新教材適用2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第2章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第3節(jié)分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)第1課時(shí)共價(jià)鍵的極性學(xué)案新人教版選擇性必修2

第三節(jié)分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)第1課時(shí)共價(jià)鍵的極性核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)1．能從微觀角度理解共價(jià)鍵的極性和分子極性的關(guān)系。2．通過鍵的極性對物質(zhì)性質(zhì)的影響的探析，形成“結(jié)構(gòu)確定性質(zhì)”的認(rèn)知模型。一、鍵的極性和分子的極性1．共價(jià)鍵的極性極性鍵非極性鍵定義由_不同__原子形成的共價(jià)鍵，電子對發(fā)生偏移電子對不發(fā)生偏移的共價(jià)鍵原子吸引電子實(shí)力_不同___相同__共用電子對共用電子對偏向_吸引電子實(shí)力強(qiáng)__的原子共用電子對_不發(fā)生__偏移成鍵原子電性_顯電性___電中性__成鍵元素一般是_不同種__非金屬元素_同種__非金屬元素舉例H—Cl、Cl—Cl、H—H一般：電負(fù)性差值＜1.7為共價(jià)鍵，且電負(fù)性差值越大，鍵的極性越大。2．分子的極性(1)極性分子與非極性分子(2)共價(jià)鍵的極性與分子極性的關(guān)系類型實(shí)例鍵的極性空間結(jié)構(gòu)分子極性X2H2、N2非極性鍵直線形非極性分子XYHCl、NO極性鍵直線形極性分子XY2(X2Y)CO2、CS2極性鍵直線形非極性分子SO2極性鍵V形極性分子H2O、H2S極性鍵V形極性分子XY3BF3極性鍵平面正三角形非極性分子NH3極性鍵三角錐形極性分子XY4CH4、CCl4極性鍵正四面體形非極性分子(3)利用化合價(jià)法推斷ABn型分子中，若中心原子A的化合價(jià)的肯定值等于該元素的價(jià)電子數(shù)，則為非極性分子，否則為極性分子。如下表所示：分子式中心原子化合價(jià)肯定值價(jià)電子數(shù)分子極性CO244非極性分子BF333非極性分子CH444非極性分子H2O26極性分子NH335極性分子SO246極性分子SO366非極性分子PCl335極性分子PCl555非極性分子正誤推斷1．以非極性鍵結(jié)合的雙原子分子肯定是非極性分子。(√)2．以極性鍵結(jié)合的分子肯定是極性分子。(×)3．非極性分子只能是雙原子單質(zhì)分子。(×)4．非極性分子中，肯定含有非極性共價(jià)鍵。(×)5．極性分子中不行能含有極性鍵。(×)深度思索1．鍵的極性與分子極性有何關(guān)系？提示：①只含有非極性鍵的分子肯定是非極性分子，如P4。②含極性鍵的分子，假如分子結(jié)構(gòu)是空間對稱的，則為非極性分子，否則為極性分子。③留意：含有非極性鍵的分子不肯定是非極性分子(如H2O2)；極性分子中不肯定只含有極性鍵(如CH3CH2OH)。2．臭氧是極性分子還是非極性分子？從結(jié)構(gòu)上如何理解？提示：O3是極性分子；臭氧分子的空間結(jié)構(gòu)與水分子的相像，由于中心氧原子有1對孤電子對，孤電子對對成鍵電子對排斥力大，故臭氧分子中的共價(jià)鍵是極性鍵，中心氧原子呈正電性，端位的兩個(gè)氧原子呈負(fù)電性，故其分子具有微弱的極性。應(yīng)用體驗(yàn)1．下列各組物質(zhì)中，屬于由極性鍵構(gòu)成的極性分子的是(A)A．NH3和H2S B．CH4和Br2C．BF3和CO2 D．BeCl2和HCl解析：一般來講，極性鍵是指不同的非金屬元素原子之間形成的共價(jià)鍵，可以用通式A—B鍵表示，反之為非極性鍵，即A—A鍵；極性分子是指整個(gè)分子的正、負(fù)電荷的中心不重合，反之為非極性分子，以此進(jìn)行推斷。NH3含有極性鍵，空間構(gòu)型為三角錐形，分子中正、負(fù)電荷的中心不重合，屬于極性鍵形成的極性分子；H2S為V形，分子中正、負(fù)電荷的中心不重合，且含有極性鍵，屬于極性鍵形成的極性分子，滿意條件，故A正確；CH4含極性鍵，空間構(gòu)型為正四面體形，分子中正、負(fù)電荷的中心重合，屬于極性鍵形成的非極性分子；Br2含有非極性鍵，為非極性鍵形成的非極性分子，不滿意條件，故B錯(cuò)誤；BF3分子中含有極性鍵，空間構(gòu)型為平面三角形，結(jié)構(gòu)對稱，正負(fù)電荷的中心重合，屬于非極性分子；CO2中含有極性鍵，但結(jié)構(gòu)對稱，正負(fù)電荷的中心重合，屬于非極性分子，故C錯(cuò)誤；BeCl2中正、負(fù)電荷的中心是重合的，為非極性分子；HCl為極性鍵形成的極性分子，故D錯(cuò)誤。