第二章-第三节-分子的性质

第三节分子的性质学习目标1.了解分子间作用力的定义，搞清分子间作用力与化学键的关系。2．理解极性键、非极性键、极性分子、非极性分子的实质，学会判断极性键、非极性键、极性分子和非极性分子的方法。3．掌握范德华力和氢键分别对物质性质的影响。4．了解物质的“相似相溶”规律及分子的手性，会判断简单的手性异构体。一、键的极性和分子的极性1．键的极性——极性键与非极性键基础知识梳理分类特点成键元素的特点存在非极性键共用电子对不发生偏移同种元素原子的电子配对成键非金属单质，某些化合物(如H2O2)极性键共用电子对发生偏移不同种元素原子的电子配对成键共价化合物，某些离子化合物(如NaOH)极性键中的两个键合原子，一个呈正电性(δ＋)，另一个呈负电性(δ－)。2．分子的极性——极性分子与非极性分子(1)极性分子正电中心和负电中心

，即键的极性的向量和

。(2)非极性分子正电中心和负电中心

，即键的极性的向量和

。(3)几种常见分子的极性不重合不为0重合为0电子式示意图键角立体构型分子极性CO2180°BF3120°直线平面三角形非极性非极性电子式示意图键角立体构型分子极性CH4109°28′H2O105°NH3107°正四面体形V形三角锥形极性极性非极性3.键的极性与分子极性的关系(1)只含有非极性键的分子一定是非极性分子。(2)含极性键的分子，如果分子结构是中心对称的，则为

分子，否则是极性分子。二、范德华力及其对物质性质的影响1．概念范德华力是

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(固态和液态)存在。非极性分子2．强弱(1)范德华力约比化学键的键能小1～2个数量级。(2)分子的极性越大，范德华力

。(3)结构和组成相似的物质，相对分子质量越大，范德华力

。3．对物质性质的影响范德华力主要影响物质的

性质，如熔点、沸点；化学键主要影响物质的

性质。越大越大物理化学如下表是某些分子的范德华力数据分子ArCOHIHBrHCl范德华力/kJ·mol－18.508.7526.0023.1121.14(1)HI、HBr、HCl的熔、沸点与键能无关，而主要受

的影响。HI、HBr、HCl的组成和结构相似，其范德华力随着相对分子质量的减小而

，因此熔、沸点逐渐

。(2)Ar与CO分子的组成和结构不相似，Ar是非极性分子，而CO是极性分子，分子的极性越大，范德华力越

。因此，范德华力Ar

CO。范德华力减小降低大小于三、氢键及其对物质性质的影响1.概念氢键是一种

，它是由已经与

很强的原子(如N、F、O)形成共价键的

与另一个分子中或同一分子中

很强的原子之间的作用力。2．表示方法氢键通常用

表示，其中A、B为

、

、

中的一种，“—”表示

，“…”表示形成的

。分子间作用力电负性氢原子电负性A—H…B—NOF共价键氢键3．特征(1)氢键不属于化学键，是一种分子间作用力。氢键键能较小，约为

的十分之几，但比

强。(2)氢键具有一定的

性和

性。4．类型共价键范德华力饱和方向5．氢键对物质性质的影响(1)当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将

。(2)当形成分子内氢键时，物质的熔、沸点将

。(3)氢键也影响物质的电离、

等过程。6．水中的氢键对水的性质的影响(1)水分子间形成氢键，

了水分子间的作用力，使水的熔、沸点比同主族元素中H2S的熔、沸点

。(2)氢键与水分子的性质①水结冰时，体积

，密度

。②接近沸点时形成的“缔合”分子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

。升高降低溶解增大高增大减小大一个水分子最多可以形成几个氢键？【思考·提示】一个水分子有两个氢原子。氧原子上有两对孤电子对，易与其他水分子中的氢原子形成氢键，故一个水分子最多可形成四个氢键。思考四、溶解性1．“相似相溶”规律非极性溶质一般能溶于

