鍵的極性和分子的極性 范德華力和氫鍵及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響.ppt

1、第三節(jié) 分子的性質(zhì),探究1 鍵的極性和分子的極性 研讀教材自主認(rèn)知 1.共價(jià)鍵的極性:,不同種,同種,吸引電子能力強(qiáng),不發(fā)生,不同種,同種,2.分子的極性: (1)極性分子與非極性分子。,不重合,不為零,重合,為零,(2)共價(jià)鍵的極性與分子極性的關(guān)系。,(3)分子的極性對(duì)物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)的影響。 分子極性越大,分子間的電性作用越強(qiáng),克服分子間的引力使物質(zhì)熔化或汽化所需外界能量就越多,故熔點(diǎn)、沸點(diǎn)越高。,合作探究核心歸納 1.CH4分子中共價(jià)鍵的類型和分子類型分別是什么? 提示:CH4分子的結(jié)構(gòu)式為 ,分子中有4個(gè)CH鍵,均為極性 鍵。但由于其空間結(jié)構(gòu)為正四面體形,故為非極性分子。,2.通過(guò)探究

2、討論交流,思考下列問(wèn)題: (1)完成下表。,非極性鍵,非極性分子,非極性鍵,非極性分子,非極性鍵,非極性分子,極性鍵,極性分子,(2)根據(jù)上表內(nèi)容總結(jié):雙原子分子的極性與分子中共價(jià)鍵極性的關(guān)系是什么? 提示:由表中提供的信息可知,雙原子分子中,鍵的極性與分子的極性一致。,(3)完成下表。,非極性鍵,對(duì)稱,非極性分子,非極性鍵,對(duì)稱,非極性分子,極性鍵,對(duì)稱,非極性分子,極性鍵,不對(duì)稱,極性分子,極性鍵,不對(duì)稱,極性分子,極性鍵,不對(duì)稱,極性分子,極性鍵,對(duì)稱,非極性分子,極性鍵,對(duì)稱,非極性分子,極性鍵,不對(duì)稱,極性分子,(4)怎樣判斷多原子分子的極性? 提示:多原子分子,如果為單質(zhì),為非極性

3、分子;如果為化合物,則看分子的空間結(jié)構(gòu),若空間結(jié)構(gòu)對(duì)稱則為非極性分子,若空間結(jié)構(gòu)不對(duì)稱則為極性分子。,【歸納總結(jié)】 空間結(jié)構(gòu)、鍵的極性和分子極性的關(guān)系,過(guò)關(guān)小練即時(shí)應(yīng)用 1.(2015松原高二檢測(cè))下列各組分子中,都屬于含極性鍵的非極性分子的是 ( ) A.C2H4 C6H6 B.CO2 H2O2 C.C60 C2H4 D.NH3 HBr,【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)準(zhǔn)確判斷共價(jià)鍵的極性。 (2)鍵的極性和分子極性的聯(lián)系與區(qū)別。,【解析】選A。C2H4中含有極性鍵和非極性鍵,是平面形分子,結(jié)構(gòu)對(duì)稱,分子中正負(fù)電荷中心重合,為非極性分子;C6H6含有HC極性鍵,為平面正六邊形結(jié)構(gòu)

4、,正負(fù)電荷中心重合,電荷分布均勻,為非極性分子,故A正確;CO2中含有極性鍵,為直線形分子,結(jié)構(gòu)對(duì)稱,分子中正負(fù)電荷中心重合,為非極性分子,H2O2中含有極性鍵和非極性鍵,但結(jié)構(gòu)不對(duì)稱,正負(fù)電荷中心不重合,屬于極性分子,故B錯(cuò)誤;乙烯為含極性鍵的非極性分子,而C60中的化學(xué)鍵屬于非極性鍵,故C錯(cuò)誤;NH3中含有極性鍵,空間結(jié)構(gòu)為三角錐形,正負(fù)電荷中心不重合,屬于極性分子;HBr中含有極性鍵,正負(fù)電荷中心不重合,屬于極性分子,故D錯(cuò)誤。,2.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(duì) B.PH3是非極性分子 C.PH3分子空間結(jié)構(gòu)為平面三角形 D.PH3分子的PH鍵是非

