1、第3课时 分子的性质 一、极性键与非极性键由同种元素的原子形成的共价键是非极性共价键，简称非极性键。由不同种元素的原子形成的共价键是极性共价键，简称极性键。成键原子的电负性差值愈大，键的极性就愈强。当成键原子的电负性相差很大时，可以认为成键电子对偏移到电负性很大的原子一方。二、分子的极性1分子极性的判断方法(1)从形成的化学键看从电子对看：电子对不偏移正、负电荷中心重合非极性分子从键的分布看：键的分布不对称正、负电荷中心不重合极性分子(2)从分子组成上看三、范德华力1定义：分子间存在的相互作用力称为范德华力。2影响因素主要包括：分子的大小，分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。对于组成和
2、结构相似的分子，其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大。3范德华力对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响一般来说，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔、沸点通常越高。如熔、沸点：I2Br2Cl2F2，RnXeKrArNeHe。(2)对物质溶解性的影响如：在 273 K、101 kPa 时，氧气在水中的溶解量(49 cm3L1)比氮气在水中的溶解量(24 cm3L1)大，就是因为 O2 与水分子之间的作用力比 N2 与水分子之间的作用力强。四、氢键1表示形式通常用 XHY 表示氢键，其中 XH 表示氢原子和 X 原子以共价键相结合。氢键的键长是指 X 和 Y
3、的距离，氢键的键能是指 XHY 分解为 XH 和 Y所需要的能量。2形成条件在用 XHY 表示的氢键中，氢原子位于其间是氢键形成的最重要的条件之一，同时，氢原子两边的 X原子和 Y 原子所属元素具有很强的电负性和很小的原子半径是氢键形成的另一个条件。由于 X 原子和 Y 原子具有强烈吸引电子的作用，氢键才能存在。这类原子应该是位于元素周期表的右上角元素的原子，主要是氮原子、氧原子和氟原子。3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即存在氢键。不难理解，当氢键存在于分子内时，它对物质性质的影响与
4、分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。邻羟基苯甲醛的氢键存在于分子内部，对羟基苯甲醛存在分子间氢键，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。4特征既有方向性又有饱和性。五、无机含氧酸分子的酸性1无机含氧酸分子之所以显酸性，是因为其分子中含有OH，而OH 上的 H 在水分子的作用下能够电离出 H，而显示一定的酸性。2对同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。3比较酸性强弱，如利用(HO)mROn 相比较的酸必须具有相同的“R”。4酸性强弱与OH 数目即 m 数值大小无关，如H3PO4 为中强酸，并非强酸，H2SO3 与 H2SO4 中 m 均为2，
5、但 H2SO3 的酸性弱于 H2SO4。5同主族元素或同周期元素最高价含氧酸的酸性比较，根据非金属性强弱去比较，如 HClO4H2SO4，H2SO4H2SeO4。1单质碘的熔、沸点较低，其原因是()A碘的非金属性较弱B碘分子中的键能较小C碘晶体中的碘分子间以范德华力相结合DII 共价键的键长较长C【解析】碘分子间以范德华力相结合，所以其熔、沸点比较低。2下列说法正确的是()A熔化干冰和熔化 NaCl 晶体所克服的作用力相同B氢键比分子间作用力强，所以它属于化学键CH2O 是一种非常稳定的化合物，这是由于氢键所致D冰的密度比水小，这是由于冰中水分子间存在氢键所致【解析】熔化干冰所克服的作用力是范
6、德华力，熔化 NaCl 晶体所克服的作用力是离子键，二者不相同，A 错；氢键比范德华力强，但它们都属于分子间作用力，B 错；H2O 是一种非常稳定的化合物，这是由于 HO键能大所致，与分子间氢键无关，C 错；冰的密度比水小，这是由于冰中水分子间存在氢键，与氢键有方向性和饱和性，不能紧密堆积等有关，D 正确。D3下列各组物质互为等电子体的是()AN2O 和 NO2 BO3 和 SO2CCH4 和 NH3 DOH和 NH2B【解析】等电子体是是指原子的总数相同，且价电子数也相同的分子、离子或基因。A.N2O 和 NO2 的价电子总数不同，错误；B.二者的原子总数和价电子总数都相同，正确；C.二者的
