第二章第三节第1课时 键的极性和分子的极性 范德华力和氢键知识分享.docx
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第二章第三节第1课时键的极性和分子的极性范德华力和氢键知识分享
第三节 分子的性质
第1课时 键的极性和分子的极性 范德华力和氢键
1.了解共价键的极性和分子的极性及产生极性的原因。
2.知道范德华力、氢键对物质性质的影响。
3．能应用分子结构的知识判断分子的极性。
键的极性和分子的极性[学生用书P28]
1．键的极性
2．分子的极性
3．键的极性和分子的极性的关系
（1）一般只含非极性键的分子是非极性分子。
（2）含有极性键的分子，若分子结构是空间对称的，则为非极性分子，否则是极性分子。
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）极性分子中不可能含有非极性键。
（ ）
（2）离子化合物中不可能含有非极性键。
（ ）
（3）非极性分子中不可能含有极性键。
（ ）
（4）一般极性分子中含有极性键。
（ ）
（5）H2O、CO2、CH4都是非极性分子。
（ ）
答案：
（1）×
（2）× （3）× （4）√ （5）×
2．下列各组物质中，都是由极性键形成极性分子的一组是（ ）
A．CH4和Br2 B．NH3和H2O
C．H2S和CCl4D．CO2和HCl
解析：
选B。
CH4、CCl4、CO2都是由极性键形成的非极性分子，NH3、H2O、H2S都是由极性键形成的极性分子，Br2是由非极性键形成的非极性分子。
分子极性的判定
1．判断分子极性的一般思路
2．判断ABn型分子极性的方法
（1）化合价法：
ABn型分子中，中心原子的化合价的绝对值等于该原子的价电子数时，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，该分子为极性分子。
具体实例如下：
分子
BF3
CO2
SO3（g）
H2O
NH3
SO2
中心原子的化
合价的绝对值
3
4
6
2
3
4
中心原子的
价电子数
3
4
6
6
5
6
分子极性
非极性
非极性
非极性
极性
极性
极性
（2）根据键的极性、分子立体构型判断
类型
实例
键的极性
立体构型
分子极性
X2
H2、N2
非极性键
直线形
非极性分子
XY
HCl、NO
极性键
直线形
极性分子
XY2（X2Y）
CO2、CS2
极性键
直线形
非极性分子
SO2
极性键
V形
极性分子
H2O、H2S
极性键
V形
极性分子
XY3
BF3
极性键
平面三角形
非极性分子
NH3
极性键
三角锥形
极性分子
XY4
CH4、CCl4
极性键
正四面体形
非极性分子
下列叙述中正确的是（ ）
A．NH3、CO、CO2都是极性分子
B．CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子
C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强
D．CS2、H2O、C2H2都是直线形分子
[解析] CO2是非极性分子，A项错误。
非金属性：
F＞Cl＞Br＞I，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，故HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱，C项错误。
由价层电子对互斥理论可知，H2O分子的立体构型为V形，D项错误。
[答案] B
（1）非金属单质中，O3是V形分子，为空间不对称结构，故O3为极性分子（非金属单质中的特例）。
（2）可从
分子立体结构是否对称来判断复杂的多原子分子是极性分子还是非极性分子。
如H—C≡N为直线形分子，为不对称结构，属于极性分子；又如H2O2的结构式为H—O—O—H，其立体结构如图所示，它不是对称结构，属于极性分子。
键的极性与分子的极性
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
解析：
选A。
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O2、H2、N2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称，正电中心和负电中心重合，就是非极性分子，如CH4、CO2、CCl4、CS2等；C项错误，非极性分子不一定是双原子单质分子，如CH4；D项错误，非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4、CO2等。
2．下列物质中既有极性键，又有非极性键的非极性分子是（ ）
A．二氧化硫 B．四氯化碳
C．双氧水D．乙烯
解析：
选D。
SO2只含极性键，是极性分子；四氯化碳是只含极性键的非极性分子；H2O2是既含极性键（O—H）又含非极性键（O—O）的极性分子；乙烯是既含极性键（C—H）又含非极性键（C===C）的非极性分子。
