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键的极性和分子的极性
重难点 题型 分值
1. 了解极性共价键和非极性共价键、极性
分子和非极性分子的概念;
2. 了解化学键的极性与分子的极性的关
重点
系;
3. 结合常见物质分子立体结构,判断极性
选择题 2-4分
分子和非极性分子;
1. 掌握化学键的极性与分子的极性的关
系;
难点
2. 结合常见物质分子立体结构,判断极性
分子和非极性分子;
一、键的极性
分类 极性共价键 非极性共价键
成键原子 不同种原子 同种原子
电子对 发生偏移 不发生偏移
成键原子 一个原子呈正电性(δ+) 呈电中性
的电性 一个原子呈负电性(δ-)
示例 H—Cl、N—H等 H—H、O—O 等
第1页【拓展】键的极性的表示方法——极性向量
极性向量可以形象地描述极性键的电荷分布情况,极性向量指向的一端,负电荷更为
集中。
非极性键极性向量为0,则非极性键里,正负电荷的中心是重合的。
【划重点】键的极性的判断方法
(1)从组成元素:同种元素:A—A型为非极性键;
不同种元素:A—B型为极性键。
(2)从电子对偏移:有偏移为极性键;
无偏移为非进行键。
(3)从电负性:电负性相同,即同种元素之间形成非极性键;
电负性不同,即不同种元素之间形成极性键。
【注】①根据元素电负性的大小判断键合原子的电性。形成共价键的两个原子,电负
性大的原子显负价,电负性小的原子显正价。
②电负性差值越大的两原子形成的共价键极性越强。
【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。
二、分子的极性
以共价键结合的分子也有极性分子和非极性分子之分。分子产生极性是分子中的原子
对共用电子对的吸引能力不同导致的。
1. 极性分子:分子中的正电中心和负电中心不重合,使分子的某一个部分呈正电性
(δ+),另一部分呈负电性(δ-),这样的分子是极性分子。
2. 非极性分子:分子中的正电中心和负电中心重合,这样的分子是非极性分子。
第2页【典型例子】极性分子:①不同元素的双原子分子:H-Cl,H-F等。
②折线形分子:HS、HO等。
2 2
③三角锥形分子:NH 等。
3
非极性分子:①同种元素的双原子分子:H、Cl,N 等。
2 2 2
②只含极性键但空间构型对称的多原子分子:CO、CS、BF、CH、CCl 等。
2 2 3 4 4
③同时含有极性键、非极性键的对称分子:CH=CH 、CH CH、 。
2 2
三、分子极性的判断
要对分子极性进行判断,也可用极性向量。分子的极性是分子中化学键的极性的向量
和。极性向量的矢量和指向的一端,负电荷更为集中。若分子中各个键的极性的向量和为
零,为非极性分子,否则为极性分子。例如,HC1分子中,共用电子对偏向Cl原子,所以
Cl原子一端相对显负电性,H原子一端相对显正电性,极性向量矢量和指向Cl原子,整个
分子的电荷分布不均匀,所以HC1为极性分子。这样以极性键结合的双原子分子为极性分
子。
再如,Cl 分子中,共用电子对不偏向,电荷分布均匀,为非进行分子。这样以非极性
2
键结合的双原子分子均为非极性分子。
【拓展】CO 分子极性的判断
2
C=O键是极性键,C呈正电性,O呈负电性;根据VSEPR理论,可得出CO 是直线形
2
分子,两个C=O键对称排列,两键的极性的向量和为零,意味着键的极性互相抵消;整个
分子没有极性,电荷分布均匀,因此CO 是非极性分子。
2
【想一想】已知HO 的分子空间结构可在二面角中表示,如图所示:
2 2
(1)分析HO 分子中共价键的种类有哪些?
2 2
第3页【提示】HO 分子中H—O为极性共价键,O—O为非极性共价键。
2 2
(2)HO 属于极性分子还是非极性分子?
2 2
【提示】HO 分子中正电、负电中心不重合。HO 属于极性分子。
2 2 2 2
1. 分子的极性的判断方法
分子的极性是由分子中含共价键的极性和分子的空间结构两方面共同决定的。判断分
子极性时,可根据以下方法进行:
(1)判断分子极性的一般思路
(2)键的极性和分子极性的关系
【特别提醒】①稀有气体分子是非极性分子,不含共价键;②臭氧是极性分子。
【易错】对键的极性和分子极性的认识误区
(1)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。
(2)极性分子中一定含有极性键,非极性分子中不一定含有非极性键。如CH 是非极
4
性分子,分子中只含有极性键。
(3)含有非极性键的分子不一定为非极性分子,如HO 是含有非极性键的极性分子。
2 2
【即时练】回答下列问题
① H ② O ③ HCl ④ P ⑤ C ⑥ CO ⑦ CH==CH ⑧ HCN ⑨ HO
2 2 4 60 2 2 2 2
⑩NH
3
BF ⑫CH ⑬SO ⑭CHCl ⑮Ar ⑯HO
3 4 3 3 2 2
(1)只含非极性键的是________;只含极性键的是______,既含极性键又含非极性键
⑪
的是________。
第4页(2)属于非极性分子的是__________,属于极性分子的是________。
【答案】(1) ①②④⑤ ③⑥⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭ ⑦⑯
(2)①②④⑤⑥⑦⑪⑫⑬⑮ ③⑧⑨⑩⑭⑯
2. AB 型分子极性的判断
n
(1)根据中心原子的化合价判断:AB 型分子中,中心原子的化合价的绝对值等于该
n
元素的价电子数时,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 BF CO PCl SO HO NH SO
3 2 5 3 2 3 2
中心原子化
3 4 5 6 2 3 4
合价绝对值
