第29講分子的性質(zhì)配合物與超分子【復習目標】1.了解分子的性質(zhì)。2.了解范德華力、氫鍵的含義及對物質(zhì)性質(zhì)的影響。3.了解配位鍵、超分子?？键c一鍵的極性與分子的極性1.鍵的極性極性鍵與非極性鍵的比較極性鍵非極性鍵成鍵原子不同種元素的原子同種元素的原子電子對發(fā)生偏移(電荷分布不均勻)不發(fā)生偏移(電荷分布均勻)成鍵原子的電性呈電中性【微思考1】(1)如何判斷共價鍵極性的強弱？。(2)鍵的極性對化學性質(zhì)的影響鍵的極性對羧酸酸性大小的影響：實質(zhì)是通過改變羧基中羥基的而實現(xiàn)的，羧基中羥基的極性越大，越，則羧酸的酸性越強。①與羧基相鄰的共價鍵的極性越大，羧基中，則羧酸的酸性越強。②烷基是推電子基團，從而減小羧基中羥基的，導致羧酸的酸性減小。一般地，烷基越長，推電子效應(yīng)，羧酸的酸性。提示：(1)成鍵元素電負性值差異越大，共價鍵的極性越強(2)極性容易電離出H＋①羥基的極性越大②極性越大越弱【微思考2】(1)試比較下列有機酸的酸性強弱。①CF3COOH②CCl3COOH③CHCl2COOH④CH2ClCOOH⑤CH3COOH⑥CH3CH2COOH。(2)氟乙酸酸性大于氯乙酸酸性的原因是。(3)甲酸酸性大于乙酸酸性的原因是。提示：(1)①＞②＞③＞④＞⑤＞⑥(2)電負性：F＞Cl，C－F的極性大于C－Cl的極性，導致氟乙酸羧基中的羥基的極性更大，更易電離出H＋，故氟乙酸的酸性大于氯乙酸的酸性(3)烷基(R－)是推電子基團，烷基越長推電子效應(yīng)越大，使羧基中的羥基的極性越小，羧酸的酸性越弱2.極性分子和非極性分子(1)極性分子和非極性分子的比較類型非極性分子極性分子形成原因正電中心和負電中心重合的分子正電中心和負電中心不重合的分子存在的共價鍵非極性鍵或極性鍵非極性鍵或極性鍵分子內(nèi)原子排列對稱不對稱(2)極性分子和非極性分子的判斷方法①A－A型分子一定是非極性分子、A－B型分子一定是極性分子。②判斷ABn型分子極性的兩條經(jīng)驗規(guī)律學生用書?第170頁a.中心原子A化合價的絕對值等于該元素原子最外層電子數(shù)，則為非極性分子，反之則為極性分子。b.中心原子A沒有孤電子對，則為非極性分子，反之則為極性分子。3.分子極性與化學鍵、分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系1.(2024·長春高三開學考試)下列化合物中，化學鍵的類型(極性或非極性)和分子的極性皆相同的是()A.CO2和SO2 B.CH4和CH2Cl2C.BF3和NH3 D.HCl和HI答案：D解析：A項，CO2是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子，SO2是由極性鍵構(gòu)成的極性分子；B項，CH4是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子，CH2Cl2是由極性鍵構(gòu)成的極性分子；C項，BF3是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子，NH3是由極性鍵構(gòu)成的極性分子；D項，HCl和HI都是由極性鍵構(gòu)成的極性分子。2.下列分子P4、C60、O3、CS2、H2O2、SO2、SO3、HCHO、PCl3、PCl5中，屬于非極性分子的是；屬于極性分子的是。答案：P4、C60、CS2、SO3、PCl5O3、H2O2、SO2、HCHO、PCl3考點二分子間作用力1.分子間作用力范德華力、氫鍵的對比范德華力氫鍵作用微粒分子或原子(稀有氣體分子)H與N、O、F等電負性很大的原子分類－分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵特征無方向性和飽和性有飽和性和方向性強度共價鍵＞氫鍵＞范德華力影響其強度的因素①組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大；②分子的極性越大，范德華力越大X－H…Y強弱與X和Y的電負性有關(guān)對物質(zhì)性質(zhì)的影響主要影響物理性質(zhì)(如熔、沸點)【微思考1】(1)以HF為例表示出共價鍵、氫鍵及其鍵長：。(2)已知鄰羥基苯甲醛()與對羥基苯甲醛()的沸點相差很大，其中沸點較高的是，請畫出上述兩種物質(zhì)形成氫鍵的情況：。