第二章 第三节 分子结构与物质的性质-【新课程能力培养】2025-2026学年高中化学选择性必修2学习手册（人教版）

第三节分子结 学习目标 1.能判断共价键的极性和分子的极性，能 说明共价键的极性和分子的极性对物质 性质的影响。 2.知道范德华力和氢键是常见的分子间作 用力，能说明范德华力和氢键对物质熔、 沸点等性质的影响。 3.能识别手性分子。 知识梳理 知识点1共价键的极性及其对物质 性质的影响 1.共价键的极性 按共用电子对是否 ,共价键 可分为极性键( 和非极性键 ( )。 极性键：形成共价键的两个原子 吸引电子的能力 ，共用电子对 ，这样的共价键叫做极性共价键，简称 极性键。如H一C。 非极性键：形成共价键的两个原子 吸引电子的能力 共用电子 对 这样的共价键叫做非极性 共价键，简称非极性键。如H一H。 2.共价键的极性对羧酸酸性的影响 羧酸的酸性与羧基（一COOH)所连接 的原子或原子团的组成和结构密切相关。如 酸性：CF,COOH>CCl,COOH>CHCl,COOH> CH,CICOOH>CH,COOH,就是因为电负性： 第二章分子结构与性质。 构与物质的性质 F>Cl>H。电负性越大，吸引电子能力越强， 通过传导作用使羧基中羟基（一0一H)的 极性增大，更容易电离出H。同理，由于 烃基属于推电子基团，会使羧基中羟基的极 性减小，故酸性：CH,CH,COOH<CH,COOH <HC0OH。 知识点2分子的极性及其对物质性 质的影响 1.分子的极性 分子中电荷的分布对分子的性质有着重 要影响。 极性分子：分子中，正电荷中心与负电 荷中心 导致分子的某一部分呈正 电性（δ+），另一部分呈负电性（δ-），这样 的分子叫极性分子。如HCl、H,O、NH,等。 非极性分子：分子中，正电荷中心与负 电荷中心 这样的分子叫非极 性分子。如CO2、CH4等。 2.共价键的极性与分子的极性的关系 对于双原子分子来说，共价键的极性与分 子的极性是一致的：共价键有极性，分子就有 极性；反之，共价键无极性，分子也无极性。 多原子分子的极性既与共价键的 有关，又与分子的 有关。只含 非极性键的分子一般是 ；含有 极性键的分子是否具有极性可根据极性键的 极性的向量和是否等于零来判断，等于零是 不等于零是 即 VSEPR模型 杂化轨道理论) 分子的空间结构 分子的极性 键的极性 25 高中化学选择性必修2（人教版） 3.分子的极性对物质的溶解性的影响 “相似相溶”规律：非极性溶质一般能 溶于 溶剂，极性溶质一般能溶于 溶剂。如H,0和S0,是极性分子 C0,是非极性分子，S02易溶于水，C02微 溶于水。 此外，“相似相溶”还适用于分子结构 的相似性。例如，醇与水的结构中均含有羟 基（一OH),当醇中烃基部分C原子数较 时，烃基的推电子效应较，醇与水 中羟基极性，两者能够 ；当醇 中烃基部分C原子数较时，烃基的推电 子效应较 ，醇与水中羟基极性相差 在水中溶解度显著 知识点3范德华力及其对物质性质 的影响 1.范德华力 间普遍存在的一种 是许多种物质能以一定凝聚态（固态和 液态)存在的重要因素。 范德华力比化学键弱得多，能量比化学 键小 个数量级。 范德华力的实质是 作用， 饱和性和方向性，其作用范围通常为 0.3~0.5nm。 相对分子质量越大，范德华力 分子的极性越强，范德华力 2.范德华力对物质性质的影响 范德华力主要影响物质的熔、沸点等 性质。范德华力越大，物质的熔、 沸点越 (1)一般来说，对于分子 相 似的物质，相对分子质量越大，范德 26)学 华力 熔、沸点 如：F2、Cl2、Br2、2;CH4、SiL4、 GeH4、SnH4;CF4、CCl4、CBr4、CL4,这三 组物质随相对分子质量增大，范德华力增 大，熔、沸点升高。 (2)对于相对分子质量相同或相近的物质， 分子的极性越强，范德华力 熔、沸点 例如，相对分子质量相同的C0和N2, CO为极性分子，N2为非极性分子，熔、沸 点：C0>N2。 川知识点4氢键及其对物质性质的影响： 1.氢键 氢键是除范德华力之外的另一种分子间 作用力。当氢原子与 很大 较小的X原子形成共价键时，由于X原子 对成键电子具有强烈的 作用，导致 氢原子几乎成为“裸露”的质子。当这个 相对呈正电性的氢原子与邻近分子（或同一 个分子)中 很大、 较小的 Y原子充分接近时产生的静电作用就是 氢键。 (1)氢键的表示方法 氢键通常用X一H…Y表示，其中 “一”表示 “.”表示 X、Y原子一般为 很大而 较小的非金属元素原子，如：N、O、F等， X和Y可以是同种元素的原子，也可以是不 同种元素的原子。 (（2)氢键的键长和键能 氢键不属于化学键，但有键长和键能。 氢键的键长一般定义为 的长 度，而不定义为 的长度。H与Y原 子核之间的距离比范德华半径之和要小，但 比共价键键长（共价半径之和）要 得多。 氢键的键能是指 分解为 和所需要的能量，大小介于范德华力 和化学键之间，比化学键的键能小 个数量级。 (3)氢键的饱和性和方向性 氢键不同于范德华力，它具有饱和性和 方向性。 在X一H…Y中，H原子体积特别小， 而X、Y原子比较大，若有另一个电负性较 大的Z原子接近H原子，受到X、Y的排斥 力 H原子的吸引力，使得Z原子难 以接近氢原子，X一H只能和一个Y原子形 成氢键，这就是氢键的饱和性。 X一H中的H原子与Y原子形成氢键 时，一方面，要使Y中负电荷分布 的部分最接近氢原子，使形成的氢键最 ；另一方面，形成氢键的 因排 斥作用要尽量与X一H中的 远 离，即以H原子为中心的X、H、Y三个原 子尽可能 才会使斥力最小，形 成的氢键最稳定，这就是氢键的方向性。 (4)氢键的形成条件 X一HY中，X元素和Y元素必须具 有较大的 和较小的 且Y原子上必须有 。通常X、 Y为N、O、F时容易形成氢键。 (5)氢键的种类 氢键有 氢键和 氢键两 类。如邻羟基苯甲醛可形成分子内氢键，但 第二章分子结构与性质⊙ 不能形成分子间氢键；对羟基苯甲醛可形成 分子间氢键，但不能形成分子内氢键 分子内氢键由于受环状结构的限制， X一H.Y往往不能在同一直线上。 2.氢键对物质性质的影响 (1)对熔、沸点的影响 分子间氢键使物质的熔、沸点 如邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛 的熔、沸点低。 邻羟基苯甲醛 对羟基苯甲醛 熔点：2℃ 熔点：115℃ 沸点：196.5℃ 沸点：246.6℃ (2)对溶解度的影响 如果溶质分子与溶剂分子间可以形成氢 键，则溶质的溶解度 。如乙醇和水 能以任意比例互溶；HF和NH,在水中的溶 解度比较大。 (3)对水的密度的影响 常温下，液态水中除了简单H,0分子 外，还有(H20)2,(H20)3,…,（H20)m 等缔合分子存在。降低温度，有利于水分子 的缔合。当温度降低至0℃时，全部水分子 缔结成巨大的缔合物—一冰。由于氢键有 ，冰中每个水分子的两对孤电子对和 两个氢原子只能沿着四个sp3杂化轨道的方 向分别与相邻的水分子形成氢键，因此，冰 中每个水分子只能与周围 个水分子 接触，水分子间空隙大，导致冰的密度小于 液态水的密度。 