2.3分子结构与物质的性质 知识清单 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

选修二 第二章 第三节 分子结构与物质的性质 知识点总结 ( 1 )选修2 第二章第三节 分子结构与物质的性质 学科网（北京）股份有限公司 知识点一：共价键的极性 1、键的极性 由不同原子形成的共价键，由于两个键合原子的原子核对共用电子对的静电作用不同，导致共用电子对发生偏移，从而使得两个键合原子，一个呈正电性，另一个呈负电性，这样的共价键叫极性键；共用电子对不发生偏移的共价键叫非极性键。 共价键 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+）， 一个呈负电性（δ-） 电中性 原因 不同的成键原子的电子云密集区域偏向电负性较大的原子一端 相同的成键原子的电负性相同，则吸引电子对的能力就相同，这样核间的电子云密集区域在两核的中间位置，不偏向任何一端 1、 2、分子的极性 由共价键形成的分子，根据分子中的正电中心与负电中心是否重合分为极性分子和非极性分子，如下： ( 分子 ) 极性分子——正电中心和负电中心不重合。 非极性分子——正电中心和负电中心重合。 3、键的极性与分子极性的关系 （1）只含有非极性键的分子一定是非极性分子。如H2分子的结构式为H-H，分子中的H-H为非极性键，是非极性分子。 （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，否则是极性分子。如CH4分子的结构式为分子中有4个C-H键，C-H键为极性键。但由于其立体构型为正四面体形，高度对称，故为非极性分子 （3）分子的极性与键的极性的关系如下： ( 非极性分子 ) 非极性键形成（H2、O2、Cl2、P4） ( 分子 ) 极性键形成，但空间构型对称（如CO2、BF3、CH4等） 极性分子：极性键形成，但空间构型不对称，键的极性不能抵消 （如HCl、HCN、H2O、NH3、CH3Cl等） 知识点二：分子间的作用力 （一）范德华力及其对物质性质的影响 1、定义：把分子聚集在一起的作用力，叫做分子间作用力，又称范德华力。 2、特征：分子间作用力很弱，约比化学键能小1—2个数量级。（参看下表数据） 分子 HCl HBr HI 范德华力（kJ/mol） 21.14 23.11 26.00 共价键键能（kJ/mol） 431.8 366 298.7 3、影响范德华力大小的因素 （1）分子的极性越大，范德华力越大。 （2）组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。 4、范德华力对物质性质的影响 范德华力主要影响物质的物理性质，如熔点、沸点等。范德华力越大，物质的熔、沸点越高。如：Cl2、Br2、I2的组成和结构相似，由于相对分子质量逐渐增大，所以范德华力逐渐增大，故熔、沸点升高，状态由气体变为、液体、固体。 （1） 共价型分子以分子间作用力结合而成的物质，熔、沸点较低。如：氯化氢的熔点低至-112℃，沸点也只有-85℃。这是因为由分子构成的物质，在熔化或汽化时，所克服的只是范德华力，所需的能量很小，不会破坏其化学键，如HCl的三态变化可表示为： （2） （3） 卤素单质、四卤化碳的熔、沸点与相对分子质量的关系如下图所示： （二）氢键及其对物质性质的影响 1、氢键 （1）氢键的概念 某些氢化物分子间存在的比范德华力稍强的作用力叫做氢键，其本质是静电作用。 （2）氢键的形成 以氟化氢为例，在氟化氢分子中，由于F吸引电子的能力很强，H-F键的极性很强，共用电子对强烈地偏向F，亦即氢原子的电子云被F吸引，使氢原子几乎成为“裸露”的质子。这个半径很小、带部分正电荷的氢核，与另一个氟化氢分子中带部分负电荷的F相互吸引，这种静电作用就是氢键。 （1） 表示方法：氢键通常用A-H…B表示，其中A、B为N、O、F中的一种，“-”表示共价键，“…”表示形成的氢键。 （2） 氢键的形成条件：在用X-H…Y表示的氢键中，氢原子位于中间是重要条件。同时，氢原子两边的X原子和Y原子具有很强的电负性、很小的原子半径是氢键形成的另一个条件。由于X原子核Y原子具有强烈的吸引电子的作用，氢键才能存在。