提示：(1)(2)對羥基苯甲醛鄰羥基苯甲醛形成分子內(nèi)氫鍵：；對羥基苯甲醛形成分子間氫鍵：2.分子的溶解性(1)“相似相溶”原理：非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑，極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑。(2)若溶劑和溶質(zhì)分子之間可以形成氫鍵，則溶質(zhì)的溶解度增大。(3)隨著溶質(zhì)分子中疏水基個數(shù)的增多，溶質(zhì)在水中的溶解度減小。如甲醇、乙醇和水以任意比互溶，而戊醇在水中的溶解度明顯減小?！疚⑺伎?】(1)H2O2難溶于CS2，簡要說明理由：。(2)NH3、CH3CH2OH、CH3CHO都極易溶于水的原因是。提示：(1)H2O2為極性分子，而CS2為非極性溶劑，根據(jù)“相似相溶”規(guī)律，H2O2難溶于CS2(2)NH3、CH3CH2OH、CH3CHO都是極性分子，且都能與H2O形成氫鍵3.分子的手性(1)手性異構(gòu)：具有完全相同的組成和原子排列的一對分子，如同左手和右手一樣互為鏡像，在三維空間里不能疊合的現(xiàn)象。(2)手性分子：具有手性異構(gòu)體的分子。(3)手性碳原子：在有機物分子中，連有四個不同基團或原子的碳原子，如。學生用書?第171頁【正誤判斷】1.氫鍵是一種特殊的化學鍵()2.鹵素單質(zhì)、鹵素氫化物、鹵素碳化物(即CX4)的熔、沸點均隨著相對分子質(zhì)量的增大而增大()3.氨水中氨分子與水分子間形成了氫鍵()4.H2O比H2S穩(wěn)定是因為水分子間存在氫鍵()5.氫鍵的存在一定能使物質(zhì)的熔、沸點升高()答案：1.×2.×3.√4.×5.×物質(zhì)溶解性判斷1.下列化學事實中，主要用“相似相溶”原理解釋的有(填序號)。①O2、N2難溶于水，但Cl2能溶于水②戊醇在水中溶解度較小，但戊醇與己烷互溶③碘難溶于水，碘溶于酒精形成碘酒④NaCl能溶于水形成溶液，NaCl“溶”于酒精形成膠體⑤NH3在水中的溶解度達到了1∶700(體積比)答案：②③④2.乙醇與甲醚互為同分異構(gòu)體，乙醇能與水以任意比例互溶，而甲醚卻不溶于水。其原因是什么？預(yù)測乙醇與甲醚的熔、沸點哪個高？。答案：乙醇能與水形成氫鍵，而甲醚不能乙醇熔、沸點高分子間作用力與分子性質(zhì)原因分析3.有關(guān)物質(zhì)的熔、沸點，回答下列問題。(1)有機物A()的結(jié)構(gòu)可以表示為(虛線表示氫鍵)，而有機物B()只能形成分子間氫鍵。工業(yè)上用水蒸氣蒸餾法將A和B進行分離，首先被蒸出的是有機物(填字母)，原因是。(2)如圖為S8的結(jié)構(gòu)，其熔點和沸點要比二氧化硫的熔點和沸點高很多，主要原因為。(3)在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2＋3H2CH3OH＋H2O)所涉及的4種物質(zhì)中，沸點從高到低的順序為原因是。答案：(1)AA易形成分子內(nèi)氫鍵，B易形成分子間氫鍵，所以B的沸點比A的高(2)S8相對分子質(zhì)量大，分子間范德華力大(3)H2O＞CH3OH＞CO2＞H2H2O與CH3OH均為極性分子且能形成分子間氫鍵，等物質(zhì)的量的H2O中氫鍵比甲醇多；CO2與H2均為非極性分子，CO2相對分子質(zhì)量較大，范德華力較大手性碳的判斷4.下列分子中若有手性分子，請用“*”標出其手性碳原子；若無手性分子，此項不必作答。a. b.c. d.CH3CHClCH2CHO答案：d.5.(2023·海南卷)閉花耳草是海南傳統(tǒng)藥材，具有消炎功效。車葉草苷酸是其活性成分之一，結(jié)構(gòu)簡式如圖所示。用“*”標出分子中的手性碳原子。答案：學生用書?第172頁考點三配合物超分子1.配位鍵(1)形成：由一個原子單方面提供孤電子對，而另一個原子提供空軌道接受孤電子對形成的共價鍵，即“電子對給予－接受”鍵被稱為配位鍵。(2)表示方法：常用“→”來表示配位鍵，箭頭指向接受孤電子對的原子，如NH4＋可表示為[]＋，在NH4＋中，雖然有一個N－H形成過程與其他3個N－H形成過程不同，但是一旦形成之后，42.配位化合物(1)概念：金屬離子或原子(中心離子或原子)與某些分子或離子(稱為配體或配位體)通過配位鍵結(jié)合形成的化合物。