7、原子总数不同，错误；D.二者的原子总数不同，错误。一、键的极性、空间构型与分子极性的关系类型实例两个键之间的夹角键的极性分子的极性空间构型X2H2、N2非极性键非极性分子直线形XYHCl、NO极性键极性分子直线形CO2、CS2180极性键非极性分子直线形SO2120极性键分子V 形XY2(X2Y)H2O、H2S105极性键极性V 形类型实例两个键之间的夹角键的极性分子的极性空间构型BF3120极性键非极性分子平面三角形XY3NH3107极性键极性分子三 角 锥形XY4CH4、CCl410928极性键非极性分子正四面体形【例 1】下列分子的中心原子形成 sp2 杂化轨道的是()AH2O BNH3
8、 CC2H4 DCH4【解析】判断分子杂化类型的技巧：看中心原子形成分子以后最外层有几对电子就可大致估计其杂化情况了。需要说明的是：双键、三键只能算一对电子。电子对数 杂化 举例 2 sp C2H2、CO2、CS2 3 sp2 C2H4、SO2、SO3、BF3 4 sp3 CH4、H2O、NH3、NH4、SO42 5 sp3d PCl5 6 sp3d2 SF6C【例 2】水是生命之源，它与我们的生活密切相关。在化学实验和科学研究中，水也是一种常用的试剂。(1)在酸性溶液中，水分子容易得到一个 H，形成水合氢离子(H3O)。对于这一过程，下列描述不合理的是_(填字母序号)。A氧原子的杂化类型发生
9、了改变B微粒的形状发生了改变C微粒的化学性质发生了改变D微粒中的键角发生了改变根据价层电子对互斥理论推测 H3O的空间构型为_。(2)水分子和硫化氢分子的键角及中心原子的杂化方式如下表：分子H2OH2S 中心原子杂化方式sp3 键角104.592.1键长95.7 pm133.6 pm根据表格中的数据判断 OH 键键能_(填“”、“”或“O 的电负性大于 S 的电负性，使 O 与 H 之间的成键的两对电子比S与H之间的成键的两对电子更靠近中心原子，因此 O 与 H 之间的两对成键电子距离更近，斥力更大，键角大(3)20二、化学键与分子间作用力的比较化学键分子间作用力概念分子内相邻的原子间强烈的相
10、互作用把分子聚集在一起的作用力范围分子内原子间分子间(近距离)强弱较强比化学键弱得多对性质的影响主要影响物质的化学性质主要影响物质的物理性质三、范德华力和氢键对物质性质的影响范德华力与氢键主要影响物质的物理性质，如：熔点、沸点等。氢键可使 H2O、HF、NH3 的熔、沸点升高，而造成熔、沸点出现反常现象，如：H2OH2S 等。组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如熔、沸点：O2N2，HIHBrHCl。组成和结构不相似的物质，分子极性越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CON2。在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点越低，如沸点：正戊烷异戊烷新戊烷；芳香烃的同分异构体及
11、其衍生物，其熔、沸点高低顺序是：邻位化合物间位化合物对位化合物。四、比较酸性强弱的方法1根据元素周期表判断如：HFHClHBrHI；H4SiO4H3PO4H2SO3；HClO4HClO3HClO2HClO3根据非羟基氧原子数判断HnROm：mn0 弱酸 HClO1 中强酸 H2SO32 强酸 HNO33 最强酸 HClO44根据电离度来判断如：(H3PO4)(HClO)，酸性：H3PO4HClO5根据化学反应判断如 H2SO4Na2SO3=Na2SO4H2OSO2，酸性：H2SO4H2SO3H2OCO2Ca(ClO)2=CaCO32HClO，酸性：H2CO3HClO【例 3】下 列 物 质 的
12、 性 质 与 氢 键 无 关 的 是()A冰的密度比液态水的密度小BNH3 易液化C在相同条件下，H2O 的沸点比 H2S 的沸点高DHF 分子比 HCl 分子稳定【解析】A.冰晶体中每个水分子周围与 4 个紧邻的水分子以氢键结合，形成四面体结构，使空间利用率降低，体积增大，密度小于水；B.氨气分子间形成氢键，易液化；C.水分子间形成氢键，使水的沸点升高；D.HF分子比 HCl 分子稳定，是因为 HF 键比 HCl 键强，与氢键无关。D1下列叙述错误的是 ()离子键没有方向性和饱和性，而共价键有方向性和饱和性配位键在形成时，是由成键双方各提供一个电子形成共用电子对金属键的实质是金属中的“自由电
