2.3.1 共价键的极性 讲义 -2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

Chemistry 不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海 共价键的极性 ( 钠及其化合物 ) 一、键的极性和分子的极性 1．共价键的极性 (1)极性键和非极性键的比较 项目 极性键 非极性键 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＋)、另一个原子呈负电性(δ－) 呈电中性 表示形式 A—B、A==B、A≡B等 A—A、A==A、A≡A等 实例 C—H、C==O、C≡N H—H、C==C、C≡C (2)极性键和非极性键的存在 项目 极性键 非极性键 物质类别 共价化合物；部分离子化合物 非金属单质；部分共价化合物；部分离子化合物 实例 HCl、NaOH、NH4Cl等 O2、H2O2、Na2O2等 【特别提醒】 共价键的极性只取决于成键原子的元素种类或电负性的差异，与其他因素无关。 ①同种非金属元素原子间形成的共价键是非极性键；不同种非金属元素原子间形成的共价键是极性键 ②电负性差值越大的两原子形成的共价键的极性越强； ③共用电子对偏移程度越大，键的极性越强。 2．分子的极性 3．键的极性与分子的极性之间的关系 4．分子极性的定性判断 (1)单质分子均为非极性分子(例外O3为极性分子)； (2)根据键的极性判断。共价键是否有极性是分子是否有极性的前提条件，如果分子中不存在极性键，该分子一定不是极性分子(例外O3为极性分子)；对于双原子分子来说，键的极性和分子的极性是一致的。 (3)多原子分子： ①孤对电子法：如为ABn型，若中心原子A中没有孤对电子，为非极性分子，中心原子A中有孤对电子，则为极性分子。 ②几何对称法： 如为ABn型，如果各极性键在平面内或空间均匀排列，呈中心对称或呈正多边形、正多面体分布，该分子一定是非极性分子，反之为极性分子。通常有以下几种情况：线型对称，如CO2等(键角180°)；正三角形分子，如BF3(键角120°)；正四面体型分子，如CCl4、CH4(键角109°28′)。以上几类均为非极性分子，而NH3分子为三角锥型(键角107°18′)，H2O分子为V型(键角104.5°)等均为极性分子。 ③中心原子化合价法：如为ABn型，若中心原子A的化合价的绝对值等于A的主族序数，则为非极性分子；若中心原子A的化合价的绝对值不等于A的价层电子数，则为极性分子； 化学式 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 中心原子价层电子数 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 【特别提醒】 (1)只含非极性键的分子一定是非极性分子(除O3)； (2)含有非极性键的分子不一定是非极性分子(如H2O2)； (3)极性分子中一定有极性键(如H2O)，非极性分子中不一定含有非极性键(如CO2)； (4)只含有极性键的分子不一定是极性分子(如CH4)； (5)极性分子不一定只含有极性键(如C2H5OH)； (6)含有极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性的向量和是否等于零而定，等于零时是非极性分子。 【课堂小练1】 1．已知N、P均属于元素周期表的第ⅤA族元素。N在第二周期，P在第三周期。NH3分子呈三角锥形，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______(填“极性”或“非极性”)分子。 (2)PH3分子中P—H________(填“有”或“无”，下同)极性，PH3分子________极性。 (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________(填字母)。 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 二、键的极性对化学性质的影响 1．诱导效应： (1)概念：在分子中引进一个原子或原子团后，可使分子中电子云密度分布发生变化，而这种变化不但发生在直接相连部分，也可以影响到不直接相连部分，这种因某一原子或基团的极性，σ键电子沿着原子链向某一方向移动，引起诱导效应。氯原子取代碳上的氢后，因为氯原子的电负性较强，因此C—Cl键的电子不能均匀分布，电子向氯原子偏移，在C—Cl键中，带正电的一端又吸引邻近碳上的电荷，因此使氯原子邻近的C—Cl键的电子也产生偏移。共用电子对并不完全转移到另一个原子，只是电子云密度分布发生变化，即键的极性发生变化，性质发生变化。 (2)分类：由于电负性不同，如氟、氯、溴、碘、羟基、硝基等基团具有吸引电子的诱导效应，烷基在一定条件下体现为推电子的诱导效应，故烷基为推电子基团。 