(2)形成條件中心離子或原子：有空軌道，一般是帶正電的金屬離子，特別是過渡金屬離子，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等，但也有電中性的原子等。配體：其中的配位原子有孤電子對。配體可以是分子，如CO、NH3、H2O等，也可以是離子，如F－、Cl－、Br－、I－、CN－、SCN－、OH－等。(3)組成：以[Cu(NH3)4]SO4為例3.配合物的制備實驗操作實驗現(xiàn)象及有關(guān)的離子方程式滴加氨水后，試管中首先出現(xiàn)藍色沉淀，反應(yīng)的離子方程式：Cu2＋＋2NH3·H2OCu(OH)2↓＋2NH氨水過量后沉淀逐漸溶解，得到深藍色的透明溶液，反應(yīng)的離子方程式：Cu(OH)2＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－滴加乙醇后析出深藍色晶體：[Cu(NH3)4]2＋＋SO42－＋H2O[Cu(NH3)4]SO4·H2溶液變?yōu)榧t色，反應(yīng)的離子方程式：Fe3＋＋nSCN－?[Fe(SCN)n]3－n滴加AgNO3溶液后，試管中出現(xiàn)白色沉淀，反應(yīng)的離子方程式：Ag＋＋Cl－AgCl↓再滴加氨水后沉淀溶解，溶液呈無色，反應(yīng)的離子方程式：AgCl＋2NH3[Ag(NH3)2]＋＋Cl4.超分子(1)概念若兩個或多個分子相互“組合”在一起形成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的聚集體，能表現(xiàn)出不同于單個分子的性質(zhì)，可以把這種聚集體看成分子層次上的分子，稱為超分子。(2)超分子內(nèi)分子間的作用力超分子內(nèi)部分子之間通過非共價鍵相結(jié)合，包括氫鍵、靜電作用、疏水作用以及一些分子與金屬離子形成的弱配位鍵等。(3)超分子的應(yīng)用在分子水平上進行分子設(shè)計，有序組裝甚至復制出一些新型的分子材料?！菊`判斷】1.配位鍵實質(zhì)上是一種特殊的共價鍵 ()2.提供孤電子對的微粒既可以是分子，也可以是離子 ()3.有配位鍵的化合物就是配位化合物 ()4.配位化合物都很穩(wěn)定 ()5.在配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Cl－均可與AgNO3反應(yīng)生成AgCl沉淀 ()6.Ni(CO)4是配合物，它是由中心原子與配體構(gòu)成的 ()答案：1.√2.√3.×4.×5.×6.√學生用書?第173頁配位鍵和配合物1.含有多個配位原子的配體與同一中心離子(或原子)通過螯合配位成環(huán)而形成的配合物為螯合物。一種原子序數(shù)為48的Cd2＋配合物的結(jié)構(gòu)如圖所示，則下列說法正確的是()A.該螯合物中N的雜化方式有2種B.1mol該配合物中通過螯合作用形成的配位鍵有6molC.Cd屬于d區(qū)元素D.Cd的價電子排布式為4d85s2答案：B解析：該螯合物中無論是硝基中的N原子，還是NO3－中的N原子，還是六元環(huán)中的N原子，N均為sp2雜化，即N只有1種雜化方式，A錯誤；該螯合物中Cd2＋與5個N原子、2個O原子形成化學鍵，其中與1個O原子形成的為共價鍵，另外的均為配位鍵，故1mol該配合物中通過螯合作用形成6mol配位鍵，B正確；原子序數(shù)為48的Cd屬于ds區(qū)元素，C錯誤；Cd的價電子排布式為4d105s2，2.過渡金屬配合物的一些特有性質(zhì)的研究正受到許多研究人員的關(guān)注，因為這方面的研究無論是理論上還是工業(yè)應(yīng)用上都有重要意義。氯化鐵溶液用于檢驗食用香精乙酰乙酸乙酯時，會生成紫色配合物，其配離子結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)該配離子的說法正確的是()A.1mol該配離子中含有π鍵的個數(shù)是6×6.02×1023B.該配離子中碳原子的雜化類型均為sp2C.該配離子含有的非金屬元素中電負性最大的是碳D.該配離子中含有的化學鍵有離子鍵、共價鍵、配位鍵答案：A解析：根據(jù)配離子結(jié)構(gòu)示意圖可知，1mol該配離子中含有π鍵的個數(shù)是6NA，即6×6.02×1023，故A正確；該配離子中碳原子的雜化類型有sp2、sp3，故B錯誤；該配離子含有的非金屬元素有C、O、H，電負性最大的是氧，故C錯誤；該配離子中含有的化學鍵有共價鍵、配位鍵，故D錯誤。