第二章 分子结构与性质
第三节 分子结构与物质的性质
第1课时 共价键的极性
基础过关练
题组一 键的极性
1.下列物质中含有极性共价键的盐是( )
A.KCl B.H2O2 C.NH4Cl D.Cu2S
2.(教材深研拓展)下面是甲烷与氯气在光照条件下的反应,下列有关说法正确的是( )
A.反应过程中氯气分子中极性键断裂
B.甲烷分子中存在非极性键
C.反应中有极性键的断裂和形成
D.该反应是复分解反应
3.下列共价键①H—H、②H—F、③H—O、④N—H、⑤P—H中,键的极性由小到大的顺序正确的是( )
A.①②③④⑤ B.⑤④③②①
C.①⑤④③② D.②③④⑤①
题组二 分子的极性
4.下列叙述正确的是( )
A.以极性键结合的分子,一定是极性分子
B.由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物
C.非极性分子中,各原子间都应以非极性键结合
D.不同元素组成的多原子分子里的化学键一定都是极性键
5.下列物质中,既含有极性键又含有非极性键,且为非极性分子的是( )
A.CO2 B.C2H4 C.P4 D.Na2O2
6.下列各组物质中,都是由极性键构成的非极性分子的是( )
A.CH4和Br2 B.PH3和H2O
C.NF3和CCl4 D.BeCl2和BF3
7.(易错题)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.O2与O3都是由非极性键构成的非极性分子
D.CH3Cl和CHCl3均是正四面体形的极性分子
8.(经典题)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,具有三角锥形结构的极性分子是 。
(4)以极性键相结合,具有正四面体结构的非极性分子是 。
(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,分子极性最大的是 。
题组三 键的极性对羧酸酸性的影响
9.下列物质中,酸性最强的是( )
A.CH2ClCOOH B.CH2FCOOH
C.CHF2COOH D.CHBr2COOH
10.下列几种有机羧酸中,按酸性由强到弱的顺序排列正确的是( )
①乙酸(CH3COOH)
②氯乙酸(CH2ClCOOH)
③三氯乙酸(CCl3COOH)
④三氟乙酸(CF3COOH)
A.②①④③ B.①②③④
C.④③②① D.③②④①
能力提升练
题组一 键的极性和分子的极性P159定点1
1.下列分子均属于极性分子且中心原子均为sp3杂化的是( )
A.NH3、H2O B.SO2、SCl2
C.PCl3、SO3 D.CH4、H2O2
2.观察下列模型:
下列说法错误的是( )
A.单质B12中只含有非极性键
B.SF6是由极性键构成的非极性分子
C.固态S8中S原子为sp2杂化,是非极性分子
D.HCN分子中σ键与π键数目之比为1∶1
3.某药物主要成分的结构简式如图所示,其中X、Y、W三种元素的原子序数依次增大,基态W原子的电子分布于3个能级。下列说法错误的是 ( )
A.该分子中有2个X原子的杂化方式相同
B.X、Y、W的第一电离能大小顺序为W>X>Y
C.Y的氢化物分子中只含极性键
D.元素W可以形成非极性分子
4.某些元素形成的化合物表现出与卤素单质相似的性质,称为拟卤素,如(SCN)2(结构为)、(CN)2、(OCN)2等。下列关于这三种物质的说法错误的是( )
A.均为非极性分子
B.碳原子均采取sp杂化
C.所有原子均满足8电子稳定结构
D.分子中均存在极性键和非极性键
5.二氯化二硫为(S2Cl2)非平面结构,常温下是一种黄红色液体,有刺激性恶臭,熔点-80℃,沸点135.6℃,下列对二氯化二硫的叙述正确的是( )
A.二氯化二硫的电子式为····S··S····
B.分子中既有极性键又有非极性键
C.二氯化二硫属于非极性分子
D.分子中S—Cl键的键能小于S—S键的键能
6.现代无机化学对硫—氮化合物的研究是最为活跃的领域之一,如图是已经合成的最著名的一种硫—氮化合物的分子结构。下列说法正确的是( )
A.该物质的分子式为SN
B.该物质的分子中只含极性键
C.该物质的分子是极性分子
