2024年高中化學新教材同步選擇性必修第二冊 第2章　第3節(jié)　第1課時　共價鍵的極性

第三節(jié)分子結構與物質的性質第1課時共價鍵的極性[核心素養(yǎng)發(fā)展目標]1.能從微觀角度理解共價鍵的極性和分子極性的關系。2.通過鍵的極性對物質性質的影響的探析，形成“結構決定性質”的認知模型。一、鍵的極性和分子的極性1．共價鍵的極性(1)極性鍵和非極性鍵的比較項目極性鍵非極性鍵成鍵原子不同元素的原子同種元素的原子電子對發(fā)生偏移不發(fā)生偏移成鍵原子的電性一個原子呈正電性(δ＋)、另一個原子呈負電性(δ－)呈電中性表示形式A—B、A=B、A≡B等A—A、A=A、A≡A等實例C—H、C=O、C≡NH—H、C=C、C≡C(2)極性鍵和非極性鍵的存在項目極性鍵非極性鍵物質類別共價化合物；部分離子化合物非金屬單質；部分共價化合物；部分離子化合物實例HCl、NaOH、NH4Cl等O2、H2O2、Na2O2等2.分子的極性3．鍵的極性與分子的極性之間的關系臭氧是極性分子還是非極性分子？從結構上如何理解？提示O3是極性分子；臭氧分子的空間結構與水分子的相似，由于中心氧原子有1個孤電子對，孤電子對對成鍵電子對排斥力大，故臭氧分子中的共價鍵是極性鍵，中心氧原子呈正電性，端位的兩個氧原子呈負電性，故其分子具有微弱的極性。1．正誤判斷(1)以非極性鍵結合的雙原子分子一定是非極性分子()(2)以極性鍵結合的分子一定是極性分子()(3)非極性分子只能是雙原子單質分子()(4)非極性分子中，一定含有非極性共價鍵()(5)極性分子中不可能含有非極性鍵()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×2．下列跟氫原子形成的極性鍵最強的原子是()A．FB．ClC．BrD．P答案A解析成鍵的兩原子的電負性差值越大，極性越強，F(xiàn)的電負性最大，則跟氫原子形成的極性鍵最強。3．已知N、P均屬于元素周期表的第ⅤA族元素。N在第二周期，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間的夾角是107°。(1)N4分子的空間結構為，它是一種______(填“極性”或“非極性”)分子。(2)PH3分子中P—H________(填“有”或“無”，下同)極性，PH3分子________極性。(3)NCl3是一種淡黃色油狀液體，下列對NCl3的有關描述不正確的是________(填字母)。a．該分子呈平面三角形b．該分子中的化學鍵為極性鍵c．該分子為極性分子答案(1)非極性(2)有有(3)a解析(1)N4分子是正四面體形結構，是非極性分子。(2)P—H為不同元素原子之間形成的共價鍵，為極性鍵，PH3分子的空間結構為三角錐形，正、負電中心不重合，PH3為極性分子。(3)NCl3中N原子的價層電子對數(shù)為3＋eq\f(5－3×1,2)＝4，孤電子對數(shù)為1，該分子的空間結構為三角錐形，a錯誤；N、Cl之間形成的鍵為極性鍵，b正確；NCl3分子中正、負電中心不重合，故該分子為極性分子，c正確。4．(1)判斷ABn型分子的極性①完成下表：分子BeCl2SO2PH3SO3CCl4空間結構直線形V形三角錐形平面正三角形正四面體形正、負電中心是否重合重合不重合不重合重合重合分子的極性非極性分子極性分子極性分子非極性分子非極性分子②認真研究①中各分子中心原子的化合價，尋找中心原子的化合價與分子極性的關系。答案中心原子的化合價呈最高價的ABn型分子為非極性分子，否則為極性分子。(2)探究判斷下列分子是極性分子還是非極性分子。①P4(白磷)②CH2=CH2③CH≡CH④C2H5OH⑤極性分子：________(填序號，下同)；非極性分子：____________。答案④①②③⑤二、鍵的極性對化學性質的影響羧酸的酸性大小與其分子的組成和結構有關，羧酸的酸性可用pKa(pKa＝－lgKa)的大小來衡量，pKa越小，酸性越強。根據下表，回答有關問題：羧酸pKa丙酸(C2H5COOH)4.88乙酸(CH3COOH)4.76甲酸(HCOOH)3.75氯乙酸(CH2ClCOOH)2.86二氯乙酸(CHCl2COOH)1.29三氯乙酸(CCl3COOH)0.65三氟乙酸(CF3COOH)0.231.