3.Cu2＋能與NH3形成具有對稱空間結(jié)構(gòu)的[Cu(NH3)4]2＋。(1)[Cu(NH3)4]2＋的H－N－H鍵角(填“＞”“＜”或“＝”)NH3的H－N－H鍵角。(2)NF3與NH3具有相同的空間結(jié)構(gòu)，但NF3不易與Cu2＋形成配離子，理由是。答案：(1)＞(2)F的電負性比N大，N－F鍵成鍵電子偏向于F，導致NF3中N原子核對其孤電子對吸引能力增強，難以形成配位鍵解析：(1)[Cu(NH3)4]2＋中N原子無孤電子對，所以[Cu(NH3)4]2＋中H－N－H鍵角＞NH3的H－N－H鍵角。4.鎳能形成多種配合物，如[Ni(NH3)6]2＋、Ni(CO)4等。(1)1mol[Ni(NH3)6]2＋中含有的σ鍵數(shù)目為。(2)Ni(CO)4中的配位原子為，其更容易進行配位的原因是。答案：(1)24NA(2)CC的電負性小于O，對孤電子對的束縛作用低，易提供出孤電子對超分子的性能與特征5.冠醚是一種超分子，它能否適配堿金屬離子與其空腔直徑和離子直徑有關(guān)。二苯并-18-冠-6與K＋形成的配離子的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法錯誤的是()冠醚冠醚空腔直徑/pm適合的粒子(直徑/pm)15-冠-5170～220Na＋(204)18-冠-6260～320K＋(276)、Rb＋(304)21-冠-7340～430Cs＋(334)A.冠醚可以用來識別堿金屬離子B.二苯并-18-冠-6也能適配Li＋C.該冠醚分子中碳原子雜化方式有2種D.一個配離子中配位鍵的數(shù)目為6答案：B解析：由題表知，堿金屬離子在冠醚空腔直徑范圍內(nèi)，冠醚可以識別堿金屬離子，A正確；Li＋半徑小于Na＋，則Li＋直徑小于260pm，二苯并-18-冠-6不能適配Li＋，B錯誤；該冠醚分子中苯環(huán)碳原子為sp2雜化、其他碳鏈上的碳原子為sp3雜化，C正確；由結(jié)構(gòu)簡式可知，一個配離子中配位鍵的數(shù)目為6，D正確。6.利用超分子可分離C60和C70。將C60、C70混合物加入一種空腔大小適配C60的“杯酚”中進行分離的流程如圖。下列說法錯誤的是()A.第二電離能：C＜OB.杯酚分子中存在π鍵C.杯酚與C60形成氫鍵D.C60與金剛石的晶體類型不同答案：C解析：C和O分別失去一個電子后的價層電子排布式為2s22p1和2s22p3，失去一個電子后，O的2p能級是半充滿結(jié)構(gòu)，比較穩(wěn)定，所以O(shè)的第二電離能大于C的第二電離能，A項正確；杯酚分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，存在大π鍵，B項正確；C60中只含有C元素，無法與杯酚形成氫鍵，C項錯誤；金剛石為共價晶體，C60為分子晶體，D項正確。1.正誤判斷(1)(2024·河北卷)NH3和CO2都能作制冷劑是因為它們有相同類型的分子間作用力()(2)(2024·湖北卷)甘油是黏稠液體，是因為甘油分子間的氫鍵較強 ()(3)(2024·甘肅卷)在水中的溶解度：苯＜苯酚 ()(4)(2023·湖南卷)含有手性碳原子的分子叫做手性分子 ()學生用書?第174頁(5)(2023·湖南卷)鄰羥基苯甲醛的沸點低于對羥基苯甲醛的沸點 ()(6)(2023·湖北卷)CF4和SF4均為非極性分子 ()(7)(2023·湖北卷)沸點：正戊烷(36.1℃)高于新戊烷(9.5℃)，是因為前者分子間作用力大 ()(8)(2023·湖北卷)酸性：CF3COOH(pKa＝0.23)遠強于CH3COOH(pKa＝4.76)，是因為前者羥基極性大 ()(9)(2023·遼寧卷)閉環(huán)螺吡喃與開環(huán)螺吡喃均有手性 ()(10)(2023·北京卷)氟化氫分子的極性強于氯化氫分子的極性，能通過比較氟元素和氯元素的電負性進行解釋 ()答案：(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√(6)×(7)√(8)√(9)×(10)√2.