5、極性鍵,【解析】選A。分子中除了用于形成共價(jià)鍵的鍵合電子外,還經(jīng)常存在 未用于形成共價(jià)鍵的非鍵合電子。這些未成鍵的價(jià)電子對(duì)叫作孤電子 對(duì),PH3的磷原子最外層滿足8電子結(jié)構(gòu),P上連有3個(gè)氫,有一對(duì)孤電子 對(duì),故A正確;PH3分子中三個(gè)PH鍵完全相同,所以鍵能、鍵長(zhǎng),鍵角都 相等;分子中PH鍵是不同非金屬元素之間形成的極性共價(jià)鍵,該分子 為三角錐形結(jié)構(gòu),分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱,為極性分子,故B錯(cuò)誤;PH3分子中價(jià) 層電子對(duì)個(gè)數(shù)=鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+ (5-31)=4,所以磷,原子采用sp3雜化,含有一對(duì)孤電子對(duì),屬于三角錐形,故C錯(cuò)誤;同種非金屬元素之間存在非極性鍵,不同非金屬元素之間存在極性鍵,

6、所以PH鍵為極性鍵,故D錯(cuò)誤。,【方法規(guī)律】分子極性的判斷方法,【補(bǔ)償訓(xùn)練】(雙選)下列敘述中不正確的是 ( ) 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),穩(wěn)定性也越強(qiáng) B.以極性鍵結(jié)合的分子,一定是極性分子 C.判斷A2B或AB2型分子是極性分子的依據(jù)是具有極性鍵且分子構(gòu)型不對(duì)稱、鍵角小于180的非直線形結(jié)構(gòu) D.非極性分子中,各原子間都應(yīng)以非極性鍵結(jié)合,【解析】選B、D。對(duì)比HF、HCl、HBr、HI分子中HX極性鍵強(qiáng)弱,鹵素 的非金屬性越強(qiáng),鍵的極性越強(qiáng)是正確的。以極性鍵結(jié)合的雙原子分子, 一定是極性分子,但以極性鍵結(jié)合成的多原子分子,也可能是非極性分子, 如CO2分子中,

7、兩個(gè)C O鍵(極性鍵)是對(duì)稱排列的,兩鍵的極性互相抵消, 所以CO2是非極性分子。A2B型如H2O、H2S等,AB2型如CO2、CS2等,判斷其 是極性分子的依據(jù)是必有極性鍵且電荷分布不對(duì)稱,CO2、CS2為直線形, 鍵角180,電荷分布對(duì)稱,為非極性分子。多原子分子,其電荷分布對(duì) 稱,這樣的非極性分子中可能含有極性鍵。,探究2 分子間作用力及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響 研讀教材自主認(rèn)知 1.范德華力:,分子,相,弱,互作用力,越大,越大,相似,物理,熔點(diǎn),沸點(diǎn),化學(xué),越高,2.氫鍵: (1)氫鍵。,電負(fù)性,氫原子,電負(fù)性,范德華力,方向,飽和,分子間,分子內(nèi),(2)氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。 當(dāng)形成分子

8、間氫鍵時(shí),物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)將_。 氫鍵也影響物質(zhì)的電離、_等過(guò)程。 (3)水分子的性質(zhì)與氫鍵。 水結(jié)冰時(shí),體積膨脹,密度_。 接近沸點(diǎn)時(shí)形成“締合分子”,水蒸氣的相對(duì)分子質(zhì)量比用化學(xué)式 H2O計(jì)算出來(lái)的相對(duì)分子質(zhì)量_。,升高,溶解,減小,大,合作探究核心歸納 1.討論鹵素單質(zhì)在常溫下的狀態(tài)由氣態(tài)逐步變成液態(tài)最后變成固態(tài)的原因。 提示:鹵素單質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)相似,從F2到I2相對(duì)分子質(zhì)量越來(lái)越大,所以范德華力越來(lái)越大,從而導(dǎo)致物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高,狀態(tài)從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)甚至固態(tài)。,2.H2S與H2O組成和結(jié)構(gòu)相似,且H2S的相對(duì)分子質(zhì)量大于H2O,但是H2S為氣體,水卻為液體,為什么? 提示:水分子間形成氫