故選A。2．下列分子既有σ鍵又有π鍵，且屬于非極性分子的是(A)A．C2H4 B．Cl2C．H2O D．HCl解析：C2H4存在共價(jià)雙鍵，含有σ鍵和π鍵，分子結(jié)構(gòu)對稱，正負(fù)電荷中心重合的分子是非極性分子，故A正確；Cl2只含有單鍵，只有σ鍵，故B錯(cuò)誤；H2O中存在H—O，只有σ鍵，故C錯(cuò)誤；HCl只含有單鍵，只有σ鍵，故D錯(cuò)誤。故選A。3．下列有關(guān)分子的敘述正確的是(A)A．雙原子分子AB肯定是極性分子B．三原子分子AB2肯定是非極性分子C．四原子分子AB3肯定是極性分子D．ABn型分子的中心原子最外層滿意8電子結(jié)構(gòu)，則ABn肯定是非極性分子解析：雙原子分子AB型，原子不同，則共價(jià)鍵肯定為極性共價(jià)鍵，構(gòu)成的分子肯定為極性分子，A正確；三原子分子AB2中若正、負(fù)電荷的中心不重合，就屬于極性分子，如H2O為極性分子，B錯(cuò)誤；四原子分子AB3若正、負(fù)電荷的中心重合，就屬于非極性分子，如BF3，C錯(cuò)誤；CH4的中心原子C最外層滿意8電子結(jié)構(gòu)，CH4是非極性分子，NH3的中心原子N最外層滿意8電子結(jié)構(gòu)，但NH3為極性分子，D錯(cuò)誤。故選A。4．在我國南海300～500m深的海底存在著大量的“可燃冰”，其主要成分為甲烷水合物。在常溫、常壓下它會(huì)分解成水和甲烷，因而得名。下列關(guān)于甲烷和水這兩種分子極性的描述正確的是(D)A．兩種分子都是極性分子B．兩種分子都是非極性分子C．CH4是極性分子D．H2O是極性分子，CH4是非極性分子解析：水是“V”形結(jié)構(gòu)，是極性分子，甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)，是非極性分子，故A、B錯(cuò)誤；甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)，CH4是非極性分子，故C錯(cuò)誤；依據(jù)前面分析，H2O是極性分子，CH4是非極性分子，故D正確。故選D。鍵的極性和分子極性的關(guān)系二、鍵的極性對化學(xué)性質(zhì)的影響1．鍵的極性與反應(yīng)活性(1)共價(jià)鍵的極性越強(qiáng)，鍵的活潑性也越強(qiáng)，簡單發(fā)生斷裂，易發(fā)生相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)。(2)成鍵元素的原子吸引電子實(shí)力越強(qiáng)，電負(fù)性越大，共價(jià)鍵的極性就越強(qiáng)，在化學(xué)反應(yīng)中該分子的反應(yīng)活性越強(qiáng)，在化學(xué)反應(yīng)中越簡單斷裂。2．鍵的極性對化學(xué)性質(zhì)的影響鍵的極性對物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)有重要影響。例如，羧酸是一大類含羧基(—COOH)的有機(jī)酸，羧基可電離出H＋而呈酸性。羧酸的酸性可用pKa的大小來衡量，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：不同羧酸的pKa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)0.23深度思索1．三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸酸性的緣由。提示：由于氟的電負(fù)性大于氯的電負(fù)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(dǎo)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。2．三氯乙酸的酸性大于二氯乙酸酸性的緣由。提示：由于Cl3C—比Cl2CH—多一個(gè)氯原子，使Cl3C—的極性大于Cl2CH—的極性，導(dǎo)致三氯乙酸的羧基中的羥基的極性更大，更易電離出氫離子。3．甲酸的酸性大于乙酸酸性的緣由。提示：烴基(R—)是推電子基團(tuán)，烴基越長推電子效應(yīng)越大，使羧基中的羥基的極性越小，羧酸的酸性越弱。4．CH3CH2OH、H2O分別與鈉反應(yīng)，哪個(gè)反應(yīng)更猛烈？說明緣由。提示：水與鈉反應(yīng)更猛烈，是由于C的電負(fù)性略大于H的電負(fù)性，烷基是推電子基團(tuán)，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。