必備知識(shí)·自主學(xué)習(xí)
共價(jià)鍵的極性
1.鍵的極性和分子的極性
(1)鍵的極性
(2)極性分子和非極性分子
(3)鍵的極性與分子極性之間的關(guān)系
①只含非極性鍵的分子一定是非極性分子。
②含有極性鍵的分子，如果分子中各個(gè)鍵的極性的向量和等于零，則為非極性分子，否則為極性分子。
2.鍵的極性對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響
鍵的極性對(duì)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)有重要的影響。羧酸的酸性可用pKa的大小來(lái)衡量，pKa越小，酸性越強(qiáng)。羧酸的酸性大小與其分子的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)。
(1)三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的，這是由于氟的電負(fù)性大于氯的電負(fù)性，F(xiàn)—C的極性大于Cl—C的極性，使F3—C的極性大于Cl3—C的極性，導(dǎo)致三氟乙酸的羧基中的羥基極性更大，更易電離，酸性更強(qiáng)。
(2)烴基是推電子基團(tuán)，烴基越長(zhǎng)推電子效應(yīng)越大，使羧基中的烴基的極性越小，羧酸的酸性越弱。甲酸的酸性大于乙酸的，乙酸的酸性大于丙酸的……隨著烴基加長(zhǎng)，酸性的差異越來(lái)越小。
(1)含有極性鍵的分子一定是極性分子嗎？含有非極性鍵的分子一定是非極性分子嗎？
提示：不一定。鍵的極性是由形成化學(xué)鍵的兩種元素的電負(fù)性決定，而分子的極性既與鍵的極性有關(guān)，也與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。含有極性鍵的分子如果空間結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，則化學(xué)鍵的極性向量和為0，屬于非極性分子，如甲烷、二氧化碳等；含有非極性鍵的分子如果含極性鍵且空間結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)，屬于極性分子，如N2H4等。
(2)(情境思考)用一帶靜電的有機(jī)玻璃棒靠近甲、乙兩種純液體流，現(xiàn)象如圖所示。判斷甲、乙兩種液體分子的極性如何？
提示：甲是非極性分子，乙是極性分子。有機(jī)玻璃棒帶電，靠近純液體流后，乙液體流發(fā)生偏離而甲沒(méi)有，故甲是非極性分子，乙是極性分子。
(3)乙酸()的官能團(tuán)是，乙酸的酸性說(shuō)明在乙酸分子結(jié)構(gòu)中哪些共價(jià)鍵的極性較強(qiáng)？
提示：O—H。乙酸的酸性說(shuō)明O—H鍵極性較強(qiáng)而容易發(fā)生斷裂。
關(guān)鍵能力·合作學(xué)習(xí)
知識(shí)點(diǎn) 共價(jià)鍵的極性
1.極性鍵與非極性鍵
2.化學(xué)鍵極性和分子極性的關(guān)系
3.分子極性的判斷方法
(1)只含有非極性鍵的雙原子分子或多原子分子大多數(shù)是非極性分子。如O2、H2、P4、C60。
(2)含有極性鍵的雙原子分子都是極性分子。如HCl、HF、HBr。
(3)含有極性鍵的多原子分子，空間結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的是非極性分子；空間結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)的是極性分子。
(4)判斷ABn型分子極性的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律：
①若中心原子A的化合價(jià)的絕對(duì)值等于該元素所在的主族序數(shù)，則為非極性分子；若不等，則為極性分子。
②若中心原子有孤電子對(duì)，則為極性分子；若無(wú)孤電子對(duì)，則為非極性分子。如CS2、BF3、SO3、CH4為非極性分子；H2S、SO2、NH3、PCl3為極性分子。
4.鍵的極性對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響
(1)共價(jià)鍵的極性越強(qiáng)，鍵的活潑性也越強(qiáng)，容易發(fā)生斷裂，易發(fā)生相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)。
(2)成鍵元素的原子吸引電子能力越強(qiáng)，電負(fù)性越大，共價(jià)鍵的極性就越強(qiáng)，在化學(xué)反應(yīng)中該分子的反應(yīng)活性越強(qiáng)，在化學(xué)反應(yīng)中越容易斷裂。
已知H2O2的分子空間結(jié)構(gòu)可在二面角中表示，如圖所示：
(1)(思維升華)分析H2O2分子中共價(jià)鍵的種類(lèi)有哪些？
提示：H2O2分子中H—O為極性鍵，O—O為非極性鍵。
(2)(情境應(yīng)用)H2O2分子中正電、負(fù)電中心是否重合？H2O2屬于極性分子還是非極性分子？
提示：不重合。H2O2屬于極性分子。
【典例】(2020·德州高二檢測(cè))下列物質(zhì)中既有極性鍵又有非極性鍵的極性分子是( )
A.CS2 B.CH4 C.H2O2 D.CH2＝CH2
