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第一单元　分子的空间结构
第2课时　分子的极性与手性分子
课后训练 巩固提升
基础巩固
1.下列物质:①BeCl2,②C2H4,③P4,④BF3,⑤NF3,⑥H2O2,其中含有极性键的非极性分子是(　　)。
A.①③④ B.②③⑥
C.①②④ D.③④⑤
答案：C
解析：BeCl2、C2H4、BF3是由极性键结合的结构对称的非极性分子;P4分子中只含有非极性键,空间结构对称,为非极性分子;NF3、H2O2中含有极性键,其结构不对称,均为极性分子,答案选C。
2.下列现象不能用“相似相溶规则”解释的是(　　)。
A.氯化氢易溶于水
B.氯气易溶于氢氧化钠溶液中
C.碘易溶于四氯化碳
D.碘难溶于水
答案：B
解析：氯化氢是极性溶质,水是极性溶剂;碘是非极性溶质,四氯化碳是非极性溶剂。氯气与氢氧化钠发生化学反应。
3.下列有机物分子中属于手性分子的是(　　)。
①乳酸[CH3CH(OH)COOH]
②2-乙基丁酸
③
④丙三醇
A.①
B.①②
C.①③
D.②③④
答案：C
解析：、中有手性碳原子(标*的);、中没有手性碳原子。
4.下列物质:①MgCl2、②H2S、③白磷、④BF3、⑤NH3、⑥四氯化碳,其中含极性键的非极性分子是(　　)。
A.①②③④⑥ B.①④⑤⑥
C.③④⑥ D.④⑥
答案：D
5.碘单质在水中的溶解度很小,但在CCl4中的溶解度很大,这是因为(　　)。
A.CCl4与I2的相对分子质量相差较小,而H2O与I2的相对分子质量相差较大
B.CCl4与I2都是直线形分子,而H2O不是直线形分子
C.CCl4与I2中都不含氢元素,而H2O中含有氢元素
D.CCl4和I2都是非极性分子,而H2O是极性分子
答案：D
解析：CCl4和I2都是非极性分子,而H2O是极性分子,根据“相似相溶规则”可知碘单质在水中溶解度很小,但在CCl4中溶解度很大,与相对分子质量、是不是直线形分子、是不是含有氢元素等没有直接的关系,故选D项。
6.莽草酸的结构为,其分子中手性碳原子的个数为(　　)。
A.1
B.2
C.3
D.4
答案：C
解析：由莽草酸的结构可知连有羟基的三个碳原子都是手性碳原子。
7.下列关于CS2、SO2、NH3三种物质的说法正确的是(　　)。
A.CS2在水中的溶解度很小,是由于其属于极性分子
B.SO2和NH3均易溶于水,原因之一是它们都是极性分子
C.CS2为非极性分子,所以在三种物质中熔、沸点最低
D.NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子有极性
答案：B
解析：根据“相似相溶规则”,水是极性分子,CS2是非极性分子,SO2和NH3都是极性分子,故A项错误,B项正确;由于CS2常温下是液体,SO2和NH3常温下是气体,故C项错误;NH3在水中溶解度很大,除了由于NH3分子为极性分子外,还因为NH3分子和H2O分子之间可以形成氢键,故D项错误。
8.在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2、BF3分子中:
(1)以非极性键结合的非极性分子是　　　　　　(填化学式,下同)。
(2)以极性键结合的具有直线形结构的非极性分子是　　　　　。
(3)以极性键结合的具有正四面体形结构的非极性分子是　　　　　。
(4)以极性键结合的具有三角锥形结构的极性分子是　　　　　　。
(5)以极性键结合的具有sp3杂化轨道结构的分子是　　　　　　　。
(6)以极性键结合的具有sp2杂化轨道结构的分子是　　　　　　。
答案：(1)N2　(2)CS2　(3)CH4　(4)NH3　(5)H2O、NH3、CH4　(6)BF3
解析：HF是含有极性键的双原子分子,为极性分子;H2O中氧原子采取sp3杂化,与H原子形成极性键,为极性分子;NH3中有极性键,N原子采取sp3杂化,为三角锥形结构;CS2结构与CO2相似,为由极性键形成的直线形非极性分子;CH4中C原子采取sp3杂化与H原子形成极性键,为正四面体形的非极性分子;N2是由非极性键结合的非极性分子;BF3中B原子采取sp2杂化,与F形成极性键,为非极性分子。
9.已知N、P同属于元素周期表的第ⅤA族元素,N在第2周期,P在第3周期。NH3分子呈三角锥形,N原子位于锥顶,3个H原子位于锥底,N—H键间的夹角是107°18'。
