第二章第三节 分子结构与物质的性质 第3课时　分子结构对物质性质的影响 学案（含答案）

第3课时　分子结构对物质性质的影响
[核心素养发展目标]　1.能正确判断微粒间作用力，并理解微粒间作用力对物质性质的影响，形成“结构决定性质”的观念。2.通过运用微粒间作用力解释物质的性质变化及原因，建立运用模型解释化学现象观点的意识。
一、微粒间作用力的判断及对物质性质的影响
1．共价键的判断及分类
(1)共价键的分类
(2)共价键类型的判断
①根据成键元素判断：同种元素的原子之间形成的是非极性键，不同元素的原子之间形成的是极性键。
②根据原子间共用电子对数目判断单键、双键或三键。
③根据共价键规律判断σ键、π键及其个数；原子间形成单键，则为σ键；形成双键，则含有一个σ键和一个π键；形成三键，则含有一个σ键和两个π键。
2．范德华力、氢键及共价键的比较
范德华力 氢键 共价键
概念 物质分子之间普遍存在的一种相互作用力 由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力 原子间通过共用电子对所形成的相互作用
作用微粒 分子 氢原子、电负性很大的原子 原子
强度比较 共价键>氢键>范德华力
影响强度的因素 ①随着分子极性的增大而增大； ②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 对于X—H…Y—，X、Y的电负性越大，Y原子的半径越小，作用力越大 成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定
对物质性质的影响 ①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质； ②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高，如熔、沸点：F2H2S，HF>HCl，NH3>PH3 ①影响分子的稳定性； ②共价键的键能越大，分子的稳定性越强
1．下列物质性质的变化规律与分子间的作用力无关的是(　　)
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
2．(2022·福建南平市高级中学高二期中)氢气是清洁能源之一，解决氢气的存储问题是当今科学界需要攻克的课题。C16S8是新型环烯类储氢材料，利用物理吸附的方法来储存氢分子，其分子结构如图所示，下列相关说法正确的是(　　)
A．C16S8的熔点由所含化学键的键能决定
B．C16S8完全燃烧的产物均为极性分子
C．分子中的σ键和π键的数目比为4∶1
D．C16S8储氢时与H2间的作用力为氢键
3．S2Cl2是橙黄色液体。少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢其挥发，并产生酸性悬浊液。其分子结构如图所示。下列关于S2Cl2的说法错误的是(　　)
A．为非极性分子
B．分子中既含有极性键又含有非极性键
C．与S2Br2结构相似，熔、沸点：S2Br2>S2Cl2
D．与水反应的化学方程式可能为
2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl
二、分子结构与性质“原因解释”型试题集训
解题模型
1．[2020·山东，17(1)(2)](1)Sn为ⅣA族元素，单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体，SnCl4空间结构为____________________。
(2)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为________________(填化学式，下同)，还原性由强到弱的顺序为________________，键角由大到小的顺序为________________。
2．(2020·浙江7月选考，26)(1)气态氢化物热稳定性HF大于HCl的主要原因是____________
________________________________________________________________________。
(2)CaCN2是离子化合物，各原子均满足8电子稳定结构，CaCN2的电子式是__________。
(3)常温下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是______________________________。
3．(2020·浙江1月选考，26)(1)比较给出H＋能力的相对强弱：H2O________C2H5OH(填“>”“<”或“＝”)；用一个化学方程式说明OH－和C2H5O－结合H＋能力的相对强弱：_____
_______________________________________________________________________________。
(2)CaC2是离子化合物，各原子均满足8电子稳定结构。写出CaC2的电子式：____________。
(3)在常压下，甲醇的沸点(65 ℃)比甲醛的沸点(－19 ℃)高。主要原因是_________________。
　　　　　　　　　　　　　　　　
1．下列反应能说明σ键比π键牢固的是(　　)
A．CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl
B．CH2==CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br
C．2H2＋O22H2O
D．H2＋Cl22HCl
2．中科院国家纳米科学中心2013年11月22日宣布，该中心科研人员在国际上首次“拍”到氢键的“照片”，实现了氢键的实空间成像，为“氢键的本质”这一化学界争论了80多年的问题提供了直观证据，这不仅将人类对微观世界的认识向前推进了一大步，也为在分子、原子尺度上的研究提供了更精确的方法。下列说法中正确的是(　　)
①正是氢键的存在，冰能浮在水面上　②氢键是自然界中最重要、存在最广泛的化学键之一
③由于氢键的存在，沸点：HCl>HBr>HI>HF
④由于氢键的存在，使水与乙醇互溶　⑤由于氢键的存在，使水具有稳定的化学性质
A．②⑤ B．③⑤ C．②④ D．①④
3．下列物质的性质或数据与氢键无关的是(　　)
A．氨极易溶于水
B．邻羟基苯甲酸()的熔点为159 ℃，对羟基苯甲酸()的熔点为213 ℃
