2019-2020学年人教版选修3 2.3（第1课时）键的极性和分子的极性 范德华力和氢键 学案

第三节　分子的性质
第1课时　键的极性和分子的极性　范德华力和氢键
1．了解共价键的极性和分子的极性及产生极性的原因。　2.知道范德华力、氢键对物质性质的影响。
3．能应用分子结构的知识判断分子的极性。
　键的极性和分子的极性
1．键的极性
2．分子的极性
3．键的极性和分子的极性的关系
1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”，并阐释错因或列举反例)。
语句描述
正误
阐释错因或列举反例
(1)只含非极性键的分子是非极性分子
(2)极性分子中不可能含有非极性键
(3)离子化合物中不可能含有非极性键
(4)非极性分子中不可能含有极性键
答案：(1)√
(2)×　不一定，如H2O2
(3)×　不一定，如Na2O2
(4)×　不一定，如C2H6
2．现有五种分子：CS2、SiCl4、H2S、AsBr3、SeO3。
(1)属于非极性分子的有哪些？
(2)属于极性分子的有哪些？
答案：(1)CS2、SiCl4、SeO3。　(2)H2S、AsBr3。
1．下列有关分子的叙述中正确的是(　　)
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
解析：选A。对于抽象的选择题可用举反例法以具体的物质判断正误。A项正确，如O2、H2、N2等；B项错误，以极性键结合起来的分子不一定是极性分子，若分子的空间结构对称，正电中心和负电中心重合，就是非极性分子，如CH4、CO2、CCl4、CS2等；C项错误，非极性分子不一定是双原子单质分子，如CH4；D项错误，非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4、CO2等。
2．下列物质中既有极性键，又有非极性键的非极性分子是(　　)
A．二氧化硫　　　　　　　　 B．四氯化碳
C．双氧水 D．乙烯
解析：选D。SO2只含极性键，是极性分子；四氯化碳是只含极性键的非极性分子；H2O2是既含极性键(O—H)又含非极性键(O—O)的极性分子；乙烯是既含极性键(C—H)又含非极性键(C===C)的非极性分子。
3．PH3又称磷化氢，在常温下是一种无色、有大蒜气味的气体，电石气的杂质中常含有它。它的结构与NH3分子结构相似。以下关于PH3的叙述中正确的是(　　)
A．PH3是非极性分子
B．PH3分子中有未成键的电子对
C．PH3是一种强氧化剂
D．PH3分子中的P—H键是非极性键
解析：选B。PH3与NH3分子的结构相似，因此在P原子的最外层有一对孤电子对未成键。P—H键是由不同种原子形成的共价键，属于极性键。根据PH3的分子结构可知该分子的正电中心和负电中心不重合，故分子有极性。PH3中P呈－3价，具有很强的还原性。

判断ABn型分子极性的方法
(1)根据中心原子的化合价判断：ABn型分子中，若中心原子的化合价的绝对值等于该原子的价电子数，则分子的空间结构对称，该分子为非极性分子；若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数，则分子的空间结构不对称，该分子为极性分子。具体实例如下：
分子
BF3
CO2
SO3(g)
H2O
NH3
SO2
中心原子的化合
价的绝对值
3
4
6
2
3
4
中心原子的
价电子数
3
4
6
6
5
6
分子极性
非极性
非极性
非极性
极性
极性
极性
　
(2)根据键的极性、分子立体构型判断
类型
实例
键的极性
立体构型
分子极性
X2
H2、N2
非极性键
直线形
非极性分子
XY
HCl、NO
极性键
直线形
极性分子
XY2 (X2Y)
CO2、CS2
极性键
直线形
非极性分子
SO2
极性键
V形
极性分子
H2O、H2S
极性键
V形
极性分子
XY3
BF3
极性键
平面三角形
非极性分子
NH3
极性键
三角锥形
极性分子
XY4
CH4、CCl4
极性键
正四面体形
非极性分子
　分子间作用力及其对物质性质的影响
1．范德华力及其对物质性质的影响
2．氢键及其对物质性质的影响
(1)概念：由已经与电负性很大的原子(如N、F、O)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。
(2)表示方法：氢键通常用A—H…B表示，其中A、B为N、O、F，“—”表示共价键，“…”表示形成的氢键。
(3)分类：氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两类。
存在分子内氢键，存在分子间氢键。前者的沸点低于后者。
(4)氢键对物质性质的影响：氢键主要影响物质的熔、沸点，分子间氢键使物质熔、沸点升高，分子内氢键使物质熔、沸点降低。
正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”，并阐释错因或列举反例)。
语句描述
正误
阐释错因或列举反例
(1)氢键属于分子间作用力
(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；分子的极性越大，范德华力也越大
(3)HF的沸点较高，是因为H—F键的键能很大
(4)氢键键长一般定义为A—H…B的长度，而不是H…B的长度
答案：(1)√
(2)√
(3)×　HF的沸点较高，是因为HF分子之间存在氢键
(4)√
题组一　范德华力的概念及其对物质性质的影响
1．下列关于范德华力的叙述中，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问题
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，故破坏分子间的范德华力不需要消耗能量
解析：选B。范德华力的实质也是一种电性作用，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。
2．下列关于范德华力影响物质性质的叙述中，正确的是(　　)
A．范德华力是决定由分子构成的物质的熔、沸点高低的唯一因素
B．范德华力与物质的性质没有必然的联系
C．范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质
D．范德华力仅影响物质的部分物理性质
解析：选D。范德华力是一种分子间作用力，因此范德华力不会影响物质的化学性质，只影响物质的部分物理性质。

