内容正文:
!
"
#
$
%
&
'
(
2
)
*
+
,
-
.
&
+
#
#
#
#
#
#
#
第三节 分子结构与物质的性质
第1课时 共价键的极性
核心素养发展目标
1.能从微观角度理解共价键的极性和分子极性的关系。
2.通过键的极性对物质性质的影响的探析,形成“结构决定性质”的认知模型。
一、键的极性和分子的极性
1.共价键的极性
极性键 非极性键
定义
由 不同 原子
形成的共价键,电
子对发生偏移
电子对不发生偏
移的共价键
原子吸引
电子能力 不同 相同
共用电子对
共用电子对偏向
吸引电子能力强
的原子
共用电子对 不
发生 偏移
成键原
子电性 显电性 电中性
成键元素一般是 不同种 非金属元素
同种 非金属
元素
举例
H—Cl、 OH
H
Cl—Cl、H—H
一般:电负性差值< 1. 7为共价键,且电负
性差值越大,键的极性越大。
2.分子的极性
(1)极性分子与非极性分子
分子
→ 极性分子 正电中心和负电中心不重合 ,键的极性的向量和不为零
→ 非极性分子 正电中心和负电中心 重合 ,键的极性的向量和 为零
(2)
共价键的极性与分子极性的关系
只含有非极性键
的分子
含极性键的分子,其分
子结构是空间对称的
非极性
分子
正电中心和负
电中心重合,
键的极性的向
量和等于零
极性
分子
含极性键的分子,
其分子结构不是空
间对称的
正电中心和负电中心
不重合 ,键的极性的
向量和 不为零
类型 实例 键的极性空间结构 分子极性
X2 H2、N2 非极性键 直线形 非极性分子
XY HCl、NO 极性键 直线形 极性分子
XY2
(X2Y)
CO2、CS2 极性键 直线形 非极性分子
SO2 极性键 V形 极性分子
H2O、H2S 极性键 V形 极性分子
XY3
BF3 极性键平面正三角形非极性分子
NH3 极性键 三角锥形 极性分子
XY4 CH4、CCl4 极性键正四面体形非极性分子
(3)利用化合价法判断
ABn型分子中,若中心原子A的化合价的绝
对值等于该元素的价电子数,则为非极性分子,
否则为极性分子。如下表所示:
分子式
中心原子
化合价绝对值价电子数
分子极性
CO2 4 4 非极性分子
BF3 3 3
非极性分子
!&&
#
#
#
#
/
0
1
2
#
3
4
5
6
7
"
8
9
:
CH4 4 4 非极性分子
H2O 2 6 极性分子
NH3 3 5 极性分子
SO2 4 6 极性分子
SO3 6 6 非极性分子
PCl3 3 5 极性分子
PCl5 5 5 非极性分子
正误判断
1.以非极性键结合的双原子分子一定是非极性
分子。 (√ )
2.以极性键结合的分子一定是极性分子。
( × )
3.非极性分子只能是双原子单质分子。( × )
4.非极性分子中,一定含有非极性共价键。
( × )
5.极性分子中不可能含有极性键。 ( × )
深度思考
1.键的极性与分子极性有何关系?
2.臭氧是极性分子还是非极性分子?从结
构上如何理解?
