第三節(jié)　分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)基礎(chǔ)課時8　共價鍵的極性　范德華力學(xué) 習(xí) 任 務(wù)1．能從微觀角度理解共價鍵的極性對分子極性的影響，能說出范德華力對分子某些性質(zhì)的影響。2．通過鍵的極性及范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響的探析，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的認知模型。一、共價鍵的極性1．鍵的極性和分子的極性(1)鍵的極性分類極性共價鍵非極性共價鍵成鍵原子不同元素的原子同種元素的原子電子對發(fā)生偏移不發(fā)生偏移成鍵原子的電性一個原子呈正電性(δ＋)一個原子呈負電性(δ－)呈電中性(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。③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。微點撥：鍵的極性只取決于成鍵原子的元素種類或電負性的差異，與其他因素?zé)o關(guān)。2．鍵的極性對化學(xué)性質(zhì)的影響鍵的極性對物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)有重要的影響。例如，羧酸是一大類含羧基(—COOH)的有機酸，羧基可電離出H＋而呈酸性。羧酸的酸性可用pKa的大小來衡量，pKa越小，酸性越強。羧酸的酸性大小與其分子的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)，如下表所示。不同羧酸的pKa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　為什么甲酸、乙酸、丙酸的酸性逐漸減弱？提示：烴基是推電子基團，烴基越長推電子效應(yīng)越大，使羧基中的羥基的極性越小，羧酸的酸性越弱。所以，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，酸性的差異越來越小。　(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)極性分子中不可能含有非極性鍵。 (×)(2)一般極性分子中含有極性鍵。 (√)(3)H2O、CO2、CH4都是非極性分子。 (×)(4)HF的沸點較高，是因為H—F的鍵能很大。 (×)二、范德華力1．分子間的作用力——范德華力(1)概念：物質(zhì)的分子之間存在著相互作用力，把這類分子間作用力稱為范德華力。(2)影響因素：一般來說，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大；分子的極性越大，范德華力也越大。2．范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)范德華力廣泛存在于分子之間，只有分子間充分接近時才有分子間的相互作用力，如固體和液體物質(zhì)中。(2)范德華力主要影響物質(zhì)的熔點、沸點、溶解度等物理性質(zhì)。(3)范德華力無方向性和飽和性。只要分子周圍空間允許，分子總是盡可能多地吸引其他分子。　液態(tài)苯、汽油等發(fā)生汽化時，為何需要加熱？降低氯氣的溫度，為什么能使氯氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)或固態(tài)？提示：液態(tài)苯、汽油等發(fā)生汽化是物理變化，需要吸收能量克服其分子間的相互作用力。降低氯氣的溫度時，氯氣分子的平均動能逐漸減小。隨著溫度降低，當(dāng)分子靠自身的動能不足以克服分子間相互作用力時，分子就會凝聚在一起，形成液體或固體。　下列關(guān)于范德華力的敘述正確的是(　　)A．范德華力的實質(zhì)是一種電性作用，所以范德華力是一種特殊的化學(xué)鍵B．范德華力與化學(xué)鍵的區(qū)別是作用力的強弱C．任何分子間在任意情況下都會產(chǎn)生范德華力D．范德華力非常微弱，故破壞分子間的范德華力不需要消耗能量B　[范德華力的實質(zhì)是一種電性作用，但范德華力是分子間較弱的作用力，不是化學(xué)鍵，A項錯誤；化學(xué)鍵是粒子間強烈的相互作用，范德華力是分子間較弱的作用力，B項正確；若分子間的距離足夠遠，則分子間沒有范德華力，C項錯誤；雖然范德華力非常微弱，但破壞它時也要消耗能量，D項錯誤。]分子的極性與鍵的極性、分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系材料1　已知Cl2、ICl、BrCl都能與水發(fā)生反應(yīng)：①Cl2＋H2O===HClO＋HCl②ICl＋H2O===HIO＋HCl③BrCl＋H2O===HBrO＋HCl材料2　在酸式滴定管中加入蒸餾水，打開活塞，讓液體緩慢流下。用氣球在頭發(fā)上摩擦后接近液流，觀察現(xiàn)象。[問題1]　材料1中反應(yīng)①、②、③是否為氧化還原反應(yīng)？提示：①是，②③否。Cl2＋H2O===HClO＋HCl中氯元素的化合價由0價變?yōu)椋?