1、第三节分子结构与物质的性质第三节分子结构与物质的性质第一课时共价键的极性范德华力第一课时共价键的极性范德华力学习目标学习目标课程目标课程目标素养目标素养目标1.1.知道分子可以分为极性分子知道分子可以分为极性分子和非极性分子。和非极性分子。2.2.知道分子极性与分子中键的知道分子极性与分子中键的极性、分子空间结构密切相关。极性、分子空间结构密切相关。3.3.认识分子间存在相互作用认识分子间存在相互作用, ,知知道范德华力是一种常见分子间道范德华力是一种常见分子间作用力。作用力。1.1.宏观辨识与微观探析宏观辨识与微观探析: :能从微观角度能从微观角度理解共价键的极性对分子极性的影响理解共价键的
2、极性对分子极性的影响, ,能说出范德华力对分子某些性质的影响。能说出范德华力对分子某些性质的影响。2.2.证据推理与模型认知证据推理与模型认知: :通过键的极性通过键的极性及范德华力对物质性质的影响的探析及范德华力对物质性质的影响的探析, ,形成形成“结构决定性质结构决定性质”的认知模型。的认知模型。知识分点突破知识分点突破知识点一共价键的极性知识点一共价键的极性基础梳理基础梳理1.1.键的极性和分子的极性键的极性和分子的极性(1)(1)键的极性键的极性不同不同分类分类极性共价键极性共价键非极性共价键非极性共价键成键原子成键原子 原子原子 原子原子电子对电子对发生偏移发生偏移不发生偏移不发生偏
3、移成键原子成键原子的电性的电性一个原子呈正电性一个原子呈正电性( (+)+)一个原子呈负电性一个原子呈负电性( (-)-)呈电中性呈电中性同种同种(2)(2)极性分子和非极性分子极性分子和非极性分子不重合不重合极性极性不等于零不等于零重合重合等于零等于零(3)(3)键的极性与分子极性之间的关系键的极性与分子极性之间的关系只含非极性键的分子一定是只含非极性键的分子一定是 分子。分子。含有极性键的分子含有极性键的分子, ,如果分子中各个键的极性的向量和等于零如果分子中各个键的极性的向量和等于零, ,则为则为 分子分子, ,否则为否则为 分子。分子。非极性非极性非极性非极性极性极性极性分子中一定有极
4、性键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。例如非极性分子中不一定含有非极性键。例如CHCH4 4是是非极性分子非极性分子, ,只含有极性键。含有非极性键的分子不一定为非极性分子只含有极性键。含有非极性键的分子不一定为非极性分子, ,如如H H2 2O O2 2是含有非极性键的极性分子。是含有非极性键的极性分子。微点拨微点拨: :键的极性只取决于成键原子的元素种类或电负性的差异键的极性只取决于成键原子的元素种类或电负性的差异, ,与其他因素与其他因素无关。分子的极性与键的极性及键的极性的向量和无关。分子的极性与键的极性及键的极性的向量和( (分子的对称性分子的对称性) )有
5、关。有关。2.2.键的极性对化学性质的影响键的极性对化学性质的影响(1)(1)羧酸酸性强弱衡量标准羧酸酸性强弱衡量标准: :可以用可以用 表示表示,pK,pKa a=-lg K=-lg Ka a,pK,pKa a越大则酸性越越大则酸性越弱弱, ,反之酸性越强。其中反之酸性越强。其中K Ka a为弱酸的电离平衡常数。不同羧酸的为弱酸的电离平衡常数。不同羧酸的pKpKa a如下如下: :pKpKa a羧酸羧酸pKpKa a丙酸丙酸(C(C2 2H H5 5COOH)COOH)4.884.88乙酸乙酸(CH(CH3 3COOH)COOH)4.764.76甲酸甲酸(HCOOH)(HCOOH)3.753
6、.75氯乙酸氯乙酸(CH(CH2 2ClCOOH)ClCOOH)2.862.86二氯乙酸二氯乙酸(CHCl(CHCl2 2COOH)COOH)1.291.29三氯乙酸三氯乙酸(CCl(CCl3 3COOH)COOH)0.650.65三氟乙酸三氟乙酸(CF(CF3 3COOH)COOH)0.230.23(2)(2)羧酸的酸性大小与其分子组成和结构有关羧酸的酸性大小与其分子组成和结构有关: :卤素原子如卤素原子如F F、ClCl等电负性相对较大等电负性相对较大, ,与羧基相连的碳原子连接时与羧基相连的碳原子连接时, ,会造成会造成 羧基中羧基中OHOH极性增强极性增强, ,从而更容易电离出氢离子。
