高中化学人教版步步高选修3第二章分子结构与性质第二章 第三节 第1课时.docx
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高中化学人教版步步高选修3第二章分子结构与性质第二章第三节第1课时
第三节 分子的性质
第1课时 键的极性、分子极性、范德华力
[目标定位] 1.知道极性分子、非极性分子的概念,理清键的极性与分子极性的关系,学会判断分子极性的方法。
2.知道分子间较弱的作用力——范德华力,会分析影响范德华力的因素以及其对物质性质的影响。
一、分子的极性
1．分析讨论下列分子中的电荷分布情况,填写下表：
共价分子
HF
N2
H2O
CO2
键的极性
极性键
非极性键
极性键
极性键
整个分子电荷分布
不对称
对称
不对称
对称
正电荷与负电荷中心
不重合
重合
不重合
重合
分子极性
有极性
无极性
有极性
无极性
2.由上述分析可知
（1）极性分子是电荷分布不对称,正电荷中心和负电荷中心不重合的分子;非极性分子是电荷分布对称,正电荷中心和负电荷中心重合的分子。
（2）分子的极性是分子中化学键的极性的向量和。
当分子中各个键的极性的向量和为零时,该分子是非极性分子,否则是极性分子。
（3）只含非极性键的分子一定是非极性分子。
只含极性键的分子不一定是极性分子。
3．分子极性的判断方法
分子的极性是由分子中所含共价键的极性与分子的立体构型两方面共同决定的。
判断分子极性时,可根据以下原则进行：
（1）只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多是非极性分子,如O2、H2、P4、C60。
（2）含有极性键的双原子分子都是极性分子,如HCl、HF、HBr。
（3）含有极性键的多原子分子,立体构型对称的是非极性分子;立体构型不对称的是极性分子。
（4）常见ABn型分子的极性
分子类型
分子空间构型
键角
键的极性
分子极性
常见物质
A2
直线形（对称）
－
非极性键
非极性分子
H2、O2、N2等
AB
直线形（非对称）
－
极性键
极性分子
HX（X为卤素）、CO、NO等
AB2
直线形（对称）
180°
极性键
非极性分子
CO2、CS2等
A2B
折线形（不对称）
－
极性键
极性分子
H2O、H2S等
AB3
正三角形（对称）
120°
极性键
非极性分子
BF3、SO3等
AB3
三角锥形（不对称）
－
极性键
极性分子
NH3、PCl3等
AB4
正四面体形（对称）
109°28′
极性键
非极性分子
CH4、CCl4等
4.分子的极性对物质溶解性的影响
（1）极性分子（如HCl）易溶于水等极性溶剂,非极性分子（如I2）易溶于苯、四氯化碳等非极性溶剂。
（2）一般来说,同是非极性分子,相对分子质量越大,溶解度越大。
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
1．下列电子式表示的物质中,属于极性分子的是（ ）
答案 C
解析 A项为离子化合物,不存在分子;B项为非极性分子;D项为阳离子。
2．下列各组分子中,都属于含极性键的非极性分子的是（ ）
A．CO2、H2SB．C2H4、CH4
C．Cl2、C2H2D．NH3、HCl
答案 B
解析 A项中CO2和H2S都含极性键,但前者是非极性分子（直线形）,后者是极性分子（V形）;B项中C2H4是平面形分子,CH4为正四面体形,均含极性键且均为非极性分子;C项中Cl2不含极性键;D项中NH3、HCl均为极性分子。
二、分子间作用力——范德华力
1．分析讨论,回答下列问题
（1）液态苯、汽油等发生汽化时,为何需要加热？
答案 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。
（2）降低氯气的温度,为什么能使氯气转化为液态或固态？
答案 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。
（3）卤素单质F2、Cl2、Br2、I2,按其相对分子质量增大的顺序,物理性质（如颜色、状态、熔点、沸点）有何变化规律？
答案 颜色逐渐加深;由气态到液态、固态;熔、沸点逐渐升高。
（4）上述事实能够说明：
①物质的分子之间存在一种相互作用力叫分子间作用力,又叫范德华力。
②影响范德华力的因素：
一般来说,相对分子质量越大,范德华力越大;分子的极性越大,范德华力越大。
2．范德华力对物质性质的影响
（1）组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,范德华力越大,物质的熔、沸点就越高,如熔、沸点：
CF4（2）组成相似且相对分子质量相近的物质,分子极性越大（电荷分布越不均匀）,其熔、沸点就越高,如熔、沸点：
CO>N2。
（3）在同分异构体中,一般来说,支链数越多,熔、沸点就越低,如沸点：