D.N原子采取sp2杂化
7.NO与H2S在一定条件下反应可生成两种单质,在生命活动中也可生成亚硝基硫醇(HSNO)。下列有关说法错误的是( )
A.NO为极性分子
B.H2S是V形的非极性分子
C.HSNO的结构式为H—S—NO
D.NO与H2S反应生成的两种单质为S、N2
8.一种液态氮氢化合物中氢元素的质量分数为12.5%,相对分子质量为32,该化合物分子中只有单键。
(1)该氮氢化合物的电子式为 ,其中N原子采取 杂化,该分子是 (填“极性”或“非极性”)分子。
(2)若该物质与液态H2O2反应,产生两种无毒又不污染环境的物质,在该反应的反应物和生成物中既含有极性键又含有非极性键的是 (填化学式,下同),只含有非极性键的是 ,只含有极性键的是 。
(3)已知NH3分子中的N原子有一个孤电子对,能发生反应:NH3+HClNH4Cl。试写出将上述液态氮氢化合物加入足量盐酸中时,发生反应的化学方程式: 。
题组二 键的极性对物质性质的影响
9.氯乙酸(ClCH2COOH)是重要的分析试剂和有机合成中间体。一种制备氯乙酸的方法为CH3COOH+Cl2ClCH2COOH+HCl。下列说法正确的是( )
A.CH3COOH分子中σ键数∶π键数=6∶1
B.Cl—Cl键比I—I键的键长更短、键能更小
C.ClCH2COOH的酸性比CH3COOH更强
D.标准状况下ClCH2COOH是一种液态物质
10.新兴大脑营养学研究表明:大脑的发育和生长与不饱和脂肪酸有密切的联系,从深海鱼油中提取的被称作“脑黄金”的DHA(C21H31COOH)就是一种不饱和度很高的脂肪酸。下列说法正确的是( )
DHA的结构简式
A.酸性:C21H31COOH
B.DHA中含有的元素电负性最大的是碳元素
C.DHA中碳原子存在三种杂化方式
D.DHA中所有原子共面
11.绿芦笋中含有天门冬氨酸(结构如图)和微量元素硒、铬、锰等,具有提高身体免疫力的功效。回答下列问题:
(1)从原子轨道重叠方式角度来看,天门冬氨酸中的共价键类型为 (填“σ键”或“π键”),其中C原子的杂化轨道类型为 ,N原子的杂化轨道类型为 ,图中O—C—C的键角 C—C—N的键角(填“大于”或“小于”)。
(2)H2S和H2Se热稳定性较好的是 ,从分子结构角度解释其原因:
。
(3)将天门冬氨酸中的—NH2换成—NO2,得到的新物质的酸性会增强,原因是 。
12.—Cl是一种强吸电子基团,能使—OH上的H原子具有更强的活泼性。有的基团属于推电子基团,能减弱—OH上H原子的活泼性。试依据上述规律填空:
(1)HCOOH显酸性,而H2O为中性,这是由于HCOOH分子中存在 (填“吸”或“推”)电子基团,这种基团是 。
(2)CH3COOH的酸性弱于HCOOH,这是由于CH3COOH分子中存在 (填“吸”或“推”)电子基团,这种基团是 。
(3)—C6H5属于吸电子基团,故C6H5COOH的酸性比CH3COOH的酸性 (填“强”或“弱”)。
(4)CF3COOH、CCl3COOH、CHCl2COOH、CH2ClCOOH中,酸性最强的是 。
答案与分层梯度式解析
第二章 分子结构与性质
第三节 分子结构与物质的性质
第1课时 共价键的极性
基础过关练
1.C KCl中不含共价键,A错误;H2O2不属于盐,B错误;NH4Cl属于盐,N中存在N—H极性键,C正确;Cu2S中不含共价键,D错误。
2.C 反应过程中氯气分子中Cl—Cl非极性键断裂,A错误;甲烷分子中只存在C—H极性键,B错误;反应中有C—H极性键的断裂和C—Cl、H—Cl极性键的形成,C正确;该反应是取代反应,D错误。
3.C 电负性:F>O>N>P,则极性:P—H方法点津
键的极性强弱判断方法:成键原子电负性差值越大,则键的极性越大。
4.B CH4是以极性键结合形成的非极性分子,A、C错误;NH4Cl是由非金属元素组成的离子化合物,B正确;H2O2分子中含有O—O非极性键,D错误。
特别提醒
以极性键结合的双原子分子一定是极性分子;以极性键结合形成的多原子分子,空间结构对称的是非极性分子。
5.B
A B C D
OCO
含极性键 含极性键和 非极性键 含非极性键 含离子键和 非极性键
非极性分子 非极性分子 非极性分子 不存在单个分子