这类原子应该是位于元素周期表的右上角元素的原子，主要是氮原子、氧原子和氟原子。有机物分子中含有羟基时，通常也能形成氢键。 （3） 氢键的特征 ①氢键的方向性：指Y原子与X-H形成氢键时，将尽可能使氢键与X-H键轴在同一方向，即X-H…Y三个原子在同一直线上。这样，X与Y之间距离最远，两原子电子云之间排斥力最小，所形成的氢键最强，体系更稳定。 ②氢键的饱和性：每一个X-H只能与一个Y原子形成氢键。 （4） 氢键的强弱规律 氢键的强弱与X和Y的吸引电子的能力有关，即与X和Y的电负性有关。它们的吸引电子能力越强（即电负性越大，）则氢键越强。具体说来有如下规律： ①氢键比化学键弱但是比范德华力强； ②X、Y原子的电负性大，半径小则形成的氢键越强。 氢键强弱次序为：F-H…F>O-H…O>O-H…N>N-H…N>O-H…Cl>O-H…S 注意：C原子吸引电子能力较弱，一般不形成氢键。 （7） 氢键的类型 ①分子间氢键：氢键普遍存在于已经与N、O、F形成共价键的氢原子与另外的N、O、F原子之间。 如：HF、H2O、NH3相互之间；C2H5OH、CH3COOH、H2O相互之间。 ②分子内氢键：某些物质在分子内也可形成氢键，例如当苯酚在邻位上有-CHO、-COOH、-OH和-NO2时，可形成分子内氢键，组成“螯合环”的特殊结构。 2、氢键对物质性质的影响 （1） 对熔点、沸点的影响 氢键的存在使物质的熔点、沸点升高，这是由于氢键的存在，使分子产生了较强的结合力。要使液体汽化和固体液化，必须增加额外的能量去破坏分子间的氢键。 （2） 对溶解度的影响 溶质分子与溶剂分子间形成氢键时，溶质的溶解度增大，如乙醇（C2H5OH）与水形成氢键，乙醇与水可以以任意比互溶。 （3） 对水的密度的影响 液体分子间如果形成氢键，有可能发生缔合现象。例如常温下液态水中除了简单的H2O外，还有通过氢键联系在一起的复杂分子（H2O）2、（H2O）3……（H2O）n等。这种由若干简单分子联系成复杂分子称为缔合分子。分子缔合的结构会影响液体的密度。就H2O的缔合而言，升高温度，有利于缔合水分子的解离；降低温度有利于水分子的缔合。温度降到273K时，全部水分子缔合成巨大的缔合分子——冰。 注意： （1） H2S与H2O组成和结构相似，且H2S的相对分子质量大于H2O，但是H2S为气体，水却为液体，原因就是水分子间形成氢键，增大了水分子间的作用力，使水的熔、沸点比H2S的熔、沸点高。 （2） 冰浮在水面上的原因由于水结冰时，水分子大范围地以氢键互相联结，形成疏松的晶体，造成体积膨胀，密度减小。 （三）溶解性 影响物质溶解性的因素有以下几个方面： 1、从外界因素看 影响固体溶解度的主要因素是温度；影响气体溶解度的主要因素是温度和压强。 2、从分子结构看 非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂，这就是相似相溶原理。 3、其他因素对溶解性的影响 （1）如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。相反，无氢键相互作用的溶质在有氢键的水中的溶解度就比较小。如氨气极易溶于水，原因是NH3分子和H2O分子之间存在氢键。 （2）“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟基能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸。如，CH3OH能以任意比互溶而戊醇在水中的溶解度却较小，原因是CH3OH中的-OH与H2O中的-OH相近，甲醇能与H2O互溶，而CH3CH2CH2CH2CH2OH中烃基较大，其中的-OH跟水分子中的-OH相似的因素小得多，因而戊醇在水中的溶解度明显减小。 （3）如果溶质与水能发生化学反应，也会增大溶质的溶解度。如CO2与水发生化学反应生成H2CO3，而H2CO3可溶于水，因此，CO2的溶解度较大。 知识点三：手性 1、 概念：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体（又称对映异构体、光学异构体）。含手性异构体的分子叫做手性分子。 