3．PH3又称磷化氢，在常温下是一种无色、有大蒜气味的气体，电石气的杂质中常含有它。
它的结构与NH3分子结构相似。
以下关于PH3的叙述中正确的是（ ）
A．PH3是非极性分子
B．PH3分子中有未成键的电子对
C．PH3是一种强氧化剂
D．PH3分子中的P—H键是非极性键
解析：
选B。
PH3与NH3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。
P—H键是由不同种原子形成的共价键，属于极性键。
根据PH3的分子结构可知该分子的正电中心和负电中心不重合，故分子有极性。
PH3中P呈－3价，具有很强的还原性。
分子间作用力及其对物质性质的影响[学生用书P29]
1．范德华力
2．氢键
（1）概念
由已经与电负性很大的原子（如N、F、O）形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力。
（2）表示方法
氢键通常用A—H…B—表示，其中A、B为N、O、F，“—”表示共价键，“…”表示形成的氢键。
（3）分类
氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两类。
存在分子间氢键。
前者的沸点低于后者。
（4）特征
氢键不属于化学键，属于一种较弱的作用力，比化学键的键能小1～2个数量级。
（1）强度：
共价键＞氢键＞范德华力。
（2）氢键键长一般定义为A—H…B的长度，而不是H…B的长度。
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）分子间作用力是分子间相互作用力的总称。
（ ）
（2）分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高，分子内氢键使物质的熔、沸点降低。
（ ）
（3）氢键属于分子间作用力。
（ ）
（4）氢键是一种特殊的化学键，它广泛存在于自然界中。
（ ）
（5）HF的沸点较高，是因为H—F键的键能很大。
（ ）
答案：
（1）√
（2）√ （3）√ （4）× （5）×
2．下列叙述正确的是（ ）
A．F2、Cl2、Br2、I2单质的熔点依次升高，与分子间作用力大小有关
B．H2S的相对分子质量比H2O的大，其沸点比水的高
C．稀有气体的化学性质比较稳定，是因为其键能很大
D．干冰汽化时破坏了共价键
解析：
选A。
A项，从F2→I2，相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔、沸点升高；B项，H2O分子之间有氢键，其沸点高于H2S；C项，稀有气体分子为单原子分子，分子内无化学键，其化学性质稳定是因为原子的最外层为8电子稳定结构（He为2个）；D项，干冰汽化破坏的是范德华力，并未破坏共价键。
1．范德华力对物质性质的影响
（1）对物质熔、沸点的影响
①通常组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点通常越高。
如熔、沸点：
F2＜Cl2＜Br2＜I2；CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4。
②分子组成相同的物质（即互为同分异构体），分子对称性越强，范德华力越小，物质的沸点通常越低。
如沸点：
对二甲苯＜间二甲苯＜邻二甲苯。
③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、沸点通常越低。
如熔、沸点：
N2＜CO。
（2）对物质溶解性的影响
溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大，则溶质分子的溶解度越大。
如I2、Br2与苯分子间的范德华力较大，故I2、Br2易溶于苯中，而水与苯分子间的范德华力很小，故水很难溶于苯中。
范德华力只影响物质的物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。
2．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，除破坏普通的分子间作用力外，还需要破坏分子间的氢键，消耗更多的能量，所以存在着分子间氢键的物质一般具有较高的熔点和沸点。
例如：
ⅤA～ⅦA族元素的氢化物中，NH3、H2O和HF的熔、沸点比同主族相邻元素的氢化物的熔、沸点高，这种反常现象是由于它们各自的分子间形成了氢键，如图所示。
②互为同分异构体的物质，能形成分子内氢键的，其熔、沸点比能形成分子间氢键的物质的低。
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，需要较多的能量克服分子间氢键，所以对羟基苯甲醛的熔、沸点高于邻羟基苯甲醛的。
（2）氢键对物质溶解度的影响
如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶解度增大。