7、并且卤素原子的电负性越从而更容易电离出氢离子。并且卤素原子的电负性越 大大, ,卤素原子越多卤素原子越多, ,则对应酸的酸性越强则对应酸的酸性越强, ,如如CFCF3 3COOHCOOH CClCCl3 3COOHCOOH、CClCCl3 3COOHCOOH . . CHClCHCl2 2COOHCOOH CHCH2 2ClCOOHClCOOH。烃基烃基(R)(R)为推电子基团为推电子基团, ,与羧基相连接的烃基越大与羧基相连接的烃基越大, ,造成羧基中造成羧基中OHOH极性极性 减弱减弱, ,不容易电离出氢离子不容易电离出氢离子, ,则对应酸的酸性越弱则对应酸的酸性越弱, ,如酸性如酸性:H
8、COOH:HCOOH CHCH3 3COOHCOOH . .CHCH3 3CHCH2 2COOHCOOH。 互动探究互动探究常见的极性分子与非极性分子结构图常见的极性分子与非极性分子结构图任务键的极性与分子极性的关系及判断任务键的极性与分子极性的关系及判断问题问题1:1:如图分子模型中含有非极性键的非极性分子的有哪些如图分子模型中含有非极性键的非极性分子的有哪些? ?提示提示: :P P4 4和和C C6060。问题问题2:2:如图分子中属于含有极性键但属于非极性分子的有哪些如图分子中属于含有极性键但属于非极性分子的有哪些? ?这类分子成这类分子成键情况及分子空间结构有何特点键情况及分子空间结
9、构有何特点? ?提示提示: :属于含极性键但属于非极性分子的有属于含极性键但属于非极性分子的有COCO2 2、BFBF3 3、CHCH4 4; ;这类分子中心原这类分子中心原子的价电子全部成键子的价电子全部成键, ,无孤电子对无孤电子对, ,空间结构完全对称。空间结构完全对称。问题问题3:3:已知已知H H2 2O O2 2的分子空间结构可在二面角中表示为的分子空间结构可在二面角中表示为(1)(1)分析分析H H2 2O O2 2中共价键的种类有哪些。中共价键的种类有哪些。提示提示: :(1)H(1)H2 2O O2 2中中HOHO为极性共价键为极性共价键,OO,OO为非极性共价键。为非极性共
10、价键。(2)H(2)H2 2O O2 2中正电、负电中心是否重合中正电、负电中心是否重合?H?H2 2O O2 2属于极性分子还是非极性分子属于极性分子还是非极性分子? ?提示提示: :(2)(2)不重合。不重合。H H2 2O O2 2属于极性分子。属于极性分子。归纳拓展归纳拓展(1)(1)分子的极性与键的极性和分子空间结构的关系分子的极性与键的极性和分子空间结构的关系分子类型分子类型键的极性键的极性分子空间结构分子空间结构分子极性分子极性代表分子代表分子双原子双原子分子分子A A2 2非极非极性键性键直线直线( (对称对称) )非极性非极性N N2 2等等ABAB极性键极性键直线直线( (
11、不对称不对称) )极性极性COCO、HFHF等等三原子三原子分子分子ABAB2 2或或A A2 2B B直线直线( (对称对称) )非极性非极性COCO2 2、CSCS2 2、BeClBeCl2 2等等V V形形( (不对称不对称) )极性极性H H2 2O O、H H2 2S S、SOSO2 2等等四原子四原子分子分子ABAB3 3平面三角形平面三角形( (对称对称) )非极性非极性BFBF3 3、BClBCl3 3、SOSO3 3等等三角锥形三角锥形极性极性NHNH3 3、PClPCl3 3、NFNF3 3等等五原子五原子分子分子ABAB4 4正四面体形正四面体形( (对称对称) )非极性
12、非极性CHCH4 4、SiFSiF4 4等等ABABn nC C4-n4-n四面体形四面体形( (不对称不对称) )极性极性CHCH2 2ClCl2 2等等(2)(2)分子极性的判断方法分子极性的判断方法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O O2 2、H H2 2、P P4 4、C C6060。含有极性键的双原子分子都是极性分子。如含有极性键的双原子分子都是极性分子。如HClHCl、HFHF、HBrHBr。含有极性键的多原子分子含有极性键的多原子分子, ,空间结构对称的是非极性分子空间结构对称的是非极性分子; ;