13、子”与金属阳离子形成的一种强烈的相互作用在冰晶体中，既有极性键、非极性键，又有氢键化合物 NH4Cl 和 CuSO45H2O 都存在配位键NaCl、HF、CH3CH2OH、SO2 都易溶于水，但原因不完全相同A B C DB【解析】配位键在形成时，是由成键的一方提供孤对电子，另一方提供空轨道而形成的共价键，错误；在冰晶体中，水分子中存在的是极性共价键，水分子之间存在的是氢键的作用，不存在非极性共价键，错误；其余均正确。2下列无机含氧酸分子中，酸性最强的是()AHNO2BH2SO3CHClO3DHClO4【解析】对于同一种元素的含氧酸，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强，如 HNO 23HN
14、O 35；H2SO 34H2SO 46；HClO 35HClO 47。观察 A、B、C、D 四个选项，HNO2、H2SO3、HClO3 中的中心原子 N、S、Cl 都未达到其最高价，其酸性不够强，只有 D 选项中的 HClO4 中的 Cl 为7 价，是 Cl 元素中最高价，使HOClO3 中 O 的电子向 Cl 偏移，在水分子作用下，容易电离出 H，酸性很强。故答案为 D。D3下列关于极性键的叙述不正确的是()A由不同元素的原子形成的共价键B极性分子中必定存在极性键C由同种元素的两个原子形成的共价键D共用电子对必然偏向吸引电子能力强的原子的一方C【解析】同种元素的两个原子形成的共价键一定是非极
15、性键。C 项错误。4下列说法正确的是()A沸点：H2OH2SH2SeH2Te B稳定性：SiH4PH3H2SHClC熔点：SiCKClI2CO2D沸点：CH4SiH4GeH4SnH4C【解析】A这些都是同族元素形成的氢化物，结构相似，对于结构相似的物质，一般情况下，相对分子质量越大，分子间作用力就越大，物质的熔，沸点就越高，但是由于在水分子之间存在氢键，增加了分子之间的相互作用，所以沸点变化规律：H2OH2TeH2SeH2S，错误；B.元素的非金属性越强，其对应的简单氢化物的稳定性就越强，由于非金属性：ClSPSi，稳定性：SiH4PH3H2SHCl，错误；C.一般情况下，各类晶体的熔、沸点规
16、律是：原子晶体离子晶体分子晶体，对于组成和结构相似的物质来说，相对分子质量越大，分子间作用力就越大，物质的熔、沸点就越高，SiC 属于原子晶体，KCl 属于离子晶体，I2 和 CO2 属于分子晶体，因此熔点：SiCKClI2CO2，正确；D.这些氢化物结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力 就 越 大，物 质 的 沸 点 就 越 高，因 此 沸 点：CH4SiH4GeH4HCl，与氢键无关。D8下列过程需要克服分子间作用力的是()AHCl 气体溶于水B液氯汽化C氯化镁受热熔化D二氧化硅受热熔化【解析】A.HCl 气体溶于水断裂共价键；B.液氯汽化破坏的是分子间作用力；C.氯化镁受热熔化断裂的
17、是离子键；D.二氧化硅受热熔化断裂的是共价键。B9(1)某短周期主族元素的原子 M 层上有一个半充满的亚层，这种原子的质子数是_，写出它的外围电子排布式_。(2)A 族的硒(Se)在化合物中常表现出多种氧化态，H2SeO4 的酸性比 H2SeO3_(填“强”或“弱”)，H2Se 的酸性比 H2S_(填“强”或“弱”)。(3)固体 A 的化学式为 NH5，它的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子的最外电子层结构，则下列有关说法中，正确的是_(填字母序号)。ANH5 中既有离子键又有共价键BNH5 的熔、沸点高于 NH3CNH5 固体投入少量水中，可产生两种气体D0.1 mol NH5 中含有
18、5 mol NH 键(4)用氢键表示式写出 HF 溶液中存在的所有氢键：_。【解析】(1)某短周期主族元素的原子 M 层上有一个半充满的亚层，这种原子的质子数是 11 或 15，外围电子排布式是 3s1 或 3s23p3。(2)同一元素的含氧酸中，化合价越高，其酸性越强，故 H2SeO4 的酸性比 H2SeO3 强，氢化物水溶液酸性与元素非金属性强弱相反，故 H2Se 的酸性比 H2S 强。(3)化学式为 NH5 的物质，是离子化合物。A.NH5 中既有离子键又有共价键，正确；B.NH5 的熔、沸点高于 NH3，前者是离子化合物，后者是由分子构成的，正确；C.NH5 固体投入少量水中，可产生两
