第二章-第三節(jié)-分子的性質(zhì)

第三節(jié)分子的性質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解分子間作用力的定義，搞清分子間作用力與化學(xué)鍵的關(guān)系。2．理解極性鍵、非極性鍵、極性分子、非極性分子的實(shí)質(zhì)，學(xué)會(huì)判斷極性鍵、非極性鍵、極性分子和非極性分子的方法。3．掌握范德華力和氫鍵分別對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。4．了解物質(zhì)的“相似相溶”規(guī)律及分子的手性，會(huì)判斷簡(jiǎn)單的手性異構(gòu)體。一、鍵的極性和分子的極性1．鍵的極性——極性鍵與非極性鍵基礎(chǔ)知識(shí)梳理分類(lèi)特點(diǎn)成鍵元素的特點(diǎn)存在非極性鍵共用電子對(duì)不發(fā)生偏移同種元素原子的電子配對(duì)成鍵非金屬單質(zhì)，某些化合物(如H2O2)極性鍵共用電子對(duì)發(fā)生偏移不同種元素原子的電子配對(duì)成鍵共價(jià)化合物，某些離子化合物(如NaOH)極性鍵中的兩個(gè)鍵合原子，一個(gè)呈正電性(δ＋)，另一個(gè)呈負(fù)電性(δ－)。2．分子的極性——極性分子與非極性分子(1)極性分子正電中心和負(fù)電中心

，即鍵的極性的向量和

。(2)非極性分子正電中心和負(fù)電中心

，即鍵的極性的向量和

。(3)幾種常見(jiàn)分子的極性不重合不為0重合為0電子式示意圖鍵角立體構(gòu)型分子極性CO2180°BF3120°直線(xiàn)平面三角形非極性非極性電子式示意圖鍵角立體構(gòu)型分子極性CH4109°28′H2O105°NH3107°正四面體形V形三角錐形極性極性非極性3.鍵的極性與分子極性的關(guān)系(1)只含有非極性鍵的分子一定是非極性分子。(2)含極性鍵的分子，如果分子結(jié)構(gòu)是中心對(duì)稱(chēng)的，則為

分子，否則是極性分子。二、范德華力及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響1．概念范德華力是

之間普遍存在的相互作用力，它使得許多物質(zhì)能以一定的凝聚態(tài)(固態(tài)和液態(tài))存在。非極性分子2．強(qiáng)弱(1)范德華力約比化學(xué)鍵的鍵能小1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。(2)分子的極性越大，范德華力

。(3)結(jié)構(gòu)和組成相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力

。3．對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響范德華力主要影響物質(zhì)的

性質(zhì)，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)；化學(xué)鍵主要影響物質(zhì)的

性質(zhì)。越大越大物理化學(xué)如下表是某些分子的范德華力數(shù)據(jù)分子ArCOHIHBrHCl范德華力/kJ·mol－18.508.7526.0023.1121.14(1)HI、HBr、HCl的熔、沸點(diǎn)與鍵能無(wú)關(guān)，而主要受

的影響。HI、HBr、HCl的組成和結(jié)構(gòu)相似，其范德華力隨著相對(duì)分子質(zhì)量的減小而

，因此熔、沸點(diǎn)逐漸

。(2)Ar與CO分子的組成和結(jié)構(gòu)不相似，Ar是非極性分子，而CO是極性分子，分子的極性越大，范德華力越

。因此，范德華力Ar

CO。范德華力減小降低大小于三、氫鍵及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響1.概念氫鍵是一種

，它是由已經(jīng)與

很強(qiáng)的原子(如N、F、O)形成共價(jià)鍵的

與另一個(gè)分子中或同一分子中

很強(qiáng)的原子之間的作用力。2．表示方法氫鍵通常用

表示，其中A、B為

、

、

中的一種，“—”表示

，“…”表示形成的

。分子間作用力電負(fù)性氫原子電負(fù)性A—H…B—NOF共價(jià)鍵氫鍵3．特征(1)氫鍵不屬于化學(xué)鍵，是一種分子間作用力。氫鍵鍵能較小，約為

的十分之幾，但比

強(qiáng)。(2)氫鍵具有一定的

性和

性。4．類(lèi)型共價(jià)鍵范德華力飽和方向5．氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)當(dāng)形成分子間氫鍵時(shí)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)將

。(2)當(dāng)形成分子內(nèi)氫鍵時(shí)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)將

。(3)氫鍵也影響物質(zhì)的電離、

等過(guò)程。6．水中的氫鍵對(duì)水的性質(zhì)的影響(1)水分子間形成氫鍵，

了水分子間的作用力，使水的熔、沸點(diǎn)比同主族元素中H2S的熔、沸點(diǎn)