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)根据分子所含键的类型及分子空间结构判断:
分子 键的极性 键角 立体构型 分子极性
单原子分子 He、Ne - - - 非极性分子
H 非极性键 - 直线形 非极性分子
2
双原子分子
HCl 极性键 - 直线形 极性分子
HO 极性键 105° V形 极性分子
2
三原子分子
CO 极性键 180° 直线形 非极性分子
2
BF 极性键 120° 平面三角形 非极性分子
3
四原子分子
NH 极性键 107° 三角锥形 极性分子
3
CH 极性键 109°28′ 正四面体形 非极性分子
4
五原子分子
CHCl 极性键 - 四面体形 极性分子
3
【即时练】有一种AB C 型分子,在该分子中A为中心原子。下列关于该分子的空间
2 2
结构和极性的说法中,正确的是( )
A. 假设为平面四边形,则该分子一定为非极性分子
B. 假设为四面体形,则该分子一定为非极性分子
C. 假设为平面四边形,则该分子可能为非极性分子
D. 假设为四面体形,则该分子可能为非极性分子
【答案】C
第5页【解析】
(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不
存在孤电子对,此分子一般为非极性分子;分子中的中心原子最外层电子若未全部成键,
存在孤电子对,此分子一般为极性分子。
CH、BF、CO 等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键,它们都是非极性分子。
4 3 2
HO、NH 、NF 等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键,它们都是极性分子。
2 3 3
【即时练】(双选)下列属于非极性分子的是( )
A. SO B. BeCl C. BBr D. COCl
2 2 3 2
【答案】BC
【解析】对于AB 型分子,若A原子的最外层电子均参与成键,该分子为非极性分子,
n
否则为极性分子。SO 分子中S原子的最外层电子数为6,最外层电子未全部成键,是极性
2
分子;BeC1 分子中Be原子的最外层电子数为2,最外层电子全部成键,是非极性分子;
2
BBr 分子中B原子的最外层电子数为3,最外层电子全部成键,是非极性分子;COC1 分
3 2
子的中心C原子形成2个C-Cl键、1个C=O键,不含孤电子对,为平面三角形,正电荷中
心在碳原子上,负电荷中心在氧原子和两个氯原子形成的三角形内,二者不重合,为极性
分子,故选BC。
四、键的极性对化学性质的影响
键的极性对物质的化学性质有重要影响。由于不同的成键原子间电负性的差异,共用
电子对会发生偏移,偏移的程度越大,即共价键极性越强,在反应中越容易发生断裂。
如醇类一般能与Na发生反应,是由于-OH中氧原子的电负性较大,氢氧键中的电子向
氧原子偏移,能够发生断裂。而醇类与钠的反应没有水与钠反应剧烈,是由于 C的电负性
第6页略大于H,烃基是推电子基团,使醇分子中的氢氧键的极性小于水分子中氢氧键的极性。
键的极性对有机酸的酸性大小的影响
羧酸的酸性可用pK 的大小来衡量,pK 越小,酸性越强。羧酸的酸性大小与其分子的
a a
组成和结构有关,如下表所示。
羧酸 pK
a
丙酸(C HCOOH) 4. 88
2 5
乙酸(CHCOOH) 4. 76
3
甲酸(HCOOH) 3. 75
氯乙酸(CHClCOOH) 2. 86
2
二氯乙酸(CHCl COOH) 1. 29
2
三氯乙酸(CCl COOH) 0. 65
3
三氟乙酸(CFCOOH) 0. 23
3
【思考】1 为什么甲酸、乙酸、丙酸的酸性逐渐减弱?
【提示】烃基(R-)是推电子基团,烃基越长推电子效应越大,使羧基中的烃基的极
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,随着
烃基加长,酸性的差异越来越小。
【思考】2 为什么三氟乙酸、三氯乙酸、乙酸的酸性逐渐减弱?
为什么三氯乙酸、二氯乙酸、氯乙酸的酸性逐渐减弱?
【提示】与羧基(-COOH)相连的C-X(X为卤素原子)的极性越大,羧酸的酸性越
大;C-X的数量越多,羧酸的酸性越大,如酸性:CFCOOH>CCl COOH>CH COOH;
3 3 3
CCl COOH>CHCl COOH>CH ClCOOH。
3 2 2
第7页例题1 下列有关分子的叙述中正确的是( )
A. 以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
B. 以极性键结合起来的分子一定是极性分子
C. 非极性分子只能是双原子单质分子
D. 非极性分子中一定含有非极性共价键
【答案】A
【解析】对于抽象的选择题可用举反例法以具体的物质判断正误。A项正确,如O 、
2
H 、N 等;B项错误,以极性键结合起来的分子不一定是极性分子,若分子的空间结构对
2 2
称,正电中心和负电中心重合,就是非极性分子,如 CH 、CO 、CCl 、CS 等;C项错误,
4 2 4 2
非极性分子不一定是双原子单质分子,如 CH 等;D项错误,非极性分子中不一定含有非
4
极性键,如CH、CO 等。
4 2
例题2 PH 又称磷化氢,在常温下是一种无色、有大蒜气味的气体,电石气的杂质中
3
常含有它。它的结构与NH 分子结构相似。以下关于PH 的叙述中正确的是( )
3 3
A. PH 是非极性分子
3
第8页B. PH 分子中有未成键的电子对
3
C. PH 是一种强氧化剂
3
D. PH 分子中的P—H是非极性键
3
【答案】B
【解析】PH 与NH 分子的结构相似,因此在P原子的最外层有一对孤电子对未成键。
3 3
P—H是由不同种原子形成的共价键,属于极性键。根据PH 的分子结构可知该分子的正电
3
