2020高中化学 分子的性质(提高)知识讲解学案 新人教版选修3

...

分子的性质

【学习目标】

1、知道极性共价键和非极性共价键；结合常见物质分子立体结构会判断极性分子和非极性分子。 2、理解范德华力、氢键的概念及其对物质性质的影响。 3、从分子结构的角度，认识“相似相溶”规律。

4、了解“手性分子”的结构及其在生命科学等方面的应用。 5、能用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性。

【要点梳理】

要点一、共价键的极性--极性键和非极性键【高清课堂：分子结构与性质#键的极性与分子的极性】

1、分类依据：

共用电子对是否偏移，发生偏移为极性键；不发生偏移为非极性键。

－＋

说明：极性键中共用电子对偏向的一方带负电荷用δ表示；共用电子对偏离的一方带正电荷用δ表示。

2、判断技巧：

形成共价键的两原子是否为同种原子，如相同，为非极性键；如不同，为极性键。 原子电负性（元素非金属性）差值越大的，共用电子对偏移程度大，键的极性就越大。

要点诠释：化学键类型和物质类别的关系 1）、不含有化学键的物质：稀有气体分子。 2）、只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质。如：H2、P4、金刚石等 3）、只含极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的共价化合物。如：HCl、NH3等 4）、既有非极性共价键又有极性共价键的物质：如：H2O2、C2H2、CH3CH3、C6H6等 5）、只含有离子键的物质：活泼金属与活泼非金属元素形成的化合物。如：Na2S、CsCl、K2O、NaH等 6）、既有离子键又有非极性键的物质：如：Na2O2、CaC2等 7）、既有离子键又有极性键的物质：如：NaOH 8）、有离子键、共价键、配位键组成的物质：如：NH4Cl

要点二、分子的极性

1、非极性分子：

正负电荷中心重合的分子称为非极性分子，它的分子中各个键的极性的向量和等于零。

例如：X2型双原子分子(如H2、Cl2、Br2等)、XYn型多原子分子中键的极性互相抵消的分子(如CO2、CCl4等)都属非极性分子。

2、极性分子：

正负电荷中心不重合的分子称为极性分子，它的分子中各个键的极性向量和不等于零。

例如：XY型双原子分子(如HF、HCl、CO、NO等),XYn型多原子分子中键的极性不能互相抵消的分子(如SO2、H2O、NH3等)都属极性分子。

3、分子极性的判断方法：

(1).全部由非极性键构成的分子一般是非极性分子。(O3例外) (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，则键的极性不能完全抵消，其分子为极性分子。 (4).ABn型分子极性简便判别方法 A.孤对电子法

在ABn型分子中，若中心原子A无孤对电子(未成对电子)，则是非极性分子，若中心原子A有孤对电

...

...

子则是极性分子。

例如：CO2、CH4、SO3中心原子(C、S)无孤对电子，是非极性分子。而像H2O、NH3、NP3中心原 子(O、N)有孤对电子，则为极性分子。 B.空间形状法

具有平面三角形、直线形、正四面体形等完全对称结构的分子为非极性分子；而折线形、三角锥形等非完全对称型分子为极性分子。

例如：SO3、BF3(平面三角形)，CO2、CS2(直线形)、CH4、CCl4(正四面体形)的分子为非极性分子；H2O、H2S(折线形)，NH3、PH3(三角锥形)的分子是极性分子。

C.化合价法

ABn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(最高正价)时，该分子为非极性分子。 例如：PCl5中P的化合价为+5价，所以PCl5 是非极性分子。PCl3中P的化合价为+3价，所以PCl3 是极性分子。

要点诠释：（1）极性键与极性分子，非极性键与非极性分子不存在对应关系。

（2）由非极性键形成的双原子、多原子分子，其正电中心和负电中心重合，所以一般都是非极性分子。 （3）含极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性向量和是否等于零而定。

要点三、范德华力

1、概念：

-1

分子之间存在着一种较弱的相互作用，其结合能大约只有几个千卡·摩尔，比化学键能约小一二个数量级。气体分子能凝聚成液体或固体，主要就靠这种分子间作用。因为范德华第一个提出这种相互作用，所以常叫做范德华力。

2、影响因素：

相对分子质量越大，范德华力越强；（主要因素） 分子的极性越大，范德华力越强。 3、对物质性质的影响。

对于结构相似的物质来说，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔点、沸点也越高

要点四、氢键【高清课堂：分子结构与性质#氢键】

1、概念：

氢原子与电负性很大、半径很小的原子X（F，O，N）以共价键形成强极性键H-X，这个氢原子还可以吸引另一个键上具有孤对电子、电负性大、半径小的原子Y，形成具有X-H…Y形式的物质。这时氢原子与Y 原子之间的相互作用叫做氢键（以H…Y表示）。

分类：分子间氢键与分子内氢键

2、一般分子形成氢键必须具备两个基本条件：

（1）分子中必须有一个与电负性很强的元素形成强极性键的氢原子。 （2）分子中必须有带孤对电子，电负性大，原子半径小的元素。 3、影响因素：

（1）氢键的强弱与X和Y的电负性大小有关，电负性越大，氢键越强。

（2）氢键的强弱还和Y的半径大小有关，Y 的半径越小，越能接近H-X键，形成的氢键也越强。 4、氢键的键长和键能：

氢键的键长是指X-H…Y中X与Y原子的核间距离。

-1

氢键的键能是指被破坏H…Y键所需要的能量。氢键的键能约为15-30kJ．mol，比一般化学键的键能小得多，和范德华力的数量级相同，比范德华力要大。

5、对物质性质的影响。 （1）对沸点和熔点的影响

...

...