。(2)氫鍵與水分子的性質(zhì)①水結(jié)冰時(shí)，體積

，密度

。②接近沸點(diǎn)時(shí)形成的“締合”分子水蒸氣的相對(duì)分子質(zhì)量比用化學(xué)式H2O計(jì)算出來(lái)的相對(duì)分子質(zhì)量

。升高降低溶解增大高增大減小大一個(gè)水分子最多可以形成幾個(gè)氫鍵？【思考·提示】一個(gè)水分子有兩個(gè)氫原子。氧原子上有兩對(duì)孤電子對(duì)，易與其他水分子中的氫原子形成氫鍵，故一個(gè)水分子最多可形成四個(gè)氫鍵。思考四、溶解性1．“相似相溶”規(guī)律非極性溶質(zhì)一般能溶于

溶劑，極性溶質(zhì)一般能溶于

溶劑。2．影響物質(zhì)溶解性的因素(1)外界因素主要有

、

等。(2)從分子結(jié)構(gòu)的角度有“相似相溶”規(guī)律。(3)如果溶質(zhì)與溶劑之間能形成

，則溶解度增大，且

作用力越大，溶解度越大。非極性極性溫度壓強(qiáng)氫鍵分子間(4)溶質(zhì)與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)可

其溶解度，如SO2與H2O生成H2SO3，NH3與H2O生成NH3·H2O等。(5)“相似相溶”規(guī)律還適用于

的相似性，如CH3OH中的—OH與H2O中的—OH相似，故甲醇能與H2O互溶，而CH3CH2CH2CH2CH2OH中的烴基較大，其中的—OH跟水分子中的—OH相似的因素小的多，因而戊醇在水中的溶解度明顯減小。分子結(jié)構(gòu)增大五、手性1．手性異構(gòu)體具有完全相同的

和

的一對(duì)分子，如同左手與右手一樣互為鏡像，卻在三維空間里不能重疊，互稱(chēng)手性異構(gòu)體。2．手性分子有

的分子叫做手性分子。如乳酸組成原子排列手性異構(gòu)體六、無(wú)機(jī)含氧酸分子的酸性1．對(duì)于同一種元素的含氧酸來(lái)說(shuō)，該元素的化合價(jià)

，其含氧酸的酸性

。2．含氧酸的通式可寫(xiě)成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，n值

，酸性

。越高越強(qiáng)越大越強(qiáng)1．共價(jià)鍵的極性與分子的極性的關(guān)系可總結(jié)如下：課堂互動(dòng)講練要點(diǎn)一鍵的極性和分子的極性的關(guān)系2．判斷ABn型分子極性的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律若中心原子A的化合價(jià)的絕對(duì)值等于該元素所在的主族序數(shù)，則為非極性分子，若不等則為極性分子，如下表：分子式中心原子分子極性元素符號(hào)化合價(jià)絕對(duì)值所在主族序數(shù)CO2C4Ⅳ非極性BF3B3Ⅲ非極性CH4C4Ⅳ非極性H2OO2Ⅵ極性NH3N3Ⅴ極性SO2S4Ⅵ極性SO3S6Ⅵ非極性PCl3P3Ⅴ極性PCl5P5Ⅴ非極性下列敘述正確的是(

)A．NH3是極性分子，分子中氮原子處在3個(gè)氫原子所組成的三角形的中心B．CCl4是非極性分子，分子中碳原子處在4個(gè)氯原子所組成的正方形的中心C．H2O是極性分子，分子中氧原子不處在2個(gè)氫原子所連成的直線(xiàn)的中央D．CO2是非極性分子，分子中碳原子不處在2個(gè)氧原子所連成的直線(xiàn)的中央例1【解析】

NH3的氮原子以sp3雜化，形成三角錐形結(jié)構(gòu)，電荷分布不對(duì)稱(chēng)是極性分子。CCl4分子中C—Cl鍵為極性鍵，碳原子采取sp3雜化，且無(wú)孤電子對(duì)，分子構(gòu)型為正四面體形，碳原子位于正四面體的中心。H2O分子中H—O鍵為極性鍵，氧采取sp3雜化，且有兩對(duì)孤電子對(duì)，分子構(gòu)型為V形，整個(gè)分子電荷分布不對(duì)稱(chēng)，為極性分子。CO2分子中碳采取sp雜化，分子構(gòu)型為直線(xiàn)形，分子為非極性分子，碳原子位于2個(gè)氧原子所連成的直線(xiàn)的中央。【答案】