(1)N4分子的空间结构为,它是一种　　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。
(2)PH3分子与NH3分子的空间结构　　　　(填“相同”“相似”或“不相似”),P—H键　　　　(填“有”或“无”)极性,PH3分子　　　　(填“有”或“无”)极性。
(3)NCl3是一种淡黄色油状液体,下列对NCl3的有关描述不正确的是　　　(填字母)。
a.该分子呈平面三角形
b.该分子中的化学键为极性键
c.该分子为极性分子
d.因N—Cl键的键能大,故NCl3稳定
答案：(1)非极性
(2)相似　有　有
(3)a
解析：(1)N4分子是正四面体形结构,是一种非极性分子。
(2)NH3分子与PH3分子互为等电子体,结构相似,P—H键为不同元素原子之间形成的共价键,为极性键,PH3分子呈三角锥形,正、负电荷重心不重合,PH3为极性分子。
(3)NCl3中N原子的价电子对数为=4,孤电子对数为1,该分子为三角锥形,a错误;N、Cl之间形成的键应为极性键,b正确;NCl3分子中正、负电荷重心不重合,故该分子为极性分子,c正确;共价键的键能越大,含有该键的物质越稳定,d正确。
能力提升
1.已知含有“手性碳原子”的物质通常具有不同的光学特征(称为光学活性),下列物质在一定条件下不能使分子失去光学活性的是(　　)。
A.H2
B.CH3COOH
C.O2/Cu
D.NaOH溶液
答案：B
解析：分子中醛基与氢气发生加成反应,原来的手性碳原子反应后连接2个—CH2OH,不再是手性碳原子,分子失去光学活性, A项不符合题意。分子中羟基与乙酸发生酯化反应,原来的手性碳原子反应后仍连接4个不同的原子团,分子没有失去光学活性, B项符合题意。羟基被氧化生成—CHO,原来的手性碳原子反应后连接2个—CHO,不再是手性碳原子,分子失去光学活性, C项不符合题意。在NaOH溶液中,溴原子会发生取代反应被—OH替代,原来的手性碳原子反应后连接2个—CH2OH,不再是手性碳原子,分子失去光学活性, D项不符合题意。
2.下列化合物在水中的溶解度,排列次序正确的是(　　)
a.HOCH2CH2CH2OH
b.CH3CH2CH2OH
c.CH3CH2COOCH3
d.HOCH2CH(OH)CH2OH
A.d>a>b>c B.c>d>a>b
C.d>b>c>a D.c>d>b>a
答案：A
解析：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。
3.已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第一个长周期,短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3,它们形成的化合物的分子式是XY4。请回答下列问题:
(1)X元素的基态原子的核外电子排布式为　　　　　　　　　　　　,Y元素原子最外层电子的轨道表示式为　　　　　　　　　　　　。
(2)若X、Y两元素电负性分别为1.8和3.0,则XY4中X与Y之间的化学键为
　　　　(填“共价键”或“离子键”)。
(3)XY4分子的空间结构为　　　　　　　　　　,中心原子采取　　　　　杂化,XY4分子为　　　　　　　　(填“极性分子”或“非极性分子”)。
(4)XY4的沸点　　　　　　　SiCl4的沸点,原因是　 　 。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2)
(2)共价键
(3)正四面体型　sp3　非极性分子
(4)>　组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高
解析：X为第四周期ⅣA族元素Ge,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2;Y元素原子的最外层电子数比内层电子总数少3,Y是氯,Y元素原子最外层电子的轨道表示式为。XY4中X与Y之间形成的是共价键,分子呈正四面体型,中心原子X为sp3杂化,为非极性分子,分子间的作用力是范德华力。
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