在同类化合物中，能形成分子间氢键的物质，其熔点、沸点要比不能形成分子间氢键的物质的熔点、沸点高些。因为要使固体熔化或液体汽化，不仅要破坏分子间的范德华力，还必须提供额外的能量破坏氢键。

（2）对溶解度的影响

在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。

说明：分子内氢键的形成，使分子具有环状闭合的结构。一般会使物质的熔沸点下降,在极性溶剂中的溶解度降低。

要点诠释：

I、范德华力与氢键的比较

范德华力 氢键 分子之间存在着一种较弱的相互氢原子与电负性很大、半径很小的原子X（F，O，N）以作用 共价键形成强极性键H-X，这个氢原子还可以吸引另一个键上具有孤对电子、电负性大、半径小的原子Y，形成具有X-H…Y形式的物质 分子间 某些含强极性键氢化物的分子间（HF、H2O、NH3）或分子内（某些有机物） -1概念 存在范围 结合能大约只有几个千卡·摩尔氢键的键能约为15-30kJ．mol，比一般化学键的键能强度比较 -1，比化学键能约小一二个数量级 小得多，和范德华力的数量级相同，比范德华力要大。 相对分子质量越大，范德华力越（1）氢键的强弱与X和Y的电负性大小有关。电负性越影响强度的因强；（主要因素） 大，氢键越强。 素 分子的极性越大，范德华力越强。 （2）氢键的强弱还和Y的半径大小有关，Y 的半径越小，越能接近H-X键，形成的氢键也越强。 对于结构相似时的物质来说，相（1）对沸点和熔点的影响 对物质性质的对分子质量越大，分子间作用力（2）对溶解度的影响 影响 越大，物质的熔点、沸点也越高。 II、含范德华力或氢键的物质熔沸点大小比较规律

（1）组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高。 例如：熔沸点：O2＞N2，HI＞HBr＞HCl，CS2＞CO2，CCl4＞CH4。 说明：有机物中，同系物之间遵循这个规律。

（2）组成和结构不相似的物质，分子极性越大，熔沸点越高。

例如：CO与N2，前者为极性分子后者为非极性分子，所以熔沸点：CO＞N2 （3）在同分异构体中，一般的说，支链越多，熔沸点越低。 例如：沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷

（4）芳香族化合物中，其熔沸点高低顺序是邻＞间＞对位化合物。 例如：沸点：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯 （5）当分子中存在氢键时，其熔沸点会突然增大。 例如：沸点HF＞HI，H2O＞H2Te

要点五、溶解性

1、相似相溶原理

（1）极性溶剂（如水）易溶解极性物质

（2）非极性溶剂（如苯、汽油、四氯化碳、酒精等）能溶解非极性物质（Br2、I2等）

（3）含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟基（-OH）能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸。 2、影响物质溶解的因素 （1）内因：相似相溶原理

（2）外因：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。 （3）其他因素：

...

...

A．如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶解度增大，且氢键越强，溶解性越好。如：NH3。 B．溶质与水发生反应时可增大其溶解度，如：SO2。

要点六、手性【高清课堂：分子结构与性质#手性】

1、概念

原子组成和原子排列方式相同，但是不能重合，而互为镜像关系的两种物质，互称为手性异构体 2．手性碳原子的判断

同一个C原子连接4个不同的原子或原子团，为手性碳原子 3．手性分子的判断

一般来说，分子中有手性碳原子即为手性分子。

要点七、无机含氧酸的酸性【高清课堂：分子结构与性质#无机含氧酸的酸性】

1、经验规律：

将酸改写成(HO)-mROn的形式，n值越大，酸性越强 2、规律：

同主族,从上向下，非金属性减弱，最高价氧化物对应水化物酸性减弱； 同周期,从左至右，非金属性增强，最高价氧化物对应水化物酸性增强； 同一元素，不同价态的元素含氧酸酸性高价大于低价。

【典型例题】

类型一：关于键的极性、分子的极性

例1下列有关叙述中，正确的是 （ ）

A.按共用电子对是否偏移可以把共价键划分为极性键和非极性键 B.同种元素的原子间形成的共价键一定是极性共价键 C.极性键肯定没有非极性键牢固

D.两个原子之间共用两个电子对，形成的化学键一定有极性

【思路点拨】本题考查共价键的极性以及共价键形成分子的极性，注意区分两者间的差别。

【解析】B中应该是非极性键;C中键能决定了共价键的稳定性,键的极性反映的是分子中电性分布情况,两者没有必然的联系；D中键的极性表示的是，共用电子对的偏离情况，只要是同种原子，吸引电子的能力是一样的，所以无论共有几对电子，都是非极性共价键。

【答案】A

【总结升华】若形成共价键的两个原子相同，则该键必为非极性键；若不同则为极性键。由共价键构成的分子，若高度对称、正负电荷中心重合，则该分子为非极性分子，反之为极性分子。

例2 NH3分子的空间构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，其理由是（ ） A NH3分子是极性分子

B NH3分子内三个N—H键的键长相等，键角相等

C NH3分子内三个N—H键的键长相等，3个键角都等于107°18′ D NH3分子内三个N—H键的键长相等，3个键角都等于120°

【解析】本题可以通过反证法来分析。假设NH3分子是正三角形的平面结构，则其键角应为120°，分子无极性；若NH3分子是极性分子，说明NH3分子不是正三角形的平面结构，故A正确。若键角为107°18′则接近于正四面体的109°28′，说明NH3分子应为三角锥形。

【答案】A、C 举一反三：

【变式1】下列固体：（1）干冰，（2）石英，（3）白磷，（4）固态四氯化碳，（5）过氧化钠，由具有极性键的非极性分子构成的一组是 （ ）

A、（2）（3）（5） B、（2）（3） C、（1）（4） D、（1）（3）（4）（5）

...