(2024·湖北卷)通過理論計算方法優(yōu)化了P和Q的分子結(jié)構(gòu)，P和Q呈平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)，原子的連接方式如圖所示，下列說法錯誤的是()A.P為非極性分子，Q為極性分子B.第一電離能：B＜C＜NC.1molP和1molQ所含電子數(shù)目相等D.P和Q分子中C、B和N均為sp2雜化答案：A解析：由所給分子結(jié)構(gòu)圖可知，P和Q分子都對稱、正負電荷中心重合，都是非極性分子，A錯誤；同周期元素，從左到右第一電離能呈增大趨勢，氮原子的2p軌道為穩(wěn)定的半充滿結(jié)構(gòu)，第一電離能大于相鄰元素，則第一電離能由小到大的順序為B＜C＜N，B正確；由所給分子結(jié)構(gòu)可知，P分子式為C24H12，Q分子式為B12N12H12，P、Q分子都含156個電子，故1molP和1molQ所含電子數(shù)目相等，C正確；由所給分子結(jié)構(gòu)可知，P和Q分子中C、B和N均與其他三個原子成鍵，P和Q分子呈平面結(jié)構(gòu)，故P和Q分子中C、B和N均為sp2雜化，D正確。3.(2024·安徽卷)地球上的生物氮循環(huán)涉及多種含氮物質(zhì)，轉(zhuǎn)化關(guān)系之一如下圖所示(X、Y均為氮氧化物)，羥胺(NH2OH)以中間產(chǎn)物的形式參與循環(huán)。常溫常壓下，羥胺易潮解，水溶液呈堿性，與鹽酸反應(yīng)的產(chǎn)物鹽酸羥胺([NH3OH]Cl)廣泛用于藥品、香料等的合成。已知25℃時，Ka(HNO2)＝7.2×10－4，Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5，Kb(NH2OH)＝8.7×10－9。下列有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)或性質(zhì)的比較中，正確的是()A.鍵角：NH3＞NOB.熔點：NH2OH＞[NH3OH]ClC.25℃同濃度水溶液的pH：[NH3OH]Cl＞NH4ClD.羥胺分子間氫鍵的強弱：O－H…O＞N－H…N答案：D解析：NH3中N原子的價層電子對數(shù)＝3＋12×(5－3×1)＝3＋1＝4，為sp3雜化，鍵角為107°，NO3－中N的價層電子對數(shù)＝3＋12×(5＋1－3×2)＝3＋0＝3，為sp2雜化，鍵角為120°，故鍵角：NH3＜NO3－，A項錯誤；NH2OH為分子晶體，[NH3OH]Cl為離子晶體，故熔點：NH2OH＜[NH3OH]Cl，B項錯誤；由題目信息可知，25℃下，Kb(NH3·H2O)＞Kb(NH2OH)，故NH2OH的堿性比NH3·H2O弱，同濃度的水溶液中，[NH3OH]＋的水解程度大于NH4＋的水解程度，同濃度水溶液的pH：[NH3OH]Cl＜NH4Cl，C項錯誤；O的電負性大于N，O－H鍵的極性大于N－H鍵，故羥胺分子間氫鍵的強弱：O－H…O＞4.(2024·湖北卷)科學家合成了一種如圖所示的納米“分子客車”，能裝載多種稠環(huán)芳香烴。三種芳烴與“分子客車”的結(jié)合常數(shù)(值越大越穩(wěn)定)見表。下列說法錯誤的是()芳烴芘并四苯蒄結(jié)構(gòu)結(jié)合常數(shù)3853764176000A.芳烴與“分子客車”可通過分子間相互作用形成超分子B.并四苯直立裝載與平躺裝載的穩(wěn)定性基本相同C.從分子大小適配看“分子客車”可裝載2個芘D.芳烴π電子數(shù)越多越有利于和“分子客車”的結(jié)合答案：B解析：“分子客車”能裝載多種稠環(huán)芳香烴，故芳烴與“分子客車”通過分子間作用力形成分子聚集體——超分子，A項正確；“分子客車”的長為2.2nm、高為0.7nm，從長的方向觀察，有與并四苯分子適配的結(jié)構(gòu)，從高的方向觀察則缺少合適結(jié)構(gòu)，故平躺裝載的穩(wěn)定性大于直立裝載的穩(wěn)定性，B項錯誤；芘與“分子客車”中的中間部分結(jié)構(gòu)大小適配，故從分子大小適配看“分子客車”可裝載2個芘，C項正確；芘、并四苯、蒄中π電子數(shù)逐漸增多，與“分子客車”的結(jié)合常數(shù)逐漸增大，而結(jié)合常數(shù)越大越穩(wěn)定，故芳烴π電子數(shù)越多越有利于和“分子客車”結(jié)合，D項正確。學生用書?第175頁高考真題溯源在超分子的學習中，學生要識記超分子的兩大特征：分子識別和自組裝，前者尤其要掌握，其中最常見的就是冠醚識別堿金屬離子。