/span>1價和－1價，故①是氧化還原反應(yīng)；ICl＋H2O===HIO＋HCl中I元素都顯＋1價，Cl元素都顯－1價，該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，同理，BrCl＋H2O===HBrO＋HCl中Br元素都顯＋1價，Cl元素都顯－1價，該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)。[問題2]　ICl和BrCl中各元素的化合價有正負嗎？為什么？提示：有正負，I和Br顯正價，Cl顯負價；因為電負性：Cl>Br>I，Cl對共用電子對的吸引力比Br、I的強，共用電子對偏向Cl，故Cl顯負價。[問題3]　材料2中能觀察到的現(xiàn)象是什么？如果將水換成CCl4，現(xiàn)象是否相同？提示：水流的方向明顯偏轉(zhuǎn)。將水換成CCl4，CCl4液流的方向沒有偏轉(zhuǎn)。氣球在頭發(fā)上摩擦后帶電荷，水是極性分子，氣球接近后受電荷的影響水流的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，CCl4是非極性分子，不受電荷的影響，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。1．分子的極性與鍵的極性和分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系分子類型鍵的極性分子空間結(jié)構(gòu)分子極性代表分子雙原子分子A2非極性鍵直線(對稱)非極性N2等AB極性鍵直線(不對稱)極性CO、HF等三原子分子AB2 直線(對稱)非極性CO2、CS2、BeCl2等V形(不對稱)極性H2O、H2S、SO2等四原子分子AB3平面三角形(對稱)非極性BF3、BCl3、SO3等三角錐形極性NH3、PCl3、NF3等五原子分子AB4正四面體(對稱)非極性CH4、SiF4等ABnC4－n四面體形(不對稱)極性CH2Cl2等2．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)對稱的是非極性分子；空間結(jié)構(gòu)不對稱的是極性分子。　 (4)判斷ABn型分子極性的經(jīng)驗規(guī)律：①若中心原子A的化合價的絕對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，則為極性分子；若無孤電子對，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。1．下列有關(guān)分子的敘述中正確的是(　　)A．以非極性鍵結(jié)合起來的雙原子分子一定是非極性分子B．以極性鍵結(jié)合起來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鍵A　[對于抽象的選擇題可用舉反例法以具體的物質(zhì)判斷正誤。A項正確，如O2、H2、N2等；B項錯誤，以極性鍵結(jié)合起來的分子不一定是極性分子，若分子的空間結(jié)構(gòu)對稱，正電中心和負電中心重合，就是非極性分子，如CH4、CO2、CCl4、CS2等；C項錯誤，非極性分子不一定是雙原子單質(zhì)分子，如CH4等；D項錯誤，非極性分子中不一定含有非極性鍵，如CH4、CO2等。]2．實驗測得BeCl2為共價化合物，兩個Be—Cl間的夾角為180°，由此可判斷BeCl2是(　　)A．由極性鍵形成的極性分子B．由極性鍵形成的非極性分子C．由非極性鍵形成的極性分子D．由非極性鍵形成的非極性分子B　[BeCl2中Be—Cl是不同元素原子形成的共價鍵，為極性鍵，兩個Be—Cl間的夾角為180°，即3個原子在一條直線上，說明分子是對稱的，其正電中心與負電中心重合，故BeCl2是由極性鍵形成的非極性分子，故B項正確。]分子的極性判斷的方法范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響已知鹵素單質(zhì)的熔、沸點數(shù)據(jù)如下表所示單質(zhì)熔點/℃沸點/℃F2－219.6－188.1Cl2－101.0－34.6Br2－7.258.78I2113.5184.4[問題1]　分析上表，總結(jié)鹵素單質(zhì)熔、沸點有什么變化規(guī)律？提示：鹵素單質(zhì)的熔、沸點隨著相對分子質(zhì)量的增大而升高。[問題2]　怎樣解釋鹵素單質(zhì)熔、沸點的變化規(guī)律？提示：由分子構(gòu)成的物質(zhì)的熔、沸點取決于分子間作用力的大小，隨著相對分子質(zhì)量的增大，它們分子間的作用力逐漸增大，熔、沸點逐漸升高。1．組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點就越高，如熔、沸點：CF4<CCl4<CBr4<CI4。2．組成相似且相對分子質(zhì)量相近的物質(zhì)，分子極性越大(電荷分布越不均勻)，其熔、沸點就越高，如熔、沸點：CO>N2。3．在同分異構(gòu)體中，一般來說，支鏈數(shù)越多，熔、沸點就越低，如沸點：正戊烷>異戊烷>新戊烷。3．下列關(guān)于范德華力影響物質(zhì)性質(zhì)的敘述中，正確的是(　　)A．