【思維建模】解析有關(guān)ABx分子極性問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律如下：
①|(zhì)中心原子化合價(jià)|=中心原子價(jià)電子數(shù)?非極性分子，
②|中心原子化合價(jià)|≠中心原子價(jià)電子數(shù)?極性分子。
【解析】選C。CS2分子結(jié)構(gòu)式為S＝C＝S，分子中共價(jià)鍵為碳硫極性鍵，不存在非極性鍵，故A錯(cuò)誤；CH4分子中共價(jià)鍵為碳?xì)錁O性鍵，不存在非極性鍵，故B錯(cuò)誤；H2O2分子結(jié)構(gòu)式為H—O—O—H，分子中含有氫氧極性共價(jià)鍵和氧氧非極性共價(jià)鍵，但是分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)，屬于極性分子，故C正確；CH2＝CH2中含有碳?xì)錁O性鍵和碳碳非極性鍵，由于CH2＝CH2分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，CH2＝CH2分子為非極性分子，故D錯(cuò)誤。
(1)極性分子中一定有極性鍵，非極性分子中不一定含有非極性鍵。例如CH4是非極性分子，只含有極性鍵。含有非極性鍵的分子不一定為非極性分子，如H2O2是含有非極性鍵的極性分子。
(2)鍵的極性只取決于成鍵原子的元素種類(lèi)或電負(fù)性的差異，與其他因素?zé)o關(guān)。
(3)分子的極性判斷的方法
【母題追問(wèn)】丙烯、乙炔中化學(xué)鍵極性如何？分子極性如何？
提示：丙烯是含有極性鍵和非極性鍵的極性分子，乙炔是含有極性鍵和非極性鍵的非極性分子。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)自行研制并開(kāi)發(fā)的，其中第八顆和第九顆北斗衛(wèi)星是被長(zhǎng)征三號(hào)甲運(yùn)載火箭送入太空預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道的。已知運(yùn)送衛(wèi)星的火箭所需燃料除液態(tài)過(guò)氧化氫外，還有另一種液態(tài)氮?dú)浠衔?。已知該化合物中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.5%，相對(duì)分子質(zhì)量為32，結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)該分子結(jié)構(gòu)中只有單鍵。
(1)該氮?dú)浠衔锏慕Y(jié)構(gòu)式為_(kāi)___________，其中N原子采取____________雜化方式，該分子是__________(填“極性”或“非極性”)分子。
(2)若該物質(zhì)與液態(tài)過(guò)氧化氫恰好完全反應(yīng)，產(chǎn)生兩種無(wú)毒又不污染環(huán)境的氣態(tài)物質(zhì)，在該反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物中既含有極性鍵又含有非極性鍵的是________，只含有非極性鍵的是________，只含有極性鍵的是________。
【解析】(1)由該物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量和氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可知其分子式為N2H4，它的結(jié)構(gòu)可看作是NH3分子中的一個(gè)H原子被—NH2取代后所得，分子的結(jié)構(gòu)式為，分子中的鍵全部是單鍵，故N原子的雜化方式與NH3分子中的N原子雜化方式相同，也是sp3雜化，該分子為極性分子。(2)兩者反應(yīng)后生成的物質(zhì)無(wú)毒又不污染環(huán)境，故得到的是N2和H2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2H4+2H2O2===N2+4H2O，兩種反應(yīng)物中都含有極性鍵和非極性鍵，在生成物H2O中只含有極性鍵，N2中只含有非極性鍵。
答案：(1) sp3 極性 (2)N2H4和H2O2 N2 H2O
三言?xún)烧Z(yǔ)話(huà)重點(diǎn)
1.共價(jià)鍵的極性判斷：成鍵元素A—A形成非極性鍵、A—B形成極性鍵。
2.必記的兩種分子極性的判斷方法：
(1)非極性分子：空間結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的極性鍵構(gòu)成的分子和非極性鍵構(gòu)成的分子。
(2)極性分子：空間結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)的極性鍵構(gòu)成的分子。
課堂檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)
1.下列化合物中，化學(xué)鍵的類(lèi)型和分子的極性(極性或非極性)皆相同的是( )
A.CO2和SO2 B.CH4和PCl3
C.BF3和NH3D.HCl和HI
【解析】選D。題目所給各物質(zhì)分子中均為極性鍵。CO2、CH4、BF3為非極性分子，SO2、PCl3、NH3、HCl、HI為極性分子。
2.兩種非金屬元素A、B所形成的下列分子中一定屬于極性分子的是( )
A.B.B—A—B
C.D.