范德华力对物质性质的影响
(1)对物质熔、沸点的影响
①通常组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点通常越高，如熔、沸点：F2＜Cl2＜Br2＜I2；CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4。
②分子组成相同的物质(即互为同分异构体)，分子对称性越强，范德华力越小，物质的沸点通常越低，如沸点：对二甲苯＜间二甲苯＜邻二甲苯。
③相对分子质量相近的物质，分子的极性越小，范德华力越小，物质的熔、沸点通常越低，如熔、沸点：N2＜CO。
(2)对物质溶解性的影响
溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大，则溶质分子的溶解度越大。如I2、Br2与苯分子间的范德华力较大，故I2、Br2易溶于苯中，而水与苯分子间的范德华力很小，故水很难溶于苯中。　
题组二　氢键的概念及其对物质性质的影响
3．下列说法正确的是(　　)
A．氢键是一种化学键
B．氢键使物质具有较高的熔、沸点
C．能与水分子形成氢键的物质易溶于水
D．水结成冰，体积膨胀与氢键无关
解析：选C。氢键不是化学键，故A项错误；分子间氢键可以使物质的熔、沸点升高，而分子内氢键可以使物质的
熔、沸点降低，B项错误；水分子在形成氢键时，可以使晶体疏松、体积膨胀，D项错误。
4．下列物质的性质或数据与氢键无关的是(　　)
A．氨气极易溶于水
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互溶
D．HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多
解析：选D。NH3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，使其能与水以任意比互溶，而乙醚分子结构中无羟基，不能与水分子形成氢键，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键的键能比H—Cl键的大，与氢键无关。

氢键对物质性质的影响
(1)氢键对物质熔、沸点的影响
①分子间存在氢键时，物质在熔化或汽化时，除破坏普通的分子间作用力外，还需要破坏分子间的氢键，消耗更多的能量，所以存在着分子间氢键的物质一般具有较高的熔点和沸点。
②互为同分异构体的物质，能形成分子内氢键的，其熔、沸点比能形成分子间氢键的物质的低。如邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛能形成分子间氢键，当对羟基苯甲醛熔化时，需要较多的能量克服分子间氢键，所以对羟基苯甲醛的熔、沸点高于邻羟基苯甲醛的。
(2)氢键对物质溶解度的影响
如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶解度增大。由于氨分子与水分子间能形成氢键，且都是极性分子，所以NH3极易溶于水。低级的醇、醛、酮等可溶于水，都与它们的分子能与水分子形成氢键有关。
(3)氢键的存在引起密度的变化
由于水分子之间的氢键，水结冰时，体积变大，密度变小。冰融化成水时，体积减小，密度变大。在接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互“缔合”，形成“缔合分子”，这种水蒸气的相对分子质量比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大。　
学习小结
1.判断分子极性的方法
(1)由非极性键构成的双原子分子一定是非极性分子，如H2、O2等。
(2)由极性键构成的分子可能是极性分子，也可能是非极性分子。
①若分子的立体构型呈对称结构，则为非极性分子，如CO2、CH4等；
②若分子的立体构型不对称，则为极性分子，如NH3、CH3Cl等。
2.范德华力、氢键对物质性质影响的规律
(1)范德华力：影响物质的熔、沸点等物理性质；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：F2＜Cl2＜Br2＜I2，CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4。
(2)氢键：分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2O＞H2S，HF＞HCl，NH3＞PH3。