第2章 第3节 第1课时 共价键的极性-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修2创新导学案教用word（人教版2019 不定项版）

化学　选择性必修2[RJ] 第三节　分子结构与物质的性质 第一课时　共价键的极性 1.能利用电负性判断共价键的极性，能根据共价分子的结构特点说明简单分子的某些性质。2.能根据分子结构特点和键的极性来判断分子的极性，并据此对分子的一些典型性质及其应用作出解释。 1．键的极性和分子的极性 (1)键的极性 分类 极性共价键 非极性共价键 成键原子 不同元素的原子 同种元素的原子 电子对 发生偏移 不发生偏移 成键原子的电性 一个原子呈正电性(δ＋) 一个原子呈负电性(δ－) 呈电中性 (2)分子的极性 ①极性分子和非极性分子 ②键的极性与分子极性之间的关系 a．只含非极性键的分子一定是非极性分子。 b．含有极性键的分子，如果分子中各个键的极性的向量和等于零，则为非极性分子，否则为极性分子。 2．键的极性对化学性质的影响 羧酸酸性大小与其分子的组成和结构有关 (1)推电子基团的烃基越长，推电子效应越大，使得羧基上的羟基的极性越小，羧酸的酸性越弱。如：CH3COOH的酸性>C2H5COOH的酸性>CH3CH2CH2COOH的酸性。 (2)基团的极性越大，使得羧基上的羟基的极性越大，羧酸的酸性越强，如：基团极性的大小顺序为—CF3>—CCl3>—CHCl2>—CH2Cl，则酸性的强弱顺序为CF3COOH>CCl3COOH>CHCl2COOH>CH2ClCOOH。 1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)PH3分子中的P—H键是非极性键。(　　) (2)SO2、SO3、BF3、NCl3都是极性分子。(　　) (3)极性分子中不可能含有非极性键。(　　) (4)含有极性键的分子一定是极性分子。(　　) (5)O—H键的极性比N—H键的强。(　　) (6)F3CCOOH的酸性大于Cl3CCOOH的酸性。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√ 解析：(1)不同非金属元素原子之间形成的是极性键，所以P—H键是极性键。 (2)SO3、BF3属于非极性分子。 (3)极性分子中也可能含有非极性键，如H2O2。 (4)含有极性键的分子也可能是非极性分子，如CO2。 2．下列物质中，既含有极性键又含有非极性键的是(　　) A．CO2 B．CH4 C．C2H4 D．NH4Cl 答案：C 3．下列关于共价键的叙述中，不正确的是(　　) A．由不同元素的原子形成的共价键一定是极性键 B．由同种元素的原子形成的双原子分子中的共价键一定是非极性键 C．化合物中不可能含有非极性键 D．当氧原子与氟原子形成共价键时，共用电子偏向氟原子 答案：C 解析：某些化合物如Na2O2、H2O2中均含有非极性键。 4．关于下列反应的说法正确的是(图中共有三种原子)(　　) A．反应过程中E中共价键断裂，G中共价键保持不动 B．E中存在非极性键 C．M分子有可能是HCl D．该反应中有三种极性分子 答案：C 解析：在反应中，G分子中的共价键断裂，A错误；E分子中两种元素的原子之间形成的共价键是极性共价键，B错误；CH4与Cl2发生取代反应生成CH3Cl与HCl，M可能是HCl，C正确；E、G为非极性分子，L、M为极性分子，D错误。 知识点一　分子的极性的判断方法 1．根据极性键的极性的向量和是否为零判断 判断分子极性时首先要弄清分子的空间结构，再确定向量的方向。极性的向量方向由电负性小的原子指向电负性大的原子，而中心原子上的孤电子对，由于没有被共用，电子云概率密度大，因此极性的向量方向始终是由原子指向孤电子对。 2．化合价法：ABm型分子中，中心原子化合价的绝对值等于其价电子数时，该分子为非极性分子，此时分子的空间结构对称；若中心原子化合价的绝对值不等于其价电子数，则分子的空间结构不对称，其分子为极性分子，具体实例如下： 分子 BF3 CO2 PCl5 SO3 H2O NH3 SO2 中心原子化合价的绝对值 3 4 5 6 2 3 4 中心原子的价电子数 3 4 5 6 6 5 6 分子极性 非极性 非极性 非极性 非极性 极性 极性 极性 3.根据分子所含键的类型及分子的空间结构判断 4．根据中心原子最外层电子是否全部成键判断 ABm型分子中的中心原子最外层电子若全部成键，则不存在孤电子对，此分子为非极性分子；若未全部成键，存在孤电子对，此分子为极性分子。 如CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键，它们都是非极性分子。 