正戊烷>异戊烷>新戊烷。
范德华力的正确理解
范德华力很弱,比化学键的键能小得多,分子间作用力的实质是电性引力,其主要特征有以下几个方面：
（1）广泛存在于分子之间。
（2）只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力,如固体和液体物质中。
（3）范德华力主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质。
（4）范德华力无方向性和饱合性。
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．在化学上,常用一条短线表示一个化学键,如图所示的有关结构中,虚线不表示化学键或分子间作用力的是（ ）
答案 C
解析 C项,氯原子和氯原子之间无化学键和分子间作用力,只表示其相对位置;A项,实线表示共价键,虚线表示分子间作用力;B、D项,实线和虚线均表示共价键。
4．下列物质的变化,破坏的主要是分子间作用力的是（ ）
A．Na2CO3·10H2O失水变为Na2CO3
B．KCl溶于水
C．将液溴加热变为气态
D．NH4Cl受热分解
答案 C
解析 Na2CO3·10H2O失水破坏的是化学键;KCl溶于水,会破坏离子键;液溴由液态变为气态,破坏的是分子间作用力;NH4Cl受热分解,破坏的是化学键。
1．下列叙述中正确的是（ ）
A．极性分子中不可能含有非极性键
B．离子化合物中不可能含有非极性键
C．非极性分子中不可能含有极性键
D．共价化合物中不可能含有离子键
答案 D
解析 A项,如H2O2中含非极性键,B项,如Na2O2中含非极性键,C项,如CCl4是极性键构成的非极性分子。
2．下列分子中共价键的极性强弱顺序正确的是（ ）
A．CH4>NH3>H2O>HF
B．HF>H2O>NH3>CH4
C．H2O>HF>CH4>NH3
D．HF>H2O>CH4>NH3
答案 B
解析 比较共价键的极性,可比较成键的两个原子吸引电子能力的大小。
如果两原子吸引电子的能力相差越大,共用电子对偏移的程度越大,则键的极性越强。
题中共价键的极性按H—F、H—O、H—N、H—C的顺序依次减弱,答案为B。
3．下列说法中正确的是（ ）
A．分子间作用力越大,分子越稳定
B．分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高
C．相对分子质量越大,其分子间作用力越大
D．分子间只存在范德华力
答案 B
解析 分子间作用力主要影响物质的物理性质,化学键主要影响物质的化学性质,分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高,B正确,A不正确;分子的组成和结构相似时,相对分子质量越大,其分子间作用力越大,C不正确;分子间不只有范德华力,D不正确。
4．在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2分子中：
（1）以非极性键结合的非极性分子是________。
（2）以极性键相结合,具有直线形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,具有三角锥形结构的极性分子是________。
（5）以极性键相结合,具有V形结构的极性分子是___________________________________。
（6）以极性键相结合,且分子极性最强的是________。
答案
（1）N2
（2）CS2 （3）CH4 （4）NH3 （5）H2O （6）HF
解析 极性键是由电负性不同的元素的原子形成的共价键,且两元素的电负性相差越大,形成的键的极性越强;分子立体构型由中心原子的杂化方式决定。
5．已知CS2与CO2分子结构相似。
（1）CS2的电子式是______________________________________________________。
（2）CS2熔点高于CO2,其原因是____________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）CS2是否易溶于水________（填“是”或“否”）,为什么？
________________________________________________________________________。
答案
（1）
（2）CS2和CO2都是非极性分子,结构相似,CS2相对分子质量大,分子间作用力大
（3）否 CS2是非极性分子,H2O为极性分子,CS2在水中溶解性不大
解析 根据8电子稳定结构可得出：
CS2的电子式类似于CO2的电子式,CS2的电子式是
CS2和CO2都属于非极性分子,结构相似,其熔点取决于分子间作用力,即相对分子质量大小,CS2的相对分子质量大于CO2,范德华力大,熔点高。
[基础过关]
