学年人教版高中化学选修三学案第2章 第3节 第1课时 键的极性和分子的极性范德华力和氢键 Word.docx
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学年人教版高中化学选修三学案第2章第3节第1课时键的极性和分子的极性范德华力和氢键Word
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
学习目标：
1.了解共价键的极性和分子的极性及产生极性的原因。
（重点）2.了解范德华力的实质及对物质性质的影响。
3．了解氢键的实质、特点、形成条件及对物质性质的影响。
（重点）
[自主预习·探新知]
1．键的极性和分子的极性
（1）键的极性
（2）分子的极性
（3）键的极性和分子极性的关系
①只含非极性键的分子一定是非极性分子。
②含有极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性的向量和是否等于零而定，等于零时是非极性分子。
微点拨：
（1）只含非极性键的分子一定是非极性分子。
（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。
2．分子间作用力和氢键及其对物质性质的影响
（1）范德华力及其对物质性质的影响
①范德华力：
②范德华力对物质性质的影响：
范德华力主要影响物质的物理性质，如熔、沸点，范德华力越大，熔、沸点越高。
（2）氢键及其对物质性质的影响
①氢键：
②氢键对物质性质的影响：
a．当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将升高。
b．当形成分子内氢键时，物质的熔、沸点将降低。
c．水结冰时，体积膨胀，密度减小，接近沸点时形成“缔合分子”。
[基础自测]
判断对错（对的在括号内打√，错的在括号内打×）
（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（ ）
[答案]
（1）×
（2）× （3）√ （4）×
[合作探究·攻重难]
分子的极性和键的极性的判断
已知H2O2的分子空间结构可在二面角中表示，如图所示：
。
[思考交流]
1．分析H2O2分子中共价键的种类有哪些？
【提示】 H2O2分子中H—O键为极性共价键，O—O键为非极性共价键。
2．H2O2分子中正电、负电中心是否重合？
H2O2属于极性分子还是非极性分子？
【提示】 不重合。
H2O2属于极性分子。
（1）键的极性的判断方法
（2）分子极性的判断方法①化合价法：
ABm型分子中，中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数时，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
BF3
CO2
PCl5
SO3
H2O
NH3
SO2
中心原子化
合价绝对值
3
4
5
6
2
3
4
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立体构型判断。
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
双原子
分子
H2
非极性键
—
直线形
非极性分子
HCl
极性键
—
直线形
极性分子
三原子
分子
H2O
极性键
105°
V形
极性分子
CO2
极性键
180°
直线形
非极性分子
四原子
分子
BF3
极性键
120°
平面三角形
非极性分子
NH3
极性键
107°
三角锥形
极性分子
五原子
分子
CH4
极性键
109°28′
正四面体形
非极性分子
CH3Cl
极性键
—
四面体形
极性分子
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。
CH4、BF3、CO2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。
H2O、NH3、NF3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。
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）极性分子中一定有极性键，非极性分子中不一定含有非极性键。
例如CH4是非极性分子，只有极性键。
（3）含有非极性键的分子不一定为非极性分子，如H2O2是含有非极性键的极性分子。
[对点训练]
1．下列关于粒子结构的描述不正确的是（ ）
【导学号：
79652092】
A．H2S和NH3均是价电子总数为8的极性分子
B．HS－和HCl均是含1个极性键的18电子粒子
C．CH2Cl2和CCl4均是四面体构型的非极性分子
D．SO2和SO3的杂化轨道类型均为sp2，空间构型分别为V形、平面三角形
C [A.H2S中氢、硫元素间形成极性键，且立体构型不对称，属于极性分子；NH3中含有极性键，立体构型为三角锥形，正负电荷的中心不重合，属于极性分子，故A正确；B.HS－和HCl都只含一个极性键，都具有18个电子，故B正确；C.CH2Cl2正负电荷的中心不重合，是极性分子，故C错误；D.SO2中硫原子形成两个σ键，孤电子对数为1/2×（6－2×2）＝1，价层电子对数为3，为sp2杂化，分子立体构型为V形，三氧化硫分子中，中心原子硫原子最外层有6个电子，外围有三个原子，所以不含孤电子对，价层电子对数为σ键个数＋孤电子对数＝3＋1/2×（6－3×2）＝3，为sp2杂化，三氧化硫分子为平面三角形结构，故D正确。
]
范德华力、氢键及共价键的比较
范德华力
氢键
共价键
概念
物质分子之间普遍存在的一种相互作用力
