1、第 3 节 分子的性质【学习目标】1、知道极性共价键和非极性共价键；结合常见物质分子立体结构会判断极性分子和非极性分子。2、理解范德华力、氢键的概念及其对物质性质的影响。3、从分子结构的角度，认识“相似相溶”规律。4、了解“手性分子” 的结构及其在生命科学等方面的应用。5、能用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性。【要点梳理】要点一、共价键的极性-极性键和非极性键1、分类依据：共用电子对是否偏移，发生偏移为极性键；不发生偏移为非极性键。说明：极性键中共用电子对偏向的一方带负电荷用 表示；共用电子对偏离的一方带正电荷用 表示。2、判断技巧：形成共价键的两原子是否为同种原子，如相同，为非极性键；
2、如不同，为极性键。原子电负性(元素非金属性)差值越大的，共用电子对偏移程度大，键的极性就越大。要点诠释：化学键类型和物质类别的关系1)、不含有化学键的物质：稀有气体分子。2)、只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质。如：H 2、P 4、金刚石等3)、只含极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的共价化合物。如：HCl、NH 3 等4)、既有非极性共价键又有极性共价键的物质：如：H 2O2、C 2H2、CH 3CH3、C 6H6 等5)、只含有离子键的物质：活泼金属与活泼非金属元素形成的化合物。如：Na 2S、CsCl、K 2O、NaH 等6)、既有离子键又有非极性键的物质：如：Na
3、 2O2、CaC 2 等7)、既有离子键又有极性键的物质：如：NaOH8)、有离子键、共价键、配位键组成的物质：如：NH 4Cl要点二、分子的极性1、非极性分子：正负电荷中心重合的分子称为非极性分子，它的分子中各个键的极性的向量和等于零。例如：X 2 型双原子分子 (如 H2、Cl 2、Br 2 等)、XY n 型多原子分子中键的极性互相抵消的分子( 如CO2、CCl 4 等) 都属非极性分子。2、极性分子：正负电荷中心不重合的分子称为极性分子，它的分子中各个键的极性向量和不等于零。例如：XY 型双原子分子(如 HF、HCl 、CO、NO 等),XY n 型多原子分子中键的极性不能互相抵消的分
4、子( 如 SO2、H 2O、NH 3 等)都属极性分子。3、分子极性的判断方法：(1)全部由非极性键构成的分子一般是非极性分子。(O 3 例外)(2)由极性键构成的双原子分子一定是极性分子。(3)在含有极性键的多原子分子中，如果结构对称则键的极性得到抵消，其分子为非极性分子。如果分子结构不对称，则键的极性不能完全抵消，其分子为极性分子。(4)ABn 型分子极性简便判别方法A.孤对电子法在 ABn 型分子中，若中心原子 A 无孤对电子(未成对电子 )，则是非极性分子，若中心原子 A 有孤对电子则是极性分子。例如：CO 2、CH 4、SO 3 中心原子(C、S)无孤对电子，是非极性分子。而像 H2
5、O、NH 3、NP 3 中心原子(O、 N)有孤对电子，则为极性分子。B.空间形状法 具有平面三角形、直线形、正四面体形等完全对称结构的分子为非极性分子；而折线形、三角锥形等非完全对称型分子为极性分子。例如：SO 3、BF 3(平面三角形) ，CO 2、CS 2(直线形) 、CH 4、CCl 4(正四面体形)的分子为非极性分子；H2O、H 2S(折线形)，NH 3、PH 3(三角锥形)的分子是极性分子。 C.化合价法ABn 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(最高正价) 时，该分子为非极性分子。例如：PCl 5 中 P 的化合价为+5 价，所以 PCl5 是非极性分子。PCl
6、 3 中 P 的化合价为+3 价，所以 PCl3 是极性分子。要点诠释：(1)极性键与极性分子，非极性键与非极性分子不存在对应关系。(2)由非极性键形成的双原子、多原子分子，其正电中心和负电中心重合，所以一般都是非极性分子。(3)含极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性向量和是否等于零而定。要点三、范德华力1、概念：分子之间存在着一种较弱的相互作用，其结合能大约只有几个千卡摩尔 -1，比化学键能约小一二个数量级。气体分子能凝聚成液体或固体，主要就靠这种分子间作用。因为范德华第一个提出这种相互作用，所以常叫做范德华力。2、影响因素：相对分子质量越大，范德华力越强；(主要因素)分子的极