中心和负电中心不重合,故分子有极性。PH 中P呈-3价,具有很强的还原性。
3
例题3 在HF、HS、NH 、CO、CCl 、N、C 、SO 分子中:
2 3 2 4 2 60 2
(1)以非极性键结合的非极性分子是___________
(2)以极性键相结合,具有直线型结构的非极性分子是___________
(3)以极性键相结合,具有正四面体结构的非极性分子是___________
(4)以极性键相结合,具有三角锥型结构的极性分子是___________
(5)以极性键相结合,具有V型结构的极性分子是___________
(6)以极性键相结合,而且分子极性最大的是___________
【答案】N、C CO CCl NH HS、SO HF
2 60 2 4 3 2 2
1
【解析】HF以极性键形成的极性分子;HS中中心原子S上的孤电子对数为 ×(6-2
2 2
×1)=2,成键电子对数为2,价层电子对数为4,VSEPR模型为四面体型,S上有两对孤
电子对,HS为V型结构,HS以极性键形成的极性分子;NH 中中心原子N上的孤电子
2 2 3
1
对数为 ×(5-3×1)=1,成键电子对数为3,价层电子对数为4,VSEPR模型为四面体型,
2
N上有一对孤电子对,NH 为三角锥型结构,NH 以极性键形成的极性分子;CO 中中心原
3 3 2
1
子C上的孤电子对数为 ×(4-2×2)=0,成键电子对数为2,价层电子对数为2,VSEPR
2
模型为直线型,C上没有孤电子对,CO 为直线型结构,CO 以极性键形成的非极性分子;
2 2
1
CCl 中中心原子C上的孤电子对数为 ×(4-4×1)=0,成键电子对数为4,价层电子对数
4 2
为4,VSEPR模型为四面体型,C上没有孤电子对,CCl 为正四面体结构,CCl 以极性键
4 4
形成的非极性分子;N 以非极性键形成的非极性分子;C 以非极性键形成的非极性分子;
2 60
1
SO 中中心原子S上的孤电子对数为 ×(6-2×2)=1,成键电子对数为2,价层电子对数
2 2
为3,VSEPR模型为平面三角型,S上有一对孤电子对,SO 为V型结构,SO 以极性键形
2 2
成的极性分子。
第9页(答题时间:40分钟)
一、选择题
1. 分子有极性分子和非极性分子之分。下列对极性分子和非极性分子的认识正确的是(
)
A. 只含非极性键的分子一定是非极性分子
B. 含有极性键的分子一定是极性分子
C. 非极性分子一定含有非极性键
D. 极性分子一定含有极性键
2. 下列说法正确的是( )
A. 含有非极性键的分子一定是非极性分子
B. 是由极性键构成的极性分子
C. 由极性键形成的双原子分子一定是极性分子
D. 键的极性与分子的极性无关
3. 已知BeCl 为共价化合物,两个Be—Cl键间的夹角为180°,则BeCl 属于( )
2 2
A. 由极性键构成的极性分子 B. 由极性键构成的非极性分子
C. 由非极性键构成的极性分子 D. 由非极性键构成的非极性分子
4. 用一带静电的玻璃棒靠近A、B两种纯液体流,根据图分析,这两种液体分子的极性
正确的是( )
A. A是极性分子,B是非极性分子
B. A是非极性分子,B是极性分子
C. A和B都是极性分子
D. A和B都是非极性分子
5. 下列说法中正确的是( )
A. 极性分子组成的溶质一定易溶于极性分子组成的溶剂之中,非极性分子组成的溶质
一定易溶于非极性分子组成的溶剂中
B. 溴分子和水分子是极性分子,四氯化碳分子是非极性分子,所以溴难溶于水而易溶
于四氯化碳
第10页C. 白磷分子是非极性分子,水分子是极性分子,而二硫化碳是非极性分子,所以白磷
难溶于水而易溶于二硫化碳
D. 水分子是极性分子,二氧化碳可溶于水,因此二氧化碳是极性分子
6. 下列叙述中正确的是( )
A. 卤化氢分子中,卤素的非金属性越强,共价键的极性越大,稳定性也越强
B. 以极性键结合的分子,一定是极性分子
C. 判断AB或AB 型分子是否是极性分子的依据是看分子中是否含有极性键
2 2
D. 非极性分子中,各原子间都应以非极性键结合
7. 实验测得CO 为共价化合物,两个C=O键间的夹角为180°,以下判断正确的是(
2
)
A. 由极性键构成的极性分子 B. 由极性键构成的非极性分子
C. 由非极性键构成的极性分子 D. CO 中C采取sp2杂化
2
8. 三氟化硼是平面正三角形,因此是非极性分子,推断三氯甲烷(碳原子位于分子结构
中心)的结构和分子的极性情况是( )
A. 四面体,极性分子 B. 平面三角形,非极性分子
C. 正四面体,非极性分子 D. 平面三角形,极性分子
9. 中国化学家研究出一种新型复合光催化剂(C N/CQDs),能利用太阳光高效分解水,
3 4
原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. H O 中存在非极性共价键,是非极性分子
2 2
B. 反应Ⅰ中涉及到极性键的断裂和非极性键的形成
C. 非极性分子中一定有非极性键,极性分子中一定有极性键
D. H O由于存在分子间氢键而稳定性强
2
二、填空题
10. 现有下列物质:①干冰;②氢氧化钠;③过氧化氢;④晶体硅;⑤过氧化钠;⑥醋
酸钠;⑦溴化铵;⑧氖;⑨碘晶体;请用编号填写下列空白。
(1)只含极性键的物质有 。
第11页(2)只含非极性键的物质有 。
(3)只含极性键和非极性键的物质有 。
(4)只含离子键和极性键的物质有 。
(5)只含离子键和非极性键的物质有 。
(6)既含离子键,又含极性键和非极性键的物质有 。
(7)不含化学键的物质有 。
第12页1. 【答案】D
【解析】键的极性是由组成共价键的原子是否相同决定,而分子的极性由键的极性和
分子的空间构型共同决定。只含非极性键的分子不一定是非极性分子(O 为极性分子)、
3
极性分子一定含有极性键,而含有极性键的分子、当空间构型非常对称时也可能为非极性