三氟乙酸和三氯乙酸哪個酸性強？原因是什么？提示酸性：三氟乙酸＞三氯乙酸，原因是氟的電負性大于氯的電負性，F(xiàn)—C的極性大于Cl—C的極性，使F3C—的極性大于Cl3C—的極性，導致三氟乙酸的羧基中的羥基的極性更大，更易電離出氫離子。2．甲酸和乙酸哪個酸性強？原因是什么？提示酸性：甲酸＞乙酸，原因是烷基(R—)是推電子基團，烷基越長推電子效應越大，使羧基中的羥基的極性越小，羧酸的酸性越弱。1．CH3CH2OH、H2O分別與鈉反應，哪個反應更劇烈？解釋原因。提示水與鈉反應更劇烈，由于C的電負性略大于H的電負性，烷基是推電子基團，使醇分子中的氫氧鍵的極性小于水分子中的氫氧鍵的極性。2．三氟乙酸(CF3COOH)的酸性遠強于乙酸(CH3COOH)的原因是什么？提示由于F的電負性較大，—CF3是吸電子基團，使羧基中羥基的極性更大，更易電離出H＋。1．下列物質中，酸性最強的是()A．HCOOH B．HOCOOHC．CH3COOH D．C6H13COOH答案A解析推電子效應：—C6H13＞—CH3＞—H，HOCOOH是碳酸，故酸性最強的是HCOOH。2．下列幾種有機羧酸中，按酸性由強到弱的順序排列正確的是()①乙酸(CH3COOH)②氯乙酸(CH2ClCOOH)③三氯乙酸(CCl3COOH)④三氟乙酸(CF3COOH)A．②①④③ B．①②③④C．④③②① D．③②④①答案C解析由于電負性：F＞Cl＞H，則鍵的極性：C—F＞C—Cl＞C—H，故三氟乙酸中羧基中的羥基的極性最大，最易電離出氫離子，酸性最強；乙酸中羧基中的羥基的極性最小，酸性最弱。酸性強弱順序：CF3COOH＞CCl3COOH＞CH2ClCOOH＞CH3COOH，C正確。3．CH3COOH是一種弱酸，而氯乙酸(ClCH2COOH)的酸性強于CH3COOH，這是因為—Cl是一種強吸電子基團，能使—OH上的H原子具有更大的活潑性；有的基團屬于推電子基團，能減弱—OH上H原子的活潑性；這些作用統(tǒng)稱為“誘導效應”。試依據上述規(guī)律填空：(1)HCOOH顯酸性，而H2O顯中性，這是由于HCOOH分子中存在________(填“吸”或“推”)電子基團，這種基團是________。(2)CH3COOH的酸性弱于HCOOH，這是由于CH3COOH分子中存在________(填“吸”或“推”)電子基團，這種基團是________。(3)—C6H5屬于吸電子基團，故C6H5COOH的酸性比CH3COOH的酸性________(填“強”或“弱”)。(4)下列酸中：CF3COOH、CCl3COOH、CHCl2COOH、CH2ClCOOH，酸性最強的是______。答案(1)吸—CHO(2)推—CH3(3)強(4)CF3COOH解析(1)HCOOH顯酸性，H2O顯中性，說明HCOOH分子中存在強吸電子基團，能使—OH上的H原子活潑性增強而使該物質的酸性大于水，HCOOH中含有—CHO，屬于強吸電子基團。(2)CH3COOH的酸性弱于HCOOH，說明CH3COOH分子中存在推電子基團，能減弱—OH上H原子的活潑性而使該物質的酸性減弱，CH3COOH中含有—CH3，—CH3屬于推電子基團。(3)—C6H5屬于吸電子基團，—CH3屬于推電子基團，故C6H5COOH的酸性比CH3COOH的酸性強。題組一鍵的極性與分子的極性1．下列各組分子中，按共價鍵極性由強到弱排序正確的是()A．HFH2ONH3CH4B．CH4NH3H2OHFC．H2OHFCH4NH3D．HFH2OCH4NH3答案A解析共價鍵極性的強弱取決于形成共價鍵的兩原子的電負性，其電負性相差越大，形成的共價鍵極性越強。2．下列敘述正確的是()A．鹵化氫分子中，鹵素的非金屬性越強，共價鍵的極性越強，熱穩(wěn)定性也越強B．只含非極性鍵的分子不一定是非極性分子C．判斷A2B或AB2型分子是否是極性分子的依據是看分子中是否含有極性鍵D．非極性分子中，各原子間都應以非極性鍵結合答案A解析CO2、CS2為直線形，分子的空間結構對稱，含有極性鍵，為非極性分子，C、D項錯誤。3.已知H2O2的分子空間結構可在二面角中表示，如圖所示，下列有關H2O2結構的說法不正確的是()A．