6.D Br2是由Br—Br非极性键构成的非极性分子,A错误;PH3和H2O都是由极性键构成的极性分子,B错误;NF3是由N—F极性键构成的极性分子,C错误;BeCl2、BF3都是由极性键构成的非极性分子,D正确。
7.B CO2是非极性分子,A错误;CH4中只含C—H极性键,CCl4中只含C—Cl极性键,CH4、CCl4为非极性分子,B正确;O2是非极性分子,O3是极性分子,C错误;CH3Cl和CHCl3中的C—H键与C—Cl键的键长不同,它们都是四面体形,D错误。
易错分析
本题容易认为O3是由非极性键构成的非极性分子而错选C项,实际上O3分子的空间结构与水分子的类似,是由极性键构成的极性分子。
8.答案 (1)N2 (2)CS2 (3)NH3 (4)CH4
(5)H2O (6)HF
解析 不同原子间形成的共价键均为极性键,以极性键形成的分子,正、负电中心重合的为非极性分子,不重合的为极性分子。
9.C 电负性F>Cl>Br,则酸性最强的是CHF2COOH。
10.C 由于电负性:F>Cl>H,则键的极性:C—F>C—Cl>C—H,故三氟乙酸中羧基中的羟基的极性最大,最易电离出氢离子,酸性最强;乙酸中羧基中的羟基的极性最小,酸性最弱。酸性强弱顺序为CF3COOH>CCl3COOH>CH2ClCOOH>CH3COOH,C正确。
能力提升练
1.A
分子 分子的极性 中心原子杂化类型
A NH3 极性分子 sp3
H2O
B SO2 极性分子 sp2
SCl2 sp3
C PCl3 极性分子 sp3
SO3 非极性分子 sp2
D CH4 非极性分子 sp3
H2O2 极性分子 sp3
2.C B12中只存在B—B非极性键,A正确;SF6的空间结构为对称结构,是非极性分子,B正确;S8是一个环形分子,每个S原子有2个孤电子对,价层电子对数为4,S原子是sp3杂化,C错误;HCN的结构式为,单键为σ键,三键中有1个σ键和2个π键,HCN分子中σ键与π键数目之比为1∶1,D正确。
3.C
由以上分析结合“X、Y、W三种元素的原子序数依次增大,基态W原子的电子分布于3个能级”可知,W为第二周期的F元素、X为N元素、Y为O元素。N原子有sp3和sp2两种杂化方式,该分子中有2个N原子为sp3杂化,A项正确;N的2p轨道为半充满结构,故第一电离能N>O,X、Y、W的第一电离能大小顺序为F>N>O,B项正确;O可以形成H2O和H2O2两种氢化物,H2O2中含有极性键和非极性键,C项错误;F2是非极性分子,D项正确。
4.A (SCN)2、(OCN)2为极性分子,A错误;(SCN)2、(CN)2、(OCN)2中碳原子都形成碳氮三键,采取sp杂化,B正确;(SCN)2、(CN)2、(OCN)2中碳原子形成4个共价键,N原子形成3个共价键,O、S原子均形成2个共价键,所有原子均满足8电子稳定结构,C正确;(SCN)2、(CN)2、(OCN)2中分别存在C—S、、O—C极性键和S—S、C—C、O—O非极性键,D正确。
5.B S2Cl2分子中S原子之间形成1对共用电子对,Cl原子与S原子之间形成1对共用电子对,S2Cl2的结构式为Cl—S—S—Cl,则电子式为··········,A错误;S—Cl键属于极性键,S—S键属于非极性键,S2Cl2为非平面结构,S2Cl2的分子结构不对称,为极性分子,B正确、C错误;氯原子半径小于硫原子半径,键长越短键能越大,所以分子中S—Cl键的键能大于S—S键的键能,D错误。
6.C
分子正电中心和负电中心不重合,是极性分子,C正确。
7.B NO是仅含极性键的极性分子,A正确;H2S中中心原子有2个孤电子对,空间结构为V形,为极性分子,B错误;根据成键情况得HSNO的结构式为H—S—NO,C正确;H2S易被氧化为S,而NO中仅N能被还原,则生成的两种单质为S、N2,D正确。
8.答案 (1) sp3 极性
(2)N2H4和H2O2 N2 H2O
(3)N2H4+2HClN2H6Cl2