2．含氧酸的酸性大小与其分子组成和结构的关系 (1)规律：键的极性对羧酸酸性大小的影响实质是通过改变羧基中羟基的极性而实现的，羧基中羟基的极性越大，越容易电离出H+，则羧酸的酸性越大。 (2)羧酸的酸性大小与其分子组成和结构的关系 ①羧酸酸性的表示方法：羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量，pKa＝－lgKa，pKa越小，酸性越强。 ②与羧基相邻的共价键的极性越大，过传导作用使羧基中羟基的极性越大，则羧酸的酸性越大。如含卤素原子的一元羧酸的酸性 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 酸性强弱 理论解释 三氟乙酸＞三氯乙酸 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 三氯乙酸＞二氯乙酸＞氯乙酸 Cl3C—的极性>Cl2HC—的极性>ClH2C—的极性，极性越强，羧基中的羟基的极性就越大，就越易电离出氢离子 甲酸＞乙酸＞丙酸 烃基是推电子基团，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 (3)无机含氧酸酸性强弱与其分子组成和结构的关系 无机含氧酸酸性强弱也可以从键的极性角度加以解释。以P、S、Cl最高价含氧酸为例，它们的分子式为H3PO4、H2SO4、HClO4，结构式写作：，非羟基氧原子(指不与H结合的氧原子)是电负性大的原子，吸引电子能力强，三种酸分子中，P、S、Cl原子结合的非羟基氧原子个数依次增多(分别为1、2、3)，导致羟基的极性依次增大，更易电离出氢离子，所以酸性：H3PO4<H2SO4<HClO4，这也正好与元素周期律的结论相吻合。再如H2SO3与H2SO4，结构式为，硫原子结合的非羟基氧原子个数分别为1、2，同理可分析出酸性：H2SO3<H2SO4。 【课堂小练2】 2．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；有的基团属于推电子基团，能减弱—OH上H原子的活泼性；这些作用统称为“诱导效应”。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________(填“吸”或“推”)电子基团，这种基团是________。 (2)CH3COOH的酸性弱于HCOOH，这是由于CH3COOH分子中存在________(填“吸”或“推”)电子基团，这种基团是________。 (3)—C6H5属于吸电子基团，故C6H5COOH的酸性比CH3COOH的酸性________(填“强”或“弱”)。 (4)下列酸中：CF3COOH、CCl3COOH、CHCl2COOH、CH2ClCOOH，酸性最强的是______。 【课时对点练习】 题组一　键的极性和分子的极性 1．下列关于键的极性和分子极性的说法中，错误的是 A．只有非极性键的分子一定是非极性分子 B．含极性键的非极性分子，其空间结构是对称的 C．不同元素形成的双原子分子一定是极性分子 D．极性分子中一定只含有极性键 2．下列各组分子中，按共价键极性由强到弱排序正确的是(　　) A．HF　H2O　NH3　CH4 B．CH4　NH3　H2O　HF C．H2O　HF　CH4　NH3 D．HF　H2O　CH4　NH3 3．已知H2O2的分子空间结构可在二面角中表示，如图所示，下列有关H2O2结构的说法不正确的是(　　) A．分子的正、负电中心不重合 B．H2O2分子内既含极性键又含非极性键 C．H2O2是极性分子 D．H2O2是非极性分子 4．关于CO2叙述不正确的是 A．CO2属于酸性氧化物 B．CO2分子中含有极性键 C．CO2属于非电解质 D．CO2是极性分子 5．W、X、Y、Z为原子序数依次增加的同一短周期元素，其中X、Y、Z相邻，W的核外电子数与X的价层电子数相等，是氧化性最强的单质，4种元素可形成离子化合物。下列说法正确的是 A．上述离子化合物的中的杂化方式为杂化 B．第一电离能： C．简单氢化物的沸点： D．分子的极性： 6．NH3、H2S等分子是极性分子，CO2、BF3、CCl4等分子是极性键形成的非极性分子。根据上述事实可推出ABn型分子是非极性分子的经验规律是(　　) A．分子中不能含有H原子 B．在ABn分子中A原子的所有价电子都参与成键 C．在ABn分子中所有的共价键都相同 D．在ABn分子中A的相对原子质量应小于B的相对原子质量 7．下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是( ) A．CH4和H2O B．CO2和HCl C．NH3和H2S D．HCN和BF3 8．科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(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．