题组一 键的极性与分子极性的关系
1．下列叙述正确的是（ ）
A．含有非极性键的分子一定是非极性分子
B．非极性分子中一定含有非极性键
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有关
答案 C
解析 含有非极性键的分子不一定是非极性分子,如H2O2;非极性分子中不一定含有非极性键,如CH4、CO2均是非极性分子,却都只含有极性键;键的极性只与成键原子是否相同有关,与分子的极性无关,分子的极性除与键的极性有关外,还与分子的立体构型有关。
2．下列化合物中,化学键的类型和分子的极性（极性或非极性）皆相同的是（ ）
A．CO2和SO2B．CH4和PH3
C．BF3和NH3D．HCl和HI
答案 D
解析 题目所给各物质分子中均为极性键。
CO2、CH4、BF3为非极性分子,SO2、PH3、NH3、HCl、HI为极性分子。
题组二 分子极性的判断方法
3．X、Y为两种不同元素,由它们组成的下列物质的分子中,肯定有极性的是（ ）
A．XY4B．XY3
C．XY2D．XY
答案 D
解析 XY为直线形分子,不同种元素对电子对吸引能力不同,分子必有极性。
4．NH3、H2S为极性分子,CO2、BF3、CCl4等为非极性分子,据上述事实可推出ABn型分子是非极性分子的经验规律为（ ）
A．分子中不能含有氢原子
B．在ABn分子中A原子的所有价电子都参与成键
C．在ABn分子中每个共价键相同
D．在ABn分子中A的相对原子质量应小于B的
答案 B
5．下列叙述正确的是（ ）
A．NH3是极性分子,分子中氮原子处在3个氢原子所组成的三角形的中心
B．CCl4是非极性分子,分子中碳原子处在4个氯原子所组成的正方形的中心
C．H2O是极性分子,分子中氧原子不处在2个氢原子所连成的直线的中央
D．CO2是非极性分子,分子中碳原子不处在2个氧原子所连成的直线的中央
答案 C
解析 NH3的氮原子以sp3杂化,形成三角锥形结构,电荷分布不对称,是极性分子;CCl4分子中C—Cl键为极性键,碳原子采取sp3杂化,且无孤电子对,分子构型为正四面体形,碳原子位于正四面体的中心;H2O分子中H—O键为极性键,氧采取sp3杂化,且有两对孤电子对,分子构型为V形,整个分子电荷分布不对称,为极性分子;CO2分子中碳采取sp杂化,分子构型为直线形,分子为非极性分子,碳原子位于2个氧原子所连成的直线的中央。
6．有一种AB2C2型分子,在该分子中A为中心原子。
下列关于该分子的立体构型和极性的说法中,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,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,则该分子可能为非极性分子
答案 C
解析
7．常温下三氯化氮（NCl3）是一种淡黄色液体,其分子结构呈三角锥形。
以下关于三氯化氮的说法中正确的是（ ）
A．分子中N—Cl键是非极性键
B．分子中不存在孤电子对
C．NCl3分子是极性分子
D．因N—Cl键的键能大,所以它的沸点高
答案 C
解析 NCl3电子式为
N原子上还有一对孤电子对;NCl3分子为极性分子,结构不对称,为三角锥形;N—Cl键为极性键,其键能大说明分子稳定,而物质熔、沸点的高低应受分子间作用力影响,与共价键强弱无关。
题组三 范德华力
8．下列关于范德华力的叙述正确的是（ ）
A．是一种较弱的化学键
B．分子间存在的较强的电性作用
C．直接影响物质的熔、沸点
D．稀有气体的原子间存在范德华力
答案 D
解析 范德华力是分子间存在的较弱的相互作用,它不是化学键且比化学键弱得多,只能影响由分子构成的物质的熔、沸点;稀有气体为单原子分子,分子之间靠范德华力相结合。
9．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．熔、沸点高低：
CH3CH3C．干冰易升华,SO2固体不易升华
D．氯化钠的熔点较高
答案 D
解析
[能力提升]
10．将下列粒子的符号填入相应的空格内：
CO2、（NH4）2SO4、SiCl4、H2S、C2H4、Cl2、NH3、H2O2、NaOH。
（1）只含非极性键的非极性分子：
____________________________________________;
（2）含极性键的非极性分子：
________________________________________________;
（3）既含极性键,又含非极性键的非极性分子：
________________________________;
（4）含非极性键的极性分子：
________________________________________________;
（5）含极性键的极性分子：