2、 手性碳原子：手性分子的中心原子通常为碳原子，这种连接四个不相同的原子的原子或原子团的碳原子称为手性碳原子（又叫不对称碳原子）通常用*C来标记，如R2（R1、R2、R3、R4是互不相同的原 R1-*C-R3 R4 子或原子团）。 判断一种有机物是否具有手性异构体，可以看其含有的碳原子是否连有四个不同的原子或原子团，符合上述条件的碳原子叫做手性碳原子。 3、 手性分子的判断方法： （1）观察实物与镜像能否重合，如果不能重合，说明是手性分子，如右图。 （2）观察有机物分子中是否有手性碳原子，如果有一个手性碳原子，则该有机物就是手性分子，具有手性异构体。含有两个或多个手性碳原子的有机物分子不一定是手性分子，此时要借助对称因素来判断，若既无对称面，又无对称中心的分子，必是手性分子。 4、 手性分子的应用 （1）生成手性药物：人工合成的手性药物8%以上是对映异构体各占一半的消旋药，它像一把双刃剑，一手可治病，另一手却可能致病。因此，目前的手性制药要求必须把手性异构体分离开。 （2）生产手性催化剂：手性催化剂是只催化一种手性分子的合成。手性合成是只得到一种或者主要只得到一种手性分子，不得到或者基本上不得到它的手性异构体分子的一种合成方法。 拓展 拓展一：共价键的极性与分子极性的关系及判断方法 1、共价键极性的判断 共价键 共用电子对 偏移 不偏移 极性键 非极性键 异种原子成键 同种原子成键 2、分子极性的判断 共价分子 电荷分布 均匀、对称 不均匀、不对称 非极性分子 极性分子 共同决定 键有无极性 分子空间构型 具体判断由有以下几种方法： ①化合价法 ABm型分子中，中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数，该分子为非极性分子，此时分子的空间结构对称；若中心原子的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(g) H2O NH3 SO2 中心原子化合价绝对值 3 4 5 6 2 3 4 中心原子价电子数 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 ②根据所含键的类型及分子的立体构型判断 分子类型 分子立体构型 键角 键的极性 分子极性 实例 A2 直线型（对称） - 非极性键 非极性分子 H2、O2、N2等 AB 直线型（非对称） - 极性键 极性分子 HX、CO、NO等 AB2 直线型（对称） 180º 极性键 非极性分子 CO2、CS2等 A2B V形（不对称） - 极性键 极性分子 H2O、H2S等 AB3 正三角形（对称） 120º 极性键 非极性分子 BF3、SO3等 AB3 三角锥形（不对称） - 极性键 极性分子 NH3、PCl3等 AB4 正四面体形（对称） 109º28’ 极性键 非极性分子 CH4、CCl4等 ③根据中心原子最外层电子是否全部成键判断 中心原子即其他原子围绕它成键的原子。分子中的中心原子最外层电子若全部成键，此分子一般为非极性分子，如：CH4、BF3、CO2；分子中的中心原子最外层电子若未全部成键，此分子一般为极性分子，如：H2O、NH3、NF3。 3、共价键的极性与分子极性的关系 （1） 全由非极性键构成的分子一定是非极性分子。 （2） 由极性键构成的双原子分子一定是极性分子。 （3） 在含有极性键的多原子分子中，如果结构对称（即若正电荷中心与负电荷中心重合）则键的极性得到抵消，其分子为非极性分子。如果分子结构不对称（即正电荷中心与负电荷中心不重合），则键的极性不能完全抵消，其分子为极性分子。 （4） 在ABn型分子中，当A的化合价数值等于其族序数时，该分子为非极性分子。 注意： （1） 极性分子中一定有极性键，非极性分子中不一定只有非极性键。如CH4是非极性分子，只有极性键。 （2） 含有非极性键的分子不一定为非极性分子，如H2O2是含有非极性键的极性分子。 