7、性越大，范德华力越强。3、对物质性质的影响。 对于结构相似的物质来说，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔点、沸点也越高要点四、氢键1、概念：氢原子与电负性很大、半径很小的原子 X(F、O 、N)以共价键形成强极性键 H-X，这个氢原子还可以吸引另一个键上具有孤对电子、电负性大、半径小的原子 Y，形成具有 X-HY 形式的物质。这时氢原子与 Y原子之间的相互作用叫做氢键( 以 HY 表示) 。分类：分子间氢键与分子内氢键 2、一般分子形成氢键必须具备两个基本条件： (1)分子中必须有一个与电负性很强的元素形成强极性键的氢原子。 (2)分子中必须有带孤对电子，电负性大，原子半径小的元素。
8、 3、影响因素：(1)氢键的强弱与 X 和 Y 的电负性大小有关，电负性越大，氢键越强。(2)氢键的强弱还和 Y 的半径大小有关， Y 的半径越小，越能接近 H-X 键，形成的氢键也越强。4、氢键的键长和键能：氢键的键长是指 X-HY 中 X 与 Y 原子的核间距离。氢键的键能是指被破坏 HY 键所需要的能量。氢键的键能约为 15-30kJmol-1，比一般化学键的键能小得多，和范德华力的数量级相同，比范德华力要大。5、对物质性质的影响。 (1)对沸点和熔点的影响 在同类化合物中，能形成分子间氢键的物质，其熔点、沸点要比不能形成分子间氢键的物质的熔点、沸点高些。因为要使固体熔化或液体汽化，不仅
9、要破坏分子间的范德华力，还必须提供额外的能量破坏氢键。(2)对溶解度的影响 在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。说明：分子内氢键的形成，使分子具有环状闭合的结构。一般会使物质的熔沸点下降,在极性溶剂中的溶解度降低。要点诠释：I、范德华力与氢键的比较 范德华力 氢键概念分子之间存在着一种较弱的相互作用氢原子与电负性很大、半径很小的原子X（F，O，N）以共价键形成强极性键 H-X，这个氢原子还可以吸引另一个键上具有孤对电子、电负性大、半径小的原子 Y，形成具有 X-HY 形式的物质存在范围分子间 某些含强极性键氢化物的分子间(HF、H 2O、NH 3)或分子内
10、(某些有机物)强度比较结合能大约只有几个千卡摩尔 -1，比化学键能约小一二个数量级氢键的键能约为 15-30kJmol-1，比一般化学键的键能小得多，和范德华力的数量级相同，比范德华力要大。影响强度的因素相对分子质量越大，范德华力越强；(主要因素)分子的极性越大，范德华力越强。(1)氢键的强弱与 X 和 Y 的电负性大小有关。电负性越大，氢键越强。(2)氢键的强弱还和 Y 的半径大小有关， Y 的半径越小，越能接近 H-X 键，形成的氢键也越强。对物质性质的影响对于结构相似时的物质来说，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔点、沸点也越高。(1)对沸点和熔点的影响 (2)对溶解度的影响
11、II、含范德华力或氢键的物质熔沸点大小比较规律(1)组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高。例如：熔沸点：O 2 N2，HIHBrHCl ，CS 2CO 2，CCl 4CH 4。说明：有机物中，同系物之间遵循这个规律。(2)组成和结构不相似的物质，分子极性越大，熔沸点越高。例如：CO 与 N2，前者为极性分子后者为非极性分子，所以熔沸点：CON 2(3)在同分异构体中，一般的说，支链越多，熔沸点越低。例如：沸点：正戊烷异戊烷新戊烷(4)芳香族化合物中，其熔沸点高低顺序是邻间对位化合物。例如：沸点：邻二甲苯间二甲苯对二甲苯(5)当分子中存在氢键时，其熔沸点会突然增大。例如：沸点 HF