應(yīng)用體驗(yàn)1．下列羧酸中酸性最弱的是(B)A．HCOOH B．CH3COOHC．CH2ClCOOH D．CHCl2COOH解析：烴基是推電子基團(tuán)，導(dǎo)致羧基中O—H的極性減小，電離氫離子實(shí)力減弱，酸性減小，故酸性HCOOH>CH3COOH；Cl的電負(fù)性比H大，C—Cl的極性大于C—H，導(dǎo)致羧基中O—H的極性增大，電離氫離子實(shí)力增加，酸性增加，C原子數(shù)相同時(shí)，Cl原子越多，酸性越強(qiáng)，故酸性CHCl2COOH>CH2ClCOOH>CH3COOH，故酸性最弱的是CH3COOH，B符合題意。故選B。2．?dāng)?shù)據(jù)是科學(xué)推理中的重要證據(jù)，由下表中的數(shù)據(jù)，所得推論正確的是(D)羧酸pKa＝－lgKa丙酸eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(C2H5COOH))4.88乙酸eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CH3COOH))4.76甲酸(HCOOH)3.75氯乙酸eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CH2ClCOOH))2.86二氯乙酸eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CHCl2COOH))1.29三氯乙酸eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CCl3COOH))0.65三氟乙酸eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CF3COOH))0.23A．相同濃度下，乙酸的酸性肯定強(qiáng)于氯乙酸B．烴基是吸電子基團(tuán)，烴基越長，吸電子效應(yīng)越大，使羧基中的羥基的極性越小，羧酸的酸性越弱C．鹵素原子是推電子基團(tuán)，鹵素原子使得羧基中羥基的極性變小，導(dǎo)致二氯乙酸的酸性強(qiáng)于一氯乙酸D．氟原子的電負(fù)性大于氯原子，使F3C—的極性大于Cl3C—的極性，使三氟乙酸羧基中羥基的極性增大，導(dǎo)致三氟乙酸簡單電離出氫離子解析：由表可知電離平衡常數(shù)Kaeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CH3COOH))＝10－4.76，Kaeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CH2ClCOOH))＝10－2.86，電離平衡常數(shù)越大電離程度越大，則相同濃度下，氯乙酸的酸性強(qiáng)于乙酸，A錯(cuò)誤；烴基為推電子基團(tuán)，碳原子數(shù)越多，推電子實(shí)力越強(qiáng)，則酸性越弱，故酸性有：甲酸＞乙酸＞丙酸，B錯(cuò)誤；鹵素原子為吸電子基團(tuán)，鹵素元素電負(fù)性越大，吸電子實(shí)力越強(qiáng)，故酸性：二氯乙酸＞一氯乙酸，C錯(cuò)誤；電負(fù)性越大吸引電子實(shí)力越強(qiáng)，F(xiàn)的電負(fù)性大于Cl，則F—C極性大于Cl—C的極性，F(xiàn)元素吸引電子實(shí)力較大導(dǎo)致F3C—C極性大于Cl3C—C的極性，則三氟乙酸的羧基中的羥基的極性更大，更易電離出氫離子，所以三氟乙酸的酸性較強(qiáng)，D正確。故選D。3．CH3COOH是一種弱酸，而氯乙酸ClCH2COOH的酸性強(qiáng)于CH3COOH，這是因?yàn)椤狢l是一種強(qiáng)吸電子基團(tuán)，能使—OH上的H原子具有更大的活潑性。有的基團(tuán)屬于斥電子基團(tuán)，能減弱—OH上H原子的活潑性。試依據(jù)上述規(guī)律填空：(1)HCOOH顯酸性，而H2O顯中性，這是由于HCOOH分子中存在吸(填“吸”或“斥”)電子基團(tuán)，這種基團(tuán)是—CHO。(2)CH3COOH的酸性弱于HCOOH，這是由于CH3COOH分子中存在斥(填“吸”或“斥”)電子基團(tuán)，這種基團(tuán)是—CH3。(3)—C6H5也屬于吸電子基團(tuán)，故C6H5COOH的酸性比CH3COOH的酸性強(qiáng)(填“強(qiáng)”或“弱”)。(4)下列酸中：CF3COOH、CCl3COOH、CHCl2COOH、CH2ClCOOH，酸性最強(qiáng)的是CF3COOH。解析：(1)HCOOH顯酸性，H2O呈中性，說明甲酸分子中存在強(qiáng)吸電子基團(tuán)，能使—OH上的H原子活潑性增加，甲酸中含有醛基，故醛基屬于強(qiáng)吸電子基團(tuán)。