高中化学人教版（2019）选择性必修2：第二章第3节第二课时物质的溶解性分子的手性课时作业

课时作业 9 物质的溶解性 分子的手性 1．用萃取法从碘水中分离碘，所用萃取剂应具有的性质是( ) ①不和碘或水起化学反应 ②能溶于水 ③不溶于水 ④应是极性溶剂 ⑤应是非极 性溶剂 A．①②⑤ B．②③④ C．①③⑤ D．①③④ 2．下列说法不正确的是( ) A．互为手性异构体的分子互为镜像 B．利用手性催化剂合成可主要得到一种手性分子 C．手性异构体分子组成相同 D．手性异构体性质相同 3．碘单质在水溶液中溶解度很小，但在 CCl4 中溶解度很大，这是因为( ) A．CCl4 与 I2 相对分子质量相差较小，而 H2O 与 I2 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 和 I2 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 4．下列化合物在水中的溶解度，从大到小排列次序正确的是( ) 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 5．关于 CS2、SO2、NH3 三种物质的说法中正确的是( ) 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 分子为极性分子 6．当一个碳原子连接四个不同的原子或原子团时，该碳原子叫“手性碳原子”。下列 化合物中含有两个手性碳原子的是( ) 7．砷是氮族元素，黄砷(As4)的分子结构与白磷(P4)相似，均为正四面体结构，以下关 于黄砷与白磷的比较正确的是( ) A．分子中共价键键角均为 109°28′ B．黄砷中共价键键能大于白磷 C．黄砷分子极性大于白磷 D．黄砷易溶于四氯化碳，难溶于水 8．下列三种有机物： ①1戊醇 CH3－CH2－CH2－CH2－CH2－OH，②戊烷 C5H12，③木糖醇[CH2OH(CHOH)3CH2OH]， 它们在常温下的水溶性大小顺序正确的是( ) A．①＞②＞③ B．③＞①＞② C．③＞②＞① D．②＞①＞③ 9．下列事实不能用氢键进行解释的是( ) A．乙酸与甲酸甲酯互为同分异构体，但乙酸的沸点高于甲酸甲酯 B．氨气易液化，而氮气不容易液化 C．蛋白质分子中碱基可相互配对 D．HF 的热稳定性比 H2O 强 10．研究表明：H2O2 具有立体结构，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，极易溶于水 C．H2O2 分子中的两个 O 原子均是 sp3 杂化 D．H2O2 与 H2S 相对分子质量相同，故熔沸点相当 11．已知三角锥形分子 E 和直线形分子 G 反应，生成两种直线形分子 L 和 M(组成 E、G、 L、 M 分子的元素原子序数均小于 10)如下图，则下列判断错误的是( ) A．L 是极性分子，G 是非极性分子 B．M 分子中含 2 个π键和 1 个σ键 C．E 极易溶于水的原因是与水分子形成氢键 D．E 的中心原子采取 sp2 杂化 12．在有机物分子中，连有 4 个不同原子或基团的碳原子称为“手性碳原子”，具有手 性碳原子的化合物具有光学活性。结构简式如图所示的有机物分子中含有一个手性碳原子， 该有机物具有光学活性。当该有机物发生下列化学变化时，生成的新有机物无光学活性的是 ( ) A．与新制银氨溶液共热 B．与甲酸发生酯化反应 C．与金属钠发生置换反应 D．与 H2 发生加成反应 13．稀有气体的熔、沸点和在水中的溶解度等信息(部分)如下表所示： 氦(He) 氖(Ne) 氩(Ar) 氪(Kr) 氙(Xe) 熔点(K) 83.95 161.15 沸点(K) 4.24 27.25 87.45 溶解度(mL·L－1) (H2O,20 ℃) 13.8 14.7 73 110.9 (1)稀有气体的溶、沸点和溶解度存在一定的变化规律，这种规律的出现主要是由于在 稀有气体分子间存在着一种相互作用力，即________。 (2)观察表中数据，预测氪的熔点可能是________(填代号)。 A．70 K B．180 K C．116.55 K D．161.15 K (3)下列说法中错误的是________(填代号)。 A．稀有气体的范德华力随着熔点的升高而增大 B．稀有气体的范德华力随着沸点的升高而增大 C．稀有气体的范德华力随着溶解度的增大而增大 D．稀有气体的范德华力随着相对原子质量的增大而增大 14．A、B、C、D、E 为短周期的 5 种非金属元素，其中 A、B、C 的特征电子排布可表示 为：A：asa，B：bsbbpb，C：csccp2c ；A 与 B 在不同周期，D 与 B 同主族，E 在 C 的下一 周期，且是同周期元素中电负性最大的元素。 回答下列问题： (1)由 A、B、C、E 四种元素中的两种元素可形成多种分子，下列分子：①BC2 ②BA4 ③A2C2 ④BE4，其中属于极性分子的是________(填序号)。 (2)C 的 氢 化 物 比 下 一 周 期 同 族 元 素 的 氢 化 物 沸 点 还 要 高 ， 其 原 因 是 ____________________________。 (3)B、C 两元素都能和 A 元素组成两种常见的溶剂，其化学式分别为________、________。 DE4 在前者中的溶解度________(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解度。 (4)BA4、BE4 和 DE4 的沸点从高到低的顺序为________(填化学式)。 15．(1)铁的一种配合物的化学式为[Fe(Htrz)3](ClO4)2，其中 Htrz 为 1,2,4–三氮唑 ( )。 ①配合物中阴离子空间构型为________，阴离子的中心原子的杂化方式是________。 ②Htrz 分子中含σ键数为________个，其与 Fe2＋形成配位键的原子是________。 ③1,2,4–三氮唑与环戊二烯( )的物理性质如下： 环戊二烯 1,2,4–三氮唑 相对分 子质量 66 69 物理 性质 无色液体，不溶于水，沸点为 42.5 ℃ 无色晶体，溶于水，沸点为 260 ℃ 它 们 的 水 溶 性 和 沸 点 差 异 很 大 的 主 要 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)抗坏血酸的分子结构如图所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为________；推测抗 坏血酸在水中的溶解性：________(填“难溶于水”或“易溶于水”)。 (3)苏丹红颜色鲜艳、价格低廉，常被一些企业非法作为食品和化妆品等的染色剂，严 重危害人们健康。苏丹红常见有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4 种类型，苏丹红Ⅰ的分子结构如图 1 所示。 苏丹红Ⅰ在水中的溶解度很小，微溶于乙醇，有人把羟基取代在对位形成图 2 所示的结 构 ， 则 其 在 水 中 的 溶 解 度 会 ________( 填 “ 增 大 ” 或 “ 减 小 ”) ， 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)甲醇、乙醇、丙醇等饱和一元醇水溶性较好，随着饱和一元醇 CnH2n＋1OH 中 n 值增大， 在 水 中 溶 解 度 ________( 填 “ 增 强 ” 或 “ 减 弱 ”) ， 原 因 为 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 课时作业 9 1．解析：本题主要考查“相似相溶”原理。非极性分子 I2 构成的单质易溶于非极性 溶剂中。 答案：C 2．解析：互为手性异构体的分子互为镜像关系，故 A 正确；在手性催化中，与催化 剂手性匹配的化合物在反应过程中会与手性催化剂形成一种最稳定的过渡态，从而只会诱导 出一种手性分子，所以利用手性催化剂合成主要得到一种手性分子，故 B 正确；手性异构体 是同分异构体的一种，同分异构体分子式相同，所以手性异构体分子组成相同，故 C 正确； 手性异构体旋光性不同，化学性质可能有少许差异。 答案：D 3．解析：根据相似相溶规律：极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，难 溶于非极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂，难溶于 极性分子组成的溶剂。CCl4 和 I2 都是非极性分子，而 H2O 是极性分子，所以碘单质在水溶液 中溶解度很小，在 CCl4 中溶解度很大。 答案：D 4．解析：这些物质中 CH3CH2COOCH3 不能与水形成氢键，则溶解度最小，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。 答案：A 5．解析：根据“相似相溶”原理，水是极性分子，CS2 是非极性分子，SO2 和 NH3 都是 极性分子，A 错误、B 正确；由于 CS2 常温下是液体，SO2 和 NH3 常温下是气体，C 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 分子之间可形成 氢键，D 错误。 答案：B 6．解析：由题意可知，A 项、B 项与 D 项中各有 1 个手性碳原子；C 项中有 2 个手性 碳原子。 答案：C 7．解析：As4 和 P4 分子中共价键键角均为 60°，故 A 错误；原子半径 As>P，键长越 长，键能越小，故 B 错误；都为非极性分子，故 C 错误；黄砷为非极性分子，根据相似相溶 原理，可知易溶于四氯化碳，难溶于水，故 D 正确。 