27 高中化学选择性必修2（人教版） 冰的结构 温度升高，冰融化为水，其中包括两种过 程：水分子间氢键减少，水的密度 水分子的热运动加剧，水的密度 随着温度升高，前一过程的作用由强变弱， 后一过程的作用由弱变强，在4℃时两种作 用达到平衡。所以，当温度升高时，由0℃ 到4℃的水的密度逐渐 4℃时水 的密度达到 ，高于4℃后水的密度 逐渐 (4)对液体黏度的影响 分子间有氢键的液体，一般黏度较 例如甘油、磷酸、浓硫酸等多羟基化合物， 由于分子间可形成众多的氢键，这些物质通 常为黏稠状液体。 (5)对蛋白质结构的影响 在多肽链中，由于C=0和」 N-H 可形成大量的氢键(N一HO), 使蛋白质分子按螺旋方式卷曲成 (虚线表示氢键)。 (6)对邻羟基苯甲酸酸性的影响 分子内形成氢键，往往使 酸性增强。如苯甲酸的K,= 6.2×1012、邻羟基苯甲酸的K =9.9×1011、2,6-二羟基苯甲 28)学 酸的K,=5×109,这是由于邻位羟基( OH)上的氢与羧基（一COOH)上的氧形成 了分子内氢键，从而促进了羧基中氢的电离。 川知识点5分子的手性 具有完全相同的 和 的 一对分子，如同左手和右手一样互为 却在 里不能叠合，互称手 性异构体（或对映异构体)。具有手性异构 体的分子叫做手性分子。 1.手性异构体由手性分子和它的镜像分子 构成。 2.手性异构体具有不同的性质。 要点精析 要点1共价键的极性及其对物质性 质的影响 共价键是否有极性取决于共用电子对是 否有偏移，有偏移为极性键，无偏移为非极 性键。而共用电子对是否偏移则取决于成键 原子对共用电子对的吸引能力，即成键原子 所属元素电负性的大小。由于没有任何两种 元素的电负性会完全相同，因此，不同种元 素的原子间形成的共价键则是极性键。 共价键可在非金属元素的原子间形成， 也可以在非金属元素与金属元素的原子间形 成，但金属元素的原子间不能形成共价键。 共价键的极性对物质的物理性质和化学 性质都可能产生影响。 典例1下列物质的分子中，既含有极性键 又含有非极性键的是（) A.CO2 B.H2O C.H2O2 D.H2 解析：判断一个共价键是否有极性的关键是 看这个共价键所连接的两个原子所属元素是 否相同，不相同就是极性键，若相同且这两 个原子所处环境也相同就是非极性键。 答案：C B变式训练① 下列物质中，只含极性键的是 只 含非极性键的是 ，既含极性键又含 非极性键的是 。（均填序号) ①C,H,②P4③03④HCIO 典例2下列四种酸中，酸性最强的是 A.HCIO B.HCIO C.HCIO2 D.HCIO 解析：含氧酸酸性的强弱主要取决于酸中羟 基（一OH)是否容易电离，即一OH的极 性，极性越强越容易电离。而一OH的极性 又与其所连接的原子或原子团有关，所连接 原子的电负性强或所连接原子团的吸电子能 力强，则通过传导效应就会增加一OH的极 性。HCO,中电负性较大的非羟基0原子数 最多，酸性最强。 答案：A B变式训练2 无机含氧酸的酸性强弱遵循如下规律：在无 机含氧酸分子中，非羟基氧原子数越多，酸 性越强。例如： 第二章分子结构与性质。 化学式 非羟基氧原子数 酸性 HCIO 0 弱酸 HPO. 1 中强酸 HNO 2 强酸 HCIO 3 超强酸 已知H,PO,(亚磷酸)为中强酸，HAsO, (亚砷酸)为弱酸，试写出HP0,和 H3AsO3的结构简式： 要点2分子的极性及其对物质性质， 的影响 分子是否具有极性取决于分子中的电荷 是否分布均匀，即分子中正电荷中心与负电 荷中心是否能够重合，能重合则为非极性分 子，不能重合则为极性分子。 