解析 (1)由该物质的相对分子质量和氢元素的质量分数可知其分子式为N2H4,分子中的键全部是单键,它的结构可看作是NH3分子中的一个H原子被—NH2取代后所得,故N原子的杂化方式与NH3分子中的N原子杂化方式相同,是sp3杂化,该分子为极性分子。(2)N2H4与H2O2反应后得到N2和H2O,两种反应物中都含有极性键和非极性键,在生成物H2O中只含有极性键,N2中只含有非极性键。(3)因为在N2H4分子的每个N原子上都有一个孤电子对,故一分子N2H4能与两分子HCl反应。
9.C 单键均为σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,CH3COOH分子中σ键数∶π键数=7∶1,A错误;原子半径:ClI—I,B错误;电负性:Cl>H,极性:Cl—C>H—C,使—CH2Cl的极性大于—CH3的极性,导致ClCH2COOH的羧基中的羟基的极性更大,更容易电离出H+,则酸性:ClCH2COOH>CH3COOH,C正确;标准状况下ClCH2COOH是一种固态物质,D错误。
10.A 推电子效应—C21H31>—CH3,故酸性C21H31COOH11.答案 (1)σ键、π键 sp2、sp3 sp3 大于
(2)H2S S的原子半径小于Se,S—H键长较短,键能较大,分子的热稳定性更强
(3)O的电负性比H大,所以—NO2的极性大于—NH2,导致羧基上羟基的极性更大,更易电离出H+
解析 (1)
双键碳原子所连原子或原子团及该碳原子构成的空间结构为平面三角形,单键碳原子所连原子或原子团及该碳原子构成的空间结构为四面体形,键角:∠1<∠2。
(2)非金属性:S>Se,H2S和H2Se中热稳定性较好的是H2S;S的原子半径小于Se,S—H键长较短,键能较大,分子的热稳定性更强。
12.答案 (1)吸 —CHO (2)推 —CH3 (3)强
(4)CF3COOH
解析 (1)HCOOH显酸性,H2O为中性,说明甲酸分子中存在吸电子基团,能使—OH上的H原子活泼性增强,甲酸中含有醛基,故醛基属于吸电子基团。(2)CH3COOH酸性弱于HCOOH,说明乙酸分子中存在推电子基团,能减弱—OH上H原子的活泼性,乙酸中含有—CH3,故—CH3属于推电子基团,导致乙酸的酸性弱于甲酸。(3)由题给信息可知,—C6H5属于吸电子基团,—CH3属于推电子基团,故C6H5COOH的酸性比CH3COOH的酸性强。(4)—F、—Cl、—H吸电子的能力由大到小的顺序为—F>—Cl>—H,故酸性最强的是CF3COOH。
16第2课时 分子间作用力 分子的手性
基础过关练
题组一 范德华力
1.下列物质变化,只与范德华力有关的是( )
A.干冰升华 B.乙酸汽化
C.乙醇与丙酮混溶 D.OHC—N(CH3)2溶于水
2.如图表示CX4(X为F、Cl、Br、I)的熔点和沸点变化规律,下列有关说法错误的是( )
A.组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,熔点、沸点通常越高
B.由以上规律可以得出沸点:I2>Br2>Cl2>F2
C.由以上规律可推出NH3、PH3、AsH3的沸点逐渐升高
D.CF4、CCl4、CBr4、CI4的共价键键长逐渐增大,分子稳定性逐渐减弱
题组二 氢键
3.(易错题)关于氢键,下列说法正确的是( )
A.氢键(X—H…Y)中三原子在一条直线上时,作用力最强
B.“X—H…Y”三原子不在一条直线上时,不能形成氢键
C.H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键
D.可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键
4.下列物质的结构或性质与氢键无关的是( )
A.冰的密度比水的小
B.沸点:HF>HCl
C.水加热到很高温度都难分解
D.DNA的双螺旋结构
题组三 溶解性
5.下列现象不能用“相似相溶”规律解释的是( )
A.CH4难溶于H2O B.Cl2易溶于NaOH溶液
C.I2易溶于CCl4 D.SO2易溶于H2O
6.某学生做完实验后,分别采用以下方法清洗仪器,其中应用“相似相溶”规律的是( )
A.用稀硝酸清洗做过银镜反应的试管
B.用浓盐酸清洗做过高锰酸钾分解实验的试管
C.用二硫化碳清洗做过硫升华实验的烧杯
D.用氢氧化钠溶液清洗盛过硅酸的试管
题组四 分子的手性
7.下列化合物中,1个分子中含有3个手性碳原子的是( )
