高中化学 第二章 分子结构与性质 2.3.1 分子的极性 新人教版选修3

目标导航预习导引目标导航预习导引一二三一、键的极性和分子的极性1.共价键的极性共价键有两种:极性共价键和非极性共价键。由不同种原子形成共价键时,电子对会发生偏移,形成极性键。极性键中的两个键合原子,一个呈正电性(δ+),另一个呈负电性(δ-)。由同种原子形成共价键时,电子对不发生偏移,这种共价键是非极性键。2.分子的极性分子有极性分子和非极性分子之分。在极性分子中,正电中心和负电中心不重合,使分子的某一部分呈正电性(δ+),另一部分呈负电性(δ-);非极性分子的正电中心和负电中心重合。分子的极性是分子中化学键的极性的向量和,向量和为零则为非极性分子,否则为极性分子。目标导航预习导引一二三3.键的极性与分子的极性的关系(1)只含有非极性键的分子一定是非极性分子。(2)含极性键的分子,如果分子结构是对称的,则为非极性分子,否则是极性分子。举例说明:非极性分子中不一定含有非极性键,含有非极性键的分子不一定为非极性分子。答案:CH4是非极性分子,只有极性键。H2O2是含有非极性键的极性分子。目标导航预习导引一二三二、范德华力1.降温加压时气体会液化,降温时液体会凝固,这是由于分子间存在范德华力。该力很弱,约比化学键的能量小1~2数量级。2.范德华力的影响因素:范德华力的大小主要取决于相对分子质量和分子的极性。相对分子质量越大、分子的极性越大,范德华力也越大。Cl2、Br2、I2均为第ⅦA族元素的单质,它们的组成和化学性质相似,你能解释常温下它们的状态分别为气体、液体、固体的原因吗?答案:Cl2、Br2、I2的组成和结构相似,由于相对分子质量逐渐增大,所以范德华力逐渐增大,故熔、沸点升高,状态由气体变为液体、固体。目标导航预习导引一二三三、氢键1.定义:氢键是一种分子间作用力,它是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另外一个电负性很大的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。2.对水的影响:氢键的存在,大大加强了水分子之间的作用力,使水的熔、沸点较高。3.存在:氢键普遍存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间。4.类型:氢键不仅存在于分子间,还能存在于分子内,如邻羟基苯甲醛可形成分子内氢键,而对羟基苯甲醛可形成分子间氢键。5.示方式:A—H…B—,A、B为N、O、F,“—”表示共价键,“…”表示形成的氢键。一二知识精要典题例解迁移应用一、范德华力对物质性质的影响范德华力影响物质的物理性质,主要包括熔点、沸点、溶解性等。1.对于组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,范德华力越大,克服范德华力所需消耗的能量越大,物质的熔、沸点就越高。卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)、ⅣA族元素的氢化物(CH4、SiH4、GeH4、SnH4)和卤化氢(HCl、HBr、HI)的熔、沸点逐渐升高,这是因为范德华力逐渐增大的缘故。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。一二3.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。4.对物质溶解性的影响:影响固体溶解度的因素主要是温度;影响气体溶解度的因素主要是温度和压强。物质溶解性的“相似相溶”原理,其实质是由范德华力的大小决定的。一般来说,同是非极性分子,相对分子质量越大,溶解度越大。知识精要典题例解迁移应用一二知识精要典题例解迁移应用【例1】某化学科研小组对范德华力提出了以下几种观点,你认为正确的是　　　　　。(导学号52700030) A.范德华力存在于所有物质中B.范德华力是影响所有物质物理性质的因素C.Cl2相对于其他气体来说,是易液化的气体,由此可以得出结论,范德华力属于一种强作用D.范德华力属于既没有方向性也没有饱和性的静电作用E.范德华力是普遍存在的一种分子间作用力,属于电性作用F.范德华力比较弱,但范德华力越强,物质的熔点和沸点越高一二解析:范德华力其实质也是一种分子之间的电性作用,由于分子本身不显电性,因此范德华力比较弱,作用力较小。