13、空间结构不空间结构不对称的是极性分子。对称的是极性分子。判断判断ABABn n型分子极性的经验规律型分子极性的经验规律: :a.a.若中心原子若中心原子A A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数, ,则为非极则为非极性分子性分子; ;若不等若不等, ,则为极性分子。则为极性分子。b.b.若中心原子有孤电子对若中心原子有孤电子对, ,则为极性分子则为极性分子; ;若无孤电子对若无孤电子对, ,则为非极性分子。则为非极性分子。如如CSCS2 2、BFBF3 3、SOSO3 3、CHCH4 4为非极性分子为非极性分子;H;H2 2S S、SOSO2 2、N
14、HNH3 3、PClPCl3 3为极性分子。为极性分子。 凝练素养凝练素养 通过键的极性与分子极性及其关系的探究学习通过键的极性与分子极性及其关系的探究学习, ,强化证据推强化证据推理与模型认知素养。理与模型认知素养。1.1.下列叙述中下列叙述中, ,正确的是正确的是( ( ) )A.NHA.NH3 3是极性分子是极性分子, ,分子中分子中N N原子处在原子处在3 3个个H H原子所组成的三角形的中心原子所组成的三角形的中心B.CClB.CCl4 4是非极性分子是非极性分子, ,分子中分子中C C原子处在原子处在4 4个个ClCl原子所组成的正方形的中心原子所组成的正方形的中心C.HC.H2
15、2O O是极性分子是极性分子, ,分子中分子中O O原子不在原子不在2 2个个H H原子所连成的直线的中央原子所连成的直线的中央D.COD.CO2 2是非极性分子是非极性分子, ,分子中分子中C C原子不处在原子不处在2 2个个O O原子所连成的直线的中央原子所连成的直线的中央题组例练题组例练C C解析解析: :氨气中氮原子处在三角锥体的顶点处氨气中氮原子处在三角锥体的顶点处,A,A错误错误; ;四氯化碳中碳原子四氯化碳中碳原子处于正四面体的中心处于正四面体的中心,B,B错误错误; ;水中氧原子与两个氢原子相连成水中氧原子与两个氢原子相连成V V形形,C,C正正确确;CO;CO2 2是直线形分
16、子是直线形分子,D,D错误。错误。D D2.2.“可燃冰可燃冰”主要成分为甲烷水合物主要成分为甲烷水合物, ,在常温、常压下它会分解成水和甲烷在常温、常压下它会分解成水和甲烷, ,因而得名。下列关于甲烷水合物中两种分子极性的描述正确的是因而得名。下列关于甲烷水合物中两种分子极性的描述正确的是( ( ) )A.A.两种分子都是极性分子两种分子都是极性分子B.B.两种分子都是非极性分子两种分子都是非极性分子C.CHC.CH4 4是极性分子是极性分子D.HD.H2 2O O是极性分子是极性分子,CH,CH4 4是非极性分子是非极性分子解析解析: :CHCH4 4分子为正四面体结构分子为正四面体结构,
17、C,C原子位于正四面体的中心原子位于正四面体的中心, ,结构对称结构对称, , CHCH4 4是非极性分子是非极性分子;H;H2 2O O分子为分子为V V形结构形结构, ,结构不对称结构不对称, ,电荷分布不均匀电荷分布不均匀, ,键的键的极性不能互相抵消极性不能互相抵消,H,H2 2O O是极性分子。是极性分子。3.X3.X、Y Y两种元素两种元素, ,它们可组成下列物质它们可组成下列物质, ,这些物质的分子肯定有极性的是这些物质的分子肯定有极性的是( ( ) )A.XYA.XY4 4B.XYB.XY3 3C.XYC.XYD.XYD.XY2 2C C解析解析: :以极性键结合而成的分子中以
18、极性键结合而成的分子中, ,双原子分子一定是极性分子双原子分子一定是极性分子, ,即即XYXY型分型分子子, ,如如HClHCl、COCO均为极性分子均为极性分子, ,三原子及三原子以上的分子三原子及三原子以上的分子, ,结构有可能对结构有可能对称称, ,键的极性相互抵消键的极性相互抵消, ,有可能为非极性分子。有可能为非极性分子。知识点二范德华力及其对物质性质的影响知识点二范德华力及其对物质性质的影响基础梳理基础梳理1.1.分子间的作用力分子间的作用力范德华力范德华力(1)(1)概念概念: :物质的分子之间存在着物质的分子之间存在着 , ,把这类分子间作用力称为把这类分子间作用力称为范德华力
