内容正文:
第三节 分子结构与物质的性质
学习目标
重点难点
1.知道共价键可分为极性共价键和非极性共价键;能利用电负性判断共价键的极性。
2.知道分子可以分为极性分子和非极性分子,知道分子极性与分子中键的极性、分子的空间结构密切相关;能根据分子结构的特点和键的极性判断分子的极性,并据此对分子的一些典型性质及其应用作出解释。
3.认识分子间存在相互作用,知道范德华力是常见的分子间作用力;能说明范德华力对物质熔点、沸点等性质的影响,形成“结构决定性质”的基本观念。
4.知道氢键是常见的分子间作用力;能说明氢键对物质熔点、沸点等性质的影响,能举例说明氢键对于生命的重大意义。
5.初步认识分子的手性,了解手性分子在药物研究中的应用。
重
点
极性分子和非极性分子的判断;分子间作用力及其对物质性质的影响。
难
点
极性分子和非极性分子的判断;手性分子的概念。
第1课时 共价键的极性
新知探究(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
类型
极性键
非极性键
成键原子
由不同原子形成
由相同原子形成
共用电子对
是否偏移
共用电子对 偏移
共用电子对 偏移
成键原
子电性
电负性小的呈正电性(δ+);
电负性大的呈负电性(δ-)
两原子都呈 性
举例
H—Cl、
Cl—Cl、H—H
[微点拨] 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。两种成键元素电负性差值越大,键的极性越强。
(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
H2SO4、KOH、NH4Cl等
H2、C2H2、Na2O2等
2.分子的极性
(1)极性分子与非极性分子
(2)分子极性的判断
①填写下表:
类型
实例
键的极性
空间结构
正负电荷中心是否重合
分子极性
X2
H2、N2
非极性键
直线形
重合
分子
XY
HCl、HBr
键
直线形
不重合
分子
XY2
(X2Y)
CO2、CS2
键
直线形
重合
分子
SO2
键
V形
不重合
分子
H2O、H2S
键
V形
不重合
分子
XY3
BF3
10 键
平面三角形
重合
11 分子
NH3
12 键
三角锥形
不重合
13 分子
XY4
CH4、CCl4
14 键
正四面体形
重合
15 分子
②归纳总结
a.只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多数是非极性分子。
b.含有极性键的双原子分子都是极性分子。
c.分子空间结构对称的是非极性分子,不对称的是极性分子。
(3)判断ABn型分子极性的经验规律
ABn型分子中,若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素原子的价电子数,则为非极性分子,否则为极性分子。如下表所示:
分子式
CO2
CH4
H2O
SO2
SO3
PCl3
PCl5
中心原子
化合价
绝对值
4
4
2
4
6
3
5
价电子数
4
4
6
6
6
5
5
分子极性
非极性
分子
非极性
分子
极性
分子
极性
分子
非极性
分子
极性
分子
非极性
分子
应用化学
已知H2O2的分子空间结构可在二面角中表示,如图所示。
1.分析H2O2分子中共价键的种类有哪些?
2.H2O2分子中正电、负电中心是否重合?H2O2属于极性分子还是非极性分子?
[题点多维训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)离子化合物中不可能存在非极性共价键 ( )
(2)共价化合物中一定存在极性共价键 ( )
(3)非极性分子只能是双原子单质分子 ( )
(4)以极性键结合的分子一定是极性分子 ( )
(5)以非极性键结合的双原子分子一定是非极性分子 ( )
(6)非极性分子中,一定含有非极性共价键 ( )
(7)极性分子中不可能含有非极性键 ( )
2.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
3.三氯化氮NCl3是一种黄色油状液体。下列关于三氯化氮的说法正确的是 ( )
A.NCl3分子是极性分子
B.分子中不存在孤电子对
C.分子中N—Cl是非极性键
D.NCl3分子结构呈平面三角形
4.在HF、H2O、NH3、CO2、CH4、N2分子中:
(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,具有正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 。
新知探究(二)——键的极性对化学性质的影响
1.键的极性对化学键的稳定性的影响
(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.羧酸的酸性大小与分子的组成和结构的关系
羧酸的酸性可用pKa(pKa=-lg Ka)的大小来衡量,pKa越小,酸的电离常数越大,酸性越强。不同羧酸的pKa如表所示。
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
(1)上表中,不同羧酸的酸性从上到下如何变化?
(2)三氟乙酸和三氯乙酸哪个酸性强?原因是什么?
(3)甲酸和乙酸哪个酸性强?原因是什么?
