2024年高中化學(xué)新教材同步選擇性必修第二冊 第2章　第3節(jié)　第1課時(shí)　共價(jià)鍵的極性

第三節(jié)分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)第1課時(shí)共價(jià)鍵的極性[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.能從微觀角度理解共價(jià)鍵的極性和分子極性的關(guān)系。2.通過鍵的極性對物質(zhì)性質(zhì)的影響的探析，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的認(rèn)知模型。一、鍵的極性和分子的極性1．共價(jià)鍵的極性(1)極性鍵和非極性鍵的比較項(xiàng)目極性鍵非極性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(gè)原子呈正電性(δ＋)、另一個(gè)原子呈負(fù)電性(δ－)呈電中性表示形式A—B、A=B、A≡B等A—A、A=A、A≡A等實(shí)例C—H、C=O、C≡NH—H、C=C、C≡C(2)極性鍵和非極性鍵的存在項(xiàng)目極性鍵非極性鍵物質(zhì)類別共價(jià)化合物；部分離子化合物非金屬單質(zhì)；部分共價(jià)化合物；部分離子化合物實(shí)例HCl、NaOH、NH4Cl等O2、H2O2、Na2O2等2.分子的極性3．鍵的極性與分子的極性之間的關(guān)系臭氧是極性分子還是非極性分子？從結(jié)構(gòu)上如何理解？提示O3是極性分子；臭氧分子的空間結(jié)構(gòu)與水分子的相似，由于中心氧原子有1個(gè)孤電子對，孤電子對對成鍵電子對排斥力大，故臭氧分子中的共價(jià)鍵是極性鍵，中心氧原子呈正電性，端位的兩個(gè)氧原子呈負(fù)電性，故其分子具有微弱的極性。1．正誤判斷(1)以非極性鍵結(jié)合的雙原子分子一定是非極性分子()(2)以極性鍵結(jié)合的分子一定是極性分子()(3)非極性分子只能是雙原子單質(zhì)分子()(4)非極性分子中，一定含有非極性共價(jià)鍵()(5)極性分子中不可能含有非極性鍵()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×2．下列跟氫原子形成的極性鍵最強(qiáng)的原子是()A．FB．ClC．BrD．P答案A解析成鍵的兩原子的電負(fù)性差值越大，極性越強(qiáng)，F(xiàn)的電負(fù)性最大，則跟氫原子形成的極性鍵最強(qiáng)。3．已知N、P均屬于元素周期表的第ⅤA族元素。N在第二周期，P在第三周期。NH3分子呈三角錐形，N原子位于錐頂，3個(gè)H原子位于錐底，N—H間的夾角是107°。(1)N4分子的空間結(jié)構(gòu)為，它是一種______(填“極性”或“非極性”)分子。(2)PH3分子中P—H________(填“有”或“無”，下同)極性，PH3分子________極性。(3)NCl3是一種淡黃色油狀液體，下列對NCl3的有關(guān)描述不正確的是________(填字母)。a．該分子呈平面三角形b．該分子中的化學(xué)鍵為極性鍵c．該分子為極性分子答案(1)非極性(2)有有(3)a解析(1)N4分子是正四面體形結(jié)構(gòu)，是非極性分子。(2)P—H為不同元素原子之間形成的共價(jià)鍵，為極性鍵，PH3分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，正、負(fù)電中心不重合，PH3為極性分子。(3)NCl3中N原子的價(jià)層電子對數(shù)為3＋eq\f(5－3×1,2)＝4，孤電子對數(shù)為1，該分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，a錯(cuò)誤；N、Cl之間形成的鍵為極性鍵，b正確；NCl3分子中正、負(fù)電中心不重合，故該分子為極性分子，c正確。4．(1)判斷ABn型分子的極性①完成下表：分子BeCl2SO2PH3SO3CCl4空間結(jié)構(gòu)直線形V形三角錐形平面正三角形正四面體形正、負(fù)電中心是否重合重合不重合不重合重合重合分子的極性非極性分子極性分子極性分子非極性分子非極性分子②認(rèn)真研究①中各分子中心原子的化合價(jià)，尋找中心原子的化合價(jià)與分子極性的關(guān)系。