸()的酸性
D.和体现了和的氧化性
【变式2-3】(24-25高二下·辽宁·阶段练习)物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素均正确且匹配正确的是
选项
性质差异
原因解释
A
密度:水<冰
分子间氢键
B
酸性:
电负性:
C
热稳定性:
分子间作用力:
D
水中的溶解性:
分子极性
A.A B.B C.C D.D
题型03 范德华力及其对物质性质的影响
范德华力
①含义:物质分子间普遍存在的一种相互作用力称为范德华力。范德华力约比化学键的键能小1~2个数量级
②特征
a.范德华力广泛存在于分子之间,由分子构成的液态和固态物质,范德华力存在于相邻的分子之间;由分子构成的气态物质,只有分子相互接近时才存在范德华力
b.范德华力无方向性和饱和性,只要分子周围空间允许,分子总是尽可能多地吸引其他分子
③范德华力对物质性质的影响
a.一般来说,组成和性质相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,物质的熔沸点也就越高
如沸点:F2<Cl2<Br2<I2
b.相对分子质量相同或相近时,分子的极性越大,范德华力也越大,物质的熔沸点也就越高
如沸点:N2<CO
c.分子组成相同但结构不同的物质,分子的对称性越强,范德华力越小,物质的熔沸点也就越低
如沸点:对二甲苯<间二甲苯<邻二甲苯
【典例3】(23-24高三上·辽宁大连·期中)下列推理正确的是
依据
推断
A
沸点:I2>Br2>Cl2
沸点:O2>N2>H2
B
酸性:HClO4>HIO4
酸性:HCl>HI
C
半径:Na>Cl
半径:Na+>Cl-
D
键能:Cl-Cl>Br-Br
键能:F-F>Cl-Cl
A.A B.B C.C D.D
【变式3-1】(23-24高二下·黑龙江绥化·阶段练习)硫元素与氯元素可形成、两种化合物,两种物质中各原子均满足最外层8电子稳定结构,其中是广泛用于橡胶工业的硫化剂,其分子结构如图所示。下列说法错误的是
A.该分子中S-Cl键的键能大于S-S键的键能
B.与结构相似,熔沸点:
C.为含有极性键和非极性键的非极性分子
D.与分子中的硫原子均采取杂化
【变式3-2】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.标准状况下,NA个HF分子约为22.4L
C.I2易溶于CCl4可以用相似相溶原理解释
D.NH3分子间存在氢键,故氨气易液化
【变式3-3】(22-23高二下·黑龙江大庆·期中)下列物质的变化,破坏的主要是范德华力的是
A.碘单质加热升华 B.将冰加热变为液态水
C.加热使氯化钠晶体融化 D.水在通电条件下分解为氢气与氧气
题型04 氢键及其对物质性质的影响
氢键
①形成:已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力,称为氢键。氢键不属于化学键,仍属于分子间作用力的范畴,氢键的作用力要大于范德华力
②氢键的表示方法:X—H…Y—表示,式中X和Y表示F、O、N,“—”表示共价键,“…”表示氢键
③氢键的特征:具有一定的饱和性和方向性
④氢键的类型——可分为分子间氢键和分子内氢键
邻羟基苯甲醛存在分子内氢键
HF分子间存在分子间氢键
F—H…F—H
注意
分子间氢键由两分子形成,而分子内氢键是一个分子中就具有形成的氢键的原子和原子团
⑤氢键对物质性质的影响
a.当形成分子间氢键时,物质的熔、沸点将升高:分子间有氢键的物质熔化或汽化时,除了要克服纯粹的分子间作用力外,还必须提高温度、额外地提供一份能量来破坏分子间的氢键,所以这些物质的熔、沸点比同系列氢化物的熔、沸点高,如:HF、H2O、NH3沸点反常
b.当形成分子内氢键时,往往会降低分子间作用力,从而使使物质的熔、沸点降低,如:邻羟基苯甲醛(熔点:2℃,沸点:196.5℃)和对羟基苯甲醛(熔点:115℃,沸点:250℃)
c.氢键也影响物质的溶解:在极性溶剂中,如果溶质分子和溶剂分子之间可以形成氢键,则物质的溶解度增大,如:NH3极易溶于水,因NH3与H2O之间能形成氢键(),且都是极性分子
d.对物质密度的影响:氢键可使固体或液体的密度减小;使气体物质的密度增大
e.氢键的存在使分子间因氢键而发生“缔合”,形成“缔合分子”:相当多的H2O分子、HF分子“缔合”而形成(H2O)n分子、(HF)n分子(“缔合分子”)
【典例4】(24-25高二下·辽宁辽阳·期末)地球上的生物氮循环涉及多种含氮物质,转化关系之一如图所示(X、Y均为氮氧化物),羟胺()以中间产物的形式参与循环。常温常压下,羟胺水溶液呈碱性,与盐酸反应的产物盐酸羟胺广泛用于药品、香料等的合成。已知:H、N、O元素的电负性如表所示。下列说法错误的是
