1、第三节分子的性质第1课时键的极性、分子极性、范德华力和氢键激趣入题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，人们将这种相互作用力称为范德华力。新知预习
2、自主探究一、键的极性和分子的极性1键的极性共价键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()电中性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概念是由已经与_电负性_很大的原子(如N、F、O)形成共价键的_氢原子_与另一个_电负性_很大的原子之间的作用力表示方法通常用AHB表示，其中A、B为N、F、O中的一种，“”表示_共价键_，“”表示形成的_氢键_特征(1)不属于化学键，是一种分子间作用力。氢键键能较小，比化学键的键能小
3、12个数量级，但比范德华力_强_(2)具有一定的方向性和饱和性类型_分子内_氢键和_分子间_氢键对物质性质的影响主要影响物质的_熔沸点_和电离、溶解等预习自测初试牛刀1思考辨析(1)关于下面分子的说法请判断正误A既有键又有键()BOH键的极性强于CH键的极性()C是非极性分子()D该物质的分子之间不能形成氢键，但它可以与水分子形成氢键()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
4、高。()(4)BCl3与NCl3均为三角锥形，为极性分子。()2下列原子与氢原子形成的化学键中，极性最强的是(A)AFBClCNDO解析：H与F、Cl、N、O均形成极性共价键，非金属性最强的是F，则HF键的极性最强，故选A。3下列分子中属于非极性分子的是(C)AHFBH2O2CCO2DNH3解析：HF含有HF极性键，分子构型直线形，正负电荷中心不重合，为极性分子，A错；H2O2中含极性键，两个OH键不在一个平面上，正负电荷重心不重合，为极性分子，B错；CO2的结构式为O=C=O，空间构型为直线型，结构对称且正负电荷重心重合，为非极性分子，C正确；NH3含有NH极性健，分子构型为三角锥形正负电荷
5、重心不重合，为极性分子，D错。4下列物质中，分子间形成的氢键最强的是(D)A甲醇BNH3C冰D(HF)n解析：氢键都是H与其它电负性强的元素形成的，氢键的强弱要看电负性强的元素的原子半径，半径越小越强，这三种元素N、O、F的原子半径大小为NOF，因此HF里的氢键最强，故选D。5下列说法中正确的是(C)A极性分子组成的溶质一定易溶于极性分子组成的溶剂之中，非极性分子组成的溶质一定易溶于非极性分子组成的溶剂中B溴分子和水分子是极性分子，四氯化碳分子是非极性分子，所以溴难溶于水而易溶于四氯化碳C白磷分子是非极性分子，水分子是极性分子，而二硫化碳是非极性分子，所以白磷难溶于水而易溶于二硫化碳D水分子是
6、极性分子，二氧化碳可溶于水，因此二氧化碳是极性分子解析：很多有机物分子都是极性分子，但因为极性很弱，所以大部分难溶于水，而有机物之间的溶解度却很大，所以A项错误。溴分子是非极性分子，故B项错误。二氧化碳(O=C=O)是非极性分子，D项错误。6沸腾时只需克服范德华力的液体物质是(D)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。课堂探究疑难解惑知识点一判断共价键
7、的极性与分子极性的方法问题探究_1从哪些方面可以判断键的极性？2如何根据多原子分子的组成及立体构型确定分子的极性？探究提示_1提示可从组成元素、电子对偏移、电负性三个方面判断。2提示双原子分子，如果为单质，为非极性分子；如果为化合物，则看分子的立体构型，若立体构型对称则为非极性分子，若立体构型不对称则为极性分子。知识总结_1键的极性的判断方法(1)从组成元素(2)从电子对偏移(3)从电负性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
8、对称，其分子为极性分子，具体实例如下：分子BF3CO2PCl5SO3H2ONH3SO2中心原子化合价绝对值3456234中心原子价电子数3456656分子极性非极性非极性非极性非极性极性极性极性(2)根据分子所含键的类型及分子立体构型判断：分子键的极性键角立体构型分子极性单原子分子He、Ne非极性分子双原子分子H2非极性键直线形非极性分子HCl极性键直线形极性分子三原子分子H2O极性键105V形极性分子CO2极性键180直线形非极性分子四原子分子BF3极性键120平面三角形非极性分子NH3极性键107三角锥形极性分子五原子分子CH4极性键10928正四面体形非极性分子CH3Cl极性键四面体形极
9、性分子(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、CO2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。典例剖析_典例1 下列物质：BeCl2Ar白磷BF3NH3过氧化氢，其中含极性键的非极性分子是(C)ABCD解析：BeCl2立体构型是直线形，ClBeCl是含极性键的非极性分子，正确；Ar为稀
10、有气体，分子中不含化学键，错误；白磷分子式为P4，不含极性键，含有的是非极性键，错误；BF3是平面三角形结构，是极性键构成的非极性分子，正确；过氧化氢是由极性键和非极性键构成的极性分子，错误，故C正确。规律方法指导：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(B)ACO2、H2SBC2H4、CH4CCl2、C2H2DNH3、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。知识点二分子间作用力和氢键问题探究_1范