答案中心原子的化合價(jià)呈最高價(jià)的ABn型分子為非極性分子，否則為極性分子。(2)探究判斷下列分子是極性分子還是非極性分子。①P4(白磷)②CH2=CH2③CH≡CH④C2H5OH⑤極性分子：________(填序號，下同)；非極性分子：____________。答案④①②③⑤二、鍵的極性對化學(xué)性質(zhì)的影響羧酸的酸性大小與其分子的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)，羧酸的酸性可用pKa(pKa＝－lgKa)的大小來衡量，pKa越小，酸性越強(qiáng)。根據(jù)下表，回答有關(guān)問題：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)0.231.三氟乙酸和三氯乙酸哪個(gè)酸性強(qiáng)？原因是什么？提示酸性：三氟乙酸＞三氯乙酸，原因是氟的電負(fù)性大于氯的電負(fù)性，F(xiàn)—C的極性大于Cl—C的極性，使F3C—的極性大于Cl3C—的極性，導(dǎo)致三氟乙酸的羧基中的羥基的極性更大，更易電離出氫離子。2．甲酸和乙酸哪個(gè)酸性強(qiáng)？原因是什么？提示酸性：甲酸＞乙酸，原因是烷基(R—)是推電子基團(tuán)，烷基越長推電子效應(yīng)越大，使羧基中的羥基的極性越小，羧酸的酸性越弱。1．CH3CH2OH、H2O分別與鈉反應(yīng)，哪個(gè)反應(yīng)更劇烈？解釋原因。提示水與鈉反應(yīng)更劇烈，由于C的電負(fù)性略大于H的電負(fù)性，烷基是推電子基團(tuán)，使醇分子中的氫氧鍵的極性小于水分子中的氫氧鍵的極性。2．三氟乙酸(CF3COOH)的酸性遠(yuǎn)強(qiáng)于乙酸(CH3COOH)的原因是什么？提示由于F的電負(fù)性較大，—CF3是吸電子基團(tuán)，使羧基中羥基的極性更大，更易電離出H＋。1．下列物質(zhì)中，酸性最強(qiáng)的是()A．HCOOH B．HOCOOHC．CH3COOH D．C6H13COOH答案A解析推電子效應(yīng)：—C6H13＞—CH3＞—H，HOCOOH是碳酸，故酸性最強(qiáng)的是HCOOH。2．下列幾種有機(jī)羧酸中，按酸性由強(qiáng)到弱的順序排列正確的是()①乙酸(CH3COOH)②氯乙酸(CH2ClCOOH)③三氯乙酸(CCl3COOH)④三氟乙酸(CF3COOH)A．②①④③ B．①②③④C．④③②① D．③②④①答案C解析由于電負(fù)性：F＞Cl＞H，則鍵的極性：C—F＞C—Cl＞C—H，故三氟乙酸中羧基中的羥基的極性最大，最易電離出氫離子，酸性最強(qiáng)；乙酸中羧基中的羥基的極性最小，酸性最弱。酸性強(qiáng)弱順序：CF3COOH＞CCl3COOH＞CH2ClCOOH＞CH3COOH，C正確。3．CH3COOH是一種弱酸，而氯乙酸(ClCH2COOH)的酸性強(qiáng)于CH3COOH，這是因?yàn)椤狢l是一種強(qiáng)吸電子基團(tuán)，能使—OH上的H原子具有更大的活潑性；有的基團(tuán)屬于推電子基團(tuán)，能減弱—OH上H原子的活潑性；這些作用統(tǒng)稱為“誘導(dǎo)效應(yīng)”。試依據(jù)上述規(guī)律填空：(1)HCOOH顯酸性，而H2O顯中性，這是由于HCOOH分子中存在________(填“吸”或“推”)電子基團(tuán)，這種基團(tuán)是________。(2)CH3COOH的酸性弱于HCOOH，這是由于CH3COOH分子中存在________(填“吸”或“推”)電子基團(tuán)，這種基團(tuán)是________。(3)—C6H5屬于吸電子基團(tuán)，故C6H5COOH的酸性比CH3COOH的酸性________(填“強(qiáng)”或“弱”)。(4)下列酸中：CF3COOH、CCl3COOH、CHCl2COOH、CH2ClCOOH，酸性最強(qiáng)的是______。答案(1)吸—CHO(2)推—CH3(3)強(qiáng)(4)CF3COOH解析(1)HCOOH顯酸性，H2O顯中性，說明HCOOH分子中存在強(qiáng)吸電子基團(tuán)，能使—OH上的H原子活潑性增強(qiáng)而使該物質(zhì)的酸性大于水，HCOOH中含有—CHO，屬于強(qiáng)吸電子基團(tuán)。(2)CH3COOH的酸性弱于HCOOH，說明CH3COOH分子中存在推電子基團(tuán)，能減弱—OH上H原子的活潑性而使該物質(zhì)的酸性減弱，CH3COOH中含有—CH3，—CH3屬于推電子基團(tuán)。