应用体验
1.下列各组物质中,属于由极性键构成的极性
分子的是 (A )
A. NH3和H2S B. CH4和Br2
C. BF3和CO2 D. BeCl2和HCl
2.下列分子既有σ键又有π键,且属于非极性
分子的是 (A )
A. C2H4 B. Cl2 C. H2O D. HCl
3.下列有关分子的叙述正确的是 (A )
A.双原子分子AB一定是极性分子
B.三原子分子AB2一定是非极性分子
C.四原子分子AB3一定是极性分子
D. ABn型分子的中心原子最外层满足8电子
结构,则ABn一定是非极性分子
4.在我国南海300 ~ 500 m深的海底存在着大
量的“可燃冰”,其主要成分为甲烷水合物。
在常温、常压下它会分解成水和甲烷,因而得
名。下列关于甲烷和水这两种分子极性的描
述正确的是 (D )
A.两种分子都是极性分子
B.两种分子都是非极性分子
C. CH4是极性分子
D. H2O是极性分子,CH4是非极性分子
键的极性和分子极性的关系
二、键的极性对化学性质的影响
1.键的极性与反应活性
(1)共价键的极性越强,键的活泼性也越
强,容易发生断裂,易发生相关的化学反应。
(2)成键元素的原子吸引电子能力越强,电负
性越大,共价键的极性就越强,在化学反应中该分
子的反应活性越强,在化学反应中越容易断裂
。
!&'
!
"
#
$
%
&
'
(
2
)
*
+
,
-
.
&
+
#
#
#
#
#
#
#
2.键的极性对化学性质的影响
键的极性对物质的化学性质有重要影响。
例如,羧酸是一大类含羧基(—COOH)的有机
酸,羧基可电离出H +而呈酸性。羧酸的酸性可
用pKa的大小来衡量,pKa越小,酸性越强。羧酸
的酸性大小与其分子的组成和结构有关,如下
表所示:
不同羧酸的pKa
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
深度思考
1.三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸酸性的
原因。
2.三氯乙酸的酸性大于二氯乙酸酸性的
原因。
3.甲酸的酸性大于乙酸酸性的原因。
4. CH3CH2OH、H2O分别与钠反应,哪个反
应更剧烈?解释原因。
应用体验
1.下列羧酸中酸性最弱的是 (B )
A. HCOOH B. CH3COOH
C. CH2ClCOOH D. CHCl2COOH
2.数据是科学推理中的重要证据,由下表中的
数据,所得推论正确的是 (D )
羧酸 pKa = - lg Ka
丙酸C2H5( )COOH 4. 88
乙酸CH3( )COOH 4. 76
甲酸(HCOOH) 3. 75
氯乙酸CH2( )ClCOOH 2. 86
二氯乙酸CHCl2( )COOH 1. 29
三氯乙酸CCl3( )COOH 0. 65
三氟乙酸CF3( )COOH 0. 23
A.相同浓度下,乙酸的酸性一定强于氯乙酸
B.烃基是吸电子基团,烃基越长,吸电子效应
越大,使羧基中的羟基的极性越小,羧酸的
酸性越弱
C.卤素原子是推电子基团,卤素原子使得羧
基中羟基的极性变小,导致二氯乙酸的酸
性强于一氯乙酸
D.氟原子的电负性大于氯原子,使F3C—的
极性大于Cl3C—的极性,使三氟乙酸羧基
中羟基的极性增大,导致三氟乙酸容易电
离出氢离子
3. CH3COOH是一种弱酸,而氯乙酸ClCH2COOH
的酸性强于CH3COOH,这是因为—Cl是一种
强吸电子基团,能使—OH上的H原子具有更
大的活泼性。有的基团属于斥电子基团,能
减弱—OH上H原子的活泼性。试依据上述
规律填空:
(1)HCOOH显酸性,而H2O显中性,这是由
于HCOOH分子中存在 吸 (填“吸”或
“斥”)电子基团,这种基团是 —CHO 。
(2)CH3COOH的酸性弱于HCOOH,这是由于
