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，會判斷簡單的手性異構(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)知識梳理分類特點(diǎn)成鍵元素的特點(diǎn)存在非極性鍵共用電子對不發(fā)生偏移同種元素原子的電子配對成鍵非金屬單質(zhì)，某些化合物(如H2O2)極性鍵共用電子對發(fā)生偏移不同種元素原子的電子配對成鍵共價化合物，某些離子化合物(如NaOH)極性鍵中的兩個鍵合原子，一個呈正電性(δ＋)，另一個呈負(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)是中心對稱的，則為

分子，否則是極性分子。二、范德華力及其對物質(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個數(shù)量級。(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)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力

。3．對物質(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)形成共價鍵的

與另一個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．類型共價鍵范德華力飽和方向5．氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)當(dāng)形成分子間氫鍵時，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)將

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

。(3)氫鍵也影響物質(zhì)的電離、

等過程。6．水中的氫鍵對水的性質(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，體積

，密度

。②接近沸點(diǎn)時形成的“締合”分子水蒸氣的相對分子質(zhì)量比用化學(xué)式H2O計算出來的相對分子質(zhì)量

。升高降低溶解增大高增大減小大一個水分子最多可以形成幾個氫鍵？【思考·提示】一個水分子有兩個氫原子。氧原子上有兩對孤電子對，易與其他水分子中的氫原子形成氫鍵，故一個水分子最多可形成四個氫鍵。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、無機(jī)含氧酸分子的酸性1．對于同一種元素的含氧酸來說，該元素的化合價

，其含氧酸的酸性

。2．含氧酸的通式可寫成(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．共價鍵的極性與分子的極性的關(guān)系可總結(jié)如下：課堂互動講練要點(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的化合價的絕對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化合價絕對值所在主族序數(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個氫原子所連成的直線的中央D．CO2是非極性分子，分子中碳原子不處在2個氧原子所連成的直線的中央例1【解析】

NH3的氮原子以sp3雜化，形成三角錐形結(jié)構(gòu)，電荷分布不對稱是極性分子。CCl4分子中C—Cl鍵為極性鍵，碳原子采取sp3雜化，且無孤電子對，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，且有兩對孤電子對，分子構(gòu)型為V形，整個分子電荷分布不對稱，為極性分子。CO2分子中碳采取sp雜化，分子構(gòu)型為直線形，分子為非極性分子，碳原子位于2個氧原子所連成的直線的中央。【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)是否對稱。中學(xué)階段涉及到的對稱構(gòu)型主要有直線形(CO2、CS2)、平面三角形(BCl3、BF3)、正四面體形(CH4、CCl4、P4)，不對稱的構(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O—H鍵之間的夾角約為105°，整個分子電荷分布不對稱，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，電荷分布不對稱，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，電荷分布對稱，是非極性分子。要點(diǎn)二范德華力、氫鍵及共價鍵的比較范德華力氫鍵共價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)的原子形成共價鍵的氫原子與另一個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共用電子對所形成的相互作用分類分子內(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、無飽和性有方向性、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)相似的物質(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，鍵能越大成鍵原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定范德華力氫鍵共價鍵范德華力氫鍵共價鍵對物質(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共價鍵鍵能越大，分子穩(wěn)定性越強(qiáng)(2010年宜賓模擬)下列對一些實(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個磷原子位于正四面體的4個頂點(diǎn)，每個面都是正三角形，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)的共價鍵無關(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，體積會膨脹，故冰的密度比水的密度小；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．范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)對物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響一般說來，組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(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)三分子間作用力對物質(zhì)性質(zhì)的影響(2)對物質(zhì)溶解性的影響如：在273K、101kPa時，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．氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)對物質(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，它對物質(zhì)性質(zhì)的影響與分子間氫鍵對物質(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，對羥基苯甲醛存在分子間氫鍵，因此對羥基苯甲醛的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)分別比鄰羥基苯甲醛的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高。(2)對物質(zhì)密度的影響氫鍵的存在，會使物質(zhì)的密度出現(xiàn)反常，如液態(tài)水變?yōu)楸?，密度會變小?3)對物質(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。回答下列問題：(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)。(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元素組成兩種常見的溶劑，其分子式分別為________、________。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_________________(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)?！窘馕觥坑蓅軌道最多可容納2個電子可得：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