A. B.
C. D.
8.下列分子中指定的碳原子(用“*”标记)不属于手性碳原子的是( )
A.苹果酸 HOOC—H2—CHOH—COOH
B.丙氨酸
C.葡萄糖
D.甘油醛
能力提升练
题组一 范德华力与氢键
1.下列关于范德华力与氢键的叙述中正确的是( )
A.范德华力比氢键的作用要弱
B.物质的物理性质只与范德华力有关
C.范德华力与氢键的强弱都只与相对分子质量有关
D.任何物质中都存在范德华力,而氢键只存在于含有N、O、F的物质中
2.硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体,层内的H3BO3分子之间通过氢键相连(层状结构如图所示,图中“虚线”表示氢键)。下列有关说法正确的是( )
A.H3BO3分子的稳定性与氢键有关
B.1个H3BO3分子可形成6个氢键
C.B原子为sp2杂化,同层分子间的主要作用力是范德华力
D.H3BO3分子中B、O最外层均为8e-稳定结构
题组二 分子结构与物质性质
3.下列关于分子的结构或性质的解释正确的是( )
A.HF比PH3稳定,是因为HF分子间存在氢键
B.同样是三原子分子,水分子有极性而CO2分子没有极性,与分子的空间结构有关
C.NF3的沸点比NCl3的沸点低是因为N—F比N—Cl的键能小
D.SO3是平面三角形的非极性分子,故在水中的溶解度很小
4.下列性质差异与影响因素匹配错误的是( )
性质差异 影响因素
A 沸点:正戊烷(36.1℃)高于新戊烷(9.5℃) 范德华力大小
B 酸性:CH3COOH>CH3CH2COOH 烃基不同
C 溶解性:蔗糖在水中的溶解度大于萘在水中的溶解度 相似相溶
D 稳定性:H2O的分解温度大于H2S 有无氢键
5.“类推”是一种重要的学习方法,但有时会产生错误的结论,下列类推得到的结论正确的是( )
A.OF2和NF3都只含极性键,NF3是极性分子,OF2也是极性分子,且二者空间构型一致
B.S和P4都为正四面体形,P4中键角为60°,S中键角也为60°
C.根据对角线规则,元素Li和Mg的某些性质相似,则元素B和Si的某些性质也相似
D.氢化物沸点:GeH4>SiH4>CH4,则第ⅤA族元素氢化物沸点:AsH3>PH3>NH3
6.氢气是清洁能源之一,解决氢气的储存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键的数目之比为4∶1
D.C16S8储氢时与H2间的作用力为氢键
答案与分层梯度式解析
第二章 分子结构与性质
第三节 分子结构与物质的性质
第2课时 分子间作用力 分子的手性
基础过关练
1.A 干冰是固体CO2,升华时只克服范德华力,A正确;CH3COOH汽化时克服氢键和范德华力,B错误;CH3CH2OH分子间存在氢键,与丙酮混溶需克服氢键和范德华力,C错误;OHC—N(CH3)2的结构为,分子间存在氢键,溶于水时克服氢键和范德华力,D错误。
2.C NH3分子间存在氢键,所以NH3、PH3、AsH3中沸点最高的是NH3,C错误。
归纳提升
影响范德华力大小的因素
(1)组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大。
(2)范德华力随着分子极性增大而增大。
3.A 氢键有饱和性、方向性,当X—H…Y中三原子在同一直线上时,氢键最强,A正确;氢键有方向性,但受空间位置的影响三原子不一定在一条直线上,B错误;键能H—O>H—S,则稳定性:H2O>H2S,C错误;甲烷分子与水分子间不能形成氢键,D错误。
易错分析
本题容易混淆氢键与化学键的概念而错选C,分子的稳定性与化学键有关,而氢键只影响物质的物理性质。
4.C 冰的密度比水小与氢键有关,A不符合题意;HF分子间存在氢键,故HF的沸点高于HCl的沸点,B不符合题意;水加热到很高温度都难分解是因为H—O的键能大,与氢键无关,C符合题意;DNA的双螺旋结构与氢键有关,D不符合题意。
5.B 先判断各分子的极性,然后根据“相似相溶”规律分析。
非极性分子 CH4、I2、CCl4、Cl2
极性分子 H2O、SO2
A、C、D项能用“相似相溶”规律解释;Cl2易溶于NaOH溶液是因为Cl2能与NaOH反应,不能用“相似相溶”规律解释,故选B。
6.C 稀硝酸和银反应生成可溶性的硝酸银,属于化学变化,不符合“相似相溶”规律,A不符合题意;用浓盐酸清洗做过高锰酸钾分解实验的试管不是应用了“相似相溶”规律,B不符合题意;S、CS2都是非极性分子,S易溶于CS2符合“相似相溶”规律,C符合题意;氢氧化钠与硅酸发生中和反应,属于化学变化,不符合“相似相溶”规律,D不符合题意。
7.A 用“*”标注四种物质中含有的手性碳原子如下:、、、 ,A项符合题意。
特别提醒
手性碳原子的判断
(1)手性碳原子一定是饱和碳原子;(2)手性碳原子连有4个不同的原子或原子团。
