1、第二章,分子结构与性质,第三节 分子的性质,第1课时 键的极性、分子极性、范德华力和氢键,新课情境呈现,范德华力概念的产生 为了研究气体分子的运动规律，科学家们提出一种理想气体的假设，认为气体分子不具有体积，并且气体分子之间不存在相互作用。根据这种假设提出的理想气体方程对气体分子运动规律的描述与实验事实出现偏差。荷兰物理学家范德华(J.van der Waals)修正了关于气体分子运动的以上假设，指出气体分子本身具有体积，并且分子间存在引力。由此，范德华提出了描述实际气体行为的范德华气态方程，根据这个方程计算的结果与实验事实十分吻合。由于是范德华首次将分子间作用力概念引入气态方程，人们将这种相
2、互作用力称为范德华力。,课前新知预习,一、键的极性和分子的极性 1键的极性,不同,同种,发生,不发生,2键的极性与分子极性的关系,二、范德华力和氢键 1范德华力及其对物质性质的影响,2氢键及其对物质性质的影响,电负性,氢原子,电负性,共价键,氢键,强,分子内,分子间,熔沸点,预习自我检测,E1 mol 该分子有27NA个键( ) F该分子易溶于水( ) G该分子中碳原子的杂化类型有sp、sp2、sp3三种杂化方式( ) H分子中的氧原子采取sp3杂化( ) (2)乙醇比乙醛的沸点高的原因是乙醇的相对分子质量较大。( ) (3)同主族从上到下，气态氢化物的沸点依次升高。( ) (4)BCl3与N
3、Cl3均为三角锥形，为极性分子。( ),2图中每条折线表示元素周期表AA族中的某一族元素氢化物的沸点变化，每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是( ) AH2S BHCl CPH3 DSiH4,解析：在第AA族中的氢化物里，NH3、H2O、HF因分子间可以形成氢键，故沸点高于同主族相邻元素氢化物的沸点，只有第A族元素氢化物不存在反常现象，故a点代表的是SiH4。,D,3沸腾时只需克服范德华力的液体物质是( ) A水 B酒精 C氨水 DCH3Cl 解析：A水在沸腾时除了克服范德华力外，还需要破坏氢键，故A错误； B酒精中也存在氢键，在沸腾时，同时破坏了范德华力和氢键，故B错误； C氨水中存在
4、氢键，在沸腾时，同时破坏了范德华力和氢键，故C错误； DCH3Cl只存在范德华力，沸腾时只需克服范德华力，故D正确。,D,4以极性键结合的多原子分子，分子是否有极性取决于分子的空间构型。下列分子属极性分子的是( ) ASO3 BCO2 CNH3 DBCl3 解析：ASO3的空间结构为平面三角形，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，故A不选；B二氧化碳结构为OCO，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，故B不选；CNH3为三角锥形，结构不对称，正负电荷的中心不重合，属于极性分子，故C选；DBCl3的空间结构为平面三角形，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，故D不选。,
5、C,5下列关于氢键的说法正确的是( ) A由于氢键的作用，使NH3、H2O、HF的沸点反常，且沸点高低顺序为HFH2ONH3 B氢键只能存在于分子间，不能存在于分子内 C没有氢键，就没有生命 D相同量的水在气态、液态和固态时均有氢键，且氢键的数目依次增多 解析：A项，“反常”是指它们在与其同族氢化物沸点排序中的现象，它们的沸点顺序可由氢化物的状态所得，水常温下是液体，沸点最高。B项，氢键存在于不直接相连但相邻的H、O原子间，所以，分子内可以存在氢键。C项正确，因为氢键造成了常温、常压下水是液态，而液态的水是生物体营养传递的基础。D项，在气态时，分子间距离大，分子之间没有氢键。,C,课堂探究研析
6、,知识点一 判断共价键的极性与分子极性的方法,2分子的极性的判断方法 (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：,(2)根据分子所含键的类型及分子立体构型判断：,(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、C
7、O2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。,请指出表中分子的立体构型，判断其中哪些属于极性分子，哪些属于非极性分子。,直线形,非极性分子,直线形,非极性分子,平面三角形,非极性分子,正四面体形,非极性分子,直线形,极性分子,V形,极性分子,三角锥形,极性分子,解析：由于O2、CO2、BF3、CCl4均为对称结构，所以它们均为非极性分子。HF、H2O、NH3空间结构不对称，均为极性分子。,方法技巧：从以下两方面判断分子的极性：,变式训练1 下列物质的分子中，都属于含极性键的非极性分子的是