9、鍵,增大了水分子間的作用力,使水的熔、沸點(diǎn)比H2S的熔、沸點(diǎn)高。,3.水結(jié)冰時(shí)為什么冰浮在水面上? 提示:由于水結(jié)成冰時(shí),水分子大范圍地以氫鍵互相締合,形成疏松的晶體,造成體積膨脹,密度減小。,4.根據(jù)H2O中氧原子的雜化類型和電子式,分析1個(gè)H2O分子最多能形成 幾個(gè)氫鍵? 提示:H2O中的氧原子以sp3雜化,其中兩個(gè)雜化軌道與H形成鍵,另外 兩個(gè)雜化軌道填充孤電子對(duì),因此其電子式為 ,孤電子對(duì)可 與其他H2O分子中的氫原子形成兩個(gè)氫鍵;H2O中的兩個(gè)氫原子分別與 另外兩個(gè)H2O中的O形成兩個(gè)氫鍵,這樣1個(gè)H2O分子最多可形成4個(gè)氫鍵。,5.范德華力與氫鍵可同時(shí)存在于分子之間嗎? 提示:可以

10、。范德華力是分子與分子間的相互作用力,而氫鍵是分子間比范德華力稍強(qiáng)的作用力,它們可以同時(shí)存在于分子之間。,【歸納總結(jié)】 范德華力、氫鍵及共價(jià)鍵的比較,【拓展延伸】氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響 1.對(duì)熔、沸點(diǎn)的影響: 分子間氫鍵的形成使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高,因?yàn)橐挂后w汽化,必須破壞大部分分子間的氫鍵,這需要較多的能量;要使晶體熔化,也要破壞一部分分子間的氫鍵。所以,存在分子間氫鍵的化合物的熔、沸點(diǎn)要比沒(méi)有氫鍵的同類化合物高。,2.對(duì)溶解度的影響:在極性溶劑里,如果溶質(zhì)分子與溶劑分子間可以形成氫鍵,則溶質(zhì)的溶解性增大。例如,乙醇和水能以任意比例互溶。 3.對(duì)水密度的影響:絕大多數(shù)物質(zhì)固態(tài)時(shí)的密度大于液態(tài)時(shí)

11、的密度,但是在0附近水的密度卻是液態(tài)的大于固態(tài)的。水的這一反常現(xiàn)象也可用氫鍵解釋。 4.對(duì)物質(zhì)的酸性等也有一定的影響。,過(guò)關(guān)小練即時(shí)應(yīng)用 1.短周期的5種非金屬元素,其中A、B、C的外圍電子排布可表示為A:asa,B:bsbbpb,C:csccp2c,D與B同主族,E在C的下一周期,且是同周期元素中電負(fù)性最大的元素。 回答下列問(wèn)題: (1)由A、B、C、E四種元素中的兩種元素可形成多種分子,下列分子BC2、BA4、A2C2、BE4,其中屬于極性分子的是 (填序號(hào))。,(2)C的氫化物比下一周期同主族元素的氫化物沸點(diǎn)要高,其原因是 。 (3)B、C兩元素都能和A元素組成常見(jiàn)的溶劑,其分子式為 、