随着分子间距的增加,范德华力迅速减弱,所以范德华力作用范围很小;范德华力只是影响由分子构成的物质的某些物理性质(如熔、沸点以及溶解度等)的因素之一;在常见气体中,Cl2的相对分子质量较大,范德华力较强,所以易液化,但相对于化学键来说,范德华力仍属于弱作用。故D、E、F三种说法正确。答案:DEF知识精要典题例解迁移应用一二知识精要典题例解迁移应用下列有关范德华力的叙述正确的是(　　)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不同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,故破坏范德华力不需要消耗能量解析:范德华力是分子与分子之间的一种相互作用,其实质与化学键类似,也是一种电性作用,但两者的区别是作用力的强弱不同,范德华力很弱,约比化学键的能量小1~2数量级,故范德华力不是化学键;虽然范德华力非常微弱,但破坏它时也要消耗能量;范德华力普遍存在于分子之间,但也必须满足一定的距离要求,若分子间的距离足够大,分子之间很难产生相互作用。答案:B一二知识精要思考探究典题例解迁移应用二、氢键对物质性质的影响氢键影响物质的物理性质,主要包括熔点、沸点、密度、溶解性等。1.氢键的存在使分子间因氢键而发生“缔合”,形成“缔合分子”。如相当多的H2O分子、HF分子“缔合”而形成(H2O)n分子、(HF)n分子(“缔合分子”)。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用2.氢键的存在大大增强了分子间作用力,引起物质的熔、沸点反常。如H2O、HF、NH3的沸点分别比ⅥA、ⅦA、ⅤA族其他元素的氢化物的沸点高出许多;C2H5OH与C3H8的相对分子质量接近,但C2H5OH的沸点远比C3H8的高;HCOOH、CH3COOH的沸点比与它们相对分子质量相近的醚、卤代烃等有机物的熔、沸点高等。分子内氢键的形成减弱了分子间的相互作用,而分子间氢键的形成则增大了分子间的相互作用。如邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛;对羟基苯甲酸的熔点比邻羟基苯甲酸高。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用3.氢键的存在引起密度的变化。水结冰时体积膨胀、密度减小也是水的反常性质,这一性质也可用氢键解释:在水蒸气中水以单个的水分子形式存在;在液态水中,通常是几个水分子通过氢键结合,形成(H2O)n分子;在固态水(冰)中,水分子大范围地以氢键互相联结,成为疏松的晶体,因在冰的结构中有许多空隙,造成体积膨胀,密度减小,所以冰会浮在水面上(水的这种性质对水生动物的生存有重要的意义)。4.氢键影响物质的溶解性。如果溶质与溶剂之间能形成氢键,则溶解度增大,且氢键作用力越大,溶解性越好。如NH3极易溶于水,这与NH3和H2O分子间能形成氢键有密切关系。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用根据H2O中氧原子的杂化方式和电子式,分析1个H2O分子最多能形成几个氢键?答案:H2O中的氧原子采用sp3杂化,其中两个杂化轨道与氢原子的1s轨道形成σ键,另外两个杂化轨道填充孤电子对,因此其电子式为,氧原子上有两对孤电子对可与其他H2O分子中的氢原子形成两个氢键,H2O中的两个氢原子分别与另外两个H2O分子中的O原子形成两个氢键,这样1个H2O分子最多可形成4个氢键。一二知识精要思考探究典题例解迁移应用【例2】关于氢键的下列说法中正确的是(　　)A.每个水分子内含有两个氢键B.在水蒸气、水和冰中都含有氢键C.分子间形成氢键能使物质的熔点和沸点升高D.HF的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键解析:氢键属于分子间作用力,它主要影响物质的物理性质,与化学性质(如稳定性等)无关。水分子内只有共价键而无氢键,A项说法显然不对;B项中水蒸气分子间距太大,不能形成氢键;D项中HF的稳定性很强,这与氢键无关,正确选项是C。答案:C一二知识精要思考探究典题例解迁移应用下列分子或离子中,不能形成分子间氢键的有　　　　(填序号)。(导学号52700031) 解析:NH3分子中的三个氢原子都连在同一个氮原子上,氮原子上有孤电子对,可以与其他NH3分子中的氢原子形成分子间氢键,但不能与分子内的氢原子再形成氢键;与NH3类似的还有H2O;在([F—H…F]-)中,已经存在分子内氢键,所以没有可以形成分子间氢键的氢原子存在;中氮原子上没有孤电子对,不能形成氢键;答案:③④⑤