11、德华力是存在于分子内的相互作用力吗？范德华力很强吗？影响范德华力的因素有哪些？2范德华力主要影响物质的哪些物理性质？如何影响？3氢键是化学键吗？常见类型有哪些？对物质的哪些性质有影响？探究提示_1提示范德华力是存在于分子间的作用力。范德华力很弱。影响因素：分子的极性越大，范德华力越大；结构和组成相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。2提示范德华力主要影响物质的熔、沸点，范德华力越大，物质熔、沸点越高。3提示氢键不是化学键。氢键分为分子内氢键和分子间氢键。主要影响物质的熔、沸点和溶解度等。知识总结_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
12、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。范德华力只影响分子的物理性质，它无方向性和饱和性。(2)范德华力的影响因素影响范德华力的主要因素有分子的相对分子质量、分子的极性等。组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，如分子ArCOHIHBrHCl范德华力/kJmol18.508.7526.0023.1121.14分子的极性越强，范德华力越大。温度升高，范德华力减小。(3)范德华力对物质性质的影响对物质熔、沸点的影
13、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
14、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)。(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
15、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、氢键及共价键比较范德华力氢键共价键定义物质分子之间普遍存在的一种相互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分
16、子中电负性很强的原子之间的作用力原子间通过共用电子对所形成的相互作用力分类分子内氢键、分子间氢键极性共价键、非极性共价键特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较共价键氢键范德华力影响强度的因素随着分子极性的增大而增大组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大对于AHB，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，作用力越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定典例剖析_典例2 下列说法中错误的是(C)A卤化氢中，以HF沸点最高，是由于HF分子间可以形成氢键B邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点低CH2O的沸点比HF的沸点高，是由于水中氢键键能
17、大D氨气极易溶于水与氨气分子和水分子形成的氢键有关解析：因HF分子间可以形成氢键，所以沸点：HFHIHBrHCl，A正确；邻羟基苯甲醛的分子内可以形成氢键，而对羟基苯甲醛的氢键只存在于分子间，所以对羟基苯甲醛的熔、沸点高，正确；据F原子半径小于O原子半径，可知(HF)n中氢键键长比水中氢键键长短、键能大，但由于一个HF分子只能与两个相邻的HF分子形成氢键，而一个H2O分子可与四个相邻的H2O分子形成氢键，故H2O的沸点比HF的沸点高，C错误；氨气在水中的溶解性与形成氢键有关，D正确。规律方法指导：氢键对物质性质的影响(1)对物质熔点、沸点的影响。某些氢化物分子间可以形成氢键，如H2O、NH3、
18、HF等，氢键会使这些氢化物沸点反常，如H2OH2TeH2SeH2S。分子内氢键对物质性质的影响与分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。邻羟基苯甲醛可以形成分子内氢键，对羟基苯甲醛可以形成分子间氢键，因此对羟基苯甲醛的熔点、沸点分别比邻羟基苯甲醛的熔点、沸点高。(2)对物质密度的影响：氢键的存在，会使某些物质的密度出现反常，如液态水变为冰，密度会变小。(3)对物质溶解度的影响：若溶剂和溶质之间可以形成氢键，则溶解性好，溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就相对小。如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、乙酸等能与水以任意比混溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键。(4)氢键对物质结构的影响：氢键的
19、存在使一些物质具有一些特殊结构，如冰晶体的孔穴结构使体积膨胀。变式训练_2关于氢键的下列说法中正确的是(C)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DHF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。水分子内只有共价键而无氢键，A项不正确；B项中水蒸气分子间距离太大，不能形成氢键；D项中HF稳定性很强与氢键无关。核心素养专家博客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
20、。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为阿伏伽德罗常数)。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，0 4 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。即时训练_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)解析：根据NH3H2ONHOH可知NH3H2O的结构式为。