8.A HOOC—H2—CHOH—COOH中连接了2个氢原子,不是手性碳原子,A符合题意;中连接了4个不同的原子或原子团,属于手性碳原子,B不符合题意;中连接了4个不同的原子或原子团,属于手性碳原子,C不符合题意;中连接了4个不同的原子或原子团,属于手性碳原子,D不符合题意。
能力提升练
1.A 范德华力弱于氢键,范德华力只存在于由分子组成的物质中,这类物质的物理性质与范德华力和氢键有关,范德华力的强弱与相对分子质量、分子极性有关,氢键的强弱主要与形成氢键原子的电负性和半径有关,A正确,B、C、D错误。
知识归纳
范德华力的特征
(1)范德华力很弱,通常比化学键的键能小1~2个数量级。(2)范德华力没有饱和性和方向性。
2.B 分子的稳定性与分子内化学键有关,与氢键无关,A错误;由题图可知,1个H3BO3分子最多可形成6个氢键,B正确;同层分子间的主要作用力是氢键,C错误;H3BO3分子中B原子最外层电子数为6,不是8e-稳定结构,D错误。
3.B 原子半径:FP—H,则HF比PH3稳定,A错误;水分子为V形结构,正、负电中心不重合,CO2分子为直线形结构,正、负电中心重合,二者极性不同,B正确;相对分子质量:NF3NF3,C错误;因SO3+H2OH2SO4,则SO3在水中的溶解度很大,D错误。
4.D 新戊烷()支链多,对称性好,分子间作用力小,沸点较低,A正确;烃基(R—)越长推电子效应越大,则CH3CH2—的推电子效应比CH3—大,故酸性:CH3COOH>CH3CH2COOH,B正确;蔗糖、H2O都是极性分子,萘是非极性分子,蔗糖在水中的溶解度大于萘在水中的溶解度,C正确;H2O的分解温度大于H2S,是因为O—H键的键能大于S—H键,D错误。
5.C OF2和NF3都只含极性键,NF3的空间构型是三角锥形,OF2的空间构型是V形,故A错误;S和P4都为正四面体形,P4中键角为60°,S中键角为109°28',故B错误;根据对角线规则,元素Li和Mg的某些性质相似,Be和Al的某些性质相似,则元素B和Si的某些性质也相似,故C正确;氨分子间存在氢键,沸点变高,则沸点:NH3>AsH3>PH3,故D错误。
6.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,分子中σ键和π键的数目之比为4∶1,故C正确;C16S8分子中没有能形成氢键的原子,则C16S8储氢时与H2之间的作用力是范德华力,故D错误。
11(共33张PPT)
1.键的极性和分子的极性
(1)键的极性
必备知识 清单破
知识点 1 共价键的极性
第三节 分子结构与物质的性质
极性共价键 非极性共价键
成键原子 不同种元素的原子 同种元素的原子
电子对是否偏移 发生偏移 不发生偏移
成键原子的电性 若只有两个键合原子,则一个呈正电性(δ+),另一个呈负电性(δ-) 电中性
示例
(2)共价键极性强弱的判断方法:两种不同的非金属元素的原子形成的极性键,一般成键原子
的电负性差值越大,极性越强。
(3)分子的极性
①极性分子:正电中心和负电中心不重合(如HF、H2O、NH3)。
②非极性分子:正电中心和负电中心重合(如CO2、BF3、O2)。
2.键的极性对物质化学性质的影响
键的极性对物质的化学性质有重要影响,如可影响羧酸的酸性,键的极性对羧酸酸性强弱的
影响实质是通过改变羧基中羟基的极性而实现的,羧基中羟基的极性越大,越容易电离出H+,
则羧酸的酸性越强。
(1)引入X(卤素原子)对羧酸酸性的影响
①在烃基的同一位置引入的X越多,酸性越强;
②引入的X离羧基越近,酸性越强;
③C—X键的极性越大,酸性越强,如酸性:三氟乙酸>三氯乙酸。
(2)烷基(符号R—)对羧酸酸性的影响
R—是推电子基团,烷基越长推电子效应越大,使羧基中的羟基的极性越小,羧酸的酸性
越弱,如酸性:甲酸>乙酸>丙酸。
1.范德华力
(1)概念:范德华力是分子之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
态或液态)存在。
(2)特征: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;
②一般来说,结构和组成相似的分子,相对分子质量越大,范德华力越大。
(4)范德华力对物质性质的影响(详见定点2)
知识点 2 分子间作用力
2.氢键
(1)氢键的概念及表示方法
①概念:氢键是已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个电
负性很大的原子(如水分子中的氧)之间形成的作用力。
②存在:氢键普遍存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的
N、O、F等电负性很大的原子之间。