【解析】選D。正四面體形結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)是非極性分子，A錯(cuò)誤；直線形結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)是非極性分子，B錯(cuò)誤；平面正三角形結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)是非極性分子，C錯(cuò)誤；三角錐形結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)，正負(fù)電荷的重心不能重合，是極性分子，D正確。
3.下列有關(guān)分子的敘述中正確的是( )
A.以非極性鍵結(jié)合起來(lái)的雙原子分子一定是非極性分子
B.以極性鍵結(jié)合起來(lái)的分子一定是極性分子
C.非極性分子只能是雙原子單質(zhì)分子
D.非極性分子中一定含有非極性共價(jià)鍵
【解析】選A。非極性鍵結(jié)合起來(lái)的雙原子分子一定是非極性分子，A正確；CH4、CO2是以極性鍵結(jié)合的非極性分子，B、C、D錯(cuò)誤。
4.NH3、H2S等是極性分子，CO2、BF3、CH4等是極性鍵形成的非極性分子。根據(jù)上述事實(shí)可推出ABn型分子是非極性分子的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律是( )
A.分子中不能含有氫原子
B.在ABn分子中A原子的所有價(jià)電子都參與成鍵
C.在ABn分子中每個(gè)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)都相等
D.在ABn分子中A的相對(duì)原子質(zhì)量應(yīng)小于B的相對(duì)原子質(zhì)量
【解析】選B。CH4為非極性分子卻含有氫原子，A錯(cuò)誤；NH3、H2S中中心原子分別有1對(duì)、2對(duì)孤電子對(duì)，而CO2、BF3、CH4分子中中心原子均無(wú)孤電子對(duì)，B正確；NH3、H2S分子中共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)都相等，但NH3、H2S均是極性分子，C錯(cuò)誤；CH4中C的相對(duì)原子質(zhì)量大于H的相對(duì)原子質(zhì)量卻為非極性分子，D錯(cuò)誤。
5.(教材二次開(kāi)發(fā)·教材習(xí)題改編)苯酚()具有弱酸性，乙醇是非電解質(zhì)，水是弱電解質(zhì)，三種物質(zhì)中都含有—OH，在這三種物質(zhì)中，氫氧鍵的極性由強(qiáng)到弱的順序是( )
A.苯酚>乙醇>水 B.乙醇>水>苯酚
C.水>苯酚>乙醇D.苯酚>水>乙醇
【解析】選D。苯酚具有弱酸性，說(shuō)明苯酚分子結(jié)構(gòu)中的—OH的極性較強(qiáng)，在水溶液中能夠發(fā)生電離；水屬于弱電解質(zhì)，乙醇是非電解質(zhì)，說(shuō)明乙醇分子結(jié)構(gòu)中的—OH的極性比水、苯酚弱，在有機(jī)反應(yīng)中，氧氫鍵容易斷裂的是苯酚，氫氧鍵的極性由強(qiáng)到弱的順序是苯酚>水>乙醇。
6.下列物質(zhì)：①BeCl2，②C2H4，③P4，④BF3，⑤NF3，⑥H2O2，其中含有極性鍵的非極性分子是( )
A.①③④B.②③⑥
C.①②④D.③④⑤
【解析】選C。BeCl2、C2H4、BF3是含有極性鍵的結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的非極性分子，P4分子中只含有非極性鍵，NF3、H2O2含有極性鍵，其結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)，為極性分子。
7.下列物質(zhì)的分子中，都屬于含極性鍵的非極性分子的是( )
A.CO2、H2SB.C2H4、CH4
C.Cl2、C2H2D.NH3、HCl
【解析】選B。H2S是極性分子，Cl2分子中無(wú)極性鍵，NH3、HCl屬于極性分子。
