高中化學(xué)選擇性必修二 2.3分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì) 講義

1、第三節(jié) 分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)一、共價(jià)鍵的極性1鍵的極性和分子的極性(1)鍵的極性分類極性共價(jià)鍵非極性共價(jià)鍵成鍵原子不同元素的原子同種元素的原子電子對(duì)發(fā)生偏移不發(fā)生偏移成鍵原子的電性一個(gè)原子呈正電性()一個(gè)原子呈負(fù)電性()呈電中性【注】根據(jù)元素電負(fù)性的大小判斷鍵合原子的電性。形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子，電負(fù)性大的原子顯負(fù)價(jià)，電負(fù)性小的原子顯正價(jià)。 電負(fù)性差值越大的兩原子形成的共價(jià)鍵極性越強(qiáng)。分子的極性 分子有極性分子和非極性分子。分子的極性與分子的空間結(jié)構(gòu)及分子中鍵的極性有關(guān)。 鍵的極性與分子極性之間的關(guān)系只含非極性鍵的分子一定是非極性分子（O3除外）。含有極性鍵的分子，如果分子中各個(gè)鍵的極性的向量和

2、等于零，則為非極性分子，否則為極性分子。極性分子中一定有極性鍵，非極性分子中不一定含有非極性鍵。例如CH4是非極性分子，只含有極性鍵。含有非極性鍵的分子不一定為非極性分子，如H2O2是含有非極性鍵的極性分子。例如：（4）分子極性的判斷方法(1)只含有非極性鍵的雙原子分子或多原子分子大多是非極性分子。如O2、H2、P4、C60。(2)含有極性鍵的雙原子分子都是極性分子。如HCl、HF、HBr。(3)含有極性鍵的多原子分子，空間結(jié)構(gòu)對(duì)稱的是非極性分子；空間結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的是極性分子。(4)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

3、極性分子。若中心原子有孤電子對(duì)，則為極性分子；若無(wú)孤電子對(duì)，則為非極性分子。如CS2、BF3、SO3、CH4為非極性分子；H2S、SO2、NH3、PCl3為極性分子?！咀ⅰ恳话闱闆r下，單質(zhì)分子為非極性分子，但O3是V形分子，其空間結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，故O3為極性分子。 H2O2的結(jié)構(gòu)式為HOOH，其空間結(jié)構(gòu)如圖所示，是不對(duì)稱的，為極性分子。只含極性鍵的分子不一定是極性分子（如CH4）；極性分子不一定含有極性鍵（如CH3OH）；含有非極性鍵的分子不一定是非極性分子（如H2O2）。例1下列有關(guān)分子的敘述中正確的是()A以非極性鍵結(jié)合起來(lái)的雙原子分子一定是非極性分子B以極性鍵結(jié)合起來(lái)的分子一定是極性分子C非

4、極性分子只能是雙原子單質(zhì)分子D非極性分子中一定含有非極性共價(jià)鍵【答案】A對(duì)于抽象的選擇題可用舉反例法以具體的物質(zhì)判斷正誤。A項(xiàng)正確，如O2、H2、N2等；B項(xiàng)錯(cuò)誤，以極性鍵結(jié)合起來(lái)的分子不一定是極性分子，若分子的空間結(jié)構(gòu)對(duì)稱，正電中心和負(fù)電中心重合，就是非極性分子，如CH4、CO2、CCl4、CS2等；C項(xiàng)錯(cuò)誤，非極性分子不一定是雙原子單質(zhì)分子，如CH4等；D項(xiàng)錯(cuò)誤，非極性分子中不一定含有非極性鍵，如CH4、CO2等。例2PH3又稱磷化氫，在常溫下是一種無(wú)色、有大蒜氣味的氣體，電石氣的雜質(zhì)中常含有它。它的結(jié)構(gòu)與NH3分子結(jié)構(gòu)相似。以下關(guān)于PH3的敘述中正確的是()APH3是非極性分子BPH3分