與冠醚有關(guān)的素材經(jīng)常會與有機化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)融合考查，體現(xiàn)了新高考下的情境化命題趨勢。這就要求學生重視且牢記教材中的內(nèi)容，以“不變”應(yīng)“萬變”。真題鏈接——高考這樣考[考題](2023·遼寧卷)冠醚因分子結(jié)構(gòu)形如皇冠而得名，某冠醚分子c可識別K＋，其合成方法如下。下列說法錯誤的是()A.該反應(yīng)為取代反應(yīng)B.a、b均可與NaOH溶液反應(yīng)C.c核磁共振氫譜有3組峰D.c可增加KI在苯中的溶解度邏輯推理與論證1.取代反應(yīng)的特點是“交換成分，有上有下”，所以該反應(yīng)為取代反應(yīng)。2.有機化合物中能與NaOH溶液反應(yīng)的官能團有酚羥基、鹵素原子和羧基等。3.判斷有機化合物中核磁共振氫譜的組數(shù)時要注意其結(jié)構(gòu)的對稱性。4.c是一種冠醚分子，且可識別K＋，故可增加KI在苯中的溶解度。答案：C溯本求源——教材這樣寫[教材](魯科版選擇性必修2)20世紀80年代，化學家發(fā)現(xiàn)了一類被稱為冠醚的物質(zhì)(如下圖)。由于冠醚能與陽離子(尤其是堿金屬陽離子)作用，并且隨環(huán)的大小不同而與不同的金屬離子作用，將陽離子以及對應(yīng)的陰離子都帶入有機溶劑，因而成為有機反應(yīng)中很好的催化劑。教材相關(guān)知識1.冠醚分子與堿金屬離子之間形成的是配位鍵。2.冠醚對堿金屬離子有選擇性，這主要與冠醚空腔直徑和堿金屬離子直徑有關(guān)。3.超分子的另一重要特征是自組裝。超分子在純粹化學和生命秩序之間形成了過渡，架起了認識生命現(xiàn)象、進行超分子仿生、合成超分子藥物的橋梁。課時測評29分子的性質(zhì)配合物與超分子對應(yīng)學生(時間：45分鐘滿分：60分)(本欄目內(nèi)容，在學生用書中以獨立形式分冊裝訂！)選擇題1－10題，每小題4分，共40分。1.下列敘述中正確的是()A.以非極性鍵結(jié)合起來的雙原子分子一定是非極性分子B.以極性鍵結(jié)合起來的分子一定是極性分子C.非極性分子只能是雙原子單質(zhì)分子D.非極性分子中，一定含有非極性共價鍵答案：A解析：全由非極性鍵結(jié)合起來的雙原子分子為非極性分子，如氧氣、氮氣、氯氣等，故A正確；以極性鍵結(jié)合起來的分子可能為非極性分子，如甲烷、二氧化碳等，故B錯誤；非極性分子可能為多原子分子，如甲烷、二氧化碳等，故C錯誤；非極性分子中，可能不含非極性鍵，如CO2等，故D錯誤。2.檢驗Ni2＋反應(yīng)的一種生成物為丁二酮肟鎳，是一種鮮紅色沉淀，其分子結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是()A.Ni2＋核外有14種運動狀態(tài)不同的電子B.該分子內(nèi)微粒之間存在的作用力有共價鍵、配位鍵、離子鍵、氫鍵C.基態(tài)N原子的價電子軌道表示式為D.H2O中有2個由s軌道與sp3雜化軌道形成的σ鍵答案：D解析：Ni2＋價電子排布式為3d8，核外有26種運動狀態(tài)不同的電子，A說法錯誤；該分子不是離子化合物，不含離子鍵，B說法錯誤；基態(tài)N原子的價電子排布式為2s22p3，軌道表示式為，C說法錯誤；H2O中心氧原子s能級與p能級3個軌道雜化形成4個sp3雜化軌道，與H形成2個σ鍵，2個容納孤電子對，D說法正確。3.銅是重要過渡元素，能形成多種配合物，如Cu2＋與乙二胺(H2N－CH2－CH2－NH2)可形成如圖所示配離子。下列說法不正確的是()A.1mol乙二胺分子中含有11NA個σ鍵B.乙二胺分子中氮原子軌道的雜化類型為sp3C.Cu2＋與乙二胺形成的配離子內(nèi)部含有極性鍵、非極性鍵、配位鍵和離子鍵D.乙二胺和三甲胺[分子式為N(CH3)3]均屬于胺，但乙二胺比三甲胺的沸點高很多，原因為乙二胺分子間可形成氫鍵，三甲胺分子間不能形成氫鍵答案：C解析：乙二胺的結(jié)構(gòu)式為，所以1mol乙二胺分子中含有11NA個σ鍵，A正確；乙二胺分子中氮原子形成3個σ鍵，還有一個孤電子對，軌道的雜化類型為sp3，B正確；Cu2＋與乙二胺形成的配離子內(nèi)部含有H－N等極性鍵、C－C非極性鍵、配位鍵，但不含有離子鍵，C錯誤。