③表示方法
氢键通常用X—H…Y表示。式中X和Y表示F、O、N等元素,“—”表示共价键,“…”
表示氢键。
(2)氢键的特征
①氢键不是化学键,而是特殊的分子间作用力,比化学键的键能小1~2个数量级。
②氢键具有一定的方向性和饱和性。
(3)氢键的类型
氢键可分为分子间氢键(如水中O—H…O)和分子内氢键(如 )。
(4)氢键对物质性质的影响(详见定点2)
3.溶解性
(1)“相似相溶”规律
非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂。
(2)影响物质溶解性的因素
①外界因素:主要有温度、压强等。
②氢键:溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。
③分子结构的相似性:溶质和溶剂的分子结构相似程度越大,其溶解性越大。如乙醇与水互
溶,而戊醇在水中的溶解度明显减小。
④溶质是否与水反应:溶质与水发生反应,溶质的溶解度会增大。
1.手性异构体
具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手与右手一样互为镜像,却在三维
空间里不能叠合,互称手性异构体(或对映异构体)。
2.手性分子
有手性异构体的分子叫做手性分子。如乳酸分子:
知识点 3 分子的手性
1.极性分子中不可能含有非极性键,这种说法正确吗
极性分子中也可能含有非极性键,如H2O2。
2.SO2、SO3、BF3、NCl3都是极性分子,这种说法正确吗
SO3、BF3属于非极性分子。
3.Na与乙醇反应不如与水反应剧烈是因为乙醇中羟基与推电子基团相连,这种说法正确吗
Na与乙醇反应不如与水反应剧烈是因为乙醇中羟基与推电子基团CH3CH2—相连,
导致乙醇中的O—H键不如H2O中的O—H键易断裂。
4.SF6为正八面体结构,该物质一定难溶于苯,易溶于水,这种说法正确吗
SF6为正八面体结构,为非极性分子,根据“相似相溶”规律可知其可能易溶于苯,
难溶于水。
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。
提示
提示
提示
提示
( )
( )
( )
√
( )
5.CCl4、SiCl4、SnCl4的稳定性逐渐减弱,则它们的熔、沸点也逐渐减小,这种说法正确吗
分子的稳定性取决于分子内共价键的键长和键能,CCl4、SiCl4、SnCl4的键长逐渐
增长,键能逐渐减小,分子的稳定性逐渐减弱。由分子构成的物质的熔、沸点主要受分子间
作用力的影响,CCl4、SiCl4、SnCl4的组成和结构相似,随着相对分子质量的增大,分子间范德
华力逐渐增大,则它们的熔、沸点逐渐升高。
6.CFClBrI存在同分异构体是因为其分子结构中含有手性碳原子,这种说法正确吗
在CFClBrI分子中C原子连接了4个不同的原子,属于手性碳原子,其分子结构中存在
手性异构,因此存在同分异构体。
7.互为手性异构体的两个分子组成和结构相同,性质也相同,这种说法正确吗
互为手性异构体的两个分子的组成和空间结构相同,但原子在三维空间的排列和
性质不同。两个分子在三维空间内不能完全重合,即排列不同,而结构决定性质,则二者的物
理性质不同,化学性质也有一定的差异。
提示
提示
提示
( )
( )
√
( )
1.键的极性判断
(1)从组成元素判断
①同种元素的原子形成的共价键一般为非极性共价键;
②不同种元素的原子形成的共价键一般为极性共价键。
(2)从电子对偏移判断
①有电子对偏移为极性共价键;
②无电子对偏移为非极性共价键。
2.键的极性和分子极性的关系
关键能力 定点破
定点 1 键的极性与分子极性之间的关系
2.键的极性和分子极性的关系
3.极性分子、非极性分子实例
典例 有一种AB2C2型分子,在该分子中A为中心原子。下列关于该分子的空间结构和极性
的说法中,正确的是 ( )
A.假设为平面四边形,则该分子一定为非极性分子
B.假设为四面体形,则该分子一定为非极性分子
C.假设为平面四边形,则该分子可能为非极性分子
D.假设为四面体形,则该分子可能为非极性分子
思路点拨 解题时应该注意,键的极性与分子的极性不是等同关系,要根据分子的空间结构
推断正电中心和负电中心是否重合来判断分子的极性。
解析
答案 C
归纳总结 判断ABn(A为主族元素)型分子极性的经验规律
①ABn型分子中中心原子的化合价的绝对值等于该元素原子的价层电子数时,该分子为非极
性分子,此时分子的空间结构对称;若中心原子的化合价的绝对值不等于其价层电子数,则分
子的空间结构不对称,该分子为极性分子。
②若中心原子有孤电子对,则为极性分子;若无孤电子对,则为非极性分子。如CS2、BF3、SO3、
CH4为非极性分子;H2S、SO2、NH3、PCl3为极性分子。
定点 2 范德华力、氢键、共价键的比较