H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键，它们都是极性分子。 [练1]　研究表明：H2O2具有如图所示的空间结构，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 C．H2O2分子中的两个O原子均是sp3杂化 D．H2O2分子中既有σ键，又有π键 答案：D [练2]　在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2中： (1)以非极性键结合的非极性分子是________。 (2)以极性键相结合，具有直线形结构的非极性分子是________。 (3)以极性键相结合，具有三角锥形结构的极性分子是________。 (4)以极性键相结合，具有四面体结构的非极性分子是________。 (5)以极性键相结合，具有V形结构的极性分子是________。 (6)以极性键相结合，而且分子极性最大的是________。 答案：(1)N2　(2)CS2　(3)NH3　(4)CH4　(5)H2O　(6)HF 知识点二　键的极性对化学性质的影响 1．键的极性对物质的化学性质有重要影响 由于不同的成键原子间电负性的差异，共用电子对会发生偏移，偏移的程度越大，即共价键的极性越强，在反应中越容易断裂。 2．羧酸的酸性大小与分子组成和结构的关系 (1)含卤素原子的一元羧酸的酸性 ①含相同个数的不同卤素原子的羧酸，卤素原子的电负性数值越大，酸性越强。 ②含不同数目的同种卤素原子的羧酸，卤素原子的数目越多，羧酸的酸性越强。 (2)只含烃基的一元羧酸的酸性 烃基越长，酸性越弱。 (3)只含烃基的多元羧酸的酸性 烃基所含碳原子数越少，羧基个数越多，酸性越强。 [练3]　已知羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量，pKa越小，酸性越强。分析表中数据，下列结论正确的是(　　) 羧酸 pKa 丙酸(C2H5COOH) 4.88 乙酸(CH3COOH) 4.76 甲酸(HCOOH) 3.75 氯乙酸(CH2ClCOOH) 2.86 二氯乙酸(CHCl2COOH) 1.29 三氯乙酸(CCl3COOH) 0.65 三氟乙酸(CF3COOH) 0.23 A．相对分子质量越大，羧酸的酸性越强 B．羧酸的酸性强弱与分子中氢原子数目有关 C．连接羧基的烃基越长，羧酸的酸性越强 D．连接羧基的基团的极性越大，羧酸的酸性越强 答案：D [练4]　比较下列酸的酸性大小(填“>”“<”或“＝”)。 (1)乙酸____丙酸。 (2)三氯乙酸____三溴乙酸。 (3)三氯乙酸____二氯乙酸____氯乙酸。 答案：(1)>　(2)>　(3)>　> 本课总结 课时作业 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★★ 对点 极性分子 键的极性与分子的极性 键的极性与分子的极性 分子的极性 共价键的极性强弱判断 分子的极性 键的极性与分子的极性 羧酸的酸性强弱判断 题号 9 10 11 12 13 14 15 难度 ★★ ★★ ★★ ★★ ★ ★★★ ★★★ 对点 键的极性与分子的极性 分子的极性 键的极性与分子的极性 键的极性与分子的极性 键的极性 键的极性与分子的极性 分子极性的判断及应用 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．(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 2．PH3在常温下是一种无色、有大蒜气味的气体，电石气的杂质中常含有它。它的结构与NH3分子结构相似。以下关于PH3的叙述中正确的是(　　) A．PH3是非极性分子 B．PH3分子中有未成键的电子对 C．PH3是一种强氧化剂 D．PH3分子中的P—H是非极性键 答案：B 3．下列叙述中正确的是(　　) A．以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子 B．以极性键结合起来的分子一定是极性分子 C．非极性分子只能是双原子单质分子 D．非极性分子中的原子上一定不含孤电子对 答案：A 解析：B错误，以极性键结合起来的分子不一定是极性分子，若分子空间结构对称，正、负电中心重合，就是非极性分子，如CH4、CO2、CCl4、CS2等；C错误，CO2、CCl4等分子都是非极性分子，但都不是双原子单质分子；D错误，非极性分子中可能含有孤电子对，如CO2是非极性分子，O原子上含有孤电子对。 4．X、Y为两种不同元素，由它们组成的下列物质的分子中，肯定有极性的是(　　) A．XY4 B．XY3 C．XY2 D．