CH3COOH分子中存在 斥 (填“吸”或
“斥”)电子基团,这种基团是 —CH3
。
!&(
#
#
#
#
/
0
1
2
#
3
4
5
6
7
"
8
9
:
(3)—C6H5也属于吸电子基团,故C6H5COOH
的酸性比CH3COOH的酸性 强 (填“强”
或“弱”)。
(4 )下列酸中:CF3COOH、CCl3COOH、
CHCl2COOH、CH2ClCOOH,酸性最强的
是 CF3COOH 。
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.羧基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,羧酸的酸性越强。
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)只含烷基的一元羧酸的酸性
随着烷基加长,酸性的差异越来越小。
(3)只含烷基的多元羧酸的酸性
烷基所含碳原子数越少,羧基个数越多,酸
性越强。
!"#$%&'() 对应学生用书学案P
1.下列物质中既含有极性键,又含有非极性键
的极性分子是 (C )
A.二氧化硫 B.四氯化碳
C.过氧化氢 D.乙炔
2.下列叙述中正确的是 (A )
A.卤化氢分子中,卤素的非金属性越强,共价
键的极性越大,热稳定性也越强
B.以极性键结合的分子,一定是极性分子
C.判断A2B或AB2型分子是否是极性分子的
依据是看分子中是否含有极性键
D.非极性分子中,各原子间都应以非极性键
结合
3.使用微波炉加热,具有使受热物质均匀,表里
一致、速度快、热效率高等优点,其工作原理
是通电炉内的微波场以几亿的高频改变电场
的方向,水分子因而能迅速摆动,产生热效
应,这是因为 (D )
A.水分子具有极性共价键
B.水分子中有共用电子对
C.水由氢、氧两元素组成
D.水分子是极性分子
4.已知S2Cl2 结构如图所示,下列关于S2Cl2 的
说法正确的是 (C )
A. S2Cl2是非极性分子
B. S2Cl2分子只含非极性键
C.沸点:S2Br2 > S2Cl2
D. S与Cl间的共用电子对偏向于S
5.已知N、P同属于元素周期表的第VA族元
素。NH3呈三角锥形,N原子位于锥顶,3个
H原子位于锥底,N—H间的夹角是107°。
(1)N4 分子的空间结构为 ,它是一种
非极性 (填“极性”成“非极性”)分子。
(2)PH3分子与NH3分子的结构 相似 (填
“相似”或“不相似”),P—H为 极性 (填
“极性”或“非极性”)键,PH3 为 极性 (填
“极性”或“非极性”)分子。
(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 a (填标号)。
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
请同学们认真完成练案[10
]
!&)
2)= 3,成键电子对数为2,孤电子对数为1,故SnBr2 分子的
空间结构为V形,Br—Sn—Br的键角< 120°。
③PCl3分子中,P的价电子对数为3 + 12 ×(5 - 1 × 3)= 4,
含有1对孤电子对,由于孤电子对与P—Cl键的排斥作用大
于P—Cl键间的排斥作用,所以Cl—P—Cl的键角小于
109°28′。
(3)AB3型微粒,中心原子上无孤电子对的呈平面三角形,有
1对孤电子对的呈三角锥形,所以化学式分别是CH +3 、CH -3 。
(4)第二周期的五种非金属元素B、C、N、O、F组成的中性分
子中,平面形分子为BF3,三角锥形分子为NF3,四面体形分子
为CF4。
16.(1)H2S (2)sp3、sp3 H2O分子键角小于SO2 -4 的键角,因
为H2O中的O存在2对孤电子对、SO2 -4 中的S不存在孤电