(3)—C6H5屬于吸電子基團(tuán)，—CH3屬于推電子基團(tuán)，故C6H5COOH的酸性比CH3COOH的酸性強(qiáng)。題組一鍵的極性與分子的極性1．下列各組分子中，按共價(jià)鍵極性由強(qiáng)到弱排序正確的是()A．HFH2ONH3CH4B．CH4NH3H2OHFC．H2OHFCH4NH3D．HFH2OCH4NH3答案A解析共價(jià)鍵極性的強(qiáng)弱取決于形成共價(jià)鍵的兩原子的電負(fù)性，其電負(fù)性相差越大，形成的共價(jià)鍵極性越強(qiáng)。2．下列敘述正確的是()A．鹵化氫分子中，鹵素的非金屬性越強(qiáng)，共價(jià)鍵的極性越強(qiáng)，熱穩(wěn)定性也越強(qiáng)B．只含非極性鍵的分子不一定是非極性分子C．判斷A2B或AB2型分子是否是極性分子的依據(jù)是看分子中是否含有極性鍵D．非極性分子中，各原子間都應(yīng)以非極性鍵結(jié)合答案A解析CO2、CS2為直線形，分子的空間結(jié)構(gòu)對稱，含有極性鍵，為非極性分子，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.已知H2O2的分子空間結(jié)構(gòu)可在二面角中表示，如圖所示，下列有關(guān)H2O2結(jié)構(gòu)的說法不正確的是()A．分子的正、負(fù)電中心不重合B．H2O2分子內(nèi)既含極性鍵又含非極性鍵C．H2O2是極性分子D．H2O2是非極性分子答案D解析由題圖知，H2O2分子的空間結(jié)構(gòu)是二面角形，正、負(fù)電中心不重合，為極性分子，A、C正確，D錯(cuò)誤；H2O2是共價(jià)化合物，氫原子與氧原子之間形成極性共價(jià)鍵，氧原子和氧原子之間形成非極性共價(jià)鍵，B正確。4．科學(xué)家最近研制出有望成為高效火箭推進(jìn)劑的N(NO2)3(如圖所示)。已知該分子中N—N—N鍵角都是108.1°，下列有關(guān)N(NO2)3的說法正確的是()A．分子中N、O間形成的共價(jià)鍵是非極性鍵B．分子中四個(gè)氮原子共平面C．該物質(zhì)的分子是非極性分子D．該物質(zhì)分子中氮原子之間的共價(jià)鍵均為σ鍵答案D解析N和O兩種原子屬于不同非金屬元素的原子，它們之間形成的共價(jià)鍵是極性鍵，A項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)樵摲肿又蠳—N—N鍵角都是108.1°，所以該分子中四個(gè)氮原子不可能共平面，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由該分子的空間結(jié)構(gòu)可知，分子空間結(jié)構(gòu)不對稱，是極性分子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；該物質(zhì)分子中氮原子之間的共價(jià)鍵都是單鍵，故均為σ鍵，D項(xiàng)正確。5．NH3、H2S等分子是極性分子，CO2、BF3、CCl4等分子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H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分子中所有的共價(jià)鍵都相同D．在ABn分子中A的相對原子質(zhì)量應(yīng)小于B的相對原子質(zhì)量答案B解析由給定的信息可知，由極性鍵構(gòu)成的非極性分子中的中心原子無孤電子對，即中心原子的所有價(jià)電子都參與成鍵。題組二鍵的極性對化學(xué)性質(zhì)的影響6．下列物質(zhì)中，酸性最強(qiáng)的是()A．CH2ClCOOH B．CH2FCOOHC．CHF2COOH D．CHBr2COOH答案C解析電負(fù)性：F＞Cl＞Br，則酸性最強(qiáng)的是CHF2COOH。7．分析表中數(shù)據(jù)，下列結(jié)論正確的是()pKa4.884.763.752.861.290.650.23羧酸丙酸乙酸甲酸氯乙酸二氯乙酸三氯乙酸三氟乙酸A.相對分子質(zhì)量越大，羧酸的酸性越強(qiáng)B．羧酸的酸性大小與分子中氫原子數(shù)目有關(guān)C．連接羧基的烷基越大，羧酸的酸性越強(qiáng)D．