XY 答案：D 解析：含有极性键的双原子分子一定是极性分子，含有极性键的多原子分子如CH4、SO3、CO2等均为非极性分子。 5．下列分子中共价键的极性强弱顺序正确的是(　　) A．CH4>NH3>H2O>HF B．HF>H2O>NH3>CH4 C．H2O>HF>CH4>NH3 D．HF>H2O>CH4>NH3 答案：B 解析：比较共价键的极性，可比较成键的两个原子吸引电子能力的大小。如果两原子吸引电子的能力相差越大，共用电子对偏移的程度越大，则键的极性越强。题中共价键的极性按H—F、H—O、H—N、H—C的顺序依次减弱，B正确。 6．通常状况下，NCl3是一种油状液体，其分子空间结构与氨分子相似，下列有关NCl3的叙述正确的是(　　) A．NCl3分子中N—Cl键键长比CCl4分子中C—Cl键键长长 B．NCl3分子中的所有原子均达到8电子稳定结构 C．NCl3分子是非极性分子 D．NBr3比NCl3稳定 答案：B 解析：碳原子的原子半径大于氮原子的，所以CCl4分子中C—Cl键键长比NCl3分子中N—Cl键键长长，A错误；NCl3分子的空间结构与氨分子相似，都是三角锥形结构，氨分子是极性分子，所以NCl3分子也是极性分子，C错误；由于氯原子半径小于溴原子半径，所以N—Cl键键能大于N—Br键键能，NCl3比NBr3稳定，D错误。 7．《梦溪笔谈》中记载：“馆阁新书净本有误书处，以雌黄涂之。”在我国古代，雌黄(As2S3)经常用来修改错字，其结构如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．As2S3中只含有极性键 B．As2S3是非极性分子 C．As2S3中As、S原子的杂化方式不同 D．As2S3中各原子最外层均达到8电子稳定结构 答案：C 解析：As2S3中每个As原子上的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝3＋1＝4，则As原子的杂化方式为sp3，每个S原子上的价层电子对数＝2＋2＝4，则S原子的杂化方式也是sp3，C错误。 8．下列各物质的酸性强弱关系正确的是(　　) A．CH2Cl—COOH>CHCl2—COOH B．CCl3—COOH<CFCl2—COOH C．CH3—CF2—COOH>CHF2—COOH D．C17H35—COOH>C4H9—COOH 答案：B 解析：氯原子的电负性大，C—Cl的极性大，C—Cl越多，使O—H的极性越强，酸性越强，A错误；电负性F大于Cl，极性F—C大于C—Cl，F—C越多，使O—H的极性越强，酸性越强，B正确；烃基属于推电子基团，含碳原子越多，推电子能力越强，O—H的极性越弱，羧酸的酸性越弱，C、D错误。 9．科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3，结构简式如图所示。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°，下列有关N(NO2)3的说法正确的是(　　) A．该分子中N、O原子间形成的共价键是非极性键 B．该分子中四个氮原子共平面 C．该物质既有氧化性又有还原性 D．该分子为非极性分子 答案：C 解析：由于N、O为不同的原子，所以N、O原子间形成极性键，A错误；该分子中四个氮原子形成三角锥形结构，不共面，B错误；由化学式N4O6可知该物质中氮元素的平均化合价是＋3，处于中间价态，所以该物质既有氧化性又有还原性，C正确；该分子的正、负电中心不重合，所以它是极性分子，D错误。 10．NH3、H2S都是极性分子，CO2、BF3、CCl4都是含极性键的非极性分子，由此可推测ABn型分子是非极性分子的经验规律是(　　) A．分子中不能含有氢原子 B．在ABn型分子中A的相对原子质量应小于B的相对原子质量 C．在ABn型分子中A原子上没有孤电子对 D．分子中每个共价键的键长应相等 答案：C 解析：NH3、H2S的中心原子上都有未参与成键的孤电子对，都不是对称结构，而CO2、BF3、CCl4的中心原子上的所有价层电子都参与成键，没有孤电子对，都是对称结构。 11．L、M、Q、R、T是几种常见的短周期元素，其主要化合价及原子半径如表所示。据表中信息判断，下列有关叙述正确的是(　　) 元素 L M Q R T 主要化合价 ＋2 ＋3 ＋6、－2 ＋7、－1 －2 原子半径/nm 0.160 0.143 0.104 0.099 0.066 A．Q、T两元素形成的化合物QT3是极性分子 B．L与R两元素形成的化合物中含有非极性共价键 C．M与T两元素形成的化合物能分别与强酸、强碱反应，且产物不完全相同 D．Q、T两元素的简单氢化物均为非极性分子 答案：C 解析：由各元素的主要化合价可确定L、M、Q、R、T原子的最外层电子数依次为2、3、6、7、6，再结合原子半径可确定L、M、Q、R为第三周期元素，T为第二周期元素，故L、M、Q、R、T分别为Mg、Al、S、Cl、O。