分子,例如CH。
4
故选D。
2. 【答案】C
【解析】A. 含有非极性键的分子不一定是非极性分子,如 ,选项A错误;
B. 是由极性键构成的非极性分子,选项B错误;
C. 由极性键形成的双原子分子,分子中正负电荷中心不重合,从整个分子来看,电荷
的分布是不均匀的,不对称的,所以是极性分子,选项C正确;
D. 分子的极性除与键的极性有关外,还与分子的空间构型有关,选项D错误。
3. 【答案】B
【解析】BeCl 中Be-Cl键是不同元素形成的共价键,为极性键,两个Be-Cl键间的夹
2
角为180°,说明分子是对称的,正电荷中心与负电荷的中心重合,BeCl 属于非极性分子,
2
故BeCl 由极性键形成的非极性分子,故答案为B。
2
4. 【答案】B
【解析】根据实验现象可知,A液体不偏转,说明A是非极性分子。B液体偏转,说
明B是极性分子,答案选B。
5. 【答案】C
【解析】A、很多有机物分子都是极性分子,但因为极性很弱,所以大部分难溶于水,
而有机物之间的溶解度却很大,选项A错误;
B、溴分子是非极性分子,选项B错误;
C、白磷分子是非极性分子,水分子是极性分子,而二硫化碳是非极性分子,所以白
磷难溶于水而易溶于二硫化碳,选项C正确;
D、二氧化碳是非极性分子,选项D错误;
6. 【答案】A
【解析】A、卤素中非金属性越强,键的极性越大,故A项正确;
B、以极性键结合的双原子分子一定是极性分子,但以极性键结合形成的多原子分子,
也可能是非极性分子,如CO,故B项错误;
2
C、AB型如HO、HS等,AB 型如CO、CS 等,判断其是否是极性分子的依据是看
2 2 2 2 2 2
分子中是否含有极性键及分子的立体构型是否对称。如CO、CS 为直线形,分子的立体构
2 2
第13页型对称,为非极性分子;如HO,有极性键,分子的立体构型不对称,为极性分子,故C
2
项错误;
D、多原子分子,其分子的立体构型对称,这样的非极性分子中可能含有极性键,故
D项错误;
7. 【答案】B
【解析】A、由于二氧化碳是对称结构,分子是非极性的,故A错误;B、碳原子和氧
原子的电负性不同,所以共价键是极性的,但分子是非极性的;C、错误;D、C是sp杂化。
8. 【答案】A
【解析】三氯甲烷(CHCl )中C形成1个碳氢σ键和3个碳氯σ键,碳上没有孤对电
3
子,三氯甲烷为四面体结构,由于碳氢键和碳氯键不同,三氯甲烷中正电中心、负电中心
不重合,三氯甲烷为极性分子,答案选A。
9. 【答案】B
【解析】A. H O 是极性分子,A错误;
2 2
B. 反应Ⅰ是在催化剂作用下HO生成H 和HO,涉及到极性键H-O键的断裂和非极
2 2 2 2
性键H-H键、O-O键的形成,B正确;
C. 分子的极性与分子内共价键的极性和分子的空间构型密切相关,是分析分子中的正
负电荷重心是否重合,重心重合是非极性分子,不重合是极性分子,C错误;
D. H O分子间氢键影响的是物理性质,而稳定性是化学性质,D错误。
2
10. 【答案】(1)① (2)④⑨ (3)③ (4)②⑦ (5)⑤ (6)⑥ (7)
⑧
【解析】(1)只含极性键的物质应为不同元素形成的化合物,干冰符合,故选①;
(2)只含非极性键的物质一般为单质,晶体硅、碘晶体符合,故选④⑨;(3)只含极性
键和非极性键的物质,过氧化氢中含H-O、O-O,故选③;(4)只含离子键和极性键的物
质,氢氧化钠中含离子键和H-O极性键,溴化铵中含离子键和N-H极性键,故选②⑦;
(5)只含离子键和非极性键的物质,过氧化钠中含离子键和O-O非极性键,故选⑤;
(6)既含离子键,又含极性键和非极性键的物质,醋酸钠含离子键、C-H极性键、H-O极
性键、C=O极性键、C-C非极性键,故选⑥;(7)不含化学键的物质,Ne为单原子分子,
不含化学键,故选⑧
第14页分子间的作用力 分子的手性
重难点 题型 分值
1. 范德华力、氢键及其对物质性质的影响
2. 能举例说明化学键和分子间作用力的区
从分子结构的角度,认识“相似相溶”规
重点
律。
选择题 2-4分
3. 了解“手性分子”在生命科学等方面的
应用。
难点 范德华力、氢键及其对物质性质的影响
一、范德华力及其对物质性质的影响
1. 概念:对气体加压降温,可使其液化;对液体降温,可使其凝固,这表明分子之间存
在着相互作用力。范德华是最早研究分子间普遍存在作用力的科学家,因此把这类分子间
作用力称为范德华力。范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力,它使得许多物质
能以一定的凝聚态存在。
第15页2. 特征:
(1)范德华力广泛存在于分子之间(存在于固体、液体和气体中),只有分子间充分
接近时才有范德华力。
(2)范德华力很弱,比化学键的键能小1~2个数量级。每摩尔分子只有几到几十 。
(3)范德华力无方向性和饱和性。只要分子周围空间允许,分子总是尽可能多地吸引
其他分子。
3. 决定范德华力大小的因素
①一般来说,组成和性质相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大。如相对分
子质量:Br >Cl,因此,范德华力:Br >Cl。
2 2 2 2
②相对分子质量相同或相近时,分子的极性越大,范德华力也越大。如CO为极性分
子,N 为非极性分子,范德华力:CO>N。
2 2
③分子组成相同但结构不同的物质,分子的对称性越强,范德华力越小,如 对二甲苯
< 间二甲苯 < 邻二甲苯。
4. 范德华力对物质性质的影响
(1)对物质溶、沸点的影响
一般来说,分子晶体中范德华力越大,物质的熔、沸点越高。具体如下:
①组成和结构相似的物质,随着相对分子质量的增大,分子间的范德华力逐渐增大,
它们的熔、沸点逐渐升高。如图中的曲线所示:
【想一想】范德华力是怎样影响分子的物理性质(如熔、沸点)的?