分子中N、O间形成的共价键是非极性键 B．分子中四个氮原子共平面 C．该物质的分子是非极性分子 D．该物质分子中氮原子之间的共价键均为σ键 9．实验测得BeCl2为共价化合物，两个Be—Cl键的夹角为180°，由此可判断BeCl2属于(　　) A．由极性键形成的极性分子 B．由极性键形成的非极性分子 C．由非极性键形成的极性分子 D．由非极性键形成的非极性分子 题组二 键的极性对化学性质的影响 10．下列几种有机羧酸中，按酸性由强到弱的顺序排列正确的是(　　) ①乙酸(CH3COOH)　②氯乙酸(CH2ClCOOH)　③三氯乙酸(CCl3COOH)　④三氟乙酸(CF3COOH) A．②①④③ B．①②③④ C．④③②① D．③②④① 11．下列物质中，酸性最强的是(　　) A．HCOOH B．HOCOOH C．CH3COOH D．C6H13COOH 12．元素X和Y属于同一个主族。元素X的负二价氢化物在通常状况下是一种液体，其中X的质量分数为88.9%；元素X和元素Y可以形成两种化合物。在这两种化合物中，X的质量分数分别为50%和60%。下列说法正确的是(　　) A．两种元素分别为C和Si，且酸性H2CO3>H2SiO3 B．两种元素分别为N和P，且酸性HNO3>H3PO4 C．两种元素分别为O和S，且酸性H2SO4>H2SO3 D．两种元素分别是Mg和Ca，且碱性Ca(OH)2>Mg(OH)2 13．分析表中数据，下列结论正确的是(　　) pKa 4.88 4.76 3.75 2.86 1.29 0.65 0.23 羧酸 丙酸 乙酸 甲酸 氯乙酸 二氯乙酸 三氯乙酸 三氟乙酸 A.相对分子质量越大，羧酸的酸性越强 B．羧酸的酸性大小与分子中氢原子数目有关 C．连接羧基的烷基越大，羧酸的酸性越强 D．羧酸的酸性强弱与其分子的组成和结构有关 14．下列有关共价键对物质化学性质的影响，说法错误的是(　　) A．乙二酸的酸性强于己二酸 B．一元酸的酸性：一氯乙酸>二氯乙酸 C．由酸性ClCH2COOH>CH3COOH，可知酸性FCH2COOH>CH3COOH D．氮气稳定性强于白磷(P4)的原因是N≡N的键能大于P—P的键能 15．已知含氧酸可用通式(HO)nXOm来表示，如X是S，则m＝2，n＝2，这个式子就表示H2SO4。一般而言，该式中m大的是强酸，m小的是弱酸。下列各含氧酸中酸性最强的是(　　) A．HClO4 B．H2SeO3 C．H3BO3 D．H3PO4 16．已知带静电的有机玻璃棒靠近纯水的细流，细流的方向会发生偏转，则用带静电的有机玻璃棒靠近下列物质的细流时，细流的方向也发生偏转的是(　　) A．苯　　 B．二硫化碳　 　C．过氧化氢　　 D．四氯化碳 17．基团之间相互影响使官能团中化学键的极性发生变化，从而影响官能团和物质的性质。下列有关叙述中错误的是 A．乙醇(CH3CH2OH)与氢溴酸反应生成溴乙烷(CH3CH2Br)，乙醇分子中断裂碳氧键 B．与足量Na反应置换出，乙醇分子中断裂氢氧键 C．羟基中氢氧键的极性： D．酸性：甲酸 18．(1)CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途径。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： 三聚氰酸的分子式为__________，三聚氰酸分子中C原子采取__________杂化，分子中碳原子形成的是_________(填“极性”或“非极性”，下同)键，三聚氰酸属于__________分子。 (2)氰[(CN)2]为无色可燃气体、剧毒、有苦杏仁味，和卤素单质的结构相似，已知氰分子键之间夹角为180°并有对称性，(CN)2的结构式为______________，(CN)2分子为________(填“极性”或“非极性”)分子。 19．判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是含氧酸分子结构中含非羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性越强。如下表所示： 含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系 次氯酸 磷酸 硫酸 高氯酸 含氧酸 Cl—OH 非羟基氧原子数 0 1 2 3 酸性 弱酸 中强酸 强酸 最强酸 (1)亚磷酸H3PO3和亚砷酸H3AsO3分子式相似，但它们的酸性差别很大，H3PO3是中强酸，H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性。由此可推出它们的结构简式分别为①_______，②_______________________________。 (2)H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是①_________________________________②____________________________________。 (3)在H3PO3和H3AsO3中分别加入浓盐酸，分析反应情况：_____________，写出化学方程式：_____________________________________。 20．北斗卫星导航系统是中国自行研制并开发的，其中第八颗和第九颗北斗卫星是被长征三号甲运载火箭送入太空预定转移轨道的。已知运送卫星的火箭所需反应物除液态过氧化氢外，还有另一种液态氮氢化合物。已知该化合物中氢元素的质量分数为12.5%，相对分子质量为32，结构分析发现该分子结构中只有单键。 (1)该氮氢化合物的电子式为__________________，其中N原子采取________杂化方式，该分子是________(填“极性”或“非极性”)分子。 (2)若该物质与液态过氧化氢恰好完全反应，产生两种无毒又不污染环境的物质，在该反应的反应物和生成物中既含有极性键又含有非极性键的是__________，只含有非极性键的是________，只含有极性键的是________。 (3)“笑气”(N2O)是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)；又已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，则N2O的结构式可表示为____________________________，由此可知它________(填“含有”或“不含”)非极性键。 21．已知运送卫星的火箭所需燃料除液态H2O2外，还有另一种液态氮氢化合物。已知该化合物中氢元素的质量分数为12.5%，相对分子质量为32，结构分析发现该化合物分子中只有单键。 (1)该氮氢化合物的电子式为　　　　，其中N原子采取　　　　杂化，该分子是　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。  (2)若该物质与液态H2O2反应，产生两种无毒又不污染环境的物质，在该反应的反应物和生成物中既含有极性键又含有非极性键的是　　　　　　　(填化学式，下同)，只含有非极性键的是　　　　，只含有极性键的是　　　　。  (3)已知NH3分子中的N原子有一个孤电子对，能发生反应：NH3+HCl=NH4Cl。试写出将上述液态氮氢化合物加入足量盐酸中时，发生反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　。  【参考答案】 【课堂小练1】 1．已知N、P均属于元素周期表的第ⅤA族元素。N在第二周期，P在第三周期。NH3分子呈三角锥形，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______(填“极性”或“非极性”)分子。 (2)PH3分子中P—H________(填“有”或“无”，下同)极性，PH3分子________极性。 (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________(填字母)。 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 答案　(1)非极性　(2)有　有　(3)a 解析　(1)N4分子是正四面体形结构，是非极性分子。(2)P—H为不同元素原子之间形成的共价键，为极性键，PH3分子的空间结构为三角锥形，正、负电中心不重合，PH3为极性分子。(3)NCl3中N原子的价层电子对数为3＋＝4，孤电子对数为1，该分子的空间结构为三角锥形，a错误；N、Cl之间形成的键为极性键，b正确；NCl3分子中正、负电中心不重合，故该分子为极性分子，c正确。 【课堂小练2】 2．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；有的基团属于推电子基团，能减弱—OH上H原子的活泼性；这些作用统称为“诱导效应”。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________(填“吸”或“推”)电子基团，这种基团是________。 (2)CH3COOH的酸性弱于HCOOH，这是由于CH3COOH分子中存在________(填“吸”或“推”)电子基团，这种基团是________。 (3)—C6H5属于吸电子基团，故C6H5COOH的酸性比CH3COOH的酸性________(填“强”或“弱”)。 (4)下列酸中：CF3COOH、CCl3COOH、CHCl2COOH、CH2ClCOOH，酸性最强的是______。 