由于氨分子与水分子间能形成氢键，且都是极性分子，所以NH3极易溶于水。
低级的醇、醛、酮等可溶于水，都与它们的分子能与水分子形成氢键有关。
（3）氢键的存在引起密度的变化
由于水分子之间的氢键，水结冰时，体积变大，密度变小。
冰融化成水时，体积减小，密度变大。
在接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互“缔合”，形成“缔合分子”，这种水蒸气的相对分子质量比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大。
（2017·兰州高二检测）根据下列表1和表2数据，回答问题：
表1 ⅤA、ⅥA、ⅦA族氢化物沸点
化合物
沸点/℃
化合物
沸点/℃
化合物
沸点/℃
H2O
100
HF
19.5
NH3
－33.3
H2S
－60.7
HCl
－84
PH3
－87.4
H2Se
－42
HBr
－67.0
AsH3
－62
H2Te
－1.8
HI
－35.4
SbH3
a
表2 常见物质的沸点
结构简式
分子式
相对分子质量
沸点/℃
①H—OH
H2O
18
100
②CH3OH（甲醇）
CH4O
32
64
③CH3CH2OH（乙醇）
C2H6O
46
78
④CH3COOH（乙酸）
C2H4O2
60
118
⑤CH3COCH3（丙酮）
C3H6O
58
56
⑥CH3CH2CH2OH（丙醇）
C3H8O
60
97
⑦CH3CH2OCH3（甲乙醚）
C3H8O
60
11
（1）表1中a的范围是________。
（2）根据表1数据，同主族元素简单氢化物沸点高低的规律是
________________________________________________________________________。
（3）根据表2沸点数据找规律，由②③⑥得出：
________________________________________________________________________；
由①④⑥得出：
______________________________________。
[解析]
（1）从表1数据可以得出－62＜a＜－33.3。
（2）水、氟化氢、氨分子间存在氢键，沸点出现“反常”，因此同主族元素简单氢化物沸点高低与氢键和相对分子质量有关。
（3）表2中规律仍然要从氢键、相对分子质量等因素变化得出。
[答案]
（1）－62＜a＜－33.3
（2）同主族元素简单氢化物沸点随相对分子质量增大而升高，如果含氢键，该氢化物沸点最高
（3）组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，沸点越高 分子间存在氢键，会使其沸点升高，分子极性越大，氢键越强，沸点越高
范德华力的概念及其对物质性质的影响
1．下列关于范德华力的叙述中，正确的是（ ）
A．范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键
B．范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题
C．任何分子间在任意情况下都会产生范德华力
D．范德华力非常微弱，故破坏分子间的范德华力不需要消耗能量
解析：
选B。
范德华力的实质也是一种电性作用，但范德华力是分子间较弱的作用力，不是化学键，A错误；化学键是微粒间的强烈的相互作用，范德华力是分子间较弱的作用力，B正确；若分子间的距离足够远，则分子间没有范德华力，C错误；虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量，D错误。
2．下列关于范德华力影响物质性质的叙述中，正确的是（ ）
A．范德华力是决定由分子构成的物质的熔、沸点高低的唯一因素
B．范德华力与物质的性质没有必然的联系
C．范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质
D．范德华力仅影响物质的部分物理性质
解析：
选D。
范德华力是一种分子间作用力，因此范德华力不会影响物质的化学性质，只影响物质的部分物理性质。
氢键的概念及其对物质性质的影响
3．下列物质的性质或数据与氢键无关的是（ ）
A．氨气极易溶于水
B．邻羟基苯甲酸
的熔点为159℃，对羟基苯甲酸
的熔点为213℃
C．乙醚微溶于水，而乙醇可与水以任意比互溶
D．HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多
解析：
选D。