5、子中有未成鍵的電子對(duì)CPH3是一種強(qiáng)氧化劑DPH3分子中的PH是非極性鍵【答案】 BPH3與NH3分子的結(jié)構(gòu)相似，因此在P原子的最外層有一對(duì)孤電子對(duì)未成鍵。PH是由不同種原子形成的共價(jià)鍵，屬于極性鍵。根據(jù)PH3的分子結(jié)構(gòu)可知該分子的正電中心和負(fù)電中心不重合，故分子有極性。PH3中P呈3價(jià)，具有很強(qiáng)的還原性。2鍵的極性對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響（1）鍵的極性對(duì)有機(jī)酸的酸性大小的影響羧酸的酸性可用pKa的大小來(lái)衡量，pKa越小，酸性越強(qiáng)。羧酸的酸性大小與其分子的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)，如下表所示。羧酸pKa丙酸(C2H5COOH)4.88乙酸(CH3COOH)4.76甲酸(HCOOH)3.75氯乙酸(CH2ClCO

6、OH)2.86二氯乙酸(CHCl2COOH)1.29三氯乙酸(CCl3COOH)0.65三氟乙酸(CF3COOH)0.23結(jié)論：烴基（R）是推電子基團(tuán)，烴基越長(zhǎng)推電子效應(yīng)越大，使羧基中的烴基的極性越小，羧酸的酸性越弱。所以，酸性HCOOH CH3COOHCH3CH2COOH。 與羧基（COOH）相連的CX（X為鹵素原子）的極性越大，羧酸的酸性越大；CX的數(shù)量越多，羧酸的酸性越大，如酸性：CF3COOHCCl3COOHCH3COOH；CCl3COOHCHCl2COOHCH2ClCOOH。二、范德華力1分子間的作用力范德華力(1)概念：物質(zhì)的分子之間存在著相互作用力，把這類分子間作用力稱為范德華力

7、。(2)特征：)范德華力廣泛存在于分子之間，由分子構(gòu)成的液態(tài)和固態(tài)物質(zhì)，范德華力存在于相鄰的分子之間；由分子構(gòu)成的氣態(tài)物質(zhì)，只有分子相互接近時(shí)才存在范德華力。范德華力很弱，比化學(xué)鍵的鍵能小12個(gè)數(shù)量級(jí)。范德華力無(wú)方向性和飽和性。只要分子周圍空間允許，分子總是盡可能多地吸引其他分子。(3)影響因素：一般來(lái)說(shuō)，組成和性質(zhì)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大；相對(duì)分子質(zhì)量相同或相近時(shí)，分子的極性越大，范德華力也越大。如CO為極性分子，N2為非極性分子，范德華力：CON2。分子組成相同但結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)，分子的對(duì)稱性越強(qiáng)，范德華力越小，如 對(duì)二甲苯 間二甲苯 鄰二甲苯。(4)范德華力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影

8、響范德華力主要影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì)。范德華力越大，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)越高。如：F2Cl2Br2固態(tài)的密度。(5)氫鍵對(duì)物質(zhì)電離性質(zhì)的影響：如鄰苯二甲酸的電離平衡常數(shù)Ka1與對(duì)苯二甲酸的電離平衡常數(shù)Ka1相差較大。四、溶解性1相似相溶規(guī)律非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑，極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑。如蔗糖和氨易溶于水，難溶于四氯化碳；而萘和碘卻易溶于四氯化碳，難溶于水?！咀ⅰ緾O、NO等極性分子均難溶于水，不少鹽類（如AgCl、PbSO4、BaSO4等）也難溶于水，H2、N2難溶于水也難溶于苯等。2影響物質(zhì)溶解性的因素(1)外界因素：主要有溫度、壓強(qiáng)等。 溫度：一般，溫度越高，固體物質(zhì)