物质发生固体→液体→气体的转化过程,熵值增大,分子间的距离不断被拉大,这个
过程中分子吸收外界能量,克服范德华力。分子间的范德华力越大,克服它需要吸收外界
的能量越多,因此只有外界温度较高时,分子才能顺利克服范德华力,实现固体→液体→
气体的三态变化。即范德华力越大,分子的熔、沸点越高。
②分子组成相同但结构不同的物质(即互为同分异构体),分子对称性越好,范德华
力越小,物质的熔、沸点越低,如熔、沸点;新成烷 < 异成烷 < 正戊烷。
第16页③一般,相对分子质量相近的物质,分子的极性越小、范德华力越小,物质的熔、沸
点越低,如熔、沸点:N<CO。
2
(2)对物质溶解性的影响
液体的互溶以及固态、气态的非电解质在液体里的溶解度都与范德华力有密切的关系。
溶剂与溶质分子间作用力越大,溶质的溶解度越大。如CH 和HC1在水中的溶解情况:由
4
于CH 和HO分子间作用力较小,故CH 几乎不溶于水;而HC1和HO分子间作用人较大,
4 2 4 2
故HCl极易溶解于水。同理,Br 、I 易溶于苯中,而水分子与苯分子间的作用力很小,故
2 2
水难溶于苯中。
【注】范德华力主要影响物质的物理性质,而化学键主要影响物质的化学性质。
【思考】液态苯、汽油等发生汽化时,为何需要加热?降低氯气的温度,为什么能使
氯气转化为液态或固态?
【提示】液态苯、汽油等发生汽化是物理变化,需要吸收能量克服其分子间的相互作
用力。
降低氯气的温度时,氯气分子的平均动能逐渐减小。随着温度降低,当分子靠自身的
动能不足以克服分子间相互作用力时,分子就会凝聚在一起,形成液体或固体。
二、氢键及其对物质性质的影响
1. 氢键的概念、形成条件及表示方法
(1)概念:由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形成作用力。
当氢原子与电负性很大且含有孤电子对的原子X(如N、O、F等)以共价键结合成分
子时,共用电子对强烈地偏向X原子,使氢原子几乎成为“裸露”的质子而带部分正电荷,
因而这个氢原子还能与另一个含有孤电子对并带部分负电荷的原子Y(如N、O、F等)相
互作用,这种静电相互作用就是氢键(其中 X、Y可以是同种元素的原子,也可以是不同
种元素的原子)。
【注意】①氢键不是化学键。氢键属于一种较弱的作用力,其介于范德华力和化学键
之间,比化学键的键能小1~2个数量级。
②作用力大小:共价键>氢键>范德华力
(2)形成条件:
从氢键的形成过程可以看出,形成氢键的条件为①要有与电负性很大的原子X以共价
键结合的氢原子;如HO中的O原子;②要有含有孤电子对并带部分负电荷的原子Y;
2
③X与Y的原子半径要小,以减小形成氢键的空间阻力。综上分析,能够参与形成氢键的
原子一般是F、O和N。
(3)表示方法:氢键的通式可用 X—H…Y—表示。式中 X 和 Y 表示 F 、 O 、
N,“—”表示共价键,“…”表示氢键。
第17页【注】一般来说,能形成氢键的元素有N、O、F。所以氢键一般存在于含N—H、H
—O、H—F的物质中,或有机化合物中的醇类和羧酸类等物质中。
2. 氢键的本质和性质
氢键的本质是静电相互作用,它比化学键弱得多,通常把氢键看作一种比较强的分子
间作用力。
(2)氢键具有方向性和饱和性,但本质上与共价键的方向性和饱和性不同。
①方向性:X-H. …Y三个原子一般在同一方向上。原因是在这样的方向上成键两原子
电子云之间的排斥力最小,形成的氢键最强,体系最稳定。
②饱和性:每一个X一H只能与一个Y原子形成氢键,原因是H原子半径很小,再有
一个原子接近时,会受到X、Y原子电子云的排斥。(结合图示说明)
【注意】氢键和范德华力共存:如HO、HF、NH 的分子之间既存在范德华力,又存
2 3
在氢键。因此,把冰熔化或把水汽化不仅要破坏范德华力,还必须提供额外的能量破坏分
子间氢键。不能认为有氢键就不存在范德华力了。
3. 氢键的类型
(1)分子内氢键
邻羟基苯甲醛分子内的羟基氢原子和醛基氧原子之间形成的氢键是分子内氢键。
(2)分子间氢键
如水分子之间、氨分子之间、氟化氢分子之间以及水分子与氨分子之间、水分子与氟
化氢分子之间、氨分子与氟化氢分子之间、对羟基苯甲醛分子间均存在分子间氢键(如图
所示)。
【即时练】甲酸可通过氢键形成二聚物,HNO 可形成分子内氢键。试在下图中画出
3
氢键。
第18页(a) (b)
【答案】
4. 氢键对物质性质的影响
(1)氢键对物质熔、沸点的影响
①分子间存在氢键时,物质在熔化或汽化时,除破坏范德华力外,还需要消耗更多的
能量,破坏分子间氢键,所以能形成分子间氢键的物质一般具有较高的熔点和沸点。
例如:第VA~ⅦA族元素的氢化物中,NH 、HO和HF的熔、沸点比同主族相邻元
3 2
素的氢化物的熔、沸点高,这种反常现象就是由于它们各自的分子间形成了氢键。