溶剂，极性溶质一般能溶于

溶剂。2．影响物质溶解性的因素(1)外界因素主要有

、

等。(2)从分子结构的角度有“相似相溶”规律。(3)如果溶质与溶剂之间能形成

，则溶解度增大，且

作用力越大，溶解度越大。非极性极性温度压强氢键分子间(4)溶质与水发生化学反应时可

其溶解度，如SO2与H2O生成H2SO3，NH3与H2O生成NH3·H2O等。(5)“相似相溶”规律还适用于

的相似性，如CH3OH中的—OH与H2O中的—OH相似，故甲醇能与H2O互溶，而CH3CH2CH2CH2CH2OH中的烃基较大，其中的—OH跟水分子中的—OH相似的因素小的多，因而戊醇在水中的溶解度明显减小。分子结构增大五、手性1．手性异构体具有完全相同的

和

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重叠，互称手性异构体。2．手性分子有

的分子叫做手性分子。如乳酸组成原子排列手性异构体六、无机含氧酸分子的酸性1．对于同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价

，其含氧酸的酸性

。2．含氧酸的通式可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，n值

，酸性

。越高越强越大越强1．共价键的极性与分子的极性的关系可总结如下：课堂互动讲练要点一键的极性和分子的极性的关系2．判断ABn型分子极性的经验规律若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为极性分子，如下表：分子式中心原子分子极性元素符号化合价绝对值所在主族序数CO2C4Ⅳ非极性BF3B3Ⅲ非极性CH4C4Ⅳ非极性H2OO2Ⅵ极性NH3N3Ⅴ极性SO2S4Ⅵ极性SO3S6Ⅵ非极性PCl3P3Ⅴ极性PCl5P5Ⅴ非极性下列叙述正确的是(

)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央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央例1【解析】

NH3的氮原子以sp3杂化，形成三角锥形结构，电荷分布不对称是极性分子。CCl4分子中C—Cl键为极性键，碳原子采取sp3杂化，且无孤电子对，分子构型为正四面体形，碳原子位于正四面体的中心。H2O分子中H—O键为极性键，氧采取sp3杂化，且有两对孤电子对，分子构型为V形，整个分子电荷分布不对称，为极性分子。CO2分子中碳采取sp杂化，分子构型为直线形，分子为非极性分子，碳原子位于2个氧原子所连成的直线的中央。【答案】

C1．下列分子中，属于含有极性键的非极性分子的是(

)A．H2O

B．Cl2C．NH3D．CCl4解析：选D。多原子分子是否有极性，取决于分子结构是否对称。中学阶段涉及到的对称构型主要有直线形(CO2、CS2)、平面三角形(BCl3、BF3)、正四面体形(CH4、CCl4、P4)，不对称的构型主要有三角锥形跟踪训练(NH3)，V形(H2O、H2S、SO2)。H2O分子中O—H键为极性键，两个O—H键之间的夹角约为105°，整个分子电荷分布不对称，是极性分子；Cl2是双原子单质分子，Cl—Cl键是非极性键，属非极性分子；NH3分子中N—H键是极性键，分子构型是三角锥形，电荷分布不对称，是极性分子；CCl4分子中C—Cl键是极性键，分子构型呈正四面体形，电荷分布对称，是非极性分子。要点二范德华力、氢键及共价键的比较范德华力氢键共价键概念分子之间普遍存在的一种相互作用力由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中或同一分子中电负性很强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分类分子内氢键、分子间氢键极性共价键、非极性共价键特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较共价键>氢键>范德华力影响强度的因素①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大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A—H…B—，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，键能越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定范德华力氢键共价键范德华力氢键共价键对物质性质的影响影响物质的熔点、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F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr4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>PH3①影响分子的稳定性②共价键键能越大，分子稳定性越强(2010年宜宾模拟)下列对一些实验事实的理论解释正确的是(

)例2选项实验事实理论解释ASO2溶于水形成的溶液能导电SO2是电解质B白磷为正四面体分子白磷分子中P—P键的键角是109°28′C1体积水可以溶解700体积氨气氨是极性分子且有氢键影响DHF的沸点高于HCl的沸点H—F的键长比H—Cl的短【解析】

A项，SO2的水溶液导电，是因为SO2与H2O反应，生成电解质H2SO3，SO2本身不能电离，不属于电解质；B项，白磷分子为P4,4个磷原子位于正四面体的4个顶点，每个面都是正三角形，P—P键键角为60°；C项，NH3分子与H2O分子都是极性分子，且相互可以形成氢键，所以NH3在H2O中溶解度很大；D项，HF和HCl的熔、沸点与分子内的共价键无关，只与分子间作用力有关，HF分子间可以形成氢键，所以HF比HCl的沸点高。【答案】