子对,孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的
斥力 (3)sp3 正四面体形 (4)平面三角形 sp2 (5)四
面体形 CSe2 > CCl4 > H2Se (6)V形 (7)V形 (8)离子
键、共价键 正四面体形
解析:(6)S2 -3 的电子式为[··S
··
··
·
·S
··
··
·
·S
··
··
·
·]2 -,由于中心S
原子含有两个孤电子对,所以该离子的空间结构为V形。
(7)[H2F]+的中心原子为F,它的孤电子对数为12 ×(7 - 1
- 1 × 2)= 2,成键电子对数为2,价层电子对数为2 + 2 = 4,
VSEPR模型为四面体形,由于有两个孤电子对,故分子的空
间结构为V形。
研究与实践 制作分子的空间结构模型
结果与讨论
1.键长是构成化学键的两个原子的核间距;在多原子分子中,两
个相邻共价键之间的夹角称为键角。不能说H2、Cl2 的键角
为180°,因为它们是双原子分子,只有一个共价键。
2.键长越短,键能越大,分子越稳定。
3.孤电子对数越多,排斥作用越强,键角越小。
4.呈四面体状态。
应用体验
1. D 第一电离能:F > N > H,A错误;由于电负性F > H,共用电
子对偏向F,导致成键电子对之间的斥力减小,NF3 键角小于
NH3中键角,B错误;N—H键键长大于O—H键,键能:N—H
< O—H,C错误;NF3 空间结构与NH3 类似呈三角锥形,D
正确。
2. A R原子最外层有5个电子,形成5个共用电子对,所以
RCl5中R的最外层电子数为10,不满足8电子稳定结构,故
选A;上下两个顶点与中心R原子形成的键角为180°,中间为
平面三角形,构成三角形的键角为120°,顶点与平面形成的键
角为90°,所以键角(Cl—R—Cl)有90°、120°、180°三种,故不
选B;RCl5 △ RCl3 + Cl2↑,则RCl5 受热后会分解生成分子
空间结构呈三角锥形的RCl3,故不选C;键长越短,键能越大,
键长不同,所以键能不同,故不选D。
3. 1. 98 193 a < c b > d
解析:结构相似的单质分子中,键长越短,键能越大,分子越
稳定。
第三节 分子结构与物质的性质
第1课时 共价键的极性
一、1.不同 不同 相同 吸引电子能力强 不发生 显
电性 电中性 不同种 同种 2.(1)不重合 不为零 重合
为零 (2)非极性键 等于零 不重合 不为零
正误判断
1.√ 2. × 3. × 4. × 5. ×
深度思考
1.①只含有非极性键的分子一定是非极性分子,如P4。
②含极性键的分子,如果分子结构是空间对称的,则为非极性
分子,否则为极性分子。
③注意:含有非极性键的分子不一定是非极性分子(如
H2O2);极性分子中不一定只含有极性键(如CH3CH2OH)。
2. O3是极性分子;臭氧分子的空间结构与水分子的相似,由于
中心氧原子有1对孤电子对,孤电子对对成键电子对排斥力
大,故臭氧分子中的共价键是极性键,中心氧原子呈正电
性,端位的两个氧原子呈负电性,故其分子具有微弱的
极性。
应用体验
1. A 一般来讲,极性键是指不同的非金属元素原子之间形成的
共价键,可以用通式A—B键表示,反之为非极性键,即A—A
键;极性分子是指整个分子的正、负电荷的中心不重合,反之
为非极性分子,以此进行判断。NH3含有极性键,空间构型为
三角锥形,分子中正、负电荷的中心不重合,属于极性键形成
的极性分子;H2S为V形,分子中正、负电荷的中心不重合,且
含有极性键,属于极性键形成的极性分子,满足条件,故A正
确;CH4含极性键,空间构型为正四面体形,分子中正、负电荷
的中心重合,属于极性键形成的非极性分子;Br2 含有非极性
键,为非极性键形成的非极性分子,不满足条件,故B错误;
BF3分子中含有极性键,空间构型为平面三角形,结构对称,
