学年高中化学第二章第三节分子的性质第1课时键的极性和分子的极性范德华力教案新人教版选修3.docx
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学年高中化学第二章第三节分子的性质第1课时键的极性和分子的极性范德华力教案新人教版选修3
第1课时 键的极性和分子的极性、范德华力
[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析:
能从微观角度理解共价键的极性对分子极性的影响,能说出范德华力对分子某些性质的影响。
2.证据推理与模型认知:
通过键的极性及范德华力对物质性质的影响的探析,形成“结构决定性质”的认知模型。
一、键的极性和分子的极性
1.键的极性
分类
极性共价键
非极性共价键
成键原子
不同元素的原子
同种元素的原子
电子对
发生偏移
不发生偏移
成键原子的电性
一个原子呈正电性(δ+)
一个原子呈负电性(δ-)
呈电中性
2.分子的极性
(1)极性分子和非极性分子
(2)键的极性与分子极性之间的关系
①只含非极性键的分子一定是非极性分子。
②含有极性键的分子,如果分子中各个键的极性的向量和等于零,则为非极性分子,否则为极性分子。
(1)键的极性只取决于成键原子的元素种类或电负性的差异,与其他因素无关。
(2)极性分子中一定有极性键,非极性分子中不一定含有非极性键。
例如CH4是非极性分子,只含有极性键。
(3)含有非极性键的分子不一定为非极性分子,如H2O2是含有非极性键的极性分子。
例1
下列共价键中,属于非极性键的是( )
A.C—HB.C—ClC.C==OD.N≡N
【考点】 共价键的极性
【题点】 共价键极性的判断
答案 D
解析 N≡N键是由同种非金属元素原子间形成的非极性共价键,D正确。
方法规律——键的极性判断
(1)从组成元素判断
(2)从电子对偏移判断
(3)从电负性判断
例2
下列各组物质中,都是由极性键构成的极性分子的是( )
A.CH4和H2OB.CO2和HCl
C.NH3和H2SD.HCN和BF3
【考点】 分子极性的判断
【题点】 分子极性与键的极性的判断
答案 C
解析 极性键是存在于不同元素原子之间的共价键;极性分子是分子的正电中心和负电中心不重合的分子。
NH3是呈三角锥形的极性分子;CO2是呈直线形的非极性分子;H2O、H2S都是呈V形的极性分子;HCl、HCN都是呈直线形的极性分子;CH4是呈正四面体形的非极性分子,BF3是呈平面三角形的非极性分子。
思维启迪——判断分子极性的一般思路
二、范德华力及其对物质性质的影响
1.范德华力
(1)概念:
分子间普遍存在的相互作用力,它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。
(2)特点:
范德华力很弱,无方向性和饱和性。
(3)影响因素:
①分子的极性越大,范德华力越大。
②结构和组成相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大。
2.范德华力对物质性质的影响
范德华力主要影响物质的物理性质,如熔点、沸点,范德华力越大,物质的熔、沸点越高。
范德华力的正确理解
范德华力很弱,约比化学键的键能小1~2数量级,分子间作用力的实质是电性引力,其主要特征有以下几个方面:
(1)广泛存在于分子之间。
(2)只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力(范德华力),如固体和液体物质中。
(3)范德华力无方向性和饱和性。
只要分子周围空间允许,分子总是尽可能多地吸引其他分子。
例3
下列有关范德华力的叙述正确的是( )
A.范德华力的实质也是一种电性作用,所以范德华力是一种特殊的化学键
B.范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同
C.任何分子间在任意情况下都会产生范德华力
D.范德华力非常微弱,故破坏范德华力不需要消耗能量
【考点】 分子间作用力——范德华力
【题点】 范德华力的概念及存在
答案 B
解析 范德华力的实质是一种电性作用,但范德华力是分子间较弱的作用力,不是化学键,A错误;化学键是微粒间的强烈的相互作用,范德华力是分子间较弱的作用力,B正确;若分子间的距离足够远,则分子间没有范德华力,C错误;虽然范德华力非常微弱,但破坏它时也要消耗能量,D错误。
例4
有下列两组命题,其中乙组命题正确且能用甲组命题正确解释的是( )
甲组
乙组
Ⅰ.H—I键的键能大于H—Cl键的键能
Ⅱ.H—I键的键能小于H—Cl键的键能
Ⅲ.HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力
Ⅳ.HI分子间的范德华力小于HCl分子间的范德华力
a.HI比HCl稳定
b.HCl比HI稳定
c.HI的沸点比HCl的高
d.HI的沸点比HCl的低
①Ⅰ a ②Ⅱ b ③Ⅲ c ④Ⅳ d
A.①③B.②③C.①④D.②④
【考点】 分子间作用力——范德华力
【题点】 范德华力与分子的性质
答案 B