12、HI，H 2OH 2Te要点五、溶解性1、相似相溶原理 (1)极性溶剂(如水)易溶解极性物质 (2)非极性溶剂(如苯、汽油、四氯化碳、酒精等 )能溶解非极性物质(Br 2、I 2 等)(3)含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟基(-OH)能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸。2、影响物质溶解的因素(1)内因：相似相溶原理(2)外因：影响固体溶解度的主要因素是温度；影响气体溶解度的主要因素是温度和压强。(3)其他因素：A如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶解度增大，且氢键越强，溶解性越好。如：NH 3。B溶质与水发生反应时可增大其溶解度，如： SO2。要点六、手性1、概念原子组成和原子排列方式相同，但是不
13、能重合，而互为镜像关系的两种物质，互称为手性异构体2手性碳原子的判断同一个 C 原子连接 4 个不同的原子或原子团，为手性碳原子3手性分子的判断一般来说，分子中有手性碳原子即为手性分子。要点七、无机含氧酸的酸性1、经验规律：将酸改写成(HO)- mROn 的形式，n 值越大，酸性越强2、规律：同主族,从上向下，非金属性减弱，最高价氧化物对应水化物酸性减弱；同周期,从左至右，非金属性增强，最高价氧化物对应水化物酸性增强；同一元素，不同价态的元素含氧酸酸性高价大于低价。【典型例题】类型一：关于键的极性、分子的极性例 1 下列有关叙述中，正确的是( )A按共用电子对是否偏移可以把共价键划分为极性键和
14、非极性键B同种元素的原子间形成的共价键一定是极性共价键C极性键肯定没有非极性键牢固D两个原子之间共用两个电子对，形成的化学键一定有极性【思路点拨】本题考查共价键的极性以及共价键形成分子的极性，注意区分两者间的差别。【解析】B 中应该是非极性键 ;C 中键能决定了共价键的稳定性,键的极性反映的是分子中电性分布情况,两者没有必然的联系；D 中键的极性表示的是，共用电子对的偏离情况，只要是同种原子，吸引电子的能力是一样的，所以无论共有几对电子，都是非极性共价键。【答案】A【总结升华】若形成共价键的两个原子相同，则该键必为非极性键；若不同则为极性键。由共价键构成的分子，若高度对称、正负电荷中心重合，则
15、该分子为非极性分子，反之为极性分子。例 2 NH3 分子的空间构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，其理由是 ( )ANH 3 分子是极性分子BNH 3 分子内三个 NH 键的键长相等，键角相等CNH 3 分子内三个 NH 键的键长相等，3 个键角都等于 10718DNH 3 分子内三个 NH 键的键长相等，3 个键角都等于 120【解析】本题可以通过反证法来分析。假设 NH3 分子是正三角形的平面结构，则其键角应为 120，分子无极性；若 NH3 分子是极性分子，说明 NH3 分子不是正三角形的平面结构，故 A 正确。若键角为 10718则接近于正四面体的 10928，说明 NH3 分子
16、应为三角锥形。【答案】A、C举一反三：【变式 1】下列固体：(1)干冰，(2)石英，(3) 白磷，(4)固态四氯化碳，(5)过氧化钠，由具有极性键的非极性分子构成的一组是( )A(2)(3)(5) B (2)(3) C(1)(4) D (1)(3)(4)(5)【解析】(2)石英: 属于直接由原子构成的物质，不存在 SiO2 分子。(3)白磷：P 4 中只存在非极性键，属于非极性分子。(5) 过氧化钠：属于离子化合物。【答案】C【变式 2】下列分子是极性分子的是( )APCl 3 BSO 3 CBF 3 DCS 2【解析】PCl 3 中 P 的最外层有 5 个电子，其化合价为+3，中心原子的化合
17、价的绝对值不等于原子的最外层电子数，属于极性分子，A 正确；SO 3 中 S 的最外层有 6 个电子，其化合价为+6，中心原子的化合价的绝对值等于原子的最外层电子数，属于非极性分子，B 错误； BF3 中 B 的最外层有 3 个电子，其化合价为+3，中心原子的化合价的绝对值等于原子的最外层电子数，属于非极性分子，C 错误；CS 2 中 C 的最外层有 4 个电子，其化合价为+4，中心原子的化合价的绝对值等于原子的最外层电子数，属于非极性分子，D 错误。【答案】A【变式 3】CH 4、NH 3、H 2O 和 HF 分子中，共价键的极性由强到弱的顺序是( )ACH 4、NH 3、H 2O、HF B