对于XY,型分子，当中心原子X的化 合价的绝对值与其价电子数相等时，根据价 层电子对互斥理论，Y原子在X原子的周围 空间呈对称分布，分子的正电荷中心与负电 荷中心重合，为非极性分子。 分子的极性主要影响物质的物理性质。 典例3下列叙述正确的是（) A.NH,是极性分子，分子中氮原子处在3 个氢原子所组成的三角形的中心 B.CCL4是非极性分子，分子中碳原子处在 4个氯原子所组成的正方形的中心 C.H,0是极性分子，分子中氧原子不处在 2个氢原子所连成的直线的中央 D.C0,是非极性分子，分子中碳原子不处 在2个氧原子所连成的直线的中央 解析：NH3是三角锥形的分子，A错；CCL 是以碳原子为中心的正四面体形结构，B 学(29 高中化学选择性必修2（人教版） 错；C0,是碳原子在2个氧原子中间的直线 形分子，D错误；H,O是氧原子在两个氢原 子中间的V形分子，C正确。 答案：C B变式训练3 下列各组分子中，属于只由极性键构成的非 极性分子的是（ A.C,H4和C02 B.H,O和HF C.CH4和CS2 D.H,O,和BF 典例4用萃取法从碘水中分离碘，所用萃 取剂应具有的性质是( ①不与碘或水发生化学反应 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 解析：碘是非极性分子，水是极性分子，碘 不溶于水。萃取法是利用物质的溶解性规律 来进行物质的提纯的方法。 答案：C D变式训练④ 下列现象不能用“相似相溶”原理解释的 是() A.氯化氢易溶于水 B.氯气易溶于NaOH溶液 C.用CCl4萃取碘水中的碘 D.苯与水混合静置后分层 要点3分子间作用力及其对物质性 质的影响 分子间作用力包括范德华力和氢键。 30)学 范德华力 氢键 共价键 无饱和性和方 有饱和性和 有饱和性 特征 向性 方向性 和方向性 分子内氢键 极性键 分类 无 分子间氢键 非极性键 强度 弱 较强 很强 对物质 主要影响物质的熔、沸点等 影响分子 性质的 物理性质 的稳定性 影响 典例5下列关于范德华力的叙述中，正确 的是() A.范德华力的实质也是一种电性作用，所 以范德华力是一种特殊化学键 B.范德华力与化学键的强弱不同 C.任何分子间在任意情况下都会产生范德 华力 D.范德华力非常微弱，故破坏范德华力不 需要消耗能量 解析：范德华力是分子与分子之间的一种相 互作用，其实质与化学键类似，也是一种电 性作用，但两者的强弱不同。化学键必须是 强烈的相互作用，一般为100~1000kJ/mol, 而范德华力一般只有2~30kJ/mol,故范德 华力不是化学键；虽然范德华力非常微弱， 但破坏它时也要消耗能量；范德华力普遍地 存在于分子之间，但也必须满足一定的距离 要求，若分子间的距离足够大，分子之间很 难产生相互作用。 答案：B B变式训练⑤ 请根据下表中稀有气体的熔点、沸，点和在水 中的溶解度数据解释其性质变化的规律。 溶解度/(mL·L) 物质 熔点/K 沸点/K (H20,20℃) He 0.95 4.25 13.8 Ne 24.48 27.25 14.7 Ar 83.95 87.45 37.9 Kr 116.55 120.25 73 Xe 161.15 166.05 110.9 典例6下列事实与氢键有关的是( A.水加热到很高的温度都难以分解 B.水结成冰体积膨胀 C.CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分 子质量增大而升高 D.S0,比C02在水中的溶解度大 解析：A中，与水分子内H一0键的键能有 关；B中，因为氢键具有方向性和饱和性， 在冰中每个水分子被周围4个水分子包围， 形成空间四面体，导致体积膨胀；C中，是 范德华力增大所致；D中，S02是极性分 子，CO,是非极性分子，而溶剂水属于极性 分子，根据“相似相溶”原理，S0,在水中 的溶解度更大。 