2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第2章第3節(jié)第1課時鍵的極性和分子的極性范德華力和氫鍵教案新人教版選修3

PAGE7-第1課時鍵的極性和分子的極性范德華力和氫鍵目標(biāo)與素養(yǎng)：1.了解鍵的極性和分子極性及形成緣由。(微觀探析與科學(xué)探究)2.了解范德華力和氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響。(宏觀辨識與科學(xué)精神)3.了解氫鍵的實質(zhì)，形成條件和類型。(微觀探析與模型認(rèn)知)一、鍵的極性與分子的極性1．鍵的極性2．分子的極性3．(1)常見的非極性分子①非金屬單質(zhì)，如H2、O2、Cl2、P4、C60等。②常見化合物，如CO2、BF3、CH4、C2H4等。(2)常見的極性分子①雙原子分子，如HCl、HBr等。②三原子分子，如H2O，HCN等。③四原子分子，如NH3、NCl3等。④五原子分子，如CH3Cl、CH2Cl2等。(3)鍵的極性和分子極性的關(guān)系①只含非極性鍵的分子肯定是非極性分子。②含有極性鍵的分子有沒有極性，必需依據(jù)分子中極性鍵的極性的向量和是否等于零而定，等于零時是非極性分子。(4)空間對稱的結(jié)構(gòu)有直線對稱、正三角形、正四面體等。H2O2分子中含有非極性鍵嗎，是非極性分子嗎？[答案]H2O2含有非極性鍵；不是因?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)，故為極性分子。二、分子間作用力和氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響1．范德華力及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響范德華力eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—\x(概念)—\x(是分子之間普遍存在的相互作用力，它使得很多物質(zhì)能以肯定的凝合態(tài)固態(tài)和液態(tài)存在),—\x(特征)—\x(很弱，約比化學(xué)鍵的鍵能小1～2個數(shù)量級),—\x(影響因素)—\x(1分子的極性越大，范德華力越大；,2組成和結(jié)構(gòu)相同的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大),—\x(對物質(zhì)性,質(zhì)的影響)—\x(主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，如熔點、沸點；范德華力越大，物質(zhì)熔、沸點越高)))2．氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)概念：由已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子(如N、F、O)形成共價鍵的氫原子與另一個電負(fù)性很大的原子之間的作用力。(2)表示方法：氫鍵通常用A—H…B表示，其中A、B為N、O、F，“－”表示共價鍵，“…”表示形成的氫鍵。(3)分類：氫鍵可分為分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵兩類。存在分子內(nèi)氫鍵，存在分子間氫鍵。前者的沸點低于后者。(4)氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響：氫鍵主要影響物質(zhì)的熔、沸點，使物質(zhì)熔、沸點上升。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)含有極性鍵的分子為極性分子()(2)極性分子中肯定不含非極性鍵()(3)氫鍵是一種分子間形成的化學(xué)鍵()(4)H2O很穩(wěn)定的緣由是因為H2O分子間形成氫鍵()[答案](1)×(2)×(3)×(4)×2．下列物質(zhì)中既有極性鍵，又有非極性鍵的非極性分子是()A．二氧化硫 B．四氯化碳C．雙氧水 D．乙烯[答案]D3．對于下列分子：①SO2②NH3③CH3CH2OH④H2O2⑤HCHO⑥BF3，能形成分子間氫鍵的有________(填序號)。[答案]②③④鍵的極性與分子的極性推斷1.鍵的極性的推斷方法(1)從組成元素eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(同種元素A—A型為非極性鍵,不同種元素A—B型為極性鍵))(2)從電子對偏移eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(有偏移為極性鍵,無偏移為非極性鍵))2．分子的極性推斷(1)化合價法：ABm型分子中，中心原子的化合價的肯定值等于該元素的價電子數(shù)時，該分子為非極性分子，此時分子的空間結(jié)構(gòu)對稱；若中心原子的化合價的肯定值不等于其價電子數(shù)，則分子的空間結(jié)構(gòu)不對稱，其分子為極性分子，如eq\o(C,\s\up6(＋4))O2為非極性分子，eq\o(S,\s\up6(＋4))O2為極性分子。