(2)CH3COOH酸性弱于HCOOH，說明乙酸分子中存在斥電子基團(tuán)，能減弱—OH上H原子的活潑性而使該物質(zhì)的酸性減弱，乙酸中含有—CH3，故—CH3屬于斥電子基團(tuán)，導(dǎo)致乙酸的酸性小于甲酸。(3)由題給信息可知，—C6H5屬于吸電子基團(tuán)，—CH3屬于斥電子基團(tuán)，故C6H5COOH的酸性比CH3COOH的酸性強(qiáng)。(4)—F、—Cl、—H的吸電子的實(shí)力由大到小的依次為—F>—Cl>—H，故酸性最強(qiáng)的是CF3COOH。1．鍵的極性對物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)有重要影響由于不同的成鍵原子間電負(fù)性的差異，共用電子對會(huì)發(fā)生偏移，偏移的程度越大，即共價(jià)鍵的極性越強(qiáng)，在反應(yīng)中越簡單斷裂。2．羧基的酸性大小與分子組成和結(jié)構(gòu)的關(guān)系(1)含鹵素原子的一元羧酸的酸性①含相同個(gè)數(shù)的不同鹵素原子的羧酸，鹵素原子的電負(fù)性數(shù)值越大，羧酸的酸性越強(qiáng)。②含不同數(shù)目的同種鹵素原子的羧酸，鹵素原子的數(shù)目越多，羧酸的酸性越強(qiáng)。(2)只含烷基的一元羧酸的酸性隨著烷基加長，酸性的差異越來越小。(3)只含烷基的多元羧酸的酸性烷基所含碳原子數(shù)越少，羧基個(gè)數(shù)越多，酸性越強(qiáng)。1．下列物質(zhì)中既含有極性鍵，又含有非極性鍵的極性分子是(C)A．二氧化硫 B．四氯化碳C．過氧化氫 D．乙炔解析：二氧化硫是含有極性鍵的極性分子，A不符合題意；四氯化碳是含有極性鍵的非極性分子，B不符合題意；過氧化氫是含有極性鍵和非極性鍵的極性分子，C符合題意；乙炔是含有極性鍵和非極性鍵的非極性分子，D不符合題意。故選C。2．下列敘述中正確的是(A)A．鹵化氫分子中，鹵素的非金屬性越強(qiáng)，共價(jià)鍵的極性越大，熱穩(wěn)定性也越強(qiáng)B．以極性鍵結(jié)合的分子，肯定是極性分子C．推斷A2B或AB2型分子是否是極性分子的依據(jù)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(yīng)以非極性鍵結(jié)合解析：鹵素中非金屬性越強(qiáng)，鍵的極性越大，熱穩(wěn)定性也越強(qiáng)，A項(xiàng)正確；以極性鍵結(jié)合的雙原子分子肯定是極性分子，但以極性鍵結(jié)合形成的多原子分子，也可能是非極性分子，如CO2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；A2B型如H2O、H2S等，AB2型如CO2、CS2等，推斷其是否是極性分子的依據(jù)是看分子中是否含有極性鍵及分子的空間結(jié)構(gòu)是否對稱。如CO2、CS2為直線形，分子的空間結(jié)構(gòu)對稱，為非極性分子；如H2O，有極性鍵，分子的空間結(jié)構(gòu)不對稱，為極性分子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；多原子分子，其分子的空間結(jié)構(gòu)對稱，這樣的非極性分子中可能含有極性鍵，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．運(yùn)用微波爐加熱，具有使受熱物質(zhì)勻稱，表里一樣、速度快、熱效率高等優(yōu)點(diǎn)，其工作原理是通電爐內(nèi)的微波場以幾億的高頻變更電場的方向，水分子因而能快速搖擺，產(chǎn)生熱效應(yīng)，這是因?yàn)?D)A．水分子具有極性共價(jià)鍵B．水分子中有共用電子對C．水由氫、氧兩元素組成D．水分子是極性分子解析：水分子空間結(jié)構(gòu)為V形，正負(fù)電荷中心不能重合，是極性分子，極性分子在電場中會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，當(dāng)電場方向變更時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)方向變更，因此在高頻變更方向的電場中水分子會(huì)快速搖擺，D符合題意。故選D。4．已知S2Cl2結(jié)構(gòu)如圖所示，下列關(guān)于S2Cl2的說法正確的是(C)A．S2Cl2是非極性分子B．S2Cl2分子只含非極性鍵C．沸點(diǎn)：S2Br2>S2Cl2D．S與Cl間的共用電子對偏向于S解析：S2Cl2是綻開書頁型結(jié)構(gòu)，Cl—S位于兩個(gè)書頁面內(nèi)，該物質(zhì)結(jié)構(gòu)不對稱，正負(fù)電荷重心不重合，為極