正负电荷的中心重合,属于非极性分子;CO2 中含有极性键,
但结构对称,正负电荷的中心重合,属于非极性分子,故C错
误;BeCl2 中正、负电荷的中心是重合的,为非极性分子;
HCl为极性键形成的极性分子,故D错误。故选A。
2. A C2H4存在共价双键,含有σ键和π键,分子结构对称,正
负电荷中心重合的分子是非极性分子,故A正确;Cl2 只含有
单键,只有σ键,故B错误;H2O中存在H—O,只有σ键,故C
错误;HCl只含有单键,只有σ键,故D错误。故选A。
3. A 双原子分子AB型,原子不同,则共价键一定为极性共价
键,构成的分子一定为极性分子,A正确;三原子分子AB2 中
若正、负电荷的中心不重合,就属于极性分子,如H2O为极性
分子,B错误;四原子分子AB3 若正、负电荷的中心重合,就属
于非极性分子,如BF3,C错误;CH4的中心原子C最外层满足
8电子结构,CH4是非极性分子,NH3 的中心原子N最外层满
足8电子结构,但NH3为极性分子,D错误。故选A。
4. D 水是“V”形结构,是极性分子,甲烷是正四面体结构,是非
极性分子,故A、B错误;甲烷是正四面体结构,CH4是非极性
分子,故C错误;根据前面分析,H2O是极性分子,CH4是非极
性分子,故D正确。故选D
。
—168—
二、
深度思考
1.由于氟的电负性大于氯的电负性,F—C的极性大于Cl—C的
极性,使F3C—的极性大于Cl3C—的极性,导致三氟乙酸的羧
基中的羟基的极性更大,更易电离出氢离子。
2.由于Cl3C—比Cl2CH—多一个氯原子,使Cl3C—的极性大于
Cl2CH—的极性,导致三氯乙酸的羧基中的羟基的极性更大,
更易电离出氢离子。
3.烃基(R—)是推电子基团,烃基越长推电子效应越大,使羧基
中的羟基的极性越小,羧酸的酸性越弱。
4.水与钠反应更剧烈,是由于C的电负性略大于H的电负性,
烷基是推电子基团,使醇分子中的氢氧键的极性小于水分子
中的氢氧键的极性。
应用体验
1. B 烃基是推电子基团,导致羧基中O—H的极性减小,电离
氢离子能力减弱,酸性减小,故酸性HCOOH > CH3COOH;Cl
的电负性比H大,C—Cl的极性大于C—H,导致羧基中O—H
的极性增大,电离氢离子能力增强,酸性增强,C原子数相同
时,Cl原子越多,酸性越强,故酸性CHCl2COOH > CH2ClCOOH
> CH3COOH,故酸性最弱的是CH3COOH,B符合题意。故
选B。
2. D 由表可知电离平衡常数Ka CH3( )COOH = 10 -4. 76,
Ka CH2( )ClCOOH = 10
-2. 86,电离平衡常数越大电离程度越
大,则相同浓度下,氯乙酸的酸性强于乙酸,A错误;烃基为推
电子基团,碳原子数越多,推电子能力越强,则酸性越弱,故酸
性有:甲酸>乙酸>丙酸,B错误;卤素原子为吸电子基团,卤
素元素电负性越大,吸电子能力越强,故酸性:二氯乙酸>一
氯乙酸,C错误;电负性越大吸引电子能力越强,F的电负性
大于Cl,则F—C极性大于Cl—C的极性,F元素吸引电子能
力较大导致F3C—C极性大于Cl3C—C的极性,则三氟乙酸的
羧基中的羟基的极性更大,更易电离出氢离子,所以三氟乙酸
的酸性较强,D正确。故选D。
3.(1)吸 —CHO (2)斥 —CH3 (3)强 (4)CF3COOH
解析:(1)HCOOH显酸性,H2O呈中性,说明甲酸分子中存在
强吸电子基团,能使—OH上的H原子活泼性增强,甲酸中含
有醛基,故醛基属于强吸电子基团。(2)CH3COOH酸性弱于
HCOOH,说明乙酸分子中存在斥电子基团,能减弱—OH上H
原子的活泼性而使该物质的酸性减弱,乙酸中含有—CH3,
故—CH3属于斥电子基团,导致乙酸的酸性小于甲酸。(3)由
题给信息可知,—C6H5属于吸电子基团,—CH3属于斥电子基