解析 键能的大小影响物质的热稳定性,键能越大,物质越稳定。
H—Cl键的键能大于H—I键的键能,所以HCl比HI稳定。
范德华力影响物质的熔、沸点的高低,范德华力越大,熔、沸点越高。
由于HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力,所以HI的沸点比HCl的高。
1.正误判断
(1)非极性键只存在于双原子单质分子中( × )
(2)非极性分子中一定含有非极性键( × )
(3)只含极性键的分子不一定是极性分子( √ )
(4)SO2是含有极性键的非极性分子( × )
(5)气体在一定条件会凝结为固体或液体,这一现象与分子间作用力有关( √ )
(6)卤素碳化物(CX4)熔、沸点随相对分子质量的增大而升高( √ )
2.下列物质中,含有非极性键的共价化合物是( )
A.H2O2B.CH3COONa
C.Na2O2D.I2
【考点】 共价键的极性
【题点】 共价键极性的判断
答案 A
3.用一带静电的玻璃棒靠近A、B两种纯液体流,现象如图所示。
试分析A、B两种液体分子的极性正确的是( )
A.A是极性分子,B是非极性分子
B.A是非极性分子,B是极性分子
C.A、B都是极性分子
D.A、B都是非极性分子
【考点】 分子极性的判断
【题点】 根据实验现象判断分子极性
答案 B
4.实验测得BeCl2为共价化合物,两个Be—Cl键的夹角为180°,由此可判断BeCl2属于( )
A.由极性键形成的极性分子
B.由极性键形成的非极性分子
C.由非极性键形成的极性分子
D.由非极性键形成的非极性分子
【考点】 分子极性的判断
【题点】 分子极性与键的极性的综合判断
答案 B
解析 BeCl2中Be—Cl键是不同元素形成的共价键,为极性键,两个Be—Cl键的夹角为180°,说明分子是对称的,正电荷中心与负电荷中心重合,BeCl2属于非极性分子,故BeCl2是由极性键形成的非极性分子。
5.下列关于范德华力的叙述正确的是( )
A.是一种较弱的化学键
B.分子间存在的较强的电性作用
C.直接影响物质的熔、沸点
D.稀有气体的原子间存在范德华力
【考点】 分子间作用力——范德华力
【题点】 范德华力的概念及存在
答案 D
解析 范德华力是分子间存在的较弱的相互作用,它不是化学键且比化学键弱得多,只能影响由分子构成的物质的熔、沸点;稀有气体为单原子分子,分子之间靠范德华力相结合。
6.
(1)BCl3分子的立体构型为平面三角形,则BCl3分子为______(填“极性”或“非极性”,下同)分子,其分子中的共价键类型为________键。
(2)BF3的熔点比BCl3________(填“高”“低”或“无法确定”)。
【考点】 分子的性质的综合
【题点】 分子的性质的综合
答案
(1)非极性 极性
(2)低
解析
(1)BCl3分子的立体构型为平面三角形,故BCl3为含有极性键的非极性分子。
(2)BF3与BCl3的组成和结构相似,但BF3的相对分子质量较小,范德华力较弱,熔点较低。
题组一 极性键与非极性键的判断
1.(2018·四川中江龙台中学高二月考)下列物质中,既含有极性键又含有非极性键的是( )
A.CO2B.CH4C.C2H4D.NH4Cl
【考点】 共价键的极性
【题点】 共价键极性的判断
答案 C
解析 CO2、CH4中只含有极性键;C2H4中含有极性键和非极性键;NH4Cl中含有极性键和离子键。
2.下列化学键中,键的极性最强的是( )
A.H—FB.H—OC.H—ND.H—C
【考点】 共价键的极性
【题点】 共价键极性的强弱的比较
答案 A
解析 同周期元素随着核电荷数的增加,电负性逐渐增大,F、O、N、C这四种元素中C的电负性最小,F的电负性最大,所以H—F键的极性最强。
3.下列叙述正确的是( )
A.离子化合物中不可能存在非极性键
B.非极性分子中不可能既含有极性键又含有非极性键
C.非极性分子中一定含有非极性键
D.不同非金属元素的原子之间形成的化学键都是极性键
【考点】 共价键的极性
【题点】 共价键极性的判断
答案 D
解析 过氧根离子的电子式为
,其中含有非极性键,A错误;CH2==CH2、CH≡CH均为非极性分子,分子中C—H键为极性键,C==C键和C≡C键均为非极性键,B项错误;CO2、BF3、CCl4等是由极性键形成的非极性分子,C项错误;不同非金属元素原子形成的共用电子对发生偏移,形成极性键,D项正确。
4.(2019·益阳高二检测)下列关于丙醇(CH3CH2CH2OH)分子的说法正确的是( )
A.分子中共含有11个极性键
B.分子中含有配位键
C.分子中只含σ键
D.分子中含有1个π键
【考点】 共价键的极性
【题点】 共价键极性的判断
答案 C
解析 1个丙醇(CH3CH2CH2OH)分子中共含有9个极性键,A项错误;分子中不含有配位键,B项错误;分子中只有单键,所以只有σ键,C项正确、D项错误。
题组二 分子极性的判断
5.(2018·安徽六安一中月考)下列叙述正确的是( )
A.以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
B.以极性键结合起来的分子一定是极性分子
