1、第三节 分子结构与物质的性质一、共价键的极性1键的极性和分子的极性(1)键的极性分类极性共价键非极性共价键成键原子不同元素的原子同种元素的原子电子对发生偏移不发生偏移成键原子的电性一个原子呈正电性()一个原子呈负电性()呈电中性【注】根据元素电负性的大小判断键合原子的电性。形成共价键的两个原子，电负性大的原子显负价，电负性小的原子显正价。 电负性差值越大的两原子形成的共价键极性越强。（2） 分子的极性 分子有极性分子和非极性分子。分子的极性与分子的空间结构及分子中键的极性有关。 (3) 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非极性分子（O3除外）。含有极性键的分子，如果分子中各个
2、键的极性的向量和等于零，则为非极性分子，否则为极性分子。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，只含有极性键。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。例如：（4）分子极性的判断方法(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，空间结构对称的是非极性分子；空间结构不对称的是极性分子。(4)判断ABn型分子极性的经验规律：若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分
3、子；若不等，则为极性分子。若中心原子有孤电子对，则为极性分子；若无孤电子对，则为非极性分子。如CS2、BF3、SO3、CH4为非极性分子；H2S、SO2、NH3、PCl3为极性分子。【注】一般情况下，单质分子为非极性分子，但O3是V形分子，其空间结构不对称，故O3为极性分子。 H2O2的结构式为HOOH，其空间结构如图所示，是不对称的，为极性分子。只含极性键的分子不一定是极性分子（如CH4）；极性分子不一定含有极性键（如CH3OH）；含有非极性键的分子不一定是非极性分子（如H2O2）。例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
4、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【答案】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等；D项错误，非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4、CO2等。例2PH3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()APH3是非极
5、性分子BPH3分子中有未成键的电子对CPH3是一种强氧化剂DPH3分子中的PH是非极性键【答案】 BPH3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。PH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。2键的极性对化学性质的影响（1）键的极性对有机酸的酸性大小的影响羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量，pKa越小，酸性越强。羧酸的酸性大小与其分子的组成和结构有关，如下表所示。羧酸pKa丙酸(C2H5COOH)4.88乙酸(CH3COOH)4.76甲酸(HCOOH)3.75氯乙酸
6、(CH2ClCOOH)2.86二氯乙酸(CHCl2COOH)1.29三氯乙酸(CCl3COOH)0.65三氟乙酸(CF3COOH)0.23结论：烃基（R）是推电子基团，烃基越长推电子效应越大，使羧基中的烃基的极性越小，羧酸的酸性越弱。所以，酸性HCOOH CH3COOHCH3CH2COOH。 与羧基（COOH）相连的CX（X为卤素原子）的极性越大，羧酸的酸性越大；CX的数量越多，羧酸的酸性越大，如酸性：CF3COOHCCl3COOHCH3COOH；CCl3COOHCHCl2COOHCH2ClCOOH。二、范德华力1分子间的作用力范德华力(1)概念：物质的分子之间存在着相互作用力，把这类分子间作
7、用力称为范德华力。(2)特征：)范德华力广泛存在于分子之间，由分子构成的液态和固态物质，范德华力存在于相邻的分子之间；由分子构成的气态物质，只有分子相互接近时才存在范德华力。范德华力很弱，比化学键的键能小12个数量级。范德华力无方向性和饱和性。只要分子周围空间允许，分子总是尽可能多地吸引其他分子。(3)影响因素：一般来说，组成和性质相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大；相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，范德华力也越大。如CO为极性分子，N2为非极性分子，范德华力：CON2。分子组成相同但结构不同的物质，分子的对称性越强，范德华力越小，如 对二甲苯 间二甲苯 邻二甲苯。(4)范德华
8、力对物质性质的影响范德华力主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质。范德华力越大，物质的熔沸点越高。如：F2Cl2Br2固态的密度。(5)氢键对物质电离性质的影响：如邻苯二甲酸的电离平衡常数Ka1与对苯二甲酸的电离平衡常数Ka1相差较大。四、溶解性1相似相溶规律非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。如蔗糖和氨易溶于水，难溶于四氯化碳；而萘和碘却易溶于四氯化碳，难溶于水。【注】CO、NO等极性分子均难溶于水，不少盐类（如AgCl、PbSO4、BaSO4等）也难溶于水，H2、N2难溶于水也难溶于苯等。2影响物质溶解性的因素(1)外界因素：主要有温度、压强等。 温度：一般，温
9、度越高，固体物质的溶解度越大。（Ca(OH)2、气体除外）。 压强：一般，压强越大，气体溶解度越大。(2)氢键：溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。(3)分子结构的相似性：溶质和溶剂的分子结构相似程度越大，其溶解性越大。如乙醇与水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。(4)溶质是否与水反应：溶质与水发生反应，溶质的溶解度会增大。如SO2与水反应生成的H2SO3可溶于水，故SO2的溶解度增大。五、分子的手性1手性异构体具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能叠合，互称手性异构体(或对映异构体)。2手性分子有手性异构体的分子叫做手性分子。如乳酸(
10、)分子。例3碘单质在水中的溶解度很小，但在CCl4中的溶解度很大，这是因为( )ACCl4与I2相对分子质量相差较小，而H2O与I2的相对分子质量相差较大BCCl4与I2都是直线形分子，而H2O不是直线形分子CCCl4与I2中都不含氢元素，而H2O中含有氢元素DCCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子答案 D根据“相似相溶”原理；极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，难溶于非极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂，难溶于极性分子组成的溶剂。CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子，所以碘单质在水中的溶解度很小，在CCl4中的溶解度很大。例4.
11、甲酸可通过氢键形成二聚物，HNO3可形成分子内氢键。试在下图中画出氢键。答案【总结】范德华力、氢键、化学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作用力已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很强的原子之间的静电作用原子间通过共用电子对所形成的相互作用作用粒子分子H与N、O、F原子特征无方向性和饱和性有方向性和饱和性有方向性和饱和性强度共价键氢键范德华力影响强度的因素随分子极性的增大而增大组成和结构相似的分子构成的物质，相对分子质量越大，范德华力越大对于XHY，X、Y的电负性越大，Y原子的半径越小，作用越强成键原子半径和共用电子对数目。键长越短，键能越大，共价键越稳
12、定对物质性质的影响影响物质的熔点、沸点、溶解度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CF4CCl4H2S分子内存在氢键时，降低物质的熔、沸点共价键键能越大，分子稳定性越强练习1下列现象与氢键有关的是()NH3的熔、沸点比第A族其他元素氢化物的高小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶冰的密度比液态水的密度小尿素的熔、沸点比醋酸的高邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低水分子高温下也很稳定ABCD 答案 B氢键不是化学键，一般影响物质的物理性质，分子的稳定性与化学键强弱有关系，因此与氢键无关系，答案选B。练习2水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化
13、学键之间)彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体。(1)1 mol冰中有_mol“氢键”。(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子，其电离方程式为：_。已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，其可能的原因是_。(3)氨气极易溶于水的原因之一也与氢键有关。请判断NH3溶于水后，形成的NH3H2O的合理结构是如图的(a)还是(b)？_。(a)(b)解析(1)每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，故每个水分子形成的氢键数为4/22。(3)从一水合氨的电离特点确定。答案(1)2(2)H2OH2OH3OOH双氧水分子之间存在更强烈的氢键(3)b