羧酸的酸性強(qiáng)弱與其分子的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)答案D解析羧酸的酸性強(qiáng)弱與其分子的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)，與相對分子質(zhì)量和分子中氫原子數(shù)目無關(guān)，故A、B錯(cuò)誤，D正確；羧基所連基團(tuán)的極性越大，如—CF3，羧酸的酸性越強(qiáng)，而烷基越大，酸性越弱，故C錯(cuò)誤。8．從深海魚油中提取的被稱作“腦黃金”的DHA(C21H31COOH)就是一種不飽和度很高的脂肪酸。下列說法正確的是()DHA的結(jié)構(gòu)簡式A．酸性：C21H31COOH＜CH3COOHB．DHA中含有的元素中電負(fù)性最大的是碳元素C．DHA中碳原子存在三種雜化方式D．DHA中所有原子共面答案A解析推電子效應(yīng)：—C21H31＞—CH3，故酸性：C21H31COOH＜CH3COOH，A項(xiàng)正確；C、H、O三種元素中，O元素的電負(fù)性最大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；DHA中，碳原子存在sp2和sp3兩種雜化方式，C項(xiàng)錯(cuò)誤；DHA中存在—CH3結(jié)構(gòu)，故所有原子不可能共面，D項(xiàng)錯(cuò)誤。9．(2022·昆明高二檢測)下列有關(guān)分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的說法正確的是()A．BBr3、NCl3分子的空間結(jié)構(gòu)均為平面三角形B．SO2與CO2分子的空間結(jié)構(gòu)均為直線形C．CH4和NH3中的分子的極性和共價(jià)鍵的極性均相同D．乙酸酸性大于丙酸，是因?yàn)橐一耐齐娮有?yīng)大于甲基答案D解析BBr3中心原子的價(jià)層電子對數(shù)為3＋eq\f(3－3×1,2)＝3，故空間結(jié)構(gòu)為平面正三角形，NCl3中心原子的價(jià)層電子對數(shù)為3＋eq\f(5－3×1,2)＝4，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，A錯(cuò)誤；CO2中心原子的價(jià)層電子對數(shù)為2＋eq\f(4－2×2,2)＝2，空間結(jié)構(gòu)為直線形，SO2中心原子的價(jià)層電子對數(shù)為2＋eq\f(6－2×2,2)＝3，含有1個(gè)孤電子對，則SO2的空間結(jié)構(gòu)為V形，B錯(cuò)誤；甲烷為正四面體結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)對稱，屬于非極性分子，氨氣為三角錐形結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)不對稱，屬于極性分子，兩者分子的極性不同，C錯(cuò)誤；烷基屬于推電子基團(tuán)，烷基越長，推電子效應(yīng)越大，使羧基中羥基的極性越小，羧酸的酸性越弱，D正確。10．下列有關(guān)共價(jià)鍵對物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的影響，說法錯(cuò)誤的是()A．乙二酸的酸性強(qiáng)于己二酸B．一元酸的酸性：一氯乙酸>二氯乙酸C．由酸性ClCH2COOH>CH3COOH，可知酸性FCH2COOH>CH3COOHD．氮?dú)夥€(wěn)定性強(qiáng)于白磷(P4)的原因是N≡N的鍵能大于P—P的鍵能答案B解析—Cl為吸電子基團(tuán)，C—Cl個(gè)數(shù)越多，使得羧基中的羥基極性越大，酸性越強(qiáng)，一元酸的酸性：一氯乙酸<二氯乙酸，B錯(cuò)誤；—F和—Cl均為吸電子基團(tuán)，甲基為推電子基團(tuán)，F(xiàn)—C的極性大于Cl—C的極性，使得FCH2COOH中的羥基的極性>ClCH2COOH中的羥基的極性>CH3COOH中的羥基的極性，從而使得酸性：FCH2COOH>ClCH2COOH>CH3COOH，C正確；氮?dú)庵械腘≡N鍵能較大，導(dǎo)致氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，一般不易與其他物質(zhì)反應(yīng)，而白磷中的P—P的鍵能較小，使白磷性質(zhì)活潑，易發(fā)生自燃等化學(xué)變化，D正確。