19、。范德华力。(2)(2)影响因素影响因素: :一般来说一般来说, ,相对分子质量相对分子质量 , ,范德华力范德华力 ; ;分子的极分子的极性性 , ,范德华力也范德华力也 。相互作用力相互作用力越大越大越大越大越大越大越大越大2.2.范德华力对物质性质的影响特点范德华力对物质性质的影响特点(1)(1)范德华力广泛存在于分子之间范德华力广泛存在于分子之间, ,只有分子间充分接近时才有分子间的相只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力互作用力, ,如固体和液体物质中。如固体和液体物质中。(2)(2)范德华力主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质。范德华力主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物
20、理性质。(3)(3)范德华力无方向性和饱和性。只要分子周围空间允许范德华力无方向性和饱和性。只要分子周围空间允许, ,分子总是尽可能分子总是尽可能多地吸引其他分子。多地吸引其他分子。微点拨微点拨: :随着温度降低随着温度降低, ,当分子靠自身的动能不足以克服分子间相互作用力当分子靠自身的动能不足以克服分子间相互作用力时时, ,分子就会凝聚在一起分子就会凝聚在一起, ,形成液体或固体。形成液体或固体。互动探究互动探究1.1.某些分子的范德华力如下表所示某些分子的范德华力如下表所示分子分子ArArCOCOHIHIHBrHBrHClHCl范德华力范德华力/ /(kJmol(kJmol-1-1) )8
21、.508.508.758.7526.0026.0023.1123.1121.1421.142.2.卤素单质的熔点、沸点数据如下表所示卤素单质的熔点、沸点数据如下表所示单质单质熔点熔点/ /沸点沸点/ /F F2 2-219.6-219.6-188.1-188.1ClCl2 2-101.0-101.0-34.6-34.6BrBr2 2-7.2-7.258.7858.78I I2 2113.5113.5184.4184.4任务范德华力大小规律及其对物质性质的影响任务范德华力大小规律及其对物质性质的影响问题问题1:1:结合表结合表1 1数据数据, ,根据根据HClHCl、HBrHBr、HIHI的范德
22、华力大小规律的范德华力大小规律, ,分析影响范德华力分析影响范德华力的因素主要是什么。的因素主要是什么。提示提示: :组成相似的分子组成相似的分子, ,相对分子质量越大相对分子质量越大, ,范德华力越大。范德华力越大。问题问题2:2:由表由表1 1知知ArAr与与COCO相比相比, ,前者的相对分子质量更大前者的相对分子质量更大, ,但其范德华力反而小但其范德华力反而小, ,为为什么。什么。提示提示: :COCO是极性分子是极性分子,Ar,Ar为非极性分子为非极性分子, ,一般来说一般来说, ,组成相似组成相似, ,相对分子质量相当的相对分子质量相当的分子极性越大分子极性越大, ,其范德华力越
23、大。其范德华力越大。问题问题3:3:结合结合HClHCl、HBrHBr、HIHI的范德华力及有关知识的范德华力及有关知识, ,判断三者的熔、沸点高低顺序判断三者的熔、沸点高低顺序及稳定性顺序。及稳定性顺序。提示提示: :熔、沸点按照熔、沸点按照HClHCl、HBrHBr、HIHI依次升高依次升高; ;稳定性按照稳定性按照HClHCl、HBrHBr、HIHI依次降低。依次降低。问题问题4:4:由分子构成的物质由分子构成的物质, ,其热稳定性与其熔、沸点是否具有相关性其热稳定性与其熔、沸点是否具有相关性? ?提示提示: :不相关。热稳定性属于化学性质不相关。热稳定性属于化学性质, ,与键能有关与键
24、能有关, ,键能越大键能越大, ,分子越稳定分子越稳定; ;熔、沸点属于物质的物理性质熔、沸点属于物质的物理性质, ,由分子构成的物质由分子构成的物质, ,范德华力越大范德华力越大, ,物质的熔、物质的熔、沸点越高。沸点越高。问题问题5:5:结合表结合表2,2,总结卤素单质熔点、沸点变化规律总结卤素单质熔点、沸点变化规律, ,解释卤素单质熔点、沸解释卤素单质熔点、沸点的变化规律。点的变化规律。提示提示: :卤素单质的熔点、沸点随着相对分子质量的增大而升高卤素单质的熔点、沸点随着相对分子质量的增大而升高; ;由分子构成由分子构成的物质的沸点取决于范德华力的大小的物质的沸点取决于范德华力的大小,
25、,随着相对分子质量的增大随着相对分子质量的增大, ,它们范德它们范德华力逐渐增大华力逐渐增大, ,沸点逐渐升高。沸点逐渐升高。归纳拓展归纳拓展范德华力对物质性质的影响范德华力对物质性质的影响(1)(1)组成和结构相似的分子组成和结构相似的分子, ,相对分子质量越大相对分子质量越大, ,范德华力越大范德华力越大, ,物质的熔、物质的熔、沸点就越高沸点就越高, ,如熔、沸点如熔、沸点:CF:CF4 4CClCCl4 4CBrCBr4 4CIN:CON2 2。(3)(3)在同分异构体中在同分异构体中, ,一般来说一般来说, ,支链数越多支链数越多, ,范德华力越小范德华力越小, ,熔、沸点就越熔、沸