18、 HF 、H 2O、NH 3、CH 4CH 2O、HF 、CH 4、NH 3 DHF 、H 2O、CH 4、NH 3【解析】非金属性越强，吸引电子的能力越强，电子对偏离的程度越大；所以，共价键的极性强弱与非金属性强弱成正比。因为：非金属性 FOC N；所以 B 正确。【答案】B类型二：有关范德华力、氢键概念的判断和理解例 3 你认为下列说法中正确的是( )A氢键存在于分子之间，不存在于分子之内B对于组成和结构相似的分子，其范德华力随着相对分子质量的增大而增大CNH 3 极易溶于水而 CH4 难溶于水的原因只是因为 NH3 是极性分子，CH 4 是非极性分子D冰熔化时只破坏范德华力【思路点拨】本
19、题考查分子间作用力，明确范德华力和分子间氢键均属于分子间作用力，注意其相同点和不同点。【解析】A 中：某些有机物分子内也可能形成氢键； C 中：除了相似相溶原理，NH 3 与水分子之间可以形成氢键，也是它极易溶于水的原因。D 中水分子间还存在氢键。【答案】B【总结升华】分子间普遍存在范德华力；分子中的氢原子与电负性很大、半径很小的原子如 F，O，N 等以共价键形成强极性键为氢键。氢键的作用力比范德华力更强。举一反三：【变式 1】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物质熔、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
20、性质和物理性质D范德华力仅是影响物质部分物理性质的一种因素【解析】氢键会影响物质的熔沸点，所以 A 不对；范德华力与物质的化学性质无关，主要影响物质的物理性质，但不是决定物理性质的唯一因素，所以 B、C 不对。【答案】D类型三：有关物质的溶解性、手性、酸性等的判断和理解例 4 (双选) 有五个系列含同族元素的物质，101.3 kPa 时测得它们的沸点 ()如下表所示： He：268.8 (a)：249.5 Ar： 185.8 Kr： 151.7 F2： 187.0 Cl2： 33.6 (b)：58.7 I2：184.0 (c)：19.4 HCl：84.0 HBr：67.0 HI： 35.3 H
21、2O：100.0 H2S： 60.0 (d)：42.0 H2Te：1.8 CH4：161.0 SiH4： 112.0 GeH4：90.0 (e)：52.0对应上表中的内容，下列叙述正确的是( )Aa、b、c 的化学式分别为 Ne、Br 2、HFB系列中的物质均有氧化性；系列 中的物质对应的水溶液均呈强酸性C系列中各化合物的稳定性顺序为： H2OH 2S H2SeH 2TeD上表中的 HF 和 H2O 由于氢键的影响，其分子特别稳定【思路点拨】本题考查分子物理性质及其影响因素，注意“结构决定性质”的理解。【解析】根据表中排列规律很容易得出 a、b、c、d、e 的化学式分别为 Ne、Br 2、HF
22、、H 2Se、SnH 4；系列中 F2、Cl 2、Br 2、I 2 均有氧化性，但系列中 HF 的水溶液呈弱酸性；根据同主族元素化合物性质递变规律可知，稳定性：H 2OH 2SH 2SeH 2Te；氢键只影响 HF 和 H2O 的物理性质(如沸点)，不影响其化学性质(如分子稳定性)。【答案】AC【总结升华】物质的溶沸点受分子间作用力影响且正相关；无机含氧酸酸性受经验规律及非金属性影响；分子的手性受连接原子团的影响。例 5 下列化合物中含有手性碳原子的是( )ACF 2 B CCH 3CH2OH D 【解析】根据手性分子的规律：如果碳原子相连的四个原子或原子团不同时，则该碳原子为手性碳原子；所以，只有 D 符合题意。【答案】D 举一反三：【变式 1】下列物质中，难溶于 CCl4 的是( )A碘单质 B水 C苯 D甲烷【解析】根据相似相溶规律：A 、C、D 与 CCl4 分子都是非极性分子，只有 B 是极性分子。【答案】B【变式 2】有机物 CH3COOCH2CH(CH2OH)CHO 具有光学特性，也能发生下列反应，请问发生哪种反应后，该有机物仍具有光学活性( )A消去反应 B水解反应 C银镜反应 D加成反应【解析】在 CH3COOCH2C H(CH2OH)CHO 分子中，C 为手性碳原子；只有发生银镜反应时它的手性才不变。
