《2025年赢在微点化学》

对羟基苯甲酸是用途广泛的有机合成原料，特别是其酯类，包括对羟基苯甲酸甲酯（尼泊金甲）、乙酯（尼泊金乙）、丙酯、异丙酯等，均可作食品添加剂，用于酱油、醋、清凉饮料（汽水除外）、果品调味剂、水果及蔬菜等，还广泛用于食品、医药的防腐和杀菌剂等方面。对羟基苯甲酸也用作染料、农药的中间体。在农药中用于合成有机磷杀虫剂GYAP、CYP；在染料工业中用于合成热敏染料的显色剂；还可用于彩色胶片及合成油溶性成色剂“538”及尼龙12中用作增塑剂的生产原料。另外还用于液晶聚合物和塑料。对羟基苯甲酸的结构如图：

[问题探究]
（1）对羟基苯甲酸分子中共价键的类型有哪些？
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（2）对羟基苯甲酸分子中碳原子的杂化类型有哪些？分子中所有碳原子在一个平面上吗？
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（3）对羟基苯甲酸为什么易溶于水？苯甲酸甲酯与对羟基苯甲酸的相对分子质量接近，为什么对羟基苯甲酸的熔、沸点远高于苯甲酸甲酯？
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（4）邻羟基苯甲酸的结构简式为 ，已知它与对羟基苯甲酸的沸点相差很大，你认为哪一种物质的沸点较高？如何从氢键的角度来解释？
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答案： 提示
(1)σ键和π键(含大π键)(或极性共价键、非极性共价键)
(2)$sp^{2}$杂化;对羟基苯甲酸分子中所有碳原子共平面
(3)对羟基苯甲酸与水分子之间能形成氢键,故对羟基苯甲酸易溶于水,对羟基苯甲酸分子间能形成氢键,而苯甲酸甲酯分子间不能形成氢键,对羟基苯甲酸的熔、沸点远高于苯甲酸甲酯
(4)对羟基苯甲酸的沸点高。因为对羟基苯甲酸在分子间形成氢键,而邻羟基苯甲酸在分子内形成氢键,分子间不存在氢键

1.（2023·湖南卷）下列有关物质结构和性质的说法错误的是（ ）
A. 含有手性碳原子的分子叫做手性分子
B. 邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点
C. 酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可发生水解反应
D. 冠醚（18 - 冠 - 6）的空穴与K⁺尺寸适配，两者能通过弱相互作用形成超分子

答案：
A 解析 连有4个不同原子或原子团的饱和碳原子为手性碳原子,手性分子是指与其镜像不相同,不能互相重合的具有一定构型或构象的分子,含有两个或两个以上手性碳原子的分子可能会出现内消旋体,这种分子不是手性分子,如,A项错误;邻羟基苯甲醛存在分子内氢键,而对羟基苯甲醛存在分子间氢键,故邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛,B项正确;酰胺中的酰胺基在酸或碱存在并加热时可发生水解反应,C项正确;冠醚(18 - 冠 - 6)的空穴直径与$K^{+}$尺寸适配,二者可通过弱相互作用形成超分子,D项正确。

2.（2023·北京卷）下列事实不能通过比较氟元素和氯元素的电负性进行解释的是（ ）
A. F—F的键能小于Cl—Cl的键能
B. 三氟乙酸的Ka大于三氯乙酸的Ka
C. 氟化氢分子的极性强于氯化氢分子的极性
D. 气态氟化氢中存在（HF）₂，而气态氯化氢中是HCl分子

答案： A 解析 F原子半径小,电子云密度大,两个原子间的斥力较强,F - F不稳定,因此F - F的键能小于Cl - Cl的键能,与电负性无关,A项符合题意;氟原子的电负性大于氯原子的电负性,F - C的极性大于Cl - C的极性,使$F_{3}C-$的极性大于$Cl_{3}C-$的极性,导致三氟乙酸的羧基中的羟基极性更大,更容易电离出氢离子,酸性更强,B项不符合题意;氟原子的电负性大于氯原子的电负性,F - H的极性大于Cl - H的极性,导致HF分子的极性强于HCl,C项不符合题意;氟原子的电负性大于氯原子的电负性,与氟原子相连的氢原子可以与另外的氟原子形成分子间氢键,因此气态氟化氢中存在$(HF)_{2}$,D项不符合题意。

3.（2023·山东卷）下列分子属于极性分子的是（ ）
A. CS₂
B. NF₃
C. SO₃
D. SiF₄

答案： B 解析 根据价层电子对互斥模型可知,$CS_{2}$的中心原子C的价层电子对数$=2+\frac {1}{2}×(4 - 2×2)=2$,无孤电子对,$CS_{2}$的空间结构为直线形,正负电荷中心重合,为非极性分子;$NF_{3}$的中心原子N的价层电子对数$=3+\frac {1}{2}×(5 - 3×1)=4$,有一个孤电子对,$NF_{3}$分子的空间结构为三角锥形,正负电荷中心不重合,为极性分子;$SO_{3}$的中心原子S的价层电子对数$=3+\frac {1}{2}×(6 - 3×2)=3$,无孤电子对,$SO_{3}$的空间结构为平面正三角形,正负电荷中心重合,为非极性分子;$SiF_{4}$的中心原子Si的价层电子对数$=4+\frac {1}{2}×(4 - 4×1)=4$,无孤电子对,$SiF_{4}$的空间结构为正四面体,正负电荷中心重合,为非极性分子。故选B。

4.（2023·新课标卷）一种可吸附甲醇的材料，其化学式为[C(NH₂)₃]₄[B(OCH₃)₄]₃Cl，部分晶体结构如图所示，其中[C(NH₂)₃]⁺为平面结构。

下列说法正确的是（ ）
A. 该晶体中存在N—H…O氢键
B. 基态原子的第一电离能：C＜N＜O
C. 基态原子未成对电子数：B＜C＜O＜N
D. 晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同

答案： A 解析 从结构图可看出,$[C(NH_{3})_{3}]^{+}$中的$-NH_{2}$的H原子与$[B(OCH_{3})_{4}]^{-}$中的O原子形成氢键,因此该晶体中存在$N - H\cdots O$氢键,A项正确;N的价层电子排布式为$2s^{2}2p^{3}$,2p能级处于半充满的稳定状态,其第一电离能大于O,B项错误;根据$B(1s^{2}2s^{2}2p^{1})$、$C(1s^{2}2s^{2}2p^{2})$、$O(1s^{2}2s^{2}2p^{4})$、$N(1s^{2}2s^{2}2p^{3})$的电子排布式,可知其未成对电子数分别为1、2、2、3,C项错误;该晶体中B、O原子轨道的杂化类型均为$sp^{3}$,$[C(NH_{3})_{3}]^{+}$为平面结构,则其中N原子轨道的杂化类型为$sp^{2}$,D项错误。