答案　(1)吸　—CHO　(2)推　—CH3　(3)强 (4)CF3COOH 解析　(1)HCOOH显酸性，H2O显中性，说明HCOOH分子中存在强吸电子基团，能使—OH上的H原子活泼性增强而使该物质的酸性大于水，HCOOH中含有—CHO，属于强吸电子基团。 (2)CH3COOH的酸性弱于HCOOH，说明CH3COOH分子中存在推电子基团，能减弱—OH上H原子的活泼性而使该物质的酸性减弱，CH3COOH中含有—CH3，—CH3属于推电子基团。 (3)—C6H5属于吸电子基团，—CH3属于推电子基团，故C6H5COOH的酸性比CH3COOH的酸性强。 【课时对点练习】 题组一　键的极性和分子的极性 1．下列关于键的极性和分子极性的说法中，错误的是 A．只有非极性键的分子一定是非极性分子 B．含极性键的非极性分子，其空间结构是对称的 C．不同元素形成的双原子分子一定是极性分子 D．极性分子中一定只含有极性键 【答案】D 【解析】A．只有非极性键的分子一定是非极性分子，如氢气、氧气都是非极性分子，故A正确；B．含极性键的非极性分子，其空间结构是对称的，如甲烷、四氯化碳，故B正确；C．不同元素形成的双原子分子一定是极性分子，如氯化氢是极性分子，故C正确；D．极性分子中不一定只含有极性键，如H2O2是极性分子，含有极性键和非极性键，故D错误；故选D。 2．下列各组分子中，按共价键极性由强到弱排序正确的是(　　) A．HF　H2O　NH3　CH4 B．CH4　NH3　H2O　HF C．H2O　HF　CH4　NH3 D．HF　H2O　CH4　NH3 答案　A 解析　共价键极性的强弱取决于形成共价键的两原子的电负性，其电负性相差越大，形成的共价键极性越强。 3．已知H2O2的分子空间结构可在二面角中表示，如图所示，下列有关H2O2结构的说法不正确的是(　　) A．分子的正、负电中心不重合 B．H2O2分子内既含极性键又含非极性键 C．H2O2是极性分子 D．H2O2是非极性分子 答案　D 解析　由题图知，H2O2分子的空间结构是二面角形，正、负电中心不重合，为极性分子，A、C正确，D错误；H2O2是共价化合物，氢原子与氧原子之间形成极性共价键，氧原子和氧原子之间形成非极性共价键，B正确。 4．关于CO2叙述不正确的是 A．CO2属于酸性氧化物 B．CO2分子中含有极性键 C．CO2属于非电解质 D．CO2是极性分子 【答案】D 【详解】A．二氧化碳能和碱反应生成盐和水，是酸性氧化物，故A正确； B．二氧化碳中碳原子和氧原子之间共价键为极性键，故B正确； C．二氧化碳溶于水发生化学反应才能导电，熔融态下不导电，属于非电解质，故C正确； D．二氧化碳分子对称，是非极性分子，故D错误； 故选D。 5．W、X、Y、Z为原子序数依次增加的同一短周期元素，其中X、Y、Z相邻，W的核外电子数与X的价层电子数相等，是氧化性最强的单质，4种元素可形成离子化合物。下列说法正确的是 A．上述离子化合物的中的杂化方式为杂化 B．第一电离能： C．简单氢化物的沸点： D．分子的极性： 【答案】D 【分析】Z2是氧化性最强的单质，则Z是F，X、Y、Z相邻，且X、Y、Z为原子序数依次增加的同一短周期元素，则X为N，Y为O，W的核外电子数与X的价层电子数相等，则W为B，即：W为B，X为N，Y为O，Z是F，以此解题。 【详解】A．上述离子化合物的中W的杂化方式为sp3杂化，A错误； B．由分析可知，X为N，Y为O，Z是F，同一周期越靠右，第一电离能越大，但是N的价层电子排布式为2s22p3，为半满稳定结构，其第一电离能大于相邻周期的元素，则第一电离能：Y<X<Z，B错误； C．X为N，Y为O，简单氢化物分别为NH3、H2O，NH3分子间存在范德华力，H2O分子间存在氢键，范德华力弱于氢键，所以简单氢化物沸点：NH3<H2O，C错误； D．由分析可知，W为B，X为N，Z是F，WZ3为BF3，XZ3为NF3，其中前者的价层电子对数为3，空间构型为平面三角形，是非极性分子，后者的价层电子对数为4，有一对孤电子对，空间构型为三角锥形，是极性分子，则分子的极性：WZ3<XZ3，D正确； 故选D。 6．NH3、H2S等分子是极性分子，CO2、BF3、CCl4等分子是极性键形成的非极性分子。根据上述事实可推出ABn型分子是非极性分子的经验规律是(　　) A．分子中不能含有H原子 B．在ABn分子中A原子的所有价电子都参与成键 C．在ABn分子中所有的共价键都相同 D．在ABn分子中A的相对原子质量应小于B的相对原子质量 答案　B 解析　由给定的信息可知，由极性键构成的非极性分子中的中心原子无孤电子对，即中心原子的所有价电子都参与成键。 7．下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是( ) A．CH4和H2O B．CO2和HCl C．NH3和H2S D．HCN和BF3 【答案】C 【解析】极性键是存在于不同元素原子之间的共价键；极性分子是分子的正电中心和负电中心不重合的分子。