范德华力 氢键 共价键
粒子 分子 已经与电负性很大的
原子形成共价键的氢
原子与电负性很大的
原子 原子
特征 无饱和性和方向性 有一定的饱和性和方
向性 有饱和性和方向性
强度 比较 共价键>氢键,共价键>范德华力 影响 其强 弱的 因素 ①分子极性越大,范
德华力越大 ②组成和结构相似的
分子,相对分子质量
越大,范德华力越大 对于A—H…B,A、B
的电负性越大,原子
的半径越小,作用力
越大 一般成键原子半径越
小,键长越短,键能越
大,共价键越稳定
对物 质性 质的 影响 ①一般组成和结构相
似的分子,随相对分
子质量的增大,熔、
沸点升高,如熔、沸
点:F2CCl4子间的范德华力越
大,则溶质分子的溶
解度越大 ①分子间氢键使物质
的熔、沸点升高,如
熔、沸点:H2O>H2S,
HF>HCl,NH3>PH3 ②分子内氢键使物质
的熔、沸点降低 ③当液体分子间形成
氢键时,有可能发生
缔合现象,物质的密
度会发生改变,如液
态水的密度大于冰的
密度 影响分子的稳定性,
共价键键能越大,分
子稳定性越强
典例1 下列说法中正确的是 ( )
A.氢键存在于分子之间,不存在于分子内
B.对于组成和结构相似的分子,其范德华力随着相对分子质量的增大而增大
C.NH3极易溶于水而CH4难溶于水的原因只是NH3是极性分子,CH4是非极性分子
D.冰融化时只破坏范德华力
思路点拨 本题考查分子间作用力,明确范德华力和氢键均属于分子间作用力是解题关键,
注意其相同点和不同点。
解析 A项,某些有机物分子内也可能形成氢键;C项,除了“相似相溶”规律,NH3与水分子之
间可以形成氢键,也是它极易溶于水的原因;D项,冰融化时破坏范德华力和氢键。
答案 B
典例2 下列说法正确的是 ( )
A.冰融化时,分子中H—O键发生断裂
B.随着原子序数的增加,卤化物CX4分子间作用力逐渐增大,所以它们相应的熔、沸点也逐渐
升高
C.由于H—O键比H—S键牢固,所以水的熔、沸点比H2S高
D.在由分子所构成的物质中,分子间作用力越大,该物质越稳定
思路点拨 物质的三态变化过程中,是分子间作用力被破坏,化学键保持不变;分子的稳定性
与化学键有关,化学键的键能越小,分子越不稳定。
解析 冰融化时发生物理变化,破坏了分子间作用力,没有破坏分子中的化学键,故A不正确;
组成、结构相似且不含氢键的物质,随着原子序数的增加,卤化物CX4分子间作用力逐渐增
大,所以它们相应的熔、沸点也逐渐升高,B正确;H—O键比H—S键牢固,说明水比H2S稳定,水
的熔、沸点比H2S高是因为水分子间存在氢键,故C不正确;物质的稳定性与化学键有关,与分
子间作用力无关,故D不正确。
答案 B
情境探究
经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。
R中阴离子 中有相互平行的p轨道,它们重叠在一起构成一个整体,p电子在多个原子间
运动形成π型化学键,这种不局限在两个原子之间的π键称为离域π键或共轭大π键,简称大π键。
学科素养 情境破
素养 证据推理与模型认知——认识大π键及其应用
(1)图示
(2)大π键表示的方法为
m为平行p轨道的数目;n为平行p轨道里的电子数,且总电子数小于轨道数的2倍,即n<2m。如
苯分子中大π键可表示为 。
问题1 根据上述材料,分析形成大π键的条件(从中心原子的杂化方式、参与形成大π键的原
子是否在一个平面上和形成大π键的原子轨道的位置关系三个方面考虑)。
①中心原子杂化方式:sp或sp2;
②参与形成大π键的多个原子应在同一个平面上;
③每个原子可提供一个相互平行并垂直于该平面的p轨道。
问题2 用 表示下列物质的大π键。
萘: ;吡啶: 。
问题3 SO3的结构如图,用 表示SO3的大π键。
SO3的π电子数=24-(3+6)×2=6,大π键可表示为 。
典例呈现
例题 吡咯和卟吩都是平面形分子。已知处于同一平面的多原子分子中如有相互平行的p
轨道,p轨道电子在多个原子间运动形成不局限在两个原子之间的π型化学键,称为离域π键,表
示为 ,m是成键原子数,n是成键电子数。下列说法错误的是 ( )
A.电负性:N>C>H
B.吡咯中C原子的杂化方式为sp2
C.吡咯中存在离域π键
D.肼(H2N—NH2)分子中也存在离域π键
素养解读 本题以吡咯和卟吩为情境素材,考查陌生物质中原子杂化轨道类型的判断,离域π
键的判断等,提升学生学以致用的能力,培养证据推理与模型认知的化学学科核心素养。
信息提取 吡咯中C原子上有3个价层电子对;H2N—NH2分子中都是共价单键。
解题思路 电负性:N>C>H,故A正确;吡咯中的C原子都采用sp2杂化,故B正确;吡咯分子中环
上每一个碳原子提供1个电子、N原子提供2个电子形成离域π键,该离域π键为 ,故C正确;
H2N—NH2分子中只存在σ键,不存在π键,故D错误。
答案 D