12、 。DE4在前者中的溶解性 (填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。 (4)BA4、BE4和DE4的沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)?(填化學(xué)式)。,【解題指南】解答本題時(shí)要注意以下3點(diǎn): (1)掌握常見(jiàn)分子的極性。 (2)比較氫化物的熔、沸點(diǎn)時(shí)注意氫鍵的影響。 (3)掌握相似相溶原理。,【解析】由s軌道最多可容納2個(gè)電子可得:a=1,b=c=2,即A為H,B為C,C為O。由D與B同主族,且為非金屬元素得D為Si;由E在C的下一周期且E為同周期元素中電負(fù)性最大的元素可知E為Cl。 (1)、分別為CO2、CH4、H2O2、CCl4,其中H2O2為極性分子,其他為非極性分子。,(2)C的氫化物為H2O,H2

13、O分子間可形成氫鍵,是其沸點(diǎn)較高的重要原因。 (3)B、A兩元素組成苯,C、A兩元素組成水,兩者都為常見(jiàn)的溶劑,SiCl4為非極性分子,易溶于非極性溶劑苯中。 (4)BA4、BE4、DE4分別為CH4、CCl4、SiCl4,三者結(jié)構(gòu)相似,相對(duì)分子質(zhì)量逐漸增大,分子間作用力逐漸增強(qiáng),故它們的沸點(diǎn)順序?yàn)镾iCl4CCl4CH4。,答案:(1) (2)H2O分子間形成氫鍵 (3)C6H6 H2O 大于 (4)SiCl4CCl4CH4,2.(2015孝感高二檢測(cè))下列有關(guān)氫鍵的說(shuō)法正確的是 ( ) A.氫鍵是一種共價(jià)鍵 B.氫鍵只能存在于分子間,不能存在于分子內(nèi) C.氫鍵能使物質(zhì)的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)升高 D.

14、氫鍵可用XHY表示,氫鍵鍵長(zhǎng)為HY的長(zhǎng)度,【解析】選C。A項(xiàng)氫鍵不是一種化學(xué)鍵;B項(xiàng) 可以形 成分子內(nèi)氫鍵;C項(xiàng)氫鍵能使物質(zhì)的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)升高;D項(xiàng)氫鍵鍵長(zhǎng)為 XHY的長(zhǎng)度,故選C。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.下列說(shuō)法正確的是 ( ) A.H2O是一種非常穩(wěn)定的化合物,這是由于氫鍵所致 B.稀有氣體的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定,是因?yàn)槠滏I能很大 C.鄰羥基苯甲酸的熔、沸點(diǎn)比對(duì)羥基苯甲酸的低 D.干冰升華時(shí)破壞了共價(jià)鍵,【解析】選C。氫鍵屬于一種較弱的作用力,只影響物質(zhì)的物理性質(zhì)(熔、沸點(diǎn)等),而物質(zhì)的穩(wěn)定性是化學(xué)鍵影響的;稀有氣體的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定是因?yàn)槠湓拥淖钔鈱訛?個(gè)電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(氦為2個(gè)),無(wú)化學(xué)鍵;鄰羥基

15、苯甲酸存在分子內(nèi)氫鍵,而對(duì)羥基苯甲酸存在分子間氫鍵,增大了分子間作用力,沸點(diǎn)較高;干冰升華時(shí)破壞了范德華力。,2.下列事實(shí)與氫鍵無(wú)關(guān)的是 ( ) A.液態(tài)氟化氫中有三聚氟化氫(HF)3的存在 B.冰的密度比液態(tài)水的密度小 C.乙醇比甲醚(CH3OCH3)更易溶于水 D.NH3比PH3穩(wěn)定,【解析】選D。A項(xiàng)形成FHF氫鍵;B項(xiàng)氫鍵使水中水分子大范圍締合,形成晶體,空間利用率低,密度小;C項(xiàng)乙醇與水能形成氫鍵,而甲醚中不存在OH鍵,不能與水形成氫鍵;D項(xiàng)NH3比PH3穩(wěn)定的原因是由于氮元素的非金屬性比磷元素的非金屬性強(qiáng)。,探究3 物質(zhì)的溶解性、手性和無(wú)機(jī)含氧酸的酸性 研讀教材自主認(rèn)知 1.物質(zhì)的