C2．下列物质的性质与氢键无关的是(

)A．冰的密度比液态水的密度小B．NH3易液化C．NH3分子比PH3分子稳定D．相同条件下，H2O的沸点比H2S的沸点高解析：选C。冰中由于氢键的作用，使水分子的排列更加有序，水结成冰，体积会膨胀，故冰的密度比水的密度小；NH3分子间也存在氢键，增强了分子间作用力，使NH3易液化；H2O分子间有氢键，而H2S分子间无氢键，故H2O的沸点高；NH3比PH3稳定，原因是N—H键的键能比P—H键的键能大。跟踪训练1．范德华力对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响一般说来，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔、沸点通常越高。如熔、沸点：I2＞Br2＞Cl2＞F2，Rn＞Xe＞Kr＞Ar＞Ne＞He。要点三分子间作用力对物质性质的影响(2)对物质溶解性的影响如：在273K、101kPa时，氧气在水中的溶解度(0.049cm3·L－1)比氮气在水中的溶解度(0.024cm3·L－1)大，就是因为O2与水分子之间的作用力比N2与水分子之间的作用力大所导致的。(3)“相似相溶”规律极性分子一般易溶于极性溶剂中(如HCl易溶于水中)，非极性分子一般易溶于非极性溶剂中(如I2易溶于CCl4中，白磷易溶于CS2中)。2．氢键对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响①某些氢化物分子存在氢键，如H2O、NH3、HF等，会使同族氢化物沸点反常，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。②当氢键存在于分子内时，它对物质性质的影响与分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。邻羟基苯甲醛的氢键存在于分子内部，对羟基苯甲醛存在分子间氢键，因此对羟基苯甲醛的熔点、沸点分别比邻羟基苯甲醛的熔点、沸点高。(2)对物质密度的影响氢键的存在，会使物质的密度出现反常，如液态水变为冰，密度会变小。(3)对物质溶解度的影响溶剂和溶质之间存在氢键，溶解性好，溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就比较小。如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键的原因。(4)氢键对物质结构的影响氢键的存在使一些物质具有一些特殊结构，如冰晶体的孔穴结构等。短周期的5种非金属元素，其中A、B、C的特征电子排布可表示为：A：asa，B：bsbbpb，C：csccp2c，D与B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中电负性最大的元素。回答下列问题：(1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，下列分子①BC2

②BA4

③A2C2

④BE4，其中属于极性分子的是________(填序号)。(2)C的氢化物比下一周期同族元素的氢化物沸点还要高，其原因是________________________________________________________________________。例3(3)B、C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂，其分子式分别为________、________。DE4在前者中的溶解性________(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为__________________(填化学式)。(5)A、C、E三种元素可形成多种含氧酸，如AEC、AEC2、AEC3、AEC4等，以上列举的四种酸其酸性由强到弱的顺序为：____________(填化学式)。【思路点拨】解答本题要注意以下三点：(1)首先根据电子排布及周期律确定四种元素。(2)分析各项中由各元素组成的物质。(3)根据各物质的结构特点判断性质。【解析】由s轨道最多可容纳2个电子可得：a＝1，b＝c＝2，即A为H，B为C，C为O，由D与B同主族，且为非金属元素得D为Si；由E在C的下一周期且E为同周期电负性最大的元素可知E为Cl。(1)①、②、③、④分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中H2O2为极性分子，其他为非极性分子。(2)C的氢化物为H2O，H2O分子间可形成氢键是其沸点较高的主要原因。(3)B、A两元素组成苯，C、A两元素组成水，两者都为常见的溶剂，SiCl4为非极性分子，易溶于非极性溶剂苯中。(4)BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4，三者结构相似，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，故它们的沸点顺序为SiCl4＞CCl4＞CH4。(5)这四种酸分别为HClO、HClO2、HClO3、HClO4，含氧酸的通式可写为(HO)mClOn(m≥1；n≥0)，n值越大，酸性越强，故其酸性由强到弱的顺序为HClO4＞HClO3＞HClO2＞HClO。【答案】

(1)③

(2)H2O分子间形成氢键(3)C6H6

H2O