(2)依據(jù)組成和空間結(jié)構(gòu)推斷(3)依據(jù)中心原子最外層電子是否全部成鍵推斷。中心原子即其他原子圍繞它成鍵的原子。分子中的中心原子最外層電子若全部成鍵不存在孤電子對，此分子一般為非極性分子；分子中的中心原子最外層電子若未全部成鍵，存在孤電子對，此分子一般為極性分子。如CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外層電子均全部成鍵，它們都是非極性分子；H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外層電子均未全部成鍵，它們都是極性分子。1．下列關(guān)于粒子結(jié)構(gòu)的描述不正確的是()A．H2S和NH3均是價電子總數(shù)為8的極性分子B．HS－和HCl均是含1個極性鍵的18電子粒子C．CH2Cl2和CCl4均是四面體構(gòu)型的非極性分子D．SO2和SO3的雜化軌道類型均為sp2，立體構(gòu)型分別為V形、平面三角形，分別為極性分子和非極性分子C[A.H2S中氫、硫元素間形成極性鍵，且立體構(gòu)型不對稱，屬于極性分子；NH3中含有極性鍵，立體構(gòu)型為三角錐形，正負(fù)電荷的中心不重合，屬于極性分子，正確；B.HS－和HCl都只含一個極性鍵，都具有18個電子，正確；C.CH2Cl2正負(fù)電荷的中心不重合，是極性分子，錯誤；D.SO2中硫原子形成兩個σ鍵，孤電子對數(shù)為1/2×(6－2×2)＝1，價層電子對數(shù)為3，為sp2雜化，分子立體構(gòu)型為V形，三氧化硫分子中，中心原子硫原子最外層有6個電子，外圍有三個原子，所以不含孤電子對，價層電子對數(shù)為σ鍵個數(shù)＋孤電子對數(shù)＝3＋1/2×(6－3×2)＝3，為sp2雜化，三氧化硫分子為平面三角形結(jié)構(gòu)，正確。]2．已知H2O2的分子空間結(jié)構(gòu)在二面角中的表示如圖所示，則有關(guān)H2O2結(jié)構(gòu)的說法中正確的是()A．分子的正、負(fù)電荷中心重合B．分子中只有極性鍵C．它是極性分子D．它是非極性分子C[由H2O2的結(jié)構(gòu)式可以看出，該分子中存在H—O極性鍵和O—O非極性鍵；由分子空間結(jié)構(gòu)可以看出，其分子正、負(fù)電荷中心不重合，故為極性分子。]對鍵的極性和分子極性的相識誤區(qū)(1)鍵的極性只取決于成鍵原子的元素種類或電負(fù)性的差異，與其他因素?zé)o關(guān)。(2)極性分子中肯定有極性鍵，非極性分子中不肯定含有非極性鍵。例如CH4是非極性分子，只有極性鍵。(3)含有非極性鍵的分子不肯定為非極性分子，如H2O2是含有非極性鍵的極性分子。范德華力、氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響1.范德華力、氫鍵與共價鍵的比較范德華力氫鍵共價鍵分類—分子內(nèi)氫鍵、分子間氫鍵極性共價鍵、非極性共價鍵特征無方向性、飽和性有方向性、飽和性有方向性、飽和性強(qiáng)度比較共價鍵＞氫鍵＞范德華力影響強(qiáng)度的因素①隨著分子極性和相對分子質(zhì)量的增大而增大；②組成和結(jié)構(gòu)相像的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大對于A—H…B—，A、B的電負(fù)性越大，B原子的半徑越小，作用力越大成鍵原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定2.氫鍵的影響因素氫鍵雖然稱“鍵”，但它不屬于化學(xué)鍵，而是一種較強(qiáng)的分子間作用力。氫鍵鍵長一般定義為“X—H…Y”的長度，明顯氫鍵鍵長與X—H鍵的鍵長和Y的原子半徑有關(guān)。即X—H鍵長越短，Y的原子半徑越小，氫鍵鍵長越短，氫鍵越穩(wěn)定。3．氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)氫鍵對物質(zhì)熔、沸點的影響①分子間存在氫鍵時，物質(zhì)在熔化或汽化時，除破壞一般的分子間作用力外，還需破壞分子間的氫鍵，消耗更多的能量，所以存在分子間氫鍵的物質(zhì)一般具有較高的熔點和沸點。②互為同分異構(gòu)體的物質(zhì)，能形成分子內(nèi)氫鍵的，其熔、沸點比能形成分子間氫鍵的物質(zhì)的低。如熔沸點：。(2)氫鍵對物質(zhì)溶解度的影響假如溶質(zhì)與溶劑之間能形成氫鍵，則溶解度增大。由于氨分子與水分子間能形成氫鍵，且都是極性分子，所以NH3極易溶于水。低級的醇、醛、酮等可溶于水，都與它們的分子能與水分子形成氫鍵有關(guān)。(3)氫鍵的存在引起密度的改變由于水分子之間存在氫鍵，水結(jié)冰時，體積變大，密度變小。冰溶化成水時，體積減小，密度變大。在接近水的沸點的水蒸氣中存在相當(dāng)量的水分子因氫鍵而相互“締合”，形成“締合分子”，這種水蒸氣的相對分子質(zhì)量測定值比用化學(xué)式H2O計算出來的相對分子質(zhì)量大。