___________________________________________________
________________________________________________________________________;
（6）既含极性键,又含非极性键的极性分子：
__________________________________
________________________________________________________________________;
（7）全部由非金属元素组成的离子化合物：
____________________________________。
答案
（1）Cl2
（2）CO2、SiCl4、C2H4 （3）C2H4
（4）H2O2 （5）H2S、NH3、H2O2 （6）H2O2
（7）（NH4）2SO4
11．二氯化硫（Cl—S—S—Cl,直线形）是一种琥珀色液体,是合成硫化染料的重要原料。
（1）写出它的电子式：
___________________________________________________________。
（2）指出它分子内的键型：
______________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）估计它能不能易溶于水：
____________。
（4）指出硫元素的化合价为________。
答案
（1）
（2）S—S键是非极性共价键,S—Cl键是极性共价键 （3）不能 （4）＋1价
解析 二氯化硫是直线形分子,其正负电荷中心重合,属非极性分子。
H2O是极性溶剂,其不易溶于水。
在该分子中由于Cl的电负性比S元素的强,且原子间以单键相结合,故氯元素呈－1价,因此S呈＋1价。
12．今有三种物质AC2、B2C2、AD4,且AC2为气体,元素A的最高正价和最低负价绝对值相等,元素B的单质能在C的气态单质中剧烈燃烧,火焰呈黄色,并生成淡黄色固体B2C2;元素D的负一价阴离子电子层结构与氩原子相同,则：
（1）A、B、C、D的元素符号分别为________、________、________、________。
（2）AC2分子内含________（填“极性”或“非极性”,下同）键,属于________分子;AD4分子内含________键,属________分子。
（3）B2C2的电子式为________________________,属于________（填“离子”或“共价”）化合物。
答案
（1）C Na O Cl
（2）极性 非极性 极性
非极性 （3）
离子
13．已知N、P同属于元素周期表的第ⅤA族元素,N在第二周期,P在第三周期。
NH3分子呈三角锥形,N原子位于锥顶,3个H原子位于锥底,N—H键间的夹角是107°。
（1）PH3分子与NH3分子的构型关系是________（填“相同”“相似”或“不相似”）,P—H键________（填“有”或“无”）极性,PH3分子________（填“有”或“无”）极性。
（2）NH3与PH3相比,热稳定性更强的是________。
（3）NCl3是一种淡黄色油状液体,下列对NCl3的有关描述正确的是________。
a．该分子呈平面三角形
b．该分子为非极性分子
c．它的沸点比PCl3的低
d．因N—Cl键的键能大,所以NCl3沸点高
答案
（1）相似 有 有
（2）NH3 （3）c
解析
（1）N原子与P原子结构相似,NH3分子与PH3分子的结构也相似,P—H键为不同元素原子之间形成的共价键,为极性键。
（2）由N、P在元素周期表中的位置关系和元素周期律知,N比P的非金属性强。
由元素的非金属性与氢化物之间的热稳定性关系知,NH3比PH3的热稳定性强。
（3）NCl3中N原子的价电子对数为
＝4,孤电子对数为1,所以该分子为三角锥形,由于3个N—Cl极性键的排列不对称,所以该分子为极性分子;NCl3与PCl3的组成和结构相似,相对分子质量NCl3小于PCl3,沸点NCl3低于PCl3;NCl3的沸点与N—Cl键的键能无关。
14．已知H2O2的结构如下图所示：
H2O2分子不是直线形的,两个H原子犹如在半展开的书的两面上,氧原子则在书的夹缝上,书页角为93°52′,而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′,试回答：
（1）写出H2O2分子的电子式和结构式。
（2）写出分子内的键型。
（3）估计它难溶于CS2,简要说明原因。
（4）指出氧元素的化合价,简要说明原因。
答案
（1）
（2）分子内既有极性键,又有非极性键。
（3）因H2O2为极性分子,而CS2为非极性溶剂,故H2O2难溶于CS2中。
（4）氧为－1价;因O—O键为非极性键,而O—H键为极性键,共用电子对偏向氧,故氧为－1价。
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