8.X、Y為兩種短周期元素，其原子的最外層電子數(shù)分別是1和6，則X、Y兩種元素形成的常見(jiàn)化合物或者離子不可能是( )
A.只含極性鍵的共價(jià)化合物
B.含非極性鍵的共價(jià)化合物
C.陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)之比為1∶1的離子化合物
D.可形成雙核離子或者四核離子
【解析】選C。短周期元素X原子的最外層電子數(shù)為1，則X可能為H、Li、Na；短周期元素Y的最外層電子數(shù)為6，則Y可能為O、S。X、Y可形成只含極性鍵的共價(jià)化合物H2O，A正確；X、Y形成的含非極性鍵的共價(jià)化合物為H2O2，B正確；X、Y形成的離子化合物可能為Na2O、Na2O2、Na2S等，陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比都為1∶2，C錯(cuò)誤；X、Y形成的雙核離子為OH-，形成的四核離子為H3O+，D正確。
素養(yǎng)新思維
9.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在特殊條件下，水能表現(xiàn)出許多種有趣的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。
(1)使用微波爐加熱，具有使受熱物質(zhì)均勻，表里一致、速度快、熱效率高等優(yōu)點(diǎn)，其工作原理是通電爐內(nèi)的微波場(chǎng)以幾億的高頻改變電場(chǎng)的方向，水分子因而能迅速擺動(dòng)，產(chǎn)生熱效應(yīng)。
一定條件下給水施加一個(gè)弱電場(chǎng)，常溫常壓下水結(jié)成冰，俗稱(chēng)“熱冰”，其計(jì)算機(jī)模擬圖如下：
使水結(jié)成“熱冰”采用“弱電場(chǎng)”的條件，說(shuō)明水分子是____________分子(填“極性”或“非極性”)。
(2)用高能射線照射液態(tài)水時(shí)，一個(gè)水分子能釋放出一個(gè)電子，同時(shí)產(chǎn)生一種陽(yáng)離子。產(chǎn)生的陽(yáng)離子具有較強(qiáng)的氧化性，試寫(xiě)出該陽(yáng)離子與SO2的水溶液反應(yīng)的離子方程式_______________；該陽(yáng)離子還能與水作用生成羥基，經(jīng)測(cè)定此時(shí)的水具有酸性，寫(xiě)出該過(guò)程的離子方程式___________________。
【解析】(1)只有極性分子才能在電場(chǎng)中定向移動(dòng)，在電場(chǎng)作用下的凝結(jié)，說(shuō)明水分子是極性分子。(2)由水分子釋放出電子時(shí)產(chǎn)生的一種陽(yáng)離子，可以表示成H2O+，因?yàn)檠趸院軓?qiáng)，氧化SO2生成硫酸，2H2O++SO2===4H++ SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，根據(jù)信息和電荷守恒，H2O++H2O===H3O++—OH
答案：(1)極性 (2)2H2O++SO2===4H++ SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) H2O++H2O===H3O++—OH
分類(lèi)
極性共價(jià)鍵
非極性共價(jià)鍵
成鍵原子
不同元素的原子
同種元素的原子
電子對(duì)
發(fā)生偏移
不發(fā)生偏移
成鍵原子
的電性
一個(gè)原子呈正
電性(δ+)，一個(gè)原子
呈負(fù)電性(δ-)
呈電中性

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第三節(jié) 分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 選擇性必修2

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