②互为同分异构体的物质中,能形成分子内氢键的,其熔、沸点比能形成分子间氢键
的低。如邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键,而对羟基苯甲醛能形成分子间氢键,当对羟基
苯甲醛熔化时,需要吸收较多的能量,所以对羟基苯甲醛的熔、沸点高于邻羟基苯甲醛的。
(2)氢键对物质溶解性的影响
如果溶质与溶剂之间能形成氢键,则溶解度增大。
例如,为什么氨气极易溶于水,这是由于氨分子与水分子间能形成氢键,且二者都是
极性分子,所以NH 极易溶于水。再比如低级的醇、醛、酮等可溶于水,都与它们的分子
3
第19页能与水分子间形成氢键有关。
【总结提升】范德华力、氢键及共价键的比较
范德华力 氢键 共价键
已经与电负性很强的原子
原子间通过共用电
物质分子之间普遍存 形成共价键的氢原子与另
概念 子对所形成的相互
在的一种作用力 一个电负性很强的原子之
作用
间的静电作用
某些含强极性键的氢化物 非 金 属 双 原 子 单
存在范围 分子间 分子间(如HF与HO、 质、共价化合物、
2
NH ) 离子化合物
3
特征 无方向性和饱和性 有方向性和饱和性 有方向性和饱和性
强度比较 共价键>氢键>范德华力
①随着分子极性的增
大而增大 成键原子半径越
对于X—H…Y,X、Y的
②组成和结构相似的 小,键长越短,键
影响因素 电负性越大,Y原子的半
分子构成的物质,相 能越大,共价键越
径越小,作用越强
对分子质量越大,范 稳定
德华力越大
影响物质的物理性质
①分子间氢键的存在,使
(如熔、沸点等)
物质的熔、沸点升高,在
组成和结构相似的物
对物质性 水中的溶解度增大。如 共价键键能越大,
质,相对分子质量越
质的影响 熔、沸点:HO>HS 分子稳定性越强
2 2
大,物质的熔、沸点
②分子内存在氢键时,降
升高。如
低物质的熔、沸点。
CF<CCl <CBr
4 4 4
三、分子的手性
1. 手性异构体与分子手性
如果一对分子,它们的组成和原子的排列方式完全相同,但如同左手和右手一样互为
镜像,在三维空间里不能叠合,互称手性异构体或对映异构体。有手性异构体的分子叫做
手性分子。手性异构体的性质不同。
如乳酸( )分子。
第20页如图所示的两个分子,化学组成完全相同,但是无论如何旋转都不能使二者叠合,它
们具有不同的三维结构。构成生命体的有机分子绝大多数是手性分子,许多主要的生物活
性是通过严格的手性匹配产生分子识别而实现的。
【图例】手性氨基酸分子
【即时练】下列说法不正确的是( )
A. 互为手性异构体的分子互为镜像
B. 利用手性催化剂可主要得到一种手性分子
C. 手性异构体分子组成相同
D. 手性异构体性质相同
【答案】D
【解析】互为手性异构体的分子互为镜像,故A正确;在手性合成中,与催化剂手性
匹配的分子在反应过程中会与手性催化剂形成一种最稳定的过渡态,从而只会诱导生成一
种手性分子,故B正确;手性异构体分子组成相同,故C正确;手性异构体旋光性不同,
化学性质可能有差异,D错误。
2. 手性分子的判断
在一个有机物分子中,如果有1个碳原子分别连有4个不同的原子或原子团,则该碳
原子称为手性碳原子,若手性碳原子用*C来表示,如:,R 、R 、R 、R 是互不相同的原
1 2 3 4
子或原子团。含有手性碳原子的有机物分子即为手性分子。判断有机物分子是否具有手性
就是判断有机物分子中是否含有手性碳原子。
第21页举例:已知3-氯-2-丁氨酸的结构简式为 ,请回答:3-氯-2-丁氨
酸分子中含有________个手性碳原子。
【答案】2
【解析】根据手性碳原子周围连接四个不同的基团或原子这一规律可以判断该物质的
中间两个碳原子为手性碳原子。
2. 手性分子的用途
(1)生产手性药物:一种手性分子具有药物性,另一种手性分子具有毒副作用。
(2)生产手性催化剂:手性催化剂只催化或主要催化一种手性分子的合成。
【拓展提升】物质的溶解性
1. 相似相溶规律
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。如蔗糖、氨和水
均是极性分子,四氯化碳、萘和碘均是非极性分子,蔗糖和氨易溶于水,难溶于四氯化碳
而萘和碘易溶于四氯化碳,难溶于水。
【注意】“相似相溶”规律是一条经验规律,并不绝对,如CO、NO等极性分子均难
溶于水,不少盐类(如AgCl、PbSO 、BaSO 等)也难溶于水,H 、N 既不溶于水也难溶
4 4 2 2
于苯。
2. 影响物质溶解性的因素
(1)内因
①物质自身的结构,“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如低级羧酸(甲酸、
乙酸等)可以与水以任意比互溶,而高级脂肪酸(硬脂酸、油酸等)难溶于水。
【思考】甲醇与异戊醇同为极性分子,你认为哪一个在水中的溶解度更大?