11．膦(PH3)又稱磷化氫，在常溫下是一種無色有大蒜臭味的有毒氣體，電石氣的雜質(zhì)中常含有磷化氫。它的分子空間結(jié)構(gòu)是三角錐形。下列關(guān)于PH3的敘述正確的是()A．PH3分子中有未成鍵的孤電子對 B．PH3是非極性分子C．PH3是一種強(qiáng)氧化劑 D．PH3分子的P—H是非極性鍵答案A解析A項(xiàng)正確，P原子最外層有5個(gè)電子，只有3個(gè)電子參與成鍵，另有2個(gè)電子形成一個(gè)孤電子對；B項(xiàng)錯(cuò)誤，與NH3類似，PH3是極性分子；C項(xiàng)錯(cuò)誤，PH3中P處于最低價(jià)態(tài)，＋1價(jià)氫的氧化性極弱，不可能具有強(qiáng)氧化性；D項(xiàng)錯(cuò)誤，由于P和H的電負(fù)性明顯不同，故P—H是極性鍵。12．中國化學(xué)家研究出一種新型復(fù)合光催化劑(C3N4/CQDs)，能利用太陽光高效分解水，原理如圖所示。下列說法正確的是()A．H2O2中存在非極性共價(jià)鍵，是非極性分子B．反應(yīng)Ⅰ中涉及極性鍵的斷裂和非極性鍵的形成C．H2O分子的VSEPR模型為V形D．H2O是非極性分子答案B解析H2O2是極性分子，A錯(cuò)誤；反應(yīng)Ⅰ是H2O生成H2和H2O2，涉及極性鍵H—O的斷裂和非極性鍵H—H、O—O的形成，B正確；H2O是極性分子，故D錯(cuò)誤。13.硫-氮化合物是現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。如圖是已經(jīng)合成的某硫-氮化合物(S4N4)的分子結(jié)構(gòu)。下列有關(guān)該物質(zhì)的說法正確的是()A．其分子中各原子最外層都達(dá)到了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)B．其分子中只含極性鍵C．其分子是非極性分子D．其與化合物S2N2互為同素異形體答案A解析硫原子最外層有6個(gè)電子，若形成兩個(gè)共價(jià)單鍵，則達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，氮原子最外層有5個(gè)電子，若形成3個(gè)共價(jià)單鍵，則達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，據(jù)圖可知，A項(xiàng)正確；該物質(zhì)的分子中既含S—N極性鍵，也含N—N非極性鍵，B項(xiàng)錯(cuò)誤；該分子正、負(fù)電中心不重合，屬于極性分子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；同素異形體描述的對象是單質(zhì)，而不是化合物，D項(xiàng)錯(cuò)誤。14．(1)CO2的資源化利用是解決溫室效應(yīng)的重要途徑。以下是在一定條件下用NH3捕獲CO2生成重要化工產(chǎn)品三聚氰酸的反應(yīng)：三聚氰酸的分子式為__________，三聚氰酸分子中C原子采取__________雜化，分子中碳原子形成的是_________(填“極性”或“非極性”，下同)鍵，三聚氰酸屬于__________分子。(2)氰[(CN)2]為無色可燃?xì)怏w、劇毒、有苦杏仁味，和鹵素單質(zhì)的結(jié)構(gòu)相似，已知氰分子鍵之間夾角為180°并有對稱性，(CN)2的結(jié)構(gòu)式為______________，(CN)2分子為________(填“極性”或“非極性”)分子。答案(1)C3H3N3O3sp2極性非極性(2)N≡C—C≡N非極性解析(1)三聚氰酸的分子式為C3H3N3O3，該分子中C原子采取sp2雜化，C原子與氧、氮原子間均形成極性鍵。三聚氰酸分子各鍵排列對稱，為非極性分子。(2)(CN)2的結(jié)構(gòu)式為N≡C—C≡N，是非極性分子。15．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制并開發(fā)的，其中第八顆和第九顆北斗衛(wèi)星是被長征三號甲運(yùn)載火箭送入太空預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道的。已知運(yùn)送衛(wèi)星的火箭所需反應(yīng)物除液態(tài)過氧化氫外，還有另一種液態(tài)氮