元素
H
N
O
电负性
2.1
3.0
3.5
A.键角:;极性:
B.过程中,存在非极性键的断裂
C.化学键中离子键成分的百分数:
D.羟胺中氢键的强弱:
【变式4-1】(24-25高二上·辽宁·期末)分子的结构决定其性质。下列解释与事实相符的是
选项
实例
解释
A
萘()易溶于四氯化碳
萘与四氯化碳中均含有非极性共价键
B
氟乙酸的酸性大于氯乙酸
比的电负性大,导致氟乙酸中羟基的极性大于氯乙酸
C
单质碘的沸点大于单质溴
分子极性越大,范德华力越大
D
对羟基苯甲醛的沸点高于邻羟基苯甲醛
对羟基苯甲醛中共价键更稳定
A.A B.B C.C D.D
【变式4-2】(21-22高二下·辽宁·期中)下列关于有机物的性质叙述错误的是
A.几种苯的同系物沸点由高到低的顺序为:邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯>乙苯>甲苯
B.顺—2—丁烯的沸点大于反—2—丁烯
C.某种有机物结构如图所示,该物质中羟基对分子极性影响较弱,所以该物质在水中溶解度不大
D.卤代烃的密度和沸点随烃基中碳原子数的增大而逐渐增大
【变式4-3】(23-24高二上·黑龙江大庆·期末)氨溶于水时,大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。NH3·H2O在溶液中发生部分电离产生和OH-,根据上述信息可推知NH3·H2O的结构式为
A. B. C. D.
题型05 溶解性
分子的溶解性
(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,如:NH3是极性分子,易溶于极性溶剂H2O中,难溶于非极性溶剂CCl4中;I2为非极性分子,易溶于非极性溶剂四氯化碳中,而难溶于极性溶剂H2O中
(2)氢键对溶解性的影响:如果溶质与溶剂之间能形成氢键,则溶解度增大,且氢键作用力越大,溶解性越好
(3)分子结构的相似性:溶质和溶剂的分子结构相似程度越大,其溶解性越大
如:乙醇与水互溶,而戊醇在水中的溶解度明显减小,随着溶质分子中憎水基个数的增大,溶质在水中的溶解度减小,因此乙醇和水能以任意比互溶,而戊醇在水中的溶解度则会明显减小
(4)溶质是否与水反应:溶质与水发生反应,溶质的溶解度会增大
如:SO2与水反应生成的H2SO3可溶于水,故SO2的溶解度增大
【典例5】(23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期中)下列说法错误的是
A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性和还原性依次减弱
B.壁虎在天花板上爬行自如是因为壁虎的脚的细毛与墙体之间有范德华力
C.汽油不易溶于水是因为水分子的极性和汽油分子的极性不同
D.配制碘水时,为了增大碘的溶解性,常加入KI溶液
【变式5-1】(23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期中)下列各组物质性质的比较,结论正确的是
A.分子的极性: B.物质的键能:C-C<Si-Si
C.物质的沸点: D.在CS2中的溶解度:CCl4<H2O
【变式5-2】(23-24高二上·黑龙江哈尔滨·期末)下列关于分子的结构和性质的描述错误的是
A.乳酸( )分子中含有一个手性碳原子
B.是平面三角形的非极性分子,故在水中的溶解度很小
C.冠醚利用不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子进行“分子识别”
D.甲烷难溶于水可用“相似相溶”原理解释
【变式5-3】(22-23高二下·黑龙江哈尔滨·期中)以下事实中不能用相似相溶规律解释的是
A.HCl易溶于水 B.I2易溶于CCl4中
C.Cl2易溶于NaOH溶液 D.NH3难溶于苯中
题型06 无机含氧酸酸性
无机含氧酸分子的酸性
(1)无机含氧酸的结构:无机含氧酸分子之所以显示酸性,是因为其分子中含有—OH,而—OH上的O—H键在水分子的作用下发生断裂而能够解离出H+而显示一定的酸性。在含氧酸中,氢离子是和酸根上的一个氧相连接的
(2)无机含氧酸的酸性强弱的规律
①对于同一种元素的含氧酸来说,该元素的化合价越高,其含氧酸的酸性越强
如:HClO<HClO2<HClO3<HClO4;HNO2<HNO3;H2SO3<H2SO4
解释:无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,则n值越大,R的正电性越高,导致R—O—H中O的电子向R偏移,在水分子的作用下也就越容易电离出H+,即酸性越强