甲醇中的-OH在分子结构中占有较大比重,与水分子中的-OH相似;异戊醇中的烃基
较大,而-OH在分子结构中所占比重较小,与水分子中的-OH相似程度也较小。因此,甲
醇可与水以任意比互溶,而在4℃时异戊醇在水中的溶解度仅有2g。
②如果溶质和溶剂之间形成氢键,则溶质在溶剂中的溶解度比较大。如果溶质分子不
能与水分子形成氢键,则在水中的溶解度就比较小。
③化学反应——溶质与溶剂反应可增大溶解度。如SO 与HO反应生成HSO 等。
2 2 2 3
(2)外因
①温度:一般来说,温度升高,固体物质的溶解度增大(Ca(OH) 除外),气体物
2
第22页质的溶解度减小。
②压强:压强越大,气体的溶解度越大。
【注意】①影响固体溶解度的主要因素是温度。
②影响气体溶解度的主要因素是温度和压强。
例题1 下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是( )
A. 在相同条件下, 在水中的溶解度小于
B. HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C. 、 、 、 的熔、沸点逐渐升高
D. 、 、 、 的沸点逐渐升高
【答案】B
【解析】A项, 和 都是非极性分子,在水中的溶解度都不大,但在相同条件下,
分子与水分子之间的作用力比 分子与水分子之间的作用力大,故 在水中的溶解度
大于 。B项,HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子中的极性键的强弱有关,而与分
子间作用力无关。C项, 、 、 、 的组成和结构相似,分子间作用力随相对分子
质量的增大而增大,故其熔、沸点逐渐升高。D项,烷烃分子之间的作用力随相对分子质
量的增大而增大,故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高,在烷烃的同分异构体中,支链越
多,分子间作用力越小,熔、沸点越低,故异丁烷的沸点低于正丁烷的沸点。
例题2 下列说法正确的是( )
①NH 的熔、沸点比ⅤA族其他元素氢化物的都高
3
②多元醇比一元醇在水中溶解度大
③冰的密度比液态水的密度小
④尿素(CO(NH ))的熔、沸点比醋酸的高
2 2
⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
⑥水分子稳定是因为水分子间存在氢键
A. ①②③④⑤⑥ B. ①②③④⑤ C. ①②③④ D. ①②③
【答案】B
【解答】①NH 分子间存在氢键,ⅤA族其他元素氢化物分子间存在范德华力,氢键
3
的作用力大于范德华力,所以NH 的熔、沸点比ⅤA族其他元素氢化物的都高,与氢键有
3
关,故①正确;
第23页②醇羟基与水分子之间能形成氢键,羟基数目越多,氢键数目越多,作用力越大,越
易溶于水,所以多元醇比一元醇在水中溶解度大,故②正确;
③冰中存在氢键,其体积变大,则相同质量时冰的密度比液态水的密度小,故③正确;
④尿素[CO(NH ) ]中存在氢键,尿素形成的氢键的数目比乙酸的多,尿素分子间的
2 2
作用力大于醋酸,所以尿素(CO(NH ))的熔、沸点比醋酸的高,故④正确;
2 2
⑤对羟基苯甲酸易形成分子之间氢键,而邻羟基苯甲酸形成分子内氢键,所以邻羟基
苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低,故⑤正确;
⑥稳定性与化学键有关,即水分子高温下稳定是因H﹣O键键能大,而与氢键无关,
故⑥错误;
例题3 在分子结构 中,当a、b、x、y为彼此互不相同的原子或原子团时,
称此分子为手性分子,中心碳原子为手性碳原子。下列分子中指定的碳原子(用*标记)不
属于手性碳原子的是( )
A. 苹果酸
B. 丙氨酸
C. 葡萄糖
D. 甘油醛
【答案】A
【解析】手性碳原子是指连有四个不同原子或原子团的碳原子,判断手性碳原子时抓
住以下两点:手性碳原子一定是饱碳原子,手性碳原子所连接的四个原子或原子团是不相
同的。
例题4 水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化学键之间)彼此结
合而形成(HO) 。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的四面体,通过“氢
2 n
键”相互连接成庞大的分子晶体。
(1)1 mol冰中有________mol“氢键”。
第24页(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子,其电离方程式为:
_____________。
已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点,其可能的原因是_____________。
(3)氨气极易溶于水的原因之一也与氢键有关。请判断 NH 溶于水后,形成的
3
NH ·H O的合理结构是如图的(a)还是(b)?________。
3 2
(a) (b)
【答案】(1)2 (2)HO+HO HO++OH- 双氧水分子之间存在更强烈的
2 2 3
氢键 (3)b
【解析】(1)每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键,故每个水分子形成的氢键数
为4/2=2。
(3)从一水合氨的电离特点确定。
第25页(答题时间:40分钟)
一、选择题
1. 下列叙述与范德华力无关的是( )
A. 气体物质加压或降温时能凝结或凝固
B. 通常状况下氯化氢为气体
C. 氟、氯、溴、碘单质的熔、沸点依次升高
D. 氟、氯、溴、碘的气态氢化物的稳定性越来越弱
2. 分析、推理和类比是化学学习中常用的思维方法。下列分析、推理或类比正确的是(
)
A. CO 是直线形分子,推测SiO 也是直线形分子
2 2
B. SiH 的沸点高于CH,则HSe的沸点高于HS
4 4 2 2
C. 酚酞遇酸性溶液不变色,则滴加酚酞不变色的溶液一定呈酸性
D. 只含非极性键的分子一定是非极性分子,则只含极性键的分子一定是极性分子
3. 下列说法中正确的是( )
A. 氨分子是三角锥形,而甲烷是正四面体形,是因为NH 分子中有一对未成键的孤电
3
子对,它对成键电子的排斥作用较强
B. 杂化轨道全部参加形成化学键
C. PCl 分子中P原子和Cl原子最外层都满足8电子结构
5
D. 在 分子中含有2个手性C原子
4. 下列事实与NH 极易溶于水无关的是( )
3