范德華力是決定由分子構(gòu)成的物質(zhì)的熔、沸點高低的唯一因素B．范德華力與物質(zhì)的性質(zhì)沒有必然的聯(lián)系C．范德華力能夠影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)D．范德華力僅影響物質(zhì)的部分物理性質(zhì)D　[范德華力是一種分子間作用力，因此范德華力不會影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，只影響物質(zhì)的部分物理性質(zhì)。]4．鹵素單質(zhì)從F2到I2在常溫常壓下的聚集狀態(tài)由氣態(tài)、液態(tài)到固態(tài)的原因是(　　)A．原子間化學(xué)鍵的鍵能逐漸減小B．范德華力逐漸增大C．原子半徑逐漸增大D．氧化性逐漸減弱B　[鹵素單質(zhì)從F2到I2相對分子質(zhì)量依次增大，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高，B正確。] 1．人們熟悉的影片《蜘蛛俠》為我們塑造了一個能飛檐走壁、過高樓如履平地的蜘蛛俠，現(xiàn)實中的蜘蛛能在天花板等比較滑的板面上爬行，蜘蛛之所以不能從天花板上掉下的主要原因是(　　)A．蜘蛛腳的尖端鋒利，能抓住天花板B．蜘蛛的腳上有“膠水”，從而能使蜘蛛粘在天花板上C．蜘蛛腳上的大量細毛與天花板之間的范德華力這一“黏力”使蜘蛛不致墜落D．蜘蛛有特異功能，能抓住任何物體C　[蜘蛛不能掉下的根本原因是蜘蛛腳上的大量細毛與天花板之間存在范德華力。]2．共價鍵①H—H、②H—F、③H—O、④N—H的極性按由小到大的順序排列正確的是(　　)A．①②③④ B．④③②①C．①④③② D．②③④①C　[元素的非金屬性越強(或電負性越大)，其原子與氫原子形成的共價鍵的極性越強。同周期主族元素從左到右，非金屬性逐漸增強，與氫原子形成共價鍵時，鍵的極性由小到大的順序是N—H<H—O<H—F；H—H是同種元素原子形成的非極性鍵，故鍵的極性由小到大的順序為①④③②，C項正確。]3．下列羧酸的酸性最弱的是(　　)A．CH3COOH  B．CH2FCOOHC．HCOOH D．CHF2COOHA　[根據(jù)與羧基(—COOH)相連的基團中共價鍵或基團的特點進行判斷。—CH3是推電子基團，導(dǎo)致羧基中O—H的極性減小，酸性減小，故酸性HCOOH>CH3COOH；F的電負性最大，C—F的共用電子對偏向F，通過傳導(dǎo)作用，導(dǎo)致羧基中O—H的極性增大，酸性增大，F原子越多，酸性越大，故酸性CHF2COOH>CH2FCOOH>CH3COOH，故選A。]4．下列敘述正確的是(　　)A．F2、Cl2、Br2、I2單質(zhì)的熔點依次升高，與分子間的作用力大小有關(guān)B．NH3是非極性分子C．稀有氣體的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，是因為其鍵能很大D．干冰汽化時破壞了共價鍵A　[A項，從F2→I2，相對分子質(zhì)量增大，分子間的作用力增大，熔、沸點升高；B項，NH3是極性分子；C項，稀有氣體分子為單原子分子，分子內(nèi)無化學(xué)鍵，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定是因為原子的最外層為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(He為2個)；D項，干冰汽化破壞的是范德華力，并未破壞共價鍵。]5．在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2、BF3分子中：(1)以非極性鍵結(jié)合的非極性分子是________；(2)以極性鍵結(jié)合的具有直線形結(jié)構(gòu)的非極性分子是________；(3)以極性鍵結(jié)合的具有正四面體形結(jié)構(gòu)的非極性分子是________；(4)以極性鍵結(jié)合的具有三角錐形結(jié)構(gòu)的極性分子是________；(5)以極性鍵結(jié)合的具有sp3雜化軌道結(jié)構(gòu)的分子是________；(6)以極性鍵結(jié)合的具有sp2雜化軌道結(jié)構(gòu)的分子是________。[解析]　HF是含有極性鍵的雙原子分子，為極性分子；H2O中氧原子采取sp3雜化，與H原子形成極性鍵，為極性分子；NH3中有極性鍵，N原子采取sp3雜化，為三角錐形結(jié)構(gòu)；CS2與CO2相似，為由極性鍵形成的直線形非極性分子；CH4中C原子采取sp3雜化與H原子形成極性鍵，為正四面體構(gòu)型的非極性分子；N2是由非極性鍵結(jié)合的非極性分子；BF3中B原子采取sp2雜化，與F形成極性鍵，為非極性分子。[答案]　(1)N2　(2)CS2　(3)CH4　(4)NH3　(5)H2O、NH3、CH4　(6)BF3 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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： 選擇性必修2

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