C．乙醚微溶于水，而乙醇可与水以任意比例互溶
D．HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多
4．数十亿年来，地球上的物质不断变化，大气的成分也发生了很大的变化。下表是原始大气和目前空气的主要成分：
空气的成分 N2、O2、CO2、水蒸气及稀有气体(如He、Ne等)
原始大气的主要成分 CH4、NH3、CO、CO2等
用表中所涉及的分子填写下列空白：
(1)含有10个电子的分子有________________________(填化学式，下同)。
(2)由极性键构成的非极性分子有__________________________________________。
(3)沸点最高的物质是________，用所学知识解释其沸点最高的原因：_____________
________________________________________________________________________。
(4)分子中不含孤电子对的分子(除稀有气体外)有________，它的空间结构为________。
(5)CO的结构可表示为OC，与CO结构最相似的分子是________________，这两种结构相似的分子的极性____________(填“相同”或“不相同”)。
第3课时　分子结构对物质性质的影响
一、
应用体验
1．B
2．C　[C16S8的熔点由范德华力的大小决定，故A错误；C16S8完全燃烧的产物分别为CO2和SO2，CO2为非极性分子，SO2为极性分子，故B错误；由分子结构可知，一个分子中σ键和π键的数目比为4∶1，故C正确；C16S8分子中没有能形成氢键的原子，故二者之间的作用力是范德华力，故D错误。]
3．A　[根据S2Cl2的分子结构可知，它属于极性分子，选项A错误；由于S2Cl2与S2Br2结构相似，而相对分子质量S2Br2大，则熔、沸点：S2Br2>S2Cl2，选项C正确；由于S2Cl2少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢其挥发，并产生酸性悬浊液，则与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl，选项D正确。]
二、
应用体验
1．(1)正四面体形
(2)NH3、AsH3、PH3　AsH3、PH3、NH3　NH3、PH3、AsH3
解析　(1)Sn最外层有4个电子，与4个Cl形成4个σ键，因此SnCl4的空间结构为正四面体形。(2)NH3、PH3、AsH3均为分子晶体，NH3分子间形成氢键，因此沸点高于PH3、AsH3；AsH3、PH3的分子结构相似，AsH3的相对分子质量大于PH3，因此AsH3的沸点高于PH3，即三者沸点由高到低的顺序为NH3、AsH3、PH3；非金属性：N＞P＞As，因此氢化物的还原性由强到弱的顺序为AsH3、PH3、NH3；NH3、PH3、AsH3分子中，N、P、As均形成3对共用电子对和一对孤电子对，原子半径：As＞P＞N，键长：As—H＞P—H＞N—H，因此σ键电子对之间的排斥力由强到弱的顺序为N＞P＞As，即三者键角由大到小的顺序为NH3、PH3、AsH3。
2．(1)原子半径：F＜Cl，键能：F—H＞Cl—H
(2)
(3)乙醇与水之间形成氢键而氯乙烷不能与水形成氢键
解析　(1)同一主族元素，从上到下，原子半径逐渐增大，即原子半径：F＜Cl，原子半径越小，化学键的键长越短，键能越大，气态氢化物的热稳定性越大。(2)CaCN2是离子化合物，各原子均满足8电子稳定结构，故电子式为。(3)乙醇分子中有羟基，能与水形成分子间氢键，易溶于水，而氯乙烷中没有羟基等亲水基，在水中的溶解度小于乙醇。
3．(1)>　C2H5ONa＋H2O===NaOH＋C2H5OH
(2)
(3)甲醇分子间存在氢键
解析　(1)水中羟基氢比乙醇中的羟基氢活泼，水给出氢离子的能力比乙醇要强。(2)Ca核外电子排布依次为2、8、8、2，失去两个电子变为Ca2＋；C最外层4电子，两个碳原子共用3对电子对，一个碳周围就有7个电子，得到2电子达稳定结构，所以CaC2的电子式为。(3)甲醇中含有羟基，可以形成分子间氢键，而甲醛含有的醛基不能形成氢键，只有分子间作用力，氢键的作用力大于分子间作用力。
随堂演练　知识落实
1．B
2．D　[冰中水分子有序排列，每个水分子被4个水分子包围，形成4个氢键，使体积膨胀，密度减小，所以冰能浮在水面上，是氢键导致的，故①正确；氢键属于分子间作用力，不属于化学键，故②错误；HF分子间存在氢键，沸点最高，HCl、HBr、HI分子间都不存在氢键，熔、沸点高低取决于分子间作用力大小，相对分子质量越大，分子间作用力越大，则熔、沸点越高，所以沸点：HCl3．D　[NH3分子与H2O分子之间可以形成氢键，增大了NH3在水中的溶解度；邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，而对羟基苯甲酸形成分子间氢键，分子间氢键增大了分子间作用力，使对羟基苯甲酸的熔、沸点比邻羟基苯甲酸的高；乙醇分子结构中含有羟基，可以与水分子形成分子间氢键，从而增大了乙醇在水中的溶解度，能与水以任意比例互溶，而乙醚分子结构中无羟基，不能与水分子形成氢键，故乙醚在水中的溶解度比乙醇小得多；HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多的原因是H—F的键能比H—Cl的大，与氢键无关。]
4．(1)H2O、Ne、CH4、NH3　(2)CH4、CO2
(3)H2O　水分子间存在氢键，使分子间作用力增大，沸点升高　(4)CH4　正四面体形　(5)N2　不相同
解析　(2)具有对称结构的分子为非极性分子，如N2、O2、CH4、CO2，其中由极性键形成的非极性分子只有CH4和CO2，另两个非极性分子是由非极性共价键形成的。(3)表中所涉及的物质都是由分子构成的。沸点的高低比较主要看范德华力的强弱，但水分子间除了范德华力外，还有氢键的作用，分子间氢键的存在使水的沸点较高。(4)碳原子最外层有4个电子，在甲烷分子中形成了4个共价键，不存在孤电子对，最外层电子都参与成键，空间结构为正四面体形。(5)由一氧化碳的结构式可知，碳原子和氧原子之间存在三个共价键，氮气分子中两个氮原子之间也存在三个共价键，结构相似。CO分子中的三个键是由两个不同的原子形成的，是极性共价键，而N2分子中的三键是由两个相同的氮原子形成的，是非极性共价键。