19、种气体，分别是氢气和氨气，正确；D.0.1 mol NH5 中应含有 4 mol NH 键，错误。(4)根据氢键形成的条件可以写为 FHF、FHO、OHF、OHO。【答案】(1)11 或 15 3s1 或 3s23p3(2)强 强(3)ABC(4)FHF、FHO、OHF、OHO 10请完成下列表格并填空。单原子分子双原子分子三原子分子四原子分子五原子分子分子He、NeH2HClH2OCO2BF3NH3CH4CH3Cl 键的极性键角空间构型分子极性根据以上分析结果，试推测上述哪些物质(除CH3Cl外)易溶于水_。【解析】本题着重考查分子的极性与键的极性以及分子空间构型之间的关系。由非极性键构成的
20、分子一般都是非极性分子。由极性键构成的分子，若能空间对称，分子中电荷分布均匀，不显电性，则分子无极性，这样的空间对称有三种：一是直线形对称，键角为 180，常见的分子有：CO2、CS2、C2H2 等；二是平面对称，键角为 120，分子构型为平面正三角形，常见的分子有BF3、BBr3 等；三是立体对称，键角为 10928，分子构型为正四面体，常见的分子有 CH4、CCl4、SiH4 等。根据“相似相溶”规律，易溶于水的有 HCl、NH3。HCl、NH311已知 N、P 同属元素周期表的第A 族元素，N 在第二周期，P 在第三周期，NH3 分子呈三角锥形，N 原子位于锥顶，三个 H 原子位于锥底，
21、NH 键间的夹角是 107。(1)PH3 分子与 NH3 分子的构型关系是_(填“相同”、“相似”或“不相似”)，_(填“有”或“无”)PH 键，PH3 分子是_(填“极性”或“非极性”)分子。(2)NH3 与 PH3 相比，热稳定性更强的是_，原因是_。【解析】(1)N 原子与 P 原子结构相似，NH3 分子与PH3 分子结构也相似。PH 键为不同种元素原子之间形成的共价键，为极性键。(2)由 N、P 在元素周期表中的位置和元素周期律知，非金属性：NP，由元素的非金属性与氢化物之间的热稳定性关系知，热稳定性：NH3PH3。(3)NH3 和 PH3 在常温、常压下都是气体，但 NH3比 PH3
22、 易液化，其主要原因是_(填字母序号)。A键的极性：NH 比 PH 强B分子的极性：NH3 比 PH3 强C相对分子质量：PH3 比 NH3 大DNH3 分子之间存在特殊的分子间作用力(3)“易液化”属于物质的物理性质，NH3 与 PH3都是分子晶体，其物理性质与化学键无关。按照相对分子质量与分子间作用力的关系和分子间作用力与物质的物理性质的关系分析，应该有：PH3 的沸点比 NH3的沸点高，PH3 比 NH3 易液化。而实际是 NH3 比 PH3易液化，这种反常现象的客观存在必有特殊的原因，即在 NH3 分子间存在着比范德华力强的氢键。【答案】(1)相似 有 极性(2)NH3 NH3分子中的
23、 NH 键键能比 PH3分子中的 PH 键键能大(3)D12.X、Y、Z、Q、E 五种元素中，X 原子核外的 M层中只有两对成对电子，Y 原子核外的 L 层电子数是 K层的两倍，Z 是地壳内含量(质量分数)最高的元素，Q的核电荷数是 X 与 Z 的核电荷数之和，E 在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题：(1)X、Y 的元素符号依次为_、_；(2)XZ2 与 YZ2 分子的杂化轨道分别是_、_，立体结构分别是_、_，相同条件下两者在水中的溶解度 较 大 的 是 _(写 分 子 式)，理 由 是_；(3)Q 的元素符号是_，它属于第_周期，它的核外电子排布式为_，在形成化合物时，它的最
24、高化合价为_。【解析】根据题意可推知：X 是 S；Y 是 C；Z 是O；Q 是 Cr；E 是 F。(1)X、Y 的元素符号依次为 S、C；(2)SO2 的杂化轨道是 sp2 立体结构是 V 形，CO2 分子的杂化轨道是 sp；立体结构是直线形；相同条件下由于 SO2 是极性分子，容易溶解在极性分子组成的物质水中，而 CO2 分子是非极性分子，在极性分子组成的物质水中溶解度较小。(3)Q 的元素符号是 Cr；它属于第四周期，它的核外电子排布式是 1s22s22p63s23p63d54s1，根据其电子排布式可知，在形成化合物时，它的最高化合价为6 价。【答案】(1)S C(2)sp2 sp V 形 直线形 SO2 因为 CO2 是非极性分子，SO2 和 H2O 都是极性分子，根据“相似相溶”原理，SO2 在 H2O 中的溶解度较大(3)Cr 四 1s22s22p63s23p63d54s1 6