3．下列物質(zhì)的性質(zhì)或數(shù)據(jù)與氫鍵無關(guān)的是()A．氨氣極易溶于水B．鄰羥基苯甲酸()的熔點為159℃，對羥基苯甲酸()的熔點為213℃C．乙醚微溶于水，而乙醇可與水以隨意比互溶D．HF分解時汲取的熱量比HCl分解時汲取的熱量多D[NH3與H2O分子之間可以形成氫鍵，增大了NH3在水中的溶解度；鄰羥基苯甲酸形成分子內(nèi)氫鍵，而對羥基苯甲酸形成分子間氫鍵，分子間氫鍵增大了分子間作用力，使對羥基苯甲酸的熔、沸點比鄰羥基苯甲酸的高；乙醇分子結(jié)構(gòu)中含有羥基，可以與水分子形成分子間氫鍵，從而增大了乙醇在水中的溶解度，使其能與水以隨意比互溶，而乙醚分子結(jié)構(gòu)中無羥基，不能與水分子形成氫鍵，在水中的溶解度比乙醇小得多；HF分解時汲取的熱量比HCl分解時汲取的熱量多的緣由是H—F鍵的鍵能比H—Cl鍵的大，與氫鍵無關(guān)。]4．以下說法正確的是()A．乙醇分子跟水分子間可形成氫鍵B．每個水分子中含有2個氫鍵C．HF分子間可形成氫鍵，而HI分子間不能形成氫鍵，故穩(wěn)定性HF＞HID．冰和水蒸氣中都含有氫鍵A[乙醇分子中的—OH可與H2O形成氫鍵，A正確；水分子中只有共價鍵而無氫鍵，B錯誤；影響物質(zhì)穩(wěn)定性的是化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，氫鍵主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，C錯誤；在水蒸氣中分子間的距離太大，不能形成氫鍵，D錯誤。]5．寫出HF的水溶液中存在的氫鍵表達(dá)式____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案]F—H…F，F(xiàn)—H…O，O—H…F，O—H…O1．試驗測得BeCl2為共價化合物，兩個Be—Cl鍵間的夾角為180°，由此可推斷BeCl2是()A．由極性鍵形成的極性分子B．由極性鍵形成的非極性分子C．由非極性鍵形成的極性分子D．由非極性鍵形成的非極性分子B[BeCl2中Be—Cl鍵是不同元素形成的共價鍵，為極性鍵；兩個Be—Cl鍵間的夾角為180°，說明分子是對稱的，分子的正電中心與負(fù)電中心重合，故BeCl2是由極性鍵形成的非極性分子，B項正確。]2．下列敘述中正確的是()A．NH3、CO、CO2都是極性分子B．CH4、CCl4都是含有極性鍵的非極性分子C．HF、HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性依次增加D．CS2、H2O、C2H2都是直線形分子B[CO2是非極性分子，A項錯誤。非金屬性：F>Cl>Br>I，元素的非金屬性越強(qiáng)，對應(yīng)的氫化物越穩(wěn)定，故HF、HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性依次減弱，C項錯誤。由價層電子對互斥理論可知，H2O分子的立體構(gòu)型為V形，D項錯誤。]3．NCl3是一種淡黃色油狀液體，測定其分子具有三角錐形結(jié)構(gòu)，下列對NCl3的有關(guān)描述正確的是()A．它是一種非極性分子B．分子中存在非極性共價鍵C．它的沸點比PCl3的低D．因N—Cl鍵的鍵能大，所以NCl3沸點高C[NCl3分子具有三角錐形結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)不對稱，它是由N—Cl極性鍵構(gòu)成的極性分子。NCl3與PCl3組成、結(jié)構(gòu)相像，因相對分子質(zhì)量NCl3＜PCl3，故NCl3的沸點比PCl3的低。由分子構(gòu)成的物質(zhì)，鍵能的大小影響分子的穩(wěn)定性，而分子間作用力的大小影響其熔、沸點的凹凸。]4．下列物質(zhì)中，分子內(nèi)和分子間均可形成氫鍵的是()A．NH3 B．CHOOHC．H2O D．B[形成氫鍵的分子中含有N—H、H—O或H—F鍵，NH3、H2O、CH3CH2OH可以形成氫鍵，但只存在于分子間。B項，中—O—H間可在分子間形成氫鍵，—O—H與可在分子內(nèi)形成氫鍵。]5．已知N、P同屬于元素周期表的第VA族元素，N在其次周期，P在第三周期。NH3分子呈三角錐形，N原子位于錐頂，3個H原子位于錐底，N—H鍵間的夾角是107°。(1)PH3分子與NH3分子的構(gòu)型關(guān)系是________(填“相同”“相像”或“不相像”)，P—H鍵________極性(填“有”或“無”)，PH3分子________極性(填“有”或“無”)。(2)NH3與PH3相比，熱穩(wěn)定性更強(qiáng)的是________。(3)NH3與PH3在常溫、常壓下都是氣體，但NH3比PH3易液化，其主要緣由是________________。A．鍵的極性N—H比P—H強(qiáng)B．分子的極性NH3比PH3強(qiáng)C．相對分子質(zhì)量PH3比NH3大D．NH3分子之間存在特別的分子間作用力[解析](1)N原子與P