4.X為含Cu2＋的配合物，實驗室制備X的一種方法如圖。下列說法不正確的是()A.①中發(fā)生反應(yīng)：Cu2＋＋2NH3·H2OCu(OH)2↓＋2NB.在①和②中，氨水參與反應(yīng)的微粒相同C.X中所含陰離子是SOD.X的析出利用了其在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度答案：B解析：向CuSO4溶液中加入氨水，發(fā)生①中反應(yīng)，生成Cu(OH)2沉淀，離子方程式為Cu2＋＋2NH3·H2OCu(OH)2↓＋2NH4＋，繼續(xù)加入氨水，沉淀溶解，②中反應(yīng)為Cu(OH)2＋4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O，加入乙醇，析出X，X為Cu2＋的配合物，故X為深藍色晶體[Cu(NH3)4]SO4·H2O。根據(jù)分析可知，①中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cu2＋＋2NH3·H2OCu(OH)2↓＋2NH4＋，故A正確；根據(jù)分析可知，在①和②中，氨水參與反應(yīng)的微粒分別為OH－和NH3，故B錯誤；根據(jù)分析可知，X為深藍色晶體[Cu(NH3)4]SO4·H2O，X中所含陰離子是SO42－，故C5.X、Y、Z是常見的三種冠醚，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。它們能與堿金屬離子作用，并隨著環(huán)的大小不同而與不同金屬離子作用。Li＋的體積與X的空腔大小相近，恰好能進入X的環(huán)內(nèi)，且Li＋與氧原子的一個孤電子對作用形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)W(如圖所示)。已知：冠醚Z可與KMnO4發(fā)生如下變化。下列說法正確的是()A.W中Li＋與冠醚X之間的作用屬于離子鍵B.冠醚Y既能與K＋形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，也能與Li＋形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)C.烯烴難溶于水，被KMnO4水溶液氧化的效果較差，若烯烴中加入冠醚Z，氧化效果明顯提高D.與X相比，W中的C－O－C鍵角更小答案：C解析：W中Li＋提供空軌道、O原子提供孤電子對，二者形成弱配位鍵，A錯誤；冠醚Y空腔較大，Li＋半徑較小，導致Li＋不易與氧原子的孤電子對形成弱配位鍵，所以得不到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，B錯誤；根據(jù)“相似相溶”規(guī)律可知，冠醚Z可溶于烯烴，加入冠醚Z中的K＋因靜電作用將MnO4－帶入烯烴中，增大反應(yīng)物的接觸面積，提高了氧化效果，C正確；X中O原子上含有2個孤電子對，孤電子對對成鍵電子對的排斥力較強，導致X中的C－O－C鍵角小于W中的，6.B2O3的氣態(tài)分子結(jié)構(gòu)如圖1所示，硼酸(H3BO3)晶體結(jié)構(gòu)為層狀，其二維平面結(jié)構(gòu)如圖2所示。下列說法錯誤的是()A.兩分子中B原子分別采用sp雜化、sp2雜化B.硼酸晶體中層與層之間存在范德華力C.1molH3BO3晶體中含有6mol氫鍵D.硼原子可提供空軌道，硼酸電離的方程式為H3BO3＋H2O?[B(OH)4]－＋H＋答案：C解析：B原子最外層有3個電子，在圖1分子中每個B原子只形成了2個σ鍵，且沒有孤電子對，故采用sp雜化，在圖2分子中每個B原子形成了3個σ鍵，且沒有孤電子對，故采用sp2雜化，A正確；由題中信息可知，硼酸晶體為層狀結(jié)構(gòu)，類比石墨的晶體結(jié)構(gòu)可知其層與層之間存在范德華力，故B正確；由圖中信息可知，每個硼酸分子有3個羥基，其O原子和H原子均可與鄰近的硼酸分子形成氫鍵，平均每個硼酸分子形成了3個氫鍵，因此，1molH3BO3晶體中含有3mol氫鍵，故C錯誤；硼原子的2p軌道有空軌道，水電離的OH－中氧原子有2個孤電子對，兩者可形成配位鍵并破壞水的電離平衡使溶液顯酸性，其電離方程式為H3BO3＋H2O?[B(OH)4]－＋H＋，故D正確。7.