NH3是呈三角锥形的极性分子；CO2是呈直线形的非极性分子；H2O、H2S都是呈V形的极性分子；HCl、HCN都是呈直线形的极性分子；CH4是呈正四面体形的非极性分子；BF3是呈平面三角形的非极性分子。 8．科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(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．分子中N、O间形成的共价键是非极性键 B．分子中四个氮原子共平面 C．该物质的分子是非极性分子 D．该物质分子中氮原子之间的共价键均为σ键 答案　D 解析　N和O两种原子属于不同非金属元素的原子，它们之间形成的共价键是极性键，A项错误；因为该分子中N—N—N键角都是108.1°，所以该分子中四个氮原子不可能共平面，B项错误；由该分子的空间结构可知，分子空间结构不对称，是极性分子，C项错误；该物质分子中氮原子之间的共价键都是单键，故均为σ键，D项正确。 9．实验测得BeCl2为共价化合物，两个Be—Cl键的夹角为180°，由此可判断BeCl2属于(　　) A．由极性键形成的极性分子 B．由极性键形成的非极性分子 C．由非极性键形成的极性分子 D．由非极性键形成的非极性分子 【答案】B 【解析】BeCl2中Be—Cl键是不同元素形成的共价键，为极性键，两个Be—Cl键的夹角为180°，说明分子是对称的，正电荷中心与负电荷中心重合，BeCl2属于非极性分子，故BeCl2是由极性键形成的非极性分子。 题组二 键的极性对化学性质的影响 10．下列几种有机羧酸中，按酸性由强到弱的顺序排列正确的是(　　) ①乙酸(CH3COOH)　②氯乙酸(CH2ClCOOH)　③三氯乙酸(CCl3COOH)　④三氟乙酸(CF3COOH) A．②①④③ B．①②③④ C．④③②① D．③②④① 答案　C 解析　由于电负性：F＞Cl＞H，则键的极性：C—F＞C—Cl＞C—H，故三氟乙酸中羧基中的羟基的极性最大，最易电离出氢离子，酸性最强；乙酸中羧基中的羟基的极性最小，酸性最弱。酸性强弱顺序：CF3COOH＞CCl3COOH＞CH2ClCOOH＞CH3COOH，C正确。 11．下列物质中，酸性最强的是(　　) A．HCOOH B．HOCOOH C．CH3COOH D．C6H13COOH 答案　A 解析　推电子效应：—C6H13＞—CH3＞—H，HOCOOH是碳酸，故酸性最强的是HCOOH。 12．元素X和Y属于同一个主族。元素X的负二价氢化物在通常状况下是一种液体，其中X的质量分数为88.9%；元素X和元素Y可以形成两种化合物。在这两种化合物中，X的质量分数分别为50%和60%。下列说法正确的是(　　) A．两种元素分别为C和Si，且酸性H2CO3>H2SiO3 B．两种元素分别为N和P，且酸性HNO3>H3PO4 C．两种元素分别为O和S，且酸性H2SO4>H2SO3 D．两种元素分别是Mg和Ca，且碱性Ca(OH)2>Mg(OH)2 【答案】C 【解析】根据负二价的元素X与氢化合的产物在通常状况下是一种液体，可知该元素为O，则Y为S元素；根据非羟基氧原子数越多，酸的酸性越强可知，酸性H2SO4>H2SO3。 13．分析表中数据，下列结论正确的是(　　) pKa 4.88 4.76 3.75 2.86 1.29 0.65 0.23 羧酸 丙酸 乙酸 甲酸 氯乙酸 二氯乙酸 三氯乙酸 三氟乙酸 A.相对分子质量越大，羧酸的酸性越强 B．羧酸的酸性大小与分子中氢原子数目有关 C．连接羧基的烷基越大，羧酸的酸性越强 D．羧酸的酸性强弱与其分子的组成和结构有关 答案　D 解析　羧酸的酸性强弱与其分子的组成和结构有关，与相对分子质量和分子中氢原子数目无关，故A、B错误，D正确；羧基所连基团的极性越大，如—CF3，羧酸的酸性越强，而烷基越大，酸性越弱，故C错误。 14．下列有关共价键对物质化学性质的影响，说法错误的是(　　) A．乙二酸的酸性强于己二酸 B．一元酸的酸性：一氯乙酸>二氯乙酸 C．由酸性ClCH2COOH>CH3COOH，可知酸性FCH2COOH>CH3COOH D．氮气稳定性强于白磷(P4)的原因是N≡N的键能大于P—P的键能 答案　B 解析　—Cl为吸电子基团，C—Cl个数越多，使得羧基中的羟基极性越大，酸性越强，一元酸的酸性：一氯乙酸<二氯乙酸，B错误；—F和—Cl均为吸电子基团，甲基为推电子基团，F—C的极性大于Cl—C的极性，使得FCH2COOH中的羟基的极性>ClCH2COOH中的羟基的极性>CH3COOH中的羟基的极性，从而使得酸性：FCH2COOH>ClCH2COOH>CH3COOH，C正确；氮气中的N≡N键能较大，导致氮气化学性质稳定，一般不易与其他物质反应，而白磷中的P—P的键能较小，使白磷性质活泼，易发生自燃等化学变化，D正确。 15．已知含氧酸可用通式(HO)nXOm来表示，如X是S，则m＝2，n＝2，这个式子就表示H2SO4。一般而言，该式中m大的是强酸，m小的是弱酸。