分子的正、負電中心不重合B．H2O2分子內既含極性鍵又含非極性鍵C．H2O2是極性分子D．H2O2是非極性分子答案D解析由題圖知，H2O2分子的空間結構是二面角形，正、負電中心不重合，為極性分子，A、C正確，D錯誤；H2O2是共價化合物，氫原子與氧原子之間形成極性共價鍵，氧原子和氧原子之間形成非極性共價鍵，B正確。4．科學家最近研制出有望成為高效火箭推進劑的N(NO2)3(如圖所示)。已知該分子中N—N—N鍵角都是108.1°，下列有關N(NO2)3的說法正確的是()A．分子中N、O間形成的共價鍵是非極性鍵B．分子中四個氮原子共平面C．該物質的分子是非極性分子D．該物質分子中氮原子之間的共價鍵均為σ鍵答案D解析N和O兩種原子屬于不同非金屬元素的原子，它們之間形成的共價鍵是極性鍵，A項錯誤；因為該分子中N—N—N鍵角都是108.1°，所以該分子中四個氮原子不可能共平面，B項錯誤；由該分子的空間結構可知，分子空間結構不對稱，是極性分子，C項錯誤；該物質分子中氮原子之間的共價鍵都是單鍵，故均為σ鍵，D項正確。5．NH3、H2S等分子是極性分子，CO2、BF3、CCl4等分子是極性鍵形成的非極性分子。根據上述事實可推出ABn型分子是非極性分子的經驗規(guī)律是()A．分子中不能含有H原子B．在ABn分子中A原子的所有價電子都參與成鍵C．在ABn分子中所有的共價鍵都相同D．在ABn分子中A的相對原子質量應小于B的相對原子質量答案B解析由給定的信息可知，由極性鍵構成的非極性分子中的中心原子無孤電子對，即中心原子的所有價電子都參與成鍵。題組二鍵的極性對化學性質的影響6．下列物質中，酸性最強的是()A．CH2ClCOOH B．CH2FCOOHC．CHF2COOH D．CHBr2COOH答案C解析電負性：F＞Cl＞Br，則酸性最強的是CHF2COOH。7．分析表中數(shù)據，下列結論正確的是()pKa4.884.763.752.861.290.650.23羧酸丙酸乙酸甲酸氯乙酸二氯乙酸三氯乙酸三氟乙酸A.相對分子質量越大，羧酸的酸性越強B．羧酸的酸性大小與分子中氫原子數(shù)目有關C．連接羧基的烷基越大，羧酸的酸性越強D．羧酸的酸性強弱與其分子的組成和結構有關答案D解析羧酸的酸性強弱與其分子的組成和結構有關，與相對分子質量和分子中氫原子數(shù)目無關，故A、B錯誤，D正確；羧基所連基團的極性越大，如—CF3，羧酸的酸性越強，而烷基越大，酸性越弱，故C錯誤。8．從深海魚油中提取的被稱作“腦黃金”的DHA(C21H31COOH)就是一種不飽和度很高的脂肪酸。下列說法正確的是()DHA的結構簡式A．酸性：C21H31COOH＜CH3COOHB．DHA中含有的元素中電負性最大的是碳元素C．DHA中碳原子存在三種雜化方式D．DHA中所有原子共面答案A解析推電子效應：—C21H31＞—CH3，故酸性：C21H31COOH＜CH3COOH，A項正確；C、H、O三種元素中，O元素的電負性最大，B項錯誤；DHA中，碳原子存在sp2和sp3兩種雜化方式，C項錯誤；DHA中存在—CH3結構，故所有原子不可能共面，D項錯誤。9．(2022·昆明高二檢測)下列有關分子的結構與性質的說法正確的是()A．BBr3、NCl3分子的空間結構均為平面三角形B．SO2與CO2分子的空間結構均為直線形C．CH4和NH3中的分子的極性和共價鍵的極性均相同D．乙酸酸性大于丙酸，是因為乙基的推電子效應大于甲基答案D解析BBr3中心原子的價層電子對數(shù)為3＋eq\f(3－3×1,2)＝3，故空間結構為平面正三角形，NCl3中心原子的價層電子對數(shù)為3＋eq\f(5－3×1,2)＝4，空間結構為三角錐形，A錯誤；CO2中心原子的價層電子對數(shù)為2＋eq\f(4－2×2,2)＝2，空間結構為直線形，SO2中心原子的價層電子對數(shù)為2＋eq\f(6－2×2,2)＝3，含有1個孤電子對，則SO2的空間結構為V形，B錯誤；甲烷為正四面體結構，分子結構對稱，屬于非極性分子，氨氣為三角錐形結構，分子結構不對稱，屬于極性分子，兩者分子的極性不同，C錯誤；烷基屬于推電子基團，烷基越長，推電子效應越大，使羧基中羥基的極性越小，羧酸的酸性越弱，D正確。10．