②含氧酸的强度随着分子中连接在中心原子上的非羟基氧的个数增大而增大,即:(HO)mROn中,n值越大,酸性越强
含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系
含氧酸
次氯酸
磷酸
硫酸
高氯酸
结构简式
Cl—OH
非羟基氧原子数
0
1
2
3
酸性
弱酸
中强酸
强酸
最强酸
①酸性强弱与—OH数目,即m数值大小无关
②酸的元数=酸中羟基上的氢原子个数,不一定等于酸中的氢原子数,因为有的酸中有些氢原子不是连接在氧原子上
(3)根据元素周期律比较含氧酸的酸性强弱
①同一主族,自上而下,非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐减弱
②同一周期,从左到右,非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐增强
【典例6】(21-22高二下·吉林长春·阶段练习)下列各组物质性质的比较及叙述,结论正确的是
A.分子的极性:
B.和分子中非羟基氧的个数均为1,二者酸性接近,均为中强酸
C.分子中的N−F键间的夹角大于分子中的N−Cl键间的夹角
D.酸性弱于
【变式6-1】(23-24高二上·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
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
酸性:
的相对分子质量大,酸性强
B
沸点:
两者组成和结构相似,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
A.A B.B C.C D.D
【变式6-2】下列叙述中正确的是
A.能电离出H+的化合物除水外都是酸,分子中含有几个氢原子它就是几元酸
B.无机含氧酸分子中含有几个羟基,它就属于几元酸
C.H3PO4和H2CO3分子中非羟基氧的个数均为1,但它们的酸性不相近,H3PO4是中强酸而H2CO3是弱酸
D.同一元素的含氧酸,该元素的化合价越高,其酸性越强,氧化性也越强
【变式6-3】(23-24高二下·黑龙江齐齐哈尔·期中)下列说法正确的是
A.和分子中每个原子均满足稳定结构
B.的热稳定性和还原性依次增强
C.硫难溶于水,微溶于酒精,易溶于,说明分子极性:
D.和的非羟基氧原子数均为1
题型07 分子的手性
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叠合,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)手性分子的判断:判断一种有机物是否具有手性异构体,关键是看其含有的碳原子是否连有4个不同的原子或原子团,即有机物分子中是否存在手性碳原子,如:,R1、R2、R3、R4互不相同,含有手性碳原子,该有机物分子具有手性
如:乳酸()分子的手型异构体:
【典例7】(24-25高二下·黑龙江牡丹江·期中)当一个碳原子连接四个不同原子或原子团时,该碳原子叫做“手性碳原子”。下列化合物中含有2个手性碳原子的是
A. B. C. D.
【变式7-1】(22-23高二下·黑龙江齐齐哈尔·阶段练习)下列关于分子的结构和性质的描述中,错误的是
A.冠醚利用不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子进行“分子识别”
B.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”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
【变式7-2】(23-24高二下·黑龙江·阶段练习)在半导体生产或灭火剂的使用中,会向空气逸散气体,如、与,它们虽是微量的,有些却是强温室气体,下列有关推测正确的是
A.属于非极性分子
B.属于手性分子
C.的三个碳原子在同一条直线上
D.由价层电子对互斥理论可确定分子中N原了是杂化,分子呈平面三角形
【变式7-3】(23-24高二下·黑龙江大庆·期末)分子的结构与性质息息相关,下列说法错误的是
A.易溶于苯、难溶于水,都可用“相似相溶”原理解释
B.二氢呋喃()和降冰片烯()分子中均含有手性碳原子
C.和的中心原子都是杂化
D.碘和干冰升华时克服的粒子间作用为同种类型
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