下列各含氧酸中酸性最强的是(　　) A．HClO4 B．H2SeO3 C．H3BO3 D．H3PO4 【答案】A 【解析】根据题目所给通式，HClO4表示为(HO)ClO3，m＝3；H2SeO3表示为(HO)2SeO，m＝1；H3BO3表示为(HO)3B，m＝0；H3PO4表示为(HO)3PO，m＝1。HClO4的m值最大，酸性最强。 16．已知带静电的有机玻璃棒靠近纯水的细流，细流的方向会发生偏转，则用带静电的有机玻璃棒靠近下列物质的细流时，细流的方向也发生偏转的是(　　) A．苯　　 B．二硫化碳　 　C．过氧化氢　　 D．四氯化碳 【答案】C 【解析】苯的空间结构对称，为非极性分子，电荷分布均匀，用带静电的有机玻璃棒靠近苯的细流时，细流的方向不发生偏转，故A错误；二硫化碳的空间结构对称，为非极性分子，电荷分布均匀，用带静电的有机玻璃棒靠近二硫化碳的细流时，细流的方向不发生偏转，故B错误；H2O2的空间结构不对称，为极性分子，电荷分布不均匀，用带静电的有机玻璃棒靠近过氧化氢的细流时，细流的方向会发生偏转，故C正确；四氯化碳分子的空间结构对称，为非极性分子，电荷分布均匀，用带静电的有机玻璃棒靠近四氯化碳的细流时，细流的方向不发生偏转，故D错误。 17．基团之间相互影响使官能团中化学键的极性发生变化，从而影响官能团和物质的性质。下列有关叙述中错误的是 A．乙醇(CH3CH2OH)与氢溴酸反应生成溴乙烷(CH3CH2Br)，乙醇分子中断裂碳氧键 B．与足量Na反应置换出，乙醇分子中断裂氢氧键 C．羟基中氢氧键的极性： D．酸性：甲酸 【答案】D 【解析】A项，对比乙醇与溴乙烷的结构简式，可知溴原子取代了羟基的位置，乙醇分子中断裂碳氧键，A正确；B项，2mol CH3CH2OH 与足量Na反应置换出1mol H2，乙醇分子中羟基上的氢原子被置换，断裂氢氧键，B正确；C项，乙醇中的甲基有推电子作用，使乙醇分子中的氢氧键的极性比水分子中的氢氧键极性弱，C正确；D项，对饱和一元脂肪酸，如甲酸、乙酸、丙酸等等，C原子数越多，酸性越弱，因此甲酸相对最强，甲酸酸性强于乙酸，D错误；故选D。 18．(1)CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途径。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： 三聚氰酸的分子式为__________，三聚氰酸分子中C原子采取__________杂化，分子中碳原子形成的是_________(填“极性”或“非极性”，下同)键，三聚氰酸属于__________分子。 (2)氰[(CN)2]为无色可燃气体、剧毒、有苦杏仁味，和卤素单质的结构相似，已知氰分子键之间夹角为180°并有对称性，(CN)2的结构式为______________，(CN)2分子为________(填“极性”或“非极性”)分子。 答案　(1)C3H3N3O3　sp2　极性　非极性　(2)N≡C—C≡N　非极性 解析　(1)三聚氰酸的分子式为C3H3N3O3，该分子中C原子采取sp2杂化，C原子与氧、氮原子间均形成极性键。三聚氰酸分子各键排列对称，为非极性分子。(2)(CN)2的结构式为N≡C—C≡N，是非极性分子。 19．判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是含氧酸分子结构中含非羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性越强。如下表所示： 含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系 次氯酸 磷酸 硫酸 高氯酸 含氧酸 Cl—OH 非羟基氧原子数 0 1 2 3 酸性 弱酸 中强酸 强酸 最强酸 (1)亚磷酸H3PO3和亚砷酸H3AsO3分子式相似，但它们的酸性差别很大，H3PO3是中强酸，H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性。由此可推出它们的结构简式分别为①_______，②_______________________________。 (2)H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是①_________________________________②____________________________________。 (3)在H3PO3和H3AsO3中分别加入浓盐酸，分析反应情况：_____________，写出化学方程式：_____________________________________。 【答案】(1)      (2) H3PO3+2NaOH=Na2HPO3+2H2O     H3AsO3+3NaOH=Na3AsO3+3H2O (3) H3PO3为中强酸，不与盐酸反应，H3AsO3可与盐酸反应    H3AsO3+3HCl=AsCl3+3H2O 【解析】(1)从已知信息看，无非羟基氧的酸为弱酸。