A. NH 与水反应生成NH ·H O
3 3 2
B. NH 与水分子之间形成氢键
3
C. NH 和水分子的相对分子质量接近
3
D. NH 是极性分子
3
5. 根据相似相溶规则和实际经验,下列叙述不正确的是( )
A. 卤化氢易溶于水,也易溶于CCl
4
B. 白磷(P)易溶于CS,但难溶于水
4 2
C. 碘易溶于苯,微溶于水
D. NaCl易溶于水,难溶于CCl
4
6. 徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子,如HO、CO、BF、
2 2 2 3
CHCOOH等。下列说法正确的是( )
3
第26页A. H O 只含有极性共价键
2 2
B. CO 是非极性分子
2
C. BF 分子中的B原子以sp3方式杂化
3
D. CH COOH分子间作用力只有氢键
3
7. 我国科学家研制出一种催化剂,能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化,其反应如下:
HCHO+O CO+H O。下列有关说法正确的是( )
2 2 2
A. 反应物和生成物都含有π键
B. 0. 5 mol HCHO含有1 mol σ键
C. HCHO、CO 分子中中心原子杂化类型相同
2
D. HCHO能溶解在HO中
2
二、填空题
8. 双氧水(HO)是一种医用消毒杀菌剂,已知HO 分子的结构如图所示:HO 分子
2 2 2 2 2 2
不是直线形的,两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上,书面角为93°52′,而两个O—
H 键与O—O键的夹角均为96°52′。试回答:
(1)HO 分子的电子式为____________,结构式为__________________。
2 2
(2)HO 分子中存在________键和________键,为__________(填“极性”或“非极
2 2
性”)分子。
(3)HO 难溶于CS,其原因是__________________________。
2 2 2
(4)HO 分子中氧元素的化合价为__________,原因是____________________。
2 2
第27页1.【答案】D
【解析】分子间作用力主要影响物质的熔点、沸点等物理性质。A项,气体物质加压
时,范德华力增大,降温时,气体分子的平均动能减小,两种情况下,分子靠自身的动能
不足以克服分子间作用力,从而聚集在一起形成液体甚至固体;B项,HCl分子之间的作
用力是很弱的范德华力,因此通常状况下氯化氢为气体;C项,一般来说组成和结构相似
的物质,随着相对分子质量的增加,范德华力逐渐增强,物质的熔、沸点逐渐升高;D项,
气态氢化物的稳定性受分子中化学键强弱的影响,与范德华力无关。
2.【答案】B
【解析】二氧化硅是由原子构成的,所以二氧化硅中不存在分子,二氧化硅是空间网
状结构,故A错误;结构相似且不含氢键的氢化物,其熔沸点与分子间作用力有关,相对
分子质量越大,分子间作用力越大,这几种氢化物都不含氢键,且HSe、HS结构相似,
2 2
相对分子质量前者大于后者,则HSe的沸点高于HS,故B正确;酚酞的变色范围约为8
2 2
~10,所以滴加酚酞不变色的溶液可能呈酸性、中性或弱碱性,故C错误;只含非极性键
的分子不一定是非极性分子,如臭氧,只含极性键的分子不一定是极性分子,如四氯化碳
等,故D错误。
3.【答案】A
【解析】NH 分子中有一对未成键的孤电子对,孤电子对对成键电子的排斥作用较强,
3
故A正确;杂化轨道可以部分参加形成化学键,例如NH 中N发生了sp3杂化,形成了4
3
个sp3杂化轨道,但是只有3个参与形成化学键,故B错误;PCl 中,P原子的最外层电子
5
为5+5=10,Cl原子的最外层电子数为7+|-1|=8,不都满足8电子稳定结构,故C错误;分
子中只含有1个手性C原子,故D错误。
4.【答案】C
【解析】NH 与水反应生成NH ·H O,使氨气的溶解度变大,与NH 极易溶于水有关,
3 3 2 3
故A不选;NH 与水分子之间形成氢键,使氨气的溶解度变大,与NH 极易溶于水有关,
3 3
故B不选;NH 和水分子的相对分子质量,与氨气的溶解性无关,故C选;NH 是极性分
3 3
子,水是极性溶剂,极性分子易溶于极性溶剂,与NH 极易溶于水有关,故D不选。
3
5.【答案】A
【解析】根据相似相溶原理知,极性分子的溶质易溶于极性分子的溶剂,非极性分子
的溶质易溶于非极性分子的溶剂,卤化氢为极性分子、水属于极性分子,所以卤化氢易溶
于水,四氯化碳是非极性分子,卤化氢难溶于四氯化碳,故A错误;白磷(P)、CS 都
4 2
是非极性分子,水属于极性分子,白磷(P)易溶于CS,难溶于水,符合相似相溶原理,
4 2
故B正确;碘、苯都属于非极性分子,水属于极性分子,碘易溶于苯,微溶于水,符合相
第28页似相溶原理,故C正确;NaCl在水分子作用下能发生电离生成水合钠离子、水合氯离子,
在四氯化碳中不发生电离,所以NaCl易溶于水,难溶于CCl ,故D正确。
4
6.【答案】B
【解析】HO 含有极性共价键O—H和非极性共价键O—O,故A错误;CO 分子为直
2 2 2
线形对称结构,分子中正负电中心重合,属于非极性分子,故B正确;BF 分子中的B原
3
子与F原子形成3个σ键,所以B原子以sp2方式杂化,故C错误;CHCOOH分子间作用
3
力有氢键和范德华力,故D错误。
7.【答案】D
【解析】反应物甲醛和氧气中都存在双键,则反应物都含有π键,生成物中二氧化碳
中含有双键,水分子只含有单键,水分子中无π键,故A错误;根据结构式 可
知,0. 5 mol HCHO含有1. 5 mol σ键,故B错误;HCHO分子是平面结构、CO 分子是直
2
线形分子,则HCHO、CO 分子中中心原子分别采用sp2、sp杂化,故C错误;HCHO和
2
HO分子间形成氢键,HCHO能溶解在HO中,故D正确。
2 2
8.【答案】(1)
(2)极性 非极性 极性
(3)HO 为极性分子,CS 为非极性分子,根据“相似相溶”原理可知HO 难溶于
2 2 2 2 2
CS
2
(4)-1 O—O键为非极性键,O—H键为极性键,共用电子对偏向于氧,故氧元素
显-1价
【解析】(2)HO 分子的立体构型为不对称结构,应为极性分子,含有O—O非极性
2 2
键和O—H极性键。(3)根据“相似相溶”原理可知,HO 难溶于非极性溶剂CS。
2 2 2
(4)共用电子对的偏移决定了元素在化合物中的化合价。
第29页