拓展二：范德华力、氢键及共价键之间的比较 范德华力 氢键 共价键 概念 物质分子之间普遍存在的一种相互作用的力，又称分子间作用力 由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力 原子间通过共用电子对所形成的相互作用 分类 - 分子内氢键、分子间氢键 极性共价键、非极性共价键 作用粒子 分子或原子（稀有气体） 氢原子，氟、氮、氧原子（分子内、分子间） 原子 特征 无方向性、无饱和性 有方向性、有饱和性 有方向性、有饱和性 强度比较 共价键>氢键>范德华力 影响强度的因素 （1） 随着分子极性和相对分子质量的增大而增大 （2）组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大 对于A-H…B-，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，氢键键能越大 成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定 对物质性质的影响 （1） 影响物质的熔沸点、溶解度等物理性质 （2） 组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔沸点升高，如F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr4 分子间氢键的存在，使物质的熔沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔沸点：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3 （1） 影响分子的稳定性 （2） 共价键键能越大，分子稳定性越强 注意： （1） 分子间作用力比化学键弱得多，它主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。 （2） 分子间作用力只存在于由分子构成的物质之间，而离子化合物和金属之间不存在范德华力。 （3） 分子间作用力范围很小，即分子充分接近时才有相互间的作用力。 （4） 分子的大小、分子的极性对范德华力有显著影响。结构相似的分子，相对分子质量越大范德华力越大；分子的极性越大，范德华力越大。 拓展三：无机含氧酸的酸性 1、 无机含氧酸的概念：在无机含氧酸的分子结构中，氢原子和部分氧原子以羟基（-O-H）的形式与中心原子相连接，其余氧原子与中心原子相连接。例如，H2SO4是由H+和SO42-组成，实际上在它们的分子结构中，氢离子却是和酸根上的一个氧相连接的，所以H2SO4、HNO3和H2CO3的结构式分别是：（如下图）因此，根据其组成的结构特点，无机含氧酸可以写成(HO)mROn。 2、 无机含氧酸分子酸性强弱的判断 （1）无机含氧酸分子中，对于同一种元素的含氧酸来说，由于成酸元素R相同，n值越大，R的正电性越高，导致R-O-H中的O的电子向R偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易电离出H+，即酸性越强。R元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。如HClO<HClO2<HClO3<HClO4，HNO2<HNO3，H2SO3<H2SO4。 （2）同主族元素或同周期元素最高价含氧酸的酸性比较，可根据非金属性强弱去比较。 ①同一主族，自上而下，非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐减弱； ②同一周期，从左到右，非金属最高价含氧酸酸性逐渐增强。 注意：无机含氧酸的酸性强弱与-OH的数目即m数值大小无关，与非羟基氧个数有关，即n值越大，酸性越强。如H3PO4为中强酸，并非强酸。 3、无机含氧酸的强弱规律 无机含氧酸分子(HO)mROn中R元素的化合价越高，酸性越强。另外非羟基氧原子的个数n越大，其酸性越强；同主族元素或同周期元素最高价含氧酸的酸性随元素的非金属性增强而增强。 （2） 无氧酸的酸性强弱变化规律 若用通式R-H表示无氧酸，则其酸性的强弱主要取决于R的电负性。如果R原子电负性大，对氢原子的束缚力强，则其酸性弱。如果R原子的电负性小，对氢原子的束缚力弱，则其酸性就强。如HF、HCl、HBr、HI，电负性F>Cl>Br>I；则酸性HF<HCl<HBr<HI。 ( 1 )选修2 第二章第三节 分子结构与物质的性质 学科网（北京）股份有限公司 $