C.非极性分子只能是双原子单质分子
D.非极性分子中一定含有非极性键
【考点】 分子极性的判断
【题点】 分子极性与键极性的关系
答案 A
解析 由非极性键结合起来的双原子分子一定为非极性分子,如氧气、氮气、氯气等,A项正确;以极性键结合起来的分子可能为非极性分子,如甲烷、二氧化碳等,B项错误;非极性分子可能为多原子化合物分子,如甲烷、二氧化碳等,C项错误;非极性分子中可能不含非极性键,如甲烷等,D项错误。
6.下列分子中,属于极性分子的是( )
A.CO2B.BeCl2C.BBr3D.COCl2
【考点】 分子极性的判断
【题点】 由分子立体构型判分子极性
答案 D
解析 根据价电子对互斥理论可得四种分子的结构如下:
O==C==O、Cl—Be—Cl、
、
。
A、B、C选项中,虽然分子中都含有极性键,但各键的空间排列对称,都为非极性分子;D项,分子中正负电荷的中心不重合,为极性分子。
7.下列各组分子中,都属于含极性键的非极性分子的是( )
A.CO2、H2SB.C2H4、CH4
C.Cl2、C2H2D.NH3、HCl
【考点】 分子极性的判断
【题点】 分子极性与共价键的极性的综合判断
答案 B
解析 A项中CO2和H2S都含极性键,但前者是非极性分子(直线形),后者是极性分子(V形);B项中C2H4是平面形分子,CH4为正四面体形,均含极性键且均为非极性分子;C项中Cl2不含极性键;D项中NH3、HCl均为极性分子。
8.下列叙述正确的是( )
A.NH3是极性分子,分子中氮原子处在3个氢原子所组成的三角形的中心
B.CCl4是非极性分子,分子中碳原子处在4个氯原子所组成的正方形的中心
C.H2O是极性分子,分子中氧原子不处在2个氢原子所连成的直线的中心
D.CO2是非极性分子,分子中碳原子不处在2个氧原子所连成的直线的中心
【考点】 分子极性的判断
【题点】 由分子立体构型判断分子的极性
答案 C
解析 NH3是极性分子,N与3个H形成3个σ键,中心原子N的孤电子对数为
=1,为三角锥形结构,故A项错误;CCl4是非极性分子,C与4个Cl形成4个σ键,中心原子C的孤电子对数为0,为正四面体形结构,故B项错误;H2O是极性分子,O与2个H形成2个σ键,中心原子O的孤电子对数为
=2,为V形结构,故C项正确;CO2是非极性分子,C与2个O形成2个σ键和2个π键,中心原子C的孤电子对数为
=0,为直线形结构,故D项错误。
9.(2019·山东淄博期中)下列叙述中正确的是( )
A.NH3、CO、CO2都是极性分子
B.CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子
C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强
D.CS2、H2O、C2H2都是直线形分子
【考点】 分子极性的判断
【题点】 分子极性与共价键的极性的综合判断
答案 B
解析 CO2是非极性分子,A项错误;非金属性:
F>Cl>Br>I,元素的非金属性越强,对应的氢化物越稳定,故HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱,C项错误;由价层电子对互斥理论可知,H2O分子的立体构型为V形,D项错误。
10.已知H2O2的分子空间结构可在二面角中表示,如图所示,则有关H2O2结构的说法中不正确的是( )
A.分子的正、负电荷中心不重合
B.H2O2分子内既含极性键又含非极性键
C.H2O2是极性分子
D.H2O2是非极性分子
【考点】 分子极性的判断
【题点】 分子极性与共价键的极性的综合判断
答案 D
解析 由题图知,H2O2分子的立体构型是二面角形,所以正、负电荷中心不重合,A正确;H2O2是共价化合物,氢原子与氧原子之间形成极性共价键,氧原子和氧原子之间形成非极性共价键,B正确;H2O2分子正、负电荷中心不重合,为极性分子,C正确、D错误。
题组三 范德华力及对物质性质的影响
11.(2018·南山中学期中)下列说法中正确的是( )
A.分子间作用力越大,分子越稳定
B.分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高
C.相对分子质量越大,其分子间作用力越大
D.分子间只存在范德华力
【考点】 范德华力
【题点】 范德华力与分子的物理性质
答案 B
解析 分子间作用力主要影响物质的物理性质,化学键主要影响物质的化学性质,分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高,B正确、A不正确;分子的组成和结构相似时,相对分子质量越大,其分子间作用力越大,C不正确;分子间不只有范德华力,D不正确。
12.(2019·保定高二检测)下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是( )
A.CI4、CBr4、CCl4、CF4的熔、沸点逐渐降低
B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