NH3与H2O分子之间可以形成氢键，增大了NH3在水中的溶解度；邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，而对羟基苯甲酸形成分子间氢键，分子间氢键增大了分子间作用力，使对羟基苯甲酸的熔、沸点比邻羟基苯甲酸的高；乙醇分子结构中含有羟基，可以与水分子形成分子间氢键，从而增大了乙醇在水中的溶解度，使其能与水以任意比互溶，而乙醚分子结构中无羟基，不能与水分子形成氢键，在水中的溶解度比乙醇小得多；HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多的原因是H—F键的键能比H—Cl键的大，与氢键无关。
4．短周期的5种非金属主族元素，其中A、B、C的外围电子排布可表示为A：
asa，B：
bsbbpb，C：
csccp2c，D与B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中电负性最大的元素。
请回答下列问题：
（1）由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，分子①BC2、②BA4、③A2C2、④BE4中，属于极性分子的是________（填序号）。
（2）C的氢化物比下一周期同主族元素的氢化物沸点要高，其原因是_________________。
（3）B、C两元素都能和A元素组成常见的溶剂，其分子式分别为________、________。
（4）BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为____________________（用化学式表示）。
解析：
由s轨道最多可容纳2个电子且5种元素都为非金属元素可得：
a＝1，b＝c＝2，即A为H，B为C，C为O。
由D与B同主族，且为短周期非金属元素得D为Si；由E在C的下一周期且E为同周期中电负性最大的元素可知E为Cl。
（1）①、②、③、④分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中H2O2为极性分子，其他为非极性分子。
（2）C的氢化物为H2O，H2O分子间可形成氢键，是其沸点较高的重要原因。
（3）B、A两元素组成苯，C、A两元素组成水，两者都为常见的溶剂。
（4）BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4，三者结构相似，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，故它们的沸点从高到低的顺序为SiCl4＞CCl4＞CH4。
答案：
（1）③
（2）H2O分子间形成氢键
（3）C6H6 H2O
（4）SiCl4＞CCl4＞CH4
重难易错提炼
1.判断分子极性的方法
（1）由非极性键构成的双原子分子一定是非极性分子，如H2、O2等。
（2）由极性键构成的分子可能是极性分子，也可能是非极性分子。
①若分子的立体构型呈对称结构，则为非极性分子，如CO2、CH4等；
②若分子的立体构型不对称，则为极性分子，如NH3、CH3Cl等。
2.范德华力、氢键对物质性质影响的规律
范德华力：
影响物质的熔点、沸点等物理性质；组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。
如熔、沸点：
F2＜Cl2＜Br2＜I2，CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4。
氢键：
分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大。
如熔、沸点：
H2O＞H2S，HF＞HCl，NH3＞PH3。
课后达标检测[学生用书P70（单独成册）]
[基础巩固]
1．下列物质中，含有非极性键的共价化合物是（ ）
A．HCl B．Na2O2
C．C2H2D．CH4
解析：
选C。
Na2O2中含有非极性键，但Na2O2为离子化合物，C2H2分子中碳原子间为非极性键，且C2H2为共价化合物。
2．卤素单质从F2到I2在常温常压下的聚集态由气态、液态到固态的原因是（ ）
A．原子间的化学键键能逐渐减小
B．范德华力逐渐增大
C．原子半径逐渐增大
D．氧化性逐渐减弱
解析：
选B。
卤素单质从F2到I2结构相似，相对分子质量依次增大，范德华力依次增大，分子的熔、沸点依次升高。
3．下列物质的分子中，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
解析：
选B。
根据结构可以判断A项中H2S，D项中NH3、HCl分子属于极性分子，排除A、D；Cl2分子中无极性键，排除C；故正确答案为B。
4．下列叙述正确的是（ ）
A．构成单质分子的微粒一定含有共价键
B．由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物
C．非极性键只存在于双原子单质分子里
D．不同元素组成的多原子分子里的化学键一定都是极性键
解析：
选B。
0族元素的单质是单原子分子，不含共价键，A错；铵盐是一类全由非金属元素组成的离子化合物，B正确；多原子单质分子或多原子化合物（如烷烃）也可以存在非极性键，C、D均错。
5.