16、溶解性: (1)“相似相溶”規(guī)律:非極性溶質(zhì)一般能溶于_溶劑,極性溶 質(zhì)一般能溶于_溶劑。,非極性,極性,(2)影響物質(zhì)溶解性的因素。,溫度,壓強(qiáng),氫鍵,氫鍵,增大,2.手性: (1)手性異構(gòu)體:具有完全相同的_和_的一對(duì)分子,如同 左手與右手一樣互為_(kāi),卻在三維空間里不能_,互稱手性異 構(gòu)體。 (2)手性分子:有_的分子叫作手性分子。如乳酸 ( )分子。,組成,原子排列,鏡像,重疊,手性異構(gòu)體,3.無(wú)機(jī)含氧酸的酸性: (1)對(duì)于同一種元素的含氧酸來(lái)說(shuō),該元素的化合價(jià)越高,其含氧酸的 酸性_。 (2)含氧酸的通式可寫(xiě)成(HO)mROn,若成酸元素R相同,則n值越大,酸性 _。,越強(qiáng),越強(qiáng),合作

17、探究核心歸納 1.物質(zhì)的溶解性: (1)根據(jù)氣體的溶解度表,思考NH3和SO2相對(duì)于表中所列的其他氣體來(lái)說(shuō)溶解度較大,其原理是否相同,為什么?,提示:NH3在水中的溶解度極大,除了NH3為極性溶質(zhì),H2O為極性溶劑之 外,還因?yàn)镹H3分子與水分子之間形成氫鍵“ ” 和“ ”,從而使其在水中的溶解度增大。由此可見(jiàn), 若溶質(zhì)分子能與溶劑分子形成氫鍵,可使其溶解度增大。SO2在水中 的溶解度較大,是由于SO2+H2O H2SO3,而H2SO3為極易溶于水的物 質(zhì)。由此可見(jiàn),若溶質(zhì)分子與H2O分子發(fā)生反應(yīng)也可增大溶質(zhì)在水中的 溶解度,二者原理不同。,(2)當(dāng)向碘水溶液中加入CCl4時(shí),為什么會(huì)出現(xiàn)分層

18、的現(xiàn)象?而向分層后的溶液中加入濃KI水溶液時(shí)為什么溶液的紫色又變淺? 提示:當(dāng)向碘水中加入CCl4時(shí),由于I2為非極性溶質(zhì),CCl4為非極性溶劑,H2O為極性溶劑,所以I2在CCl4中的溶解度大于其在水中的溶解度,所以溶液分層后下層為CCl4層,上層為水層,而溶解在CCl4中的I2較多,故下層為紫色,上層為無(wú)色。再加入KI時(shí),I2+KI=KI3,此時(shí)的水溶液為KI3溶液。由于I2能與I-反應(yīng)從而增大其在水中的溶解度,故CCl4層溶液的紫色變淺。,(3)為什么在日常生活中用有機(jī)溶劑(如乙酸乙酯等)溶解油漆而不用水? 提示:油漆是非極性分子,有機(jī)溶劑如乙酸乙酯也是非極性溶劑,而水為極性溶劑,根據(jù)“

19、相似相溶”規(guī)律,應(yīng)當(dāng)用有機(jī)溶劑溶解油漆而不能用水溶解油漆。,2.手性: 已知乳酸是人體生理活動(dòng)中無(wú)氧呼吸時(shí)的一種代謝產(chǎn)物,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 為 。 (1)乳酸是否存在手性異構(gòu)體?,提示:乳酸分子中間的碳原子上分別連有CH3、COOH、OH、H, 為互不相同的基團(tuán),所以這個(gè)碳原子為手性碳原子,則乳酸分子為手性 分子,可表示為 ,故存在手性異構(gòu)體。,(2)乳酸與乙酸、甲醇發(fā)生反應(yīng)后的產(chǎn)物是否為手性分子? 提示:乳酸與乙酸、甲醇發(fā)生反應(yīng)后的產(chǎn)物為 , 其分子中的碳原子上仍然存在4個(gè)不相同的基團(tuán),為手性分子。,3.無(wú)機(jī)含氧酸的酸性: (1)同一種元素的不同含氧酸,其酸性與表現(xiàn)的化合價(jià)有什么關(guān)系?如何解釋?