D.CH3—CH3、CH3—CH2—CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高
【考点】 范德华力
【题点】 范德华力与分子的物理性质
答案 B
解析 B项,HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子的极性键的强弱有关,而与分子间作用力无关;C项,F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相似,分子间作用力随相对分子质量的增大而增大,故其熔、沸点逐渐升高;D项,烷烃分子之间的作用力随相对分子质量的增大而增大,故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高,在烷烃的同分异构体中,支链越多,分子间作用力越小,熔、沸点越低,故异丁烷的沸点低于正丁烷。
13.在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2分子中:
(1)以非极性键结合的非极性分子是________。
(2)以极性键相结合,具有直线形结构的非极性分子是________。
(3)以极性键相结合,具有正四面体结构的非极性分子是________。
(4)以极性键相结合,具有三角锥形结构的极性分子是________。
(5)以极性键相结合,具有V形结构的极性分子是_______________________________。
(6)以极性键相结合,且分子极性最强的是________。
【考点】 分子极性的判断
【题点】 分子极性与键极性的综合判断
答案
(1)N2
(2)CS2 (3)CH4 (4)NH3 (5)H2O (6)HF
解析 极性键是由电负性不同的元素的原子形成的共价键,且两元素的电负性相差越大,形成的键的极性越强;分子立体构型由中心原子的杂化方式决定。
14.已知N、P同属于元素周期表的第ⅤA族元素,N在第二周期,P在第三周期。
NH3分子呈三角锥形,N原子位于锥顶,3个H原子位于锥底,N—H键间的夹角是107°。
(1)PH3分子与NH3分子的立体构型__________(填“相似”或“不相似”),P—H键__________(填“有”或“无”)极性,PH3分子________(填“有”或“无”)极性。
(2)NH3与PH3相比,热稳定性更强的是________________________________________。
【考点】 分子极性的判断
【题点】 由分子立体构型判分子极性
答案
(1)相似 有 有
(2)NH3
解析
(1)N、P属于同主族元素,NH3分子与PH3分子的立体构型相似,均为三角锥形,是极性分子。
P—H键为不同元素原子之间形成的共价键,为极性键。
(2)由N、P在元素周期表中的位置关系和元素周期律可知,N的非金属性比P强。
由元素的非金属性与简单氢化物的热稳定性的关系可知,NH3的热稳定性比PH3强。
15.(2018·四川资阳期末)已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第一个长周期,短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3,它们形成的化合物的分子式是XY4。
试回答:
(1)X元素的基态原子的核外电子排布式为__________________________,Y元素原子最外层电子排布图为______________________。
(2)若X、Y两元素电负性分别为1.8和3.0,则XY4中X与Y之间的化学键为________(填“共价键”或“离子键”)。
(3)XY4的立体构型为________________形,中心原子采取________________杂化,分子为____________(填“极性分子”或“非极性分子”)。
(4)XY4的沸点与SiCl4比较:
______________(填化学式)的高,原因是____________________
________________________。
【考点】 分子间作用力——范德华力
【题点】 范德华力概念及强弱比较
答案
(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]4s24p2)
(2)共价键 (3)正四面体 sp3 非极性分子 (4)GeCl4 组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔、沸点越高
解析 第四周期ⅣA族元素为Ge,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]4s24p2,Y元素原子的最外层电子数比内层电子总数少3,Y是氯,Y元素原子最外层电子排布图为
。
XY4中X与Y形成的是共价键,立体构型为正四面体形,中心原子为sp3杂化,为非极性分子,分子间的作用力是范德华力。
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