C1．下列分子中，屬于含有極性鍵的非極性分子的是(

)A．H2O

B．Cl2C．NH3D．CCl4解析：選D。多原子分子是否有極性，取決于分子結(jié)構(gòu)是否對(duì)稱(chēng)。中學(xué)階段涉及到的對(duì)稱(chēng)構(gòu)型主要有直線(xiàn)形(CO2、CS2)、平面三角形(BCl3、BF3)、正四面體形(CH4、CCl4、P4)，不對(duì)稱(chēng)的構(gòu)型主要有三角錐形跟蹤訓(xùn)練(NH3)，V形(H2O、H2S、SO2)。H2O分子中O—H鍵為極性鍵，兩個(gè)O—H鍵之間的夾角約為105°，整個(gè)分子電荷分布不對(duì)稱(chēng)，是極性分子；Cl2是雙原子單質(zhì)分子，Cl—Cl鍵是非極性鍵，屬非極性分子；NH3分子中N—H鍵是極性鍵，分子構(gòu)型是三角錐形，電荷分布不對(duì)稱(chēng)，是極性分子；CCl4分子中C—Cl鍵是極性鍵，分子構(gòu)型呈正四面體形，電荷分布對(duì)稱(chēng)，是非極性分子。要點(diǎn)二范德華力、氫鍵及共價(jià)鍵的比較范德華力氫鍵共價(jià)鍵概念分子之間普遍存在的一種相互作用力由已經(jīng)與電負(fù)性很強(qiáng)的原子形成共價(jià)鍵的氫原子與另一個(gè)分子中或同一分子中電負(fù)性很強(qiáng)的原子之間的作用力原子間通過(guò)共用電子對(duì)所形成的相互作用分類(lèi)分子內(nèi)氫鍵、分子間氫鍵極性共價(jià)鍵、非極性共價(jià)鍵特征無(wú)方向性、無(wú)飽和性有方向性、有飽和性有方向性、有飽和性強(qiáng)度比較共價(jià)鍵>氫鍵>范德華力影響強(qiáng)度的因素①隨著分子極性和相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大②組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大對(duì)于A—H…B—，A、B的電負(fù)性越大，B原子的半徑越小，鍵能越大成鍵原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定范德華力氫鍵共價(jià)鍵范德華力氫鍵共價(jià)鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì)②組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高。如F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr4分子間氫鍵的存在，使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸點(diǎn)：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3①影響分子的穩(wěn)定性②共價(jià)鍵鍵能越大，分子穩(wěn)定性越強(qiáng)(2010年宜賓模擬)下列對(duì)一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)的理論解釋正確的是(

)例2選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)事實(shí)理論解釋ASO2溶于水形成的溶液能導(dǎo)電SO2是電解質(zhì)B白磷為正四面體分子白磷分子中P—P鍵的鍵角是109°28′C1體積水可以溶解700體積氨氣氨是極性分子且有氫鍵影響DHF的沸點(diǎn)高于HCl的沸點(diǎn)H—F的鍵長(zhǎng)比H—Cl的短【解析】

A項(xiàng)，SO2的水溶液導(dǎo)電，是因?yàn)镾O2與H2O反應(yīng)，生成電解質(zhì)H2SO3，SO2本身不能電離，不屬于電解質(zhì)；B項(xiàng)，白磷分子為P4,4個(gè)磷原子位于正四面體的4個(gè)頂點(diǎn)，每個(gè)面都是正三角形，P—P鍵鍵角為60°；C項(xiàng)，NH3分子與H2O分子都是極性分子，且相互可以形成氫鍵，所以NH3在H2O中溶解度很大；D項(xiàng)，HF和HCl的熔、沸點(diǎn)與分子內(nèi)的共價(jià)鍵無(wú)關(guān)，只與分子間作用力有關(guān)，HF分子間可以形成氫鍵，所以HF比HCl的沸點(diǎn)高?！敬鸢浮?/p>