答案：B B变式训练6 下列物质分子内和分子间均可形成氢键的是 ( CHO A.NH B. OH OH 第二章分子结构与性质。 C.H,S D.C,H,OH 川要点4分子的手性 手性分子多出现在有机物中。在有机物 分子中，连有四个不同原子或原子团的碳原 子被称为手性碳原子（或不对称碳原子）。 当有机物分子中只有一个手性碳原子时，该 分子一定是手性分子，但当有机物分子中有 两个或两个以上手性碳原子时，该分子不一 定具有手性，这样不具有手性的分子也称为 内消旋体。 典例7对分子 CI OH CI ③ ⑤ ⑦ CH,一CH-CH2-C-CH2-C一COOH ② ④ 6 Br Br 中手性碳的位置标注正确的组合是( A.①②③ B.②④⑦ C.④⑤⑥ D.②④⑥ 解析：手性碳原子必须连接四个不同的原子 或原子团。 答案：D B变式训练⑦ 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.互为手性异构体的分子的组成相同 D.互为手性异构体的分子互为同系物 学(31高中化学选择性必修2（人教版） 要点精析 知识点4 变式训练 1.电负性半径吸引电负性半径(1)共价 1.A2.B3.B 键氢键电负性原子半径(2)X一H…YH…Y >"第三节 分子结构与物质的性质 大X-H…YX一HY12(3)大于最集中稳 定 孤电子对成键电子对在一条直线上(4)电负性 知识梳理 原子半径孤电子对(5)分子内分子间 知识点1 2.(1)升高(2)增大(3)方向性四增大 1.偏移偏移不偏移不同不同发生偏移 减小增大最大变小(4)大(5)立体结构 知识点5 相同相同不发生偏移 组成原子排列镜像三维空间 知识点2 要点精析 1.不重合重合 变式训练 2.极性空间结构非极性分子非极性分子极 1.③④②① 性分子 0 3.非极性极性少羽相近互溶多强 2. HO—P0HH0—As—OH 较大减小 OH 知识点3 3.C 4.B 1.分子 相互作用力1~2电性没有越大 5.稀有气体属于单原子分子，随着原子序数的递 也越大 增，稀有气体的相对分子质量逐渐增大，稀有气体分子 2.物理高 (1)组成和结构越大越高 间及稀有气体与水分子间的范德华力逐渐增大，因此， 它们的熔、沸点逐渐升高，在水中的溶解度逐渐增大 (2)越大越高 6.B7.D 第三章 晶体结构与性质 >“第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 极性溶剂肥皂水洗衣粉溶液表面活性剂溶液细 胞膜(2)流动性各向异性 知识梳理 知识点2 知识点1 1.(1)一定规律 1.温度压强相对稳定 2.组成结构性质(1)自发地多面体 2.高温外加电场激发分解电离电中性粒子 (2)组成性质(3)不同的方向物理性质不同 电中性(1)形状体积流动性电中性短程 方向上(5)周期性相同(6)X光衍射 力带电粒子中性粒子电中性长程力电场电 3.(1)熔融态(2)气态(3)溶质 流磁场热辐射热传导(2)化学电离高温 知识点3 高压场高能辐射(3)电离层(4)导电性流动性 1.空间结构平行六面体无隙并置无隙并置 3.一维二维各向异性晶体液体取向有序 2.8421 (1)热致液晶溶致液晶加热 知识点4 液晶的温度范围→ X射线衍射实验 固体 液晶 液体 要点精析 T(熔点) T,(澄清点) 变式训练 1.A2.D3.C 温度逐渐升高 30