9、的溶解度越大。（Ca(OH)2、氣體除外）。 壓強(qiáng)：一般，壓強(qiáng)越大，氣體溶解度越大。(2)氫鍵：溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大，溶解性越好。(3)分子結(jié)構(gòu)的相似性：溶質(zhì)和溶劑的分子結(jié)構(gòu)相似程度越大，其溶解性越大。如乙醇與水互溶，而戊醇在水中的溶解度明顯減小。(4)溶質(zhì)是否與水反應(yīng)：溶質(zhì)與水發(fā)生反應(yīng)，溶質(zhì)的溶解度會(huì)增大。如SO2與水反應(yīng)生成的H2SO3可溶于水，故SO2的溶解度增大。五、分子的手性1手性異構(gòu)體具有完全相同的組成和原子排列的一對(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疊合，互稱手性異構(gòu)體(或?qū)τ钞悩?gòu)體)。2手性分子有手性異構(gòu)體的分子叫做手性分子。如乳酸()分子。例3碘單

10、質(zhì)在水中的溶解度很小，但在CCl4中的溶解度很大，這是因?yàn)? )ACCl4與I2相對(duì)分子質(zhì)量相差較小，而H2O與I2的相對(duì)分子質(zhì)量相差較大BCCl4與I2都是直線形分子，而H2O不是直線形分子CCCl4與I2中都不含氫元素，而H2O中含有氫元素DCCl4和I2都是非極性分子，而H2O是極性分子答案 D根據(jù)“相似相溶”原理；極性分子組成的溶質(zhì)易溶于極性分子組成的溶劑，難溶于非極性分子組成的溶劑；非極性分子組成的溶質(zhì)易溶于非極性分子組成的溶劑，難溶于極性分子組成的溶劑。CCl4和I2都是非極性分子，而H2O是極性分子，所以碘單質(zhì)在水中的溶解度很小，在CCl4中的溶解度很大。例4. 甲酸可通過(guò)氫鍵形

11、成二聚物，HNO3可形成分子內(nèi)氫鍵。試在下圖中畫出氫鍵。答案【總結(jié)】范德華力、氫鍵、化學(xué)鍵的比較范德華力氫鍵共價(jià)鍵概念物質(zhì)分子之間普遍存在的一種作用力已經(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)電負(fù)性很強(qiáng)的原子之間的靜電作用原子間通過(guò)共用電子對(duì)所形成的相互作用作用粒子分子H與N、O、F原子特征無(wú)方向性和飽和性有方向性和飽和性有方向性和飽和性強(qiáng)度共價(jià)鍵氫鍵范德華力影響強(qiáng)度的因素隨分子極性的增大而增大組成和結(jié)構(gòu)相似的分子構(gòu)成的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大對(duì)于XHY，X、Y的電負(fù)性越大，Y原子的半徑越小，作用越強(qiáng)成鍵原子半徑和共用電子對(duì)數(shù)目。鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影

12、響影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì)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CF4CCl4H2S分子內(nèi)存在氫鍵時(shí)，降低物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)共價(jià)鍵鍵能越大，分子穩(wěn)定性越強(qiáng)練習(xí)1下列現(xiàn)象與氫鍵有關(guān)的是()NH3的熔、沸點(diǎn)比第A族其他元素氫化物的高小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶冰的密度比液態(tài)水的密度小尿素的熔、沸點(diǎn)比醋酸的高鄰羥基苯甲酸的熔、沸點(diǎn)比對(duì)羥基苯甲酸的低水分子高溫下也很穩(wěn)定ABCD 答案 B氫鍵不是化學(xué)鍵，一般影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，分子的穩(wěn)定性與化學(xué)鍵強(qiáng)弱有關(guān)系，因此與氫鍵無(wú)關(guān)系，答案選B。練習(xí)2水分子間存在一種叫“氫鍵”的作用(介于范德華力與化學(xué)鍵之間)彼此結(jié)合而形成(H2O)n。在冰中每個(gè)水分子被4個(gè)水分子包圍形成變形的四面體，通過(guò)“氫鍵”相互連接成龐大的分子晶體。(1)1 mol冰中有_mol“氫鍵”。(2)水分子可電離生成兩種含有相同電子數(shù)的粒子，其電離方程式為：_。已知