20、提示:對(duì)于同一種元素的含氧酸來(lái)說(shuō),該元素的化合價(jià)越高,其含氧酸的酸性越強(qiáng),這與它們的結(jié)構(gòu)有關(guān)。含氧酸的通式(HO)mROn,如果成酸元素R相同,則n越大,R的正電性越高,導(dǎo)致ROH中O的電子向R偏移,因而在水分子的作用下,也就越容易電離出氫離子,即酸性越強(qiáng)。,(2)無(wú)機(jī)含氧酸分子的酸性越強(qiáng),其水溶液的酸性越強(qiáng)嗎? 提示:無(wú)機(jī)含氧酸分子的酸性強(qiáng)弱與它所形成的溶液的酸性強(qiáng)弱沒(méi)有直接關(guān)系。溶液酸性強(qiáng)弱還與酸溶液的濃度有關(guān),強(qiáng)酸的稀溶液的酸性有可能小于弱酸的較濃溶液的酸性,溶液酸性強(qiáng)弱的實(shí)質(zhì)是c(H+)的大小。,【歸納總結(jié)】 無(wú)機(jī)含氧酸分子的酸性強(qiáng)弱的比較方法 1.對(duì)于同一元素的含氧酸來(lái)說(shuō),該元素的化

21、合價(jià)越高,其含氧酸的酸性越強(qiáng)。 2.含氧酸可表示為(HO)mROn,若R相同,n值越大,酸性越強(qiáng)。 3.同主族元素或同周期元素最高價(jià)含氧酸的酸性比較,根據(jù)非金屬性強(qiáng)弱比較,如HClO4H2SO4。,4.根據(jù)非羥基氧原子數(shù)目判斷: 5.根據(jù)電離度來(lái)判斷:在無(wú)機(jī)含氧酸的水溶液中,電離度越大, 則酸性越強(qiáng);電離度越小,酸性越弱。如(H3PO4)(HClO), 則酸性:H3PO4HClO。,6.根據(jù)化學(xué)反應(yīng)來(lái)判斷。 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中強(qiáng)酸與弱酸鹽反應(yīng)生成強(qiáng)酸鹽與弱酸來(lái)判斷。 如H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+H2O+SO2,酸性:H2SO4H2SO3; H2O+CO2+Ca(ClO)2=CaCO3

22、+2HClO,酸性:H2CO3HClO。,過(guò)關(guān)小練即時(shí)應(yīng)用 1.20世紀(jì)60年代美國(guó)化學(xué)家鮑林提出了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則:設(shè)含氧酸的化學(xué)式為HnROm,其中(m-n)為非羥基氧原子數(shù)。鮑林認(rèn)為含氧酸的酸性強(qiáng)弱與非羥基氧原子數(shù)(m-n)的關(guān)系見(jiàn)下表。,試回答下列問(wèn)題: (1)按此規(guī)則判斷H3AsO4、H2CrO4、HMnO4酸性由弱到強(qiáng)的順序?yàn)?。 (2)H3PO3和H3AsO3的形式一樣,但酸性強(qiáng)弱相差很大。已知H3PO3為中強(qiáng)酸,H3AsO3為弱酸,試推斷H3AsO3和H3PO3的分子結(jié)構(gòu): 。 (3)按此規(guī)則判斷碳酸應(yīng)屬于 酸,與通常認(rèn)為的碳酸的酸性強(qiáng)度是否一致? 。其可能的原因是 。,【解題指南】解答本題的思路為,【解析】(1)根據(jù)題中非羥基氧原子數(shù)與酸性強(qiáng)弱的關(guān)系可得: H3AsO4 H2CrO4 HMnO4 m-n 1 2 3 酸性:H3AsO4H2CrO4H3AsO3,則H3PO3中非羥基氧原子的數(shù)目應(yīng)大于 H3AsO3