26、点就越低低, ,如沸点如沸点: :正戊烷正戊烷 异戊烷异戊烷 新戊烷。新戊烷。(4)(4)范德华力影响的主要是物质的物理性质范德华力影响的主要是物质的物理性质, ,与其分子的稳定性无关。与其分子的稳定性无关。 凝练素养凝练素养 通过探究范德华力大小影响因素及其对物质性质的影响的解通过探究范德华力大小影响因素及其对物质性质的影响的解释释, ,强化证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析学科素养。强化证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析学科素养。题组例练题组例练D D1.1.下列关于范德华力的叙述正确的是下列关于范德华力的叙述正确的是( ( ) )A.A.是一种较弱的化学键是一种较弱的化学键B.B
27、.分子间存在的较强的电性作用分子间存在的较强的电性作用C.C.直接影响物质的熔、沸点直接影响物质的熔、沸点D.D.稀有气体的原子间存在范德华力稀有气体的原子间存在范德华力解析解析: :范德华力是分子间存在的较弱的电性作用范德华力是分子间存在的较弱的电性作用, ,它不是化学键且比化学它不是化学键且比化学键弱得多键弱得多, ,只能影响由分子构成的物质的熔、沸点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稀有气体为单原子分子子, ,分子之间靠范德华力结合。分子之间靠范德华力结合。A A2.2.下列叙述正确的是下列叙述正确的是( ( ) )A.FA.F2 2、ClCl2 2、BrBr2
28、2、I I2 2的熔点依次升高的熔点依次升高, ,与分子间的作用力大小有关与分子间的作用力大小有关B.NHB.NH3 3是非极性分子是非极性分子C.C.稀有气体的化学性质比较稳定稀有气体的化学性质比较稳定, ,是因为其键能很大是因为其键能很大D.D.干冰升华时破坏了共价键干冰升华时破坏了共价键解析解析: :A A项项, ,从从F F2 2I I2 2, ,相对分子质量增大相对分子质量增大, ,分子间的作用力增大分子间的作用力增大, ,熔、沸点升熔、沸点升高高;B;B项项,NH,NH3 3是极性分子是极性分子;C;C项项, ,稀有气体分子为单原子分子稀有气体分子为单原子分子, ,分子内无化学键分
29、子内无化学键, ,其化学性质稳定是因为原子的最外层为其化学性质稳定是因为原子的最外层为8 8电子稳定结构电子稳定结构(He(He为为2 2个个);D);D项项, ,干冰干冰升华破坏的是范德华力升华破坏的是范德华力, ,并未破坏共价键。并未破坏共价键。B B3.3.有下列两组命题有下列两组命题, ,其中乙组命题正确且能用甲组命题正确解释的是其中乙组命题正确且能用甲组命题正确解释的是( ( ) )甲组甲组乙组乙组.H.HI I的键能大于的键能大于H HClCl的键能的键能.H.HI I的键能小于的键能小于H HClCl的键能的键能.HI.HI分子间的范德华力大于分子间的范德华力大于HClHCl分子
30、间的范德分子间的范德华力华力.HI.HI分子间的范德华力小于分子间的范德华力小于HClHCl分子间的范德分子间的范德华力华力a.HIa.HI比比HClHCl稳定稳定b.HClb.HCl比比HIHI稳定稳定c.HIc.HI的沸点比的沸点比HClHCl的高的高d.HId.HI的沸点比的沸点比HClHCl的低的低a ab bc cd dA.A. B.B. C.C. D.D.解析解析: :键能的大小影响物质的热稳定性键能的大小影响物质的热稳定性, ,键能越大键能越大, ,物质越稳定。物质越稳定。HClHCl的的键能大于键能大于HIHI的键能的键能, ,所以所以HClHCl比比HIHI稳定。范德华力影响物质的熔、沸点稳定。范德华力影响物质的熔、沸点的高低的高低, ,范德华力越大范德华力越大, ,熔、沸点越高。由于熔、沸点越高。由于HIHI分子间的范德华力大于分子间的范德华力大于HClHCl分子间的范德华力分子间的范德华力, ,所以所以HIHI的沸点比的沸点比HClHCl的高。的高。