A项，Q、T两元素形成的化合物QT3为SO3，SO3分子中S原子上的价层电子对数为3＋＝3，所以S原子采用sp2杂化，SO3为平面三角形结构，正、负电中心重合，SO3为非极性分子，错误；B项，L与R两元素形成的化合物为氯化镁，氯化镁中只含离子键，错误；C项，M与T两元素形成的化合物为氧化铝，氧化铝是两性氧化物，能和强酸反应生成可溶性铝盐和水，能和强碱反应生成四羟基合铝酸盐和水，产物不完全相同，正确；D项，Q、T两元素的简单氢化物分别为H2S、H2O，H2S和H2O均为极性分子，错误。 12．汽车尾气中常含有CO、NOx等气体，为减少污染，当代汽车都加装了“三效催化净化器”，可将汽车尾气中的有毒气体转化为无污染的气体，如图为该反应的微观示意图(未配平)，其中不同符号的球代表不同种原子。下列说法正确的是(　　) A．甲、乙、丙、丁中有3种非极性分子 B．甲和丁中同种元素化合价相等 C．O—H键的极性大于O—N键的极性 D．丁分子的电子式为 答案：C 解析：CO、NOx在催化剂作用下转化为无污染的气体，由该反应的微观示意图可知，其化学方程式为2NO2＋4CO4CO2＋N2。甲、乙、丙、丁中CO2、N2为非极性分子，NO2、CO为极性分子，A错误；NO2、N2中N元素的化合价分别为＋4、0，B错误；N2的电子式为，D错误。 二、非选择题 13．在下列物质中： ①HCl　②N2　③NH3　④Na2O2　⑤H2O2　⑥NH4Cl　⑦NaOH　⑧Ar　⑨CO2　⑩C2H4 (1)只存在非极性键的分子是________(填序号，下同)；既存在非极性键又存在极性键的分子是______；只存在极性键的分子是________。 (2)只存在单键的分子是________；存在三键的分子是________；只存在双键的分子是________；既存在单键又存在双键的分子是________。 (3)只存在σ键的分子是________，既存在σ键又存在π键的分子是________。 (4)不存在化学键的分子是________。 (5)既存在离子键又存在极性键的分子是________；既存在离子键又存在非极性键的分子是________。 答案：(1)②　⑤⑩　①③⑨　(2)①③⑤　②　⑨　⑩ (3)①③⑤　②⑨⑩　(4)⑧　(5)⑥⑦　④ 14．CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途径。 (1)以下是在一定条件下用NH3捕获CO2生成重要化工产品三聚氰酸的反应： NH3＋CO2―→＋H2O ①三聚氰酸的分子式为______________。 该分子中C原子的杂化方式为________。 ②三聚氰酸分子中碳原子与氮原子形成的是________(填“极性”或“非极性”，下同)键。三聚氰酸属于________分子。 (2)近年来，利用电化学催化方法进行CO2转化的研究引起了世界范围内的高度关注。如图是以Cu作为催化剂时CO2转化为甲酸的反应过程。 ①过程ⅱ和ⅲ分别形成了________和________极性键。 ②CO2和HCOOH中均含有________(填“极性”或“非极性”，下同)键。HCOOH属于________分子。 ③每1 mol CO2完全转化为甲酸需得到________mol电子。 答案：(1)①C3H3N3O3　sp2　②极性　非极性 (2)①C===O、O—H　C—H　②极性　极性　③2 解析：(2)③CO2转化为甲酸时，碳元素由＋4价变为＋2价，故1 mol CO2完全转化为甲酸需得到2 mol电子。 15．在极性分子中，正电荷中心同负电荷中心间的距离称为偶极长，常用d表示。极性分子的极性强弱同偶极长和正(或负)电荷中心的电量(q)有关，一般用偶极矩(μ)来衡量。分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积，即μ＝d·q。 试回答以下问题： (1)HCl、CS2、H2S、SO2四种分子中μ＝0的是________。 (2)实验测得：μ(PF3)＝1.03、μ(BCl3)＝0。由此可知，PF3分子的空间结构是____________；BCl3分子的空间结构是____________。 (3)GeCl4化合物的空间结构为______________形，中心原子采取________杂化，为____________分子(填“极性”或“非极性”)。 答案：(1)CS2　 (2)三角锥形　平面正三角形 (3)正四面体　sp3　非极性 解析：由题给信息可知，μ＝0表示分子空间结构对称，正、负电中心重合，是非极性分子，μ≠0表示分子空间结构不对称，正、负电中心不重合，是极性分子。 12 学科网（北京）股份有限公司 $$