团,故C6 H5 COOH的酸性比CH3COOH的酸性强。(4)—F、
—Cl、—H的吸电子的能力由大到小的顺序为—F >—Cl >
—H,故酸性最强的是CF3COOH。
随堂演练·知识落实
1. C 二氧化硫是含有极性键的极性分子,A不符合题意;四氯
化碳是含有极性键的非极性分子,B不符合题意;过氧化氢是
含有极性键和非极性键的极性分子,C符合题意;乙炔是含有
极性键和非极性键的非极性分子,D不符合题意。故选C。
2. A 卤素中非金属性越强,键的极性越大,热稳定性也越强,A
项正确;以极性键结合的双原子分子一定是极性分子,但以极
性键结合形成的多原子分子,也可能是非极性分子,如CO2,B
项错误;A2B型如H2O、H2S等,AB2 型如CO2、CS2 等,判断其
是否是极性分子的依据是看分子中是否含有极性键及分子的
空间结构是否对称。如CO2、CS2 为直线形,分子的空间结构
对称,为非极性分子;如H2O,有极性键,分子的空间结构不对
称,为极性分子,C项错误;多原子分子,其分子的空间结构对
称,这样的非极性分子中可能含有极性键,D项错误。
3. D 水分子空间结构为V形,正负电荷中心不能重合,是极性
分子,极性分子在电场中会发生偏转,当电场方向改变时,分
子运动方向改变,因此在高频改变方向的电场中水分子会迅
速摆动,D符合题意。故选D。
4. C S2Cl2 是展开书页型结构,Cl—S位于两个书页面内,该物
质结构不对称,正负电荷重心不重合,为极性分子,故A错误;
S2Cl2分子中S—S为非极性键,S—Cl键为极性键,故B错误;
S2Br2与S2Cl2结构相似,相对分子质量S2Br2 > S2Cl2,则分子
间作用力S2Br2 > S2Cl2,故沸点:S2Br2 > S2Cl2,故C正确;Cl
的电负性强于S,故S与Cl间的共用电子对偏向于Cl,故D错
误。故选C。
5.(1)非极性 (2)相似 极性 极性 (3)a
解析:(1)由图中可知,N4呈正四面体形,结构对称,是一种含
有非极性键的非极性分子。
(2)NH3与PH3是同主族元素形成的氢化物,结构相似,P—H
为不同种元素原子之间形成的共价键,为极性键,PH3 的空间
结构为三角锥形,正、负电荷重心不重合,为极性分子。
(3)NCl3中N原子的价层电子对数为3 + 12 ×(5 - 3 × 1)=
4,孤电子对数为1,该分子呈三角锥形,a不正确;N—Cl由不
同元素形成,为极性键,b正确;该分子呈三角锥形,结构不对
称,为极性分子,c正确;综合以上分析,a符合题意,故选a。
第2课时 分子间的作用力 分子的手性
一、1.(1)分子 相互作用力 (2)弱 (3)越大 越大
(4)物理 越高 2.(1)电负性 氢原子 电负性 (2)A—H…B
N、O、F 共价键 氢键 (4)分子间 分子内 分子内 分子
间 低于 3.(1)非极性 极性 易 难 易 难 (2)①温
度、压强 ②好 ③好 互溶
正误判断
1.√ 2.√ 3. × 4. × 5. × 6. × 7. × 8.√
深度思考
1.卤素单质分子(都是非极性分子)的结构相似,F2 ~ I2 相对分
子质量依次增大,范德华力依次增大,其熔、沸点依次升高。
2.(1)F—H…F、O—H…F、F—H…O、O—H…O。
(2) O
CH
O H…
…H O
C
O
H
H···
O N
O
O
3. NH3为极性分子,CH4 为非极性分子,而水是极性分子,根据
“相似相溶”规律,NH3易溶于水,而CH4 不易溶于水,且NH3
与水分子之间可形成氢键,使得氨更易溶于水。
4.“相似相溶”也适用于分子结构的相似性。低碳醇中的烃基
较小,分子中的—OH与水分子中的—OH相近,因而低碳醇能
与水互溶;而高碳醇的烃基较大,其分子中的—OH与水分子
的—OH相似因素少,因而高碳醇在水中的溶解度明显减小
。
—169—