答案：D 8．解析：1戊醇以及木糖醇都含有羟基，可与水分子间形成氢键，所以水溶性比戊 烷好，由于木糖醇含有羟基数目多，所以水溶性③＞①。 答案：B 9．解析：乙酸与甲酸甲酯互为同分异构体，但乙酸分子间可形成氢键，所以沸点高， A 正确；氨气形成分子之间的氢键，所以容易液化，而氮气分子之间则没有氢键，所以难被 液化，B 正确；蛋白质分子中碱基可相互配对就是通过形成氢键完成的，C 正确；HF 的热稳 定性比 H2O 强，是因为 HF 分子中 H－F 键更稳定，D 错误。 答案：D 10．答案：D 11．解析：E 是三角锥形分子，M 是双原子分子且原子间形成三对共用电子，E 和 M 必定是 NH3 和 N2，G 和 L 都是双原子分子且 G 是单质，则 G 是 F2，L 是 HF。图示反应为：2NH3 ＋ 3F2===6HF ＋ N2 。 HF 是 极 性 分 子 ， F2 是 非 极 性 分 子 ， 故 A 正 确 ； N2 的 电 子 式 为 ，分子中含 2 个π键和 1 个σ键，故 B 正确；NH3 与水分子形成氢键，使 得氨气极易溶于水，故 C 正确；NH3 的中心原子的价层电子对数是 4，采取 sp3 杂化，故 D 错 误。 答案：D 12．解析：若生成的新有机物为无光学活性的物质，则原有机物中的手性碳原子上至 少有一个原子或基团发生转化使两个原子或基团具有相同的结构。A 项，反应后—CHO 转化 为 ，手性碳原子仍存在；B 项，反应后—CH2OH 转化为 CH2OCOH，手性 碳原子仍存在；C 项，反应后—CH2OH 转化为—CH2ONa，手性碳原子仍存在；D 项，反应后 —CHO 转化为—CH2OH，与原有机物手性碳原子上的一个基团结构相同，不再存在手性碳原子。 答案：D 13．解析：(2)题表中稀有气体的熔、沸点和在水中溶解度的数据变化呈现了一定的 规律，即随着相对分子质量的增大，稀有气体的熔、沸点逐渐升高，溶解度逐渐增大，据此 即可解题。(3)范德华力影响物质的物理性质(如溶、沸点和溶解度等)，而不是物理性质影 响范德华力。该小题前三个选项错在颠倒了因果关系。 答案：(1)范德华力 (2)C (3)ABC 14．解析：由 s 轨道最多可容纳 2 个电子可得：a＝1，b＝c＝2，即 A 为 H，B 为 C， C 为 O；由 D 与 B 同主族，且为非金属元素得 D 为 Si；由 E 在 C 的下一周期且 E 为同周期元 素中的电负性最大的元素可知 E 为 Cl。 (1)①、②、③、④分别为 CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中 H2O2 为极性分子，其他为非极 性分子。 (2)C 的氢化物为 H2O，H2O 分子间可形成氢键是其沸点较高的主要原因。 (3)B、A 两元素组成苯，C、A 两元素组成水，两者都为常见的溶剂。SiCl4 为非极性 分子，易溶于非极性溶剂(苯)中。 (4)BA4、BE4、DE4 分别为 CH4、CCl4、SiCl4，三者结构相似，相对分子质量逐渐增大， 分子间作用力逐渐增强，故它们的沸点顺序为 SiCl4>CCl4>CH4。 答案：(1)③ (2)H2O 分子间形成氢键 (3)C6H6 H2O 大于 (4)SiCl4>CCl4>CH4 15．解析：(1)①ClO － 4 的价电子对数为(7＋1)/2＝4，Cl 原子上没有孤电子对，空间 构型为正四面体形，Cl 原子采用 sp3 杂化； ② 环上有 5 个σ键，环外有 3 个σ键，共 8 个σ键；Htrz 分子中只有 N 原子有 孤电子对，H、C 无孤对电子，所以与 Fe2＋形成配位键的原子是 N； ③两者结构相似，相对分子质量非常接近，但 Htrz 分子中有 N－H 键，N 原子半径小， 电负性大，分子间可以形成氢键，也可以与水分子间形成氢键，所以它们的水溶性和沸点差 异很大的主要原因是：1,2,4–三氮唑分子间、与水分子间都可以形成氢键； (2)根据抗坏血酸的分子结构，该结构中有两种碳原子，全形成单键的碳原子和双键 的碳原子，全形成单键的碳原子为 sp3 杂化，双键的碳原子为 sp2 杂化；根据抗环血酸分子 结构，分子中含有 4 个－OH，能与水形成分子间氢键，因此抗坏血酸易溶于水； (3)苏丹红Ⅰ形成分子内氢键，羟基取代对位后，则易形成分子间氢键，与 H2O 之间 形成氢键后会增大其溶解度； (4)饱和一元醇由于含有—OH，所以与水结构相似，但是随着碳原子数目增多，与水 结构上的相似程度就减少，所以水溶性减弱。 答案：(1)①正四面体形 sp3 ②8 N ③1,2,4–三氮唑分子间、与水分子间都可 以形成氢键 (2)sp3、sp2 易溶于水 (3)增大 因为苏丹红Ⅰ形成分子内氢键，而修饰后 的分子可形成分子间氢键，与水分子间形成氢键后有利于增大化合物在水中的溶解度 (4) 减弱 因为随着 n 值增大，醇与水的结构相似程度减小，所以溶解度减弱。