一定條件下，CH4、CO2都能與H2O形成籠狀結(jié)構(gòu)的水合物晶體，CH4與H2O形成的水合物晶體俗稱“可燃冰”(結(jié)構(gòu)如圖所示)。下列說法正確的是()A.H2O、CH4、CO2都是含極性鍵的共價化合物B.可燃冰的籠狀結(jié)構(gòu)中甲烷分子與水分子形成共價鍵C.水分子間存在范德華力，故水分子高溫下也很穩(wěn)定D.CH4的空間結(jié)構(gòu)呈正四面體形，H2O、CO2的空間結(jié)構(gòu)呈V形答案：A解析：水中的O－H鍵，甲烷中的C－H鍵，二氧化碳中的CO鍵，都是極性鍵，而且都是共價化合物，A正確；水分子間通過氫鍵形成分子籠，把甲烷分子包裹在分子籠里，分子間不會形成共價鍵，即甲烷分子與水分子沒有形成共價鍵，B錯誤；水分子間存在范德華力與水的穩(wěn)定性無關(guān)，水穩(wěn)定是因為O－H鍵牢固，C錯誤；二氧化碳是直線形，D錯誤。8.(2024·重慶模擬預(yù)測)超分子是由兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體?，F(xiàn)有某種超分子結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()A.該超分子中C原子均為sp3雜化B.甲基中的鍵角∠HCH小于－NH2中的鍵角∠HNHC.該超分子由一個非極性分子和一個極性分子聚集而成D.該超分子加熱熔化時既破壞氫鍵，也破壞分子間作用力答案：D解析：該分子中雙鍵碳原子雜化類型為sp2，單鍵碳原子為sp3雜化，A錯誤；該超分子中－CH3中心原子C和－NH2中心原子N均為sp3雜化，但N原子有一個孤電子對，所以∠HNH夾角小些，B錯誤；該超分子由2個極性分子聚集而成，C錯誤；該超分子的分子間作用力有氫鍵與范德華力，所以加熱熔化時既破壞氫鍵，也破壞分子間作用力，D正確。9.(2024·湖北黃岡模擬預(yù)測)物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)。下列性質(zhì)差異與結(jié)構(gòu)因素匹配錯誤的是()選項性質(zhì)差異結(jié)構(gòu)因素A沸點：乙醇(78.3℃)高于乙醛(20.8℃)分子間氫鍵B熔點：KAl2Cl7熔點遠高于Al2Cl6的熔點分子間作用力C鍵角：PF3(94°)小于PCl3(109.5°)電負性差異D分解溫度：HBr(500℃)高于HI(300℃)鍵能大小答案：B解析：由于乙醇中存在和氧原子相連的氫原子，存在分子間氫鍵，而乙醛中不存在，導致乙醇(78.3℃)的沸點高于乙醛(20.8℃)，即與氫鍵作用有關(guān)，A不符合題意；KAl2Cl7是離子晶體，Al2Cl6是分子晶體，作用力：離子鍵＞范德華力，導致KAl2Cl7的熔點遠高于Al2Cl6，則KAl2Cl7的熔點遠高于Al2Cl6與晶體類型有關(guān)，B符合題意；電負性：F＞Cl，故PF3中共用電子對離P更遠，排斥力更小，鍵角更小，即鍵角與F、Cl的電負性差異有關(guān)，C不符合題意；由于半徑：I＞Br，導致H－Br的鍵能比H－I的鍵能大，所以熱分解溫度：HBr大于HI，D不符合題意。10.(2024·江蘇南京模擬預(yù)測)由金屬鈦、鋁形成的Tebbe試劑常用作有機反應(yīng)的烯化試劑，其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是()A.Al3＋與Cl－具有相同的電子層結(jié)構(gòu)B.該結(jié)構(gòu)中不存在配位鍵C.Tebbe試劑中的Al原子軌道雜化類型為sp3D.該結(jié)構(gòu)中Al的化合價為＋4答案：C解析：Al3＋有2個電子層、Cl－有3個電子層，不具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，A錯誤；Al提供空軌道，Cl提供孤電子對，形成配位鍵，B錯誤；Al形成4個σ鍵，無孤電子對，為sp3雜化，C正確；該結(jié)構(gòu)中Al的化合價為＋3，D錯誤。11.(10分)氮族、氧族元素及其化合物種類繁多，有許多用途，部分物質(zhì)的熔、沸點如下表所示：H2OH2SS8SO2SO3H2SO4N2H4熔點/℃0－85.5115.2－75.516.810.31.4沸點/℃100－60.3444.6－10.045.0337.0113.5(1)H2