有一个非羟基氧的为中强酸。而有两个及以上的为强酸。已知H3PO3为中强酸，则其结构中有1个非羟基氧，结构为。H3AsO3为弱酸，则没有非羟基氧，所有的均为-OH结构式为；(2)与过量的碱反应生成正盐。从信息可知羟基可以电离出H+，H3PO3为二元酸对应的酸根为HPO32-，而H3AsO3为三元酸其对应的酸根为AsO33-。所以反应方程式为H3AsO3+3NaOH=Na3AsO3+3H2O和H3PO3+2NaOH=Na2H2AsO3+2H2O；(3)H3PO3为中强酸，不与盐酸反应；H3AsO3为两性物质，可与盐酸反应生成盐AsCl3和H2O。所以方程式为H3AsO3+3HCl=AsCl3+3H2O。 20．北斗卫星导航系统是中国自行研制并开发的，其中第八颗和第九颗北斗卫星是被长征三号甲运载火箭送入太空预定转移轨道的。已知运送卫星的火箭所需反应物除液态过氧化氢外，还有另一种液态氮氢化合物。已知该化合物中氢元素的质量分数为12.5%，相对分子质量为32，结构分析发现该分子结构中只有单键。 (1)该氮氢化合物的电子式为__________________，其中N原子采取________杂化方式，该分子是________(填“极性”或“非极性”)分子。 (2)若该物质与液态过氧化氢恰好完全反应，产生两种无毒又不污染环境的物质，在该反应的反应物和生成物中既含有极性键又含有非极性键的是__________，只含有非极性键的是________，只含有极性键的是________。 (3)“笑气”(N2O)是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)；又已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，则N2O的结构式可表示为____________________________，由此可知它________(填“含有”或“不含”)非极性键。 答案　(1)　sp3　极性　(2)N2H4和H2O2　N2　H2O　(3)N==N==O　含有 解析　(1)由该物质的相对分子质量和氢元素的质量分数，计算可知其分子式为N2H4，它的结构可看作NH3分子中的一个H原子被—NH2取代后所得，该分子的结构式为，分子中的键全部是单键，故N原子的杂化方式与NH3分子中的N原子杂化方式相同，也是sp3杂化，该分子为极性分子。(2)两者反应后生成的物质无毒又不污染环境，故得到的是N2和H2O，反应的化学方程式为N2H4＋2H2O2===N2↑＋4H2O，两种反应物中都含有极性键和非极性键，在生成物H2O中只含有极性键，N2中只含有非极性键。(3)因为N2O和CO2分子结构相似，故都为直线形，CO2的结构式为O==C==O，而N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，故N2O的结构式为N==N==O，分子中既含有氮氧极性键又含有氮氮非极性键。 21．已知运送卫星的火箭所需燃料除液态H2O2外，还有另一种液态氮氢化合物。已知该化合物中氢元素的质量分数为12.5%，相对分子质量为32，结构分析发现该化合物分子中只有单键。 (1)该氮氢化合物的电子式为　　　　，其中N原子采取　　　　杂化，该分子是　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。  (2)若该物质与液态H2O2反应，产生两种无毒又不污染环境的物质，在该反应的反应物和生成物中既含有极性键又含有非极性键的是　　　　　　　(填化学式，下同)，只含有非极性键的是　　　　，只含有极性键的是　　　　。  (3)已知NH3分子中的N原子有一个孤电子对，能发生反应：NH3+HCl=NH4Cl。试写出将上述液态氮氢化合物加入足量盐酸中时，发生反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　。  【答案】(1) 　sp3　极性(2)N2H4和H2O2　N2　H2O (3)N2H4+2HCl=N2H6Cl2 【解析】(1)由该物质的相对分子质量和氢元素的质量分数可知其分子式为N2H4，分子中的键全部是单键，它的结构可看作是NH3分子中的一个H原子被—NH2取代后所得，故N原子的杂化方式与NH3分子中的N原子杂化方式相同，是sp3杂化，该分子为极性分子。(2)N2H4与H2O2反应后得到N2和H2O，两种反应物中都含有极性键和非极性键，在生成物H2O中只含有极性键，N2中只含有非极性键。(3)因为在N2H4分子的每个N原子上各有一个孤电子对，故一分子N2H4能与两分子HCl反应。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$