（2017·开封高二质检）用一带静电的有机玻璃棒靠近A、B两种纯液体流，现象如图所示，下列关于A、B两种液体分子的极性判断正确的是（ ）
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、B都是极性分子
D．A、B都是非极性分子
解析：
选B。
有机玻璃棒带电，靠近纯液体流后B液体流发生偏离，说明液体B有极性，故A是非极性分子，B是极性分子。
6．下列物质的熔、沸点比较正确的是（ ）
A．HBr>HI
B．CH4>CCl4
C．NH3>PH3
D．CH3CH2CH3>CH3CH2OH
解析：
选C。
A、B、C三组都是组成和结构相似的分子，熔、沸点的比较主要是比较分子间作用力的大小。
A、B项中两组分子之间只存在范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高，A、B均错。
C项中NH3分子之间还存在氢键，因此其沸点比PH3高，C正确。
D项中CH3CH2OH是乙醇，由于氢键的作用，常温下为液态，而CH3CH2CH3是丙烷——液化气的主要成分，常温下为气态，D错。
7．关于氢键，下列说法正确的是（ ）
A．由于冰中的水分子间存在氢键，所以其密度大于液态水
B．可以用氢键解释接近沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式（H2O）计算出来的相对分子质量大
C．分子间氢键和分子内氢键都会使熔、沸点升高
D．水加热到很高的温度都难以分解，这是由于氢键所致
解析：
选B。
A.由于冰中的水分子间存在氢键，增大了分子之间的距离，所以其密度小于液态水，错误；B.由于水分子之间存在氢键，使水分子通常以几个分子缔合的形式存在，所以接近沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式（H2O）计算出来的相对分子质量大，正确；C.分子间氢键使熔、沸点升高，而分子内氢键则会使熔、沸点降低，错误；D.水加热到很高的温度都难以分解，这是由于分子内的H—O共价键强的缘故，与分子间的氢键无关，错误。
8．（2017·南昌高二检测）下列有关物质性质判断正确且可以用范德华力来解释的是（ ）
A．沸点：
HBr＞HCl
B．沸点：
CH3CH2Br＜C2H5OH
C．稳定性：
HF＞HCl
D．—OH上氢原子的活泼性：
H—O—H＞C2H5—O—H
解析：
选A。
HBr与HCl结构相似，HBr的相对分子质量比HCl大，HBr分子间的范德华力比HCl强，所以其沸点比HCl高；C2H5Br的沸点比C2H5OH低是由于C2H5OH分子间形成氢键而增大了分子间作用力的缘故；HF比HCl稳定是由于H—F键键能比H—Cl键键能大的缘故；H2O分子中的O—H键比C2H5OH中的O—H键更容易断裂是由于—C2H5的影响使O—H键极性减弱的缘故。
9．若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。
在变化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是（ ）
A．氢键 范德华力 非极性键
B．氢键 氢键 极性键
C．氢键 极性键 范德华力
D．范德华力 氢键 非极性键
解析：
选B。
因为O的电负性较大，在雪花、水、水蒸气中存在O—H…O氢键，故在实现“雪花→水→水蒸气”的变化阶段主要破坏了水分子间的氢键，而实现“水蒸气→氧气和氢气”的变化则破坏了O—H极性共价键。
10．在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2、BF3分子中：
（1）以非极性键结合的非极性分子是________；
（2）以极性键结合的具有直线形结构的非极性分子是________；
（3）以极性键结合的具有正四面体形结构的非极性分子是________；
（4）以极性键结合的具有三角锥形结构的极性分子是________；
（5）以极性键结合的具有sp3杂化轨道结构的分子是________；
（6）以极性键结合的具有sp2杂化轨道结构的分子是________。
解析：
HF是含有极性键的双原子分子，为极性分子；H2O中氧原子采取sp3杂化，与H原子形成极性键，为极性分子；NH3中有极性键，N原子采取sp3杂化，为三角锥形结构；CS2与CO2相似，为由极性键形成的直线形非极性分子；CH4中C原子采取sp3杂化与H原子形成极性键，为正四面体构型的非极性分子；N2是由非极性键结合的非极性分子；BF3中B原子采取sp2杂化，与F形成极性键，为非极性分子。
答案：
（1）N2
（2）CS2 （3）CH4 （4）NH3 （5）H2O、NH3、CH4 （6）BF3
11．如图中A、B、C、D四条曲线分别表示第ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的简单氢化物的沸点变化趋势，其中表示第ⅥA族元素简单氢化物的沸点变化趋势的是曲线________，表示第ⅣA族元素简单氢化物的沸点变化趋势的是曲线________。
同一主族中第三、四、五周期元素的简单氢化物的沸点依次升高，其原因是______________________。
曲线A、B、C中第二周期元素的简单氢化物的沸点显著高于第三周期元素的简单氢化物的沸点，其原因是________________________。
解析：
第二周期第ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的简单氢化物中，水的沸点最高，因此曲线A表示第ⅥA族元素简单氢化物的沸点变化趋势；第ⅣA族元素的简单氢化物都为非极性分子，分子间作用力只有范德华力，不存在氢键，只有曲线D中第二周期元素的简单氢化物中不存在氢键，沸点较低；同一主族中第三、四、五周期元素的简单氢化物中不存在氢键，分子间作用力只
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