C2．下列物質(zhì)的性質(zhì)與氫鍵無(wú)關(guān)的是(

)A．冰的密度比液態(tài)水的密度小B．NH3易液化C．NH3分子比PH3分子穩(wěn)定D．相同條件下，H2O的沸點(diǎn)比H2S的沸點(diǎn)高解析：選C。冰中由于氫鍵的作用，使水分子的排列更加有序，水結(jié)成冰，體積會(huì)膨脹，故冰的密度比水的密度??；NH3分子間也存在氫鍵，增強(qiáng)了分子間作用力，使NH3易液化；H2O分子間有氫鍵，而H2S分子間無(wú)氫鍵，故H2O的沸點(diǎn)高；NH3比PH3穩(wěn)定，原因是N—H鍵的鍵能比P—H鍵的鍵能大。跟蹤訓(xùn)練1．范德華力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響一般說(shuō)來(lái)，組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)通常越高。如熔、沸點(diǎn)：I2＞Br2＞Cl2＞F2，Rn＞Xe＞Kr＞Ar＞Ne＞He。要點(diǎn)三分子間作用力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(2)對(duì)物質(zhì)溶解性的影響如：在273K、101kPa時(shí)，氧氣在水中的溶解度(0.049cm3·L－1)比氮?dú)庠谒械娜芙舛?0.024cm3·L－1)大，就是因?yàn)镺2與水分子之間的作用力比N2與水分子之間的作用力大所導(dǎo)致的。(3)“相似相溶”規(guī)律極性分子一般易溶于極性溶劑中(如HCl易溶于水中)，非極性分子一般易溶于非極性溶劑中(如I2易溶于CCl4中，白磷易溶于CS2中)。2．氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響①某些氫化物分子存在氫鍵，如H2O、NH3、HF等，會(huì)使同族氫化物沸點(diǎn)反常，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。②當(dāng)氫鍵存在于分子內(nèi)時(shí)，它對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響與分子間氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)產(chǎn)生的影響是不同的。鄰羥基苯甲醛的氫鍵存在于分子內(nèi)部，對(duì)羥基苯甲醛存在分子間氫鍵，因此對(duì)羥基苯甲醛的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)分別比鄰羥基苯甲醛的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高。(2)對(duì)物質(zhì)密度的影響氫鍵的存在，會(huì)使物質(zhì)的密度出現(xiàn)反常，如液態(tài)水變?yōu)楸?，密度?huì)變小。(3)對(duì)物質(zhì)溶解度的影響溶劑和溶質(zhì)之間存在氫鍵，溶解性好，溶質(zhì)分子不能與水分子形成氫鍵，在水中溶解度就比較小。如NH3極易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能與水混溶，就是因?yàn)樗鼈兣c水形成了分子間氫鍵的原因。(4)氫鍵對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響氫鍵的存在使一些物質(zhì)具有一些特殊結(jié)構(gòu)，如冰晶體的孔穴結(jié)構(gòu)等。短周期的5種非金屬元素，其中A、B、C的特征電子排布可表示為：A：asa，B：bsbbpb，C：csccp2c，D與B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中電負(fù)性最大的元素?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)由A、B、C、E四種元素中的兩種元素可形成多種分子，下列分子①BC2

②BA4

③A2C2

④BE4，其中屬于極性分子的是________(填序號(hào))。(2)C的氫化物比下一周期同族元素的氫化物沸點(diǎn)還要高，其原因是________________________________________________________________________。例3(3)B、C兩元素都能和A元素組成兩種常見(jiàn)的溶劑，其分子式分別為_(kāi)_______、________。DE4在前者中的溶解性________(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。(4)BA4、BE4和DE4的沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)開(kāi)_________________(填化學(xué)式)。(5)A、C、E三種元素可形成多種含氧酸，如AEC、AEC2、AEC3、AEC4等，以上列舉的四種酸其酸性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋篲___________(填化學(xué)式)?！舅悸伏c(diǎn)撥】解答本題要注意以下三點(diǎn)：(1)首先根據(jù)電子排布及周期律確定四種元素。(2)分析各項(xiàng)中由各元素組成的物質(zhì)。(3)根據(jù)各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)判斷性質(zhì)。【解析】由s軌道最多可容納2個(gè)電子可得：a＝1，b＝c＝2，即A為H，B為C，C為O，由D與B同主族，且為非金屬元素得D為Si；由E在C的下一周期且E為同周期電負(fù)性最大的元素可知E為Cl。(1)①、②、③、④分別為CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中H2O2為極性分子，其他為非極性分子。(2)C的氫化物為H2O，H2O分子間可形成氫鍵是其沸點(diǎn)較高的主要原因。(3)B、A兩元素組成苯，C、A兩元素組成水，兩者都為常見(jiàn)的溶劑，SiCl4為非極性分子，易溶于非極性溶劑苯中。(4)BA4、BE4、DE4分別為CH4、CCl4、SiCl4，三者結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量逐漸增大，分子間作用力逐漸增強(qiáng)，故它們的沸點(diǎn)順序?yàn)镾iCl4＞CCl4＞CH4。(5)這四種酸分別為HClO、HClO2、HClO3、HClO4，含氧酸的通式可寫(xiě)為(HO)mClOn(m≥1；n≥0)，n值越大，酸性越強(qiáng)，故其酸性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镠ClO4＞HClO3＞HClO2＞HClO?！敬鸢浮?/p>

(1)③

(2)H2O分子間形成氫鍵(3)C6H6

H2O