由已经与电负性很大的原子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
原子间通过共用电子对所形成的相互作用
分类
—
分子内氢键、分子间氢键
极性共价键、非极性共价键
特征
无方向性、饱和性
有方向性、饱和性
有方向性、饱和性
强度
比较
共价键＞氢键＞范德华力
影响
强度
的因
素
①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大
②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大
对于A—H…B—，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，作用力越大
成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定
对物
质性
质的
影响
①影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质，②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F2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
①影响分子的稳定性
②共价键键能越大，分子稳定性越强
[对点训练]
2．下列两组命题中，B组中命题正确，且能用A组中的命题加以解释的是
（ ）【导学号：
79652093】
A组
B组
Ⅰ.H—I键的键能大于H—Cl键的键能
①HI比HCl稳定
Ⅱ.H—I键的键能小于H—Cl键的键能
②HCl比HI稳定
Ⅲ.H2S的范德华力大于H2O的范德华力
③H2S的沸点比H2O的高
Ⅳ.HI的范德华力小于HCl的范德华力
④HI的沸点比HCl的低
A.Ⅰ ① B．Ⅱ ②
C．Ⅲ ③D．Ⅳ ④
B [碘和氯属于同主族，碘的原子半径大于氯的原子半径，碘的非金属性弱于氯的非金属性，H—Cl键的键能大于H—I键的键能，HCl的稳定性大于HI的稳定性，A错，B对；HCl和HI结构相似，HI的范德华力大于HCl的范德华力，HI的熔沸点要高于HCl的熔沸点；H2S的结构与H2O的结构相似，但由于H2O分子间存在较强的氢键，故H2O的熔沸点高。
]
[当堂达标·固双基]
1．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．乙炔
D [分子中既有极性键又有非极性键，则分子中必须既有同种元素原子间成键又有不同种元素原子间成键，而在A、B选项中同种原子间没有成键，也就没有非极性键；分子为非极性分子，则分子中原子的排列一定是中心对称的，只有这样才能使分子中正负电荷的中心重合，分子无极性。
]
2．下列现象与化学键有关的是（ ）
A．F2、Cl2、Br2、I2单质的熔点依次升高
B．H2O的沸点远高于H2S的沸点
C．H2O在高温下也难分解
D．干冰气化
C [在A项中，卤素单质分子间存在着分子间作用力，且相对分子质量越大，分子间作用力越强，单质的熔、沸点也就越高。
B项中由于H2O分子间存在氢键，使分子间作用力增强，所以H2O的沸点要比H2S的高。
C项中水分解要破坏化学键，由于H—O键键能很大，在较高温度时也难打开，所以H2O分子很稳定，与共价键有关。
D项，在干冰中，CO2分子间通过范德华力结合在一起，在气化时需要克服范德华力，而CO2分子内的化学键并没有断裂。
]
3．已知H2O2的分子空间结构可在二面角中表示，如图所示，则有关H2O2结构的说法中正确的是（ ）
【导学号：
79652094】
A．分子的正、负电荷中心重合
B．分子中只有极性键
C．它是极性分子
D．它是非极性分子
C [由H2O2的结构式可以看出，该分子中存在H—O极性键和O—O非极性键；由分子空间结构可以看出，其分子正、负电荷中心不重合，故为极性分子。
]
4．NCl3是一种淡黄色油状液体，测定其分子具有三角锥形结构，下列对NCl3的有关描述正确的是（ ）
A．它是一种非极性分子
B．分子中存在非极性共价键
C．它的沸点比PCl3的低
D．因N—Cl键的键能大，所以NCl3沸点高
C [NCl3分子具有三角锥形结构，结构不对称，它是由N—Cl极性键构成的极性分子。
NCl3与PCl3组成、结构相似，因相对分子质量NCl3＜PCl3，故NCl3的沸点比PCl3的低。
由分子构成的物质，键能的大小影响分子的稳定性，而分子间作用力的大小影响其熔、沸点的高低。
]
5．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°。
【导学号：
79652095】
（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________极性（填“有”或“无”），PH3分子________极性（填“有”或“无”）。
（2）NH3与PH3相比，热稳定性更强的是________。
（3）NH3与PH3在常温、常压下都是气体，但NH3比PH3易液化，其主要原因是________。
A．键的极性N—H比P—H强
B．分子的极性NH3比PH3强
C．相对分子质量PH3比NH3大
D．NH3分子之间存在特殊的分子间作用力
[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）“易液化”属于物质的物理性质，NH3与PH3都是通过共价键形成的分子，物理性质与化学键无关。
按照范德华力与物质的物理性质的关系分析，应该是PH3比NH3的沸点高，PH3比NH3易液化。
但由于NH3存在分子间氢键，故NH3比PH3易液化。
[答案]
（1）相似 有 有
（2）NH3 （3）D
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