下列有關共價鍵對物質化學性質的影響，說法錯誤的是()A．乙二酸的酸性強于己二酸B．一元酸的酸性：一氯乙酸>二氯乙酸C．由酸性ClCH2COOH>CH3COOH，可知酸性FCH2COOH>CH3COOHD．氮氣穩(wěn)定性強于白磷(P4)的原因是N≡N的鍵能大于P—P的鍵能答案B解析—Cl為吸電子基團，C—Cl個數(shù)越多，使得羧基中的羥基極性越大，酸性越強，一元酸的酸性：一氯乙酸<二氯乙酸，B錯誤；—F和—Cl均為吸電子基團，甲基為推電子基團，F(xiàn)—C的極性大于Cl—C的極性，使得FCH2COOH中的羥基的極性>ClCH2COOH中的羥基的極性>CH3COOH中的羥基的極性，從而使得酸性：FCH2COOH>ClCH2COOH>CH3COOH，C正確；氮氣中的N≡N鍵能較大，導致氮氣化學性質穩(wěn)定，一般不易與其他物質反應，而白磷中的P—P的鍵能較小，使白磷性質活潑，易發(fā)生自燃等化學變化，D正確。11．膦(PH3)又稱磷化氫，在常溫下是一種無色有大蒜臭味的有毒氣體，電石氣的雜質中常含有磷化氫。它的分子空間結構是三角錐形。下列關于PH3的敘述正確的是()A．PH3分子中有未成鍵的孤電子對 B．PH3是非極性分子C．PH3是一種強氧化劑 D．PH3分子的P—H是非極性鍵答案A解析A項正確，P原子最外層有5個電子，只有3個電子參與成鍵，另有2個電子形成一個孤電子對；B項錯誤，與NH3類似，PH3是極性分子；C項錯誤，PH3中P處于最低價態(tài)，＋1價氫的氧化性極弱，不可能具有強氧化性；D項錯誤，由于P和H的電負性明顯不同，故P—H是極性鍵。12．中國化學家研究出一種新型復合光催化劑(C3N4/CQDs)，能利用太陽光高效分解水，原理如圖所示。下列說法正確的是()A．H2O2中存在非極性共價鍵，是非極性分子B．反應Ⅰ中涉及極性鍵的斷裂和非極性鍵的形成C．H2O分子的VSEPR模型為V形D．H2O是非極性分子答案B解析H2O2是極性分子，A錯誤；反應Ⅰ是H2O生成H2和H2O2，涉及極性鍵H—O的斷裂和非極性鍵H—H、O—O的形成，B正確；H2O是極性分子，故D錯誤。13.硫-氮化合物是現(xiàn)代無機化學研究的熱點之一。如圖是已經合成的某硫-氮化合物(S4N4)的分子結構。下列有關該物質的說法正確的是()A．其分子中各原子最外層都達到了8電子穩(wěn)定結構B．其分子中只含極性鍵C．其分子是非極性分子D．其與化合物S2N2互為同素異形體答案A解析硫原子最外層有6個電子，若形成兩個共價單鍵，則達到8電子穩(wěn)定結構，氮原子最外層有5個電子，若形成3個共價單鍵，則達到8電子穩(wěn)定結構，據圖可知，A項正確；該物質的分子中既含S—N極性鍵，也含N—N非極性鍵，B項錯誤；該分子正、負電中心不重合，屬于極性分子，C項錯誤；同素異形體描述的對象是單質，而不是化合物，D項錯誤。14．(1)CO2的資源化利用是解決溫室效應的重要途徑。以下是在一定條件下用NH3捕獲CO2生成重要化工產品三聚氰酸的反應：三聚氰酸的分子式為__________，三聚氰酸分子中C原子采取__________雜化，分子中碳原子形成的是_________(填“極性”或“非極性”，下同)鍵，三聚氰酸屬于__________分子。(2)氰[(CN)2]為無色可燃氣體、劇毒、有苦杏仁味，和鹵素單質的結構相似，已知氰分子鍵之間夾角為180°并有對稱性，(CN)2的結構式為______________，(CN)2分子為________(填“極性”或“非極性”)分子。答案(1)C3H3N3O3sp2極性非極性(2)N≡C—C≡N非極性解析(1)三聚氰酸的分子式為C3H3N3O3，該分子中C原子采取sp2雜化，C原子與氧、氮原子間均形成極性鍵。三聚氰酸分子各鍵排列對稱，為非極性分子。(2)(CN)2的結構式為N≡C—C≡N，是非極性分子。15．北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自行研制并開發(fā)的，其中第八顆和第九顆北斗衛(wèi)星是被長征三號甲運載火箭送入太空預定轉移軌道的。已知運送衛(wèi)星的火箭所需反應物除液態(tài)過氧化氫外，還有另一種液態(tài)氮