8、 ( ) ACO2、H2S BC2H4、CH4 CCl2、C2H2 DNH3、HCl 解析：由两种不同元素形成的共价键才会有极性，因此C项中Cl2中无极性键。之后根据结构可以判断A项中H2S，D项中NH3，HCl分子中正负电荷中心不重合，属于极性分子。故正确答案为B。,B,1范德华力 (1)范德华力的概述 降温加压时气体会液化，降温时液体会凝固，这一事实表明，分子之间存在着相互作用力，它把分子聚集在一起，因而把这类分子间作用力称为范德华力。其实质是静电作用。 说明：范德华力广泛存在于分子之间，只有分子间才有范德华力。属于分子间的电性作用力。 范德华力很弱，约比共价键小12个数量级。 范德华力只
9、影响分子的物理性质，它无方向性和饱和性。,知识点二 分子间作用力和氢键,(3)范德华力对物质性质的影响 对物质熔、沸点的影响 一般来说，分子晶体中范德华力越大，物质的熔、沸点越高。具体如下： a组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增大，分子间的范德华力逐渐增大，它们的熔、沸点逐渐升高。如下图中的曲线所示：,B分子组成相同但结构不同的物质(即互为同分异构体)，分子对称性越好，范德华力越小，物质的熔、沸点越低，如熔、沸点：新戊烷异戊烷正戊烷。 C一般，相对分子质量相近的物质，分子的极性越小，范德华力越小，物质的熔、沸点越低，如熔、沸点：N2CO。 对物质溶解性的影响 液体的互溶以及固态、气态的
10、非电解质在液体里的溶解度都与范德华力有密切的关系。,2氢键 (1)形成条件 要有一个与电负性很大的元素X形成强极性键的氢原子，如H2O中的氢原子。 要有一个电负性很大，含有孤电子对并带有部分负电荷的原子Y，如H2O中的氧原子。 X和Y的原子半径要小，这样空间位阻较小。 一般来说能形成氢键的元素为N、O、F。 (2)氢键的存在 含HO、NH、HF键的物质。 有机化合物中的醇类和羧酸等物质。,(3)氢键的类型 尽管人们将氢键归结为一种分子间作用力，但是氢键既可以存在于分子之间，也可以存在于分子内部的原子团之间。 如邻羟基苯甲醛分子内的羟基与醛基之间存在氢键，对羟基苯甲醛存在分子间氢键(如图)。,(
11、4)氢键对物质性质的影响 对熔、沸点的影响 a分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高，因为要使液体汽化，必须破坏大部分分子间的氢键，这需要较多的能量；要使晶体熔化，也要破坏一部分分子间的氢键。所以，存在分子间氢键的化合物的熔、沸点要比没有氢键的同类化合物高。 B分子内氢键的形成使物质的熔、沸点降低，如邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点低。,对溶解度的影响 在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂分子间可以形成氢键，则溶质的溶解性增大。例如，乙醇和水能以任意比例互溶。 对水密度的影响 绝大多数物质固态时的密度大于液态时的密度，但是在0附近水的密度却是液态的大于固态的。水的这 一反常现象也可用氢
12、键解释。 对物质的酸性等也有一定的影响。,3范德华力、氢键及共价键比较,下列说法中正确的是( ) A卤化氢中，以HF沸点最高，是由于HF分子间存在氢键 B邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点高 CH2O的沸点比HF的沸点高，是由于水中氢键键能大 D氢键XHY的三个原子总在一条直线上 解析：B项，分子内氢键使熔、沸点降低，分子间氢键使熔、沸点升高；C项，水中氢键键能比HF中氢键键能小；D项，XHY的三原子不一定在一条直线上。,A,变式训练2 氨气溶于水时，大部分NH3与H2O以氢键(用“”表示)结合形成NH3H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3H2O的结构式为( ),B,学科核心素养
13、,为什么水呈现出独特的物理性质 水分子之间存在着氢键，使水的沸点比硫化氢的沸点高出139，结果在通常状况下水为液态，地球上因此有了生命。冰中的水分子之间最大程度地形成氢键。由于氢键有方向性，每个水分子的两对孤对电子和两个氢原子只能沿着四个sp3杂化轨道的方向分别与相邻水分子形成氢键，因此每个水分子只能与周围四个水分子接触。水分子之间形成的孔穴造成冰晶体的微观空间存在空隙，反映在宏观性质上就是冰的密度比水的密度小。正是由于冰的这一独特结构，使冰可以浮在水面上，从而使水中生物在寒冷的冬季得以在冰层下的水中存活。,冰中每个氢原子分享到一个氢键，折合每摩尔冰有2NA个氢键(NA为阿伏加德罗常数)。冰中氢键的作用能为18.8 kJmol1而冰的熔化热只有5.0 kJmol1。当在0冰融化成水时，即使熔化热全部用于破坏氢键，也只能使大约13%的氢键遭到破坏，水中仍存在着许多由氢键作用而形成的小集团(H2O)n有人将其称之为“冰山”。温度升高使冰融化为水的过程中，实际上包括两种过程：水分子不能最大程度地形成氢键使水的密度变大，水分子的热运动即热膨胀作用使水的密度减小。随着温度升高，前一过程的作用由强变弱，后一过程的作用由弱变强，在4时两种作用达到平衡。所以，当温度升高时，04内水的密度逐渐增大，4时达到最大密度，4后水的密度变小。,课堂达标验收,课 时 作 业,