[题点多维训练]
1.下列羧酸的酸性最弱的是 ( )
A.CF3COOH B.CHCl2COOH
C.CH3CH2COOH D.CH2BrCOOH
2.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
3.下列说法中正确的是 ( )
A.羧酸的pKa(pKa=-lg Ka)越大,其酸性越强
B.CF3COOH的酸性大于CCl3COOH,这与F、Cl元素的电负性大小有关
C.CHCl2COOH的酸性大于CCl3COOH,这与Cl原子的数目有关
D.烷基(R—)是推电子基团,随着烷基加长,羧酸的酸性差异越来越大
4.CH3COOH是一种弱酸,而氯乙酸(CH2ClCOOH)的酸性强于CH3COOH,这是因为—Cl是一种强吸电子基团,能使羧基中的羟基上的H原子具有更大的活泼性,有的基团属于推电子基团,能减弱羧基中的羟基上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也属于吸电子基团,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 。
|归纳拓展|羧酸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卤素原子个数相同时,卤素原子的电负性数值越大,酸性越强。②同种卤素原子数目不同时,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
随着烷基的加长,酸性的差异越来越小。
(3)只含烷基的多元羧酸的酸性
烷基所含碳数越少,羧基个数越多,酸性越强。
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第三节 分子结构与物质的性质
第1课时 共价键的极性
新知探究(一)
1.(1)发生 不发生 电中
2.(2)①非极性 极性 极性 极性 非极性
极性 极性 极性 极性 10极性 11非极性
12极性 13极性 14极性 15非极性
[应用化学]
1.提示:H2O2分子中H—O为极性共价键,O—O为非极性共价键。
2.提示:不重合。H2O2属于极性分子。
[题点多维训练]
1.(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)×
2.选B 比较共价键的极性就是比较成键的两个原子吸引电子能力的大小,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项正确。
3.选A 三氯化氮为三角锥形,结构不对称,正负电荷中心不能重合,是极性分子,故A正确,D错误;NCl3的电子式为︰︰︰︰,N上还有一个孤电子对,故B错误;N和Cl是两种不同的原子,分子中N—Cl是极性键,故C错误。
4.解析:(1)N2分子是由非极性键结合的非极性分子。(2)CO2是由极性键结合的直线形结构的非极性分子。(3)NH3中含有极性键,空间结构为三角锥形,正负电荷中心不重合,属于极性分子。(4)CH4中含有极性键,空间结构为正四面体,正、负电荷中心重合,属于非极性分子。(5)H2O中含极性键,空间结构为V形,正负电荷中心不重合,属于极性分子。(6)HF中含有极性键,氟的电负性最大,极性最大。
答案:(1)N2 (2)CO2 (3)NH3 (4)CH4 (5)H2O (6)HF
新知探究(二)
2.(1)提示:从上到下酸性依次增强。
(2)提示:三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的,原因是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。
(3)提示:甲酸的酸性大于乙酸的,原因是烷基(R—)是推电子基团,烷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。
[题点多维训练]
1.选C CH3CH2—是推电子基团,导致羧酸的酸性减弱。
2.选B 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,使O—H的极性越强,酸性越强,F—C越多,酸性越强,B正确,C错误;烷基属于推电子基团,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,D错误。
3.选B 由pKa=-lg Ka,Ka=1,pKa越大,Ka越小,羧酸的酸性越弱,A错误;羧酸R—COOH中,R—结构极性越强,羧基在水溶液中电离能力越强,电负性:F>Cl,则F—C的极性大于Cl—C的极性,则F3C—的极性大于Cl3C—的极性,导致羧基电离出氢离子程度:前者大于后者,则CF3COOH的酸性大于CCl3COOH的酸性,B正确;因为Cl的非金属性较强,吸引电子对的能力强,使得羟基O—H的极性增强,易电离出H+,则酸性:CCl3COOH>CHCl2COOH,C错误;烷基越长推电子效应越大,使羧基中的羟基的极性变小,羧酸的酸性越弱,羧酸的差异越来越小,D错误。
4.解析:(1)HCOOH显酸性,H2O呈中性,说明HCOOH分子中存在强吸电子基团,能使羧基中的羟基上的H原子活泼性增强而使该物质的酸性强于水,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,能减弱羧基中的羟基上H原子的活泼性而使该物质的酸性减弱,CH3COOH中含有—CH3,所以—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。(4)吸电子的能力:—F>—Cl>—H,所以酸性最强的是CF3COOH。
答案:(1)吸 —CHO (2)推 —CH3 (3)强 (4)CF3COOH
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