2023年选择性必修第二册 第08讲 共价键的极性 范德华力 学案

第08讲共价键的极性范德华力

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敢矢呼精讲

、

知识点一：

一、共价键的极性

i.键的极性和分子的极性

⑴键的极性

分类极性共价键非极性共价键

成键原子—元素的原子_____元素的原子

电子对发生偏移不发生偏移

成键原子一个原子呈正电性(3+)

呈电中性

的电性一个原子呈负电性(3—)

【答案】不同同种

(2)极性分子和非极性分子

(3)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，则为分子，否则为分子。

③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。

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。

【答案】非极性非极性极性

?微点拨

［画还建国巫还亚H画还二二二二二

2.键的极性对化学性质的影响

键的极性对物质的化学性质有重要的影响。例如，竣酸是一大类含竣基(一COOH)的有机酸，竣基可电离出

H+而呈酸性。竣酸的酸性可用P&的大小来衡量，pKa越小，酸性越强。竣酸的酸性大小与其分子的组成和

结构有关，如下表所示。

不同竣酸的pKa

竣酸

丙酸(C2H5coOH)4.88

乙酸(CH3COOH)4.76

甲酸(HCOOH)3.75

氯乙酸(CH2cle00H)2.86

二氯乙酸(CHC12coOH)1.29

三氯乙酸(CC13coOH)0.65

三氟乙酸(CF3coOH)0.23

【即学即练1】

1.下列各组物质中，属于由极性键构成的极性分子的是

A.NH3和H2sB.CH4和Br2C.BF3和CO?D.BeCb和HCI

【答案】A

【解析】一般来讲，极性键是指不同的非金属元素原子之间形成的共价键，可以用通式A-B键表示，反之

为非极性键，即A-A键；极性分子是指整个分子的正、负电荷的中心不重合，反之为非极性分子，以此进

行判断。

A.NH3含有极性键，空间构型为三角锥形，分子中正、负电荷的中心不重合，属于极性键形成的极性分子;

H2s为V形，分子中正、负电荷的中心不重合，且含有极性键，属于极性键形成的极性分子，满足条件，故

A正确；

B.CH,含极性键，空间构型为正四面体形，分子中正、负电荷的中心重合，属于极性键形成的非极性分子;

BQ含有非极性键，为非极性键形成的极性分子，不满足条件，故B错误；

C.BF3分子中含有极性键，空间构型为平面三角形，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子；

C02中含有极性键，但结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，故C错误；

D.BeCb中正、负电荷的中心是重合的，为非极性分子；HCI为极性键形成的极性分子，故D错误；

故答案选A。

2.下列说法正确的是

A.乙醇中的-0H上的氢比水分子的-0H上的氢活泼

B.手性分子CH2=CHCH(CH2OH)CHO与足量的H2反应后仍是手性分子

C.酸性：H3P04VH3P。3

D.N2O的空间构型是直线形

【答案】D

【解析】A.Na与水反应比Na与乙醇的反应更剧烈，说明水分子中的-0H上的氢比乙醇的-0H上的氢活泼,

故A错误；

B.CH2=CHCH(CH2OH)CHC)中连接一OH、H原子、一CH。、一CH=CH2的碳原子为手性碳原子，一CH。、-CH=CH2

与足量的反应后生成不属于手性分子，故错误；

H2CH3CH2CH(CH2OH)2B

C.H3P。4非羟基氧原子数是1个，而H3PO3非羟基氧原子数是0个，则酸性是H3PO4>H3PO3,故C错误;

D.此0与C02为等电子体微粒，二者结构相似，故此0是直线型，故D正确；

故答案为D

3.下列各气体在水中溶解度最大的是

A.H2B.HCIC.C02D.Cl2

【答案】B

【解析】出、C02,CI2都为非极性分子，水为极性分子，HCI为极性分子，根据相似相溶原理，HCI在水中

溶解度最大，故B符合题意；

综上所述，答案为B。

¥'知识点二：

二、范德华力

i.分子间的作用力——范德华力

(1)概念：物质的分子之间存在着,把这类分子间作用力称为范德华力。

(2)影响因素：一般来说，相对分子质量—,范德华力；分子的极性—，范德华力也_____。

【答案】相互作用力越大越大越大

2.范德华力对物质性质的影响

(1)范德华力广泛存在于分子之间，只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力，如固体和液体物质中。

(2)范德华力主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质。

(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。

【即学即练2】

1.下列各组都是由极性键构成的极性分子的是

A.丙烯和CO?B.CC1,和H2sC.山0和NH3D.凡。？和CS?

【答案】C

【解析】A.丙烯中存在碳碳非极性键和碳氢极性键，属于极性分子，CO2中只存在碳氧极性键，属于非极

性分子，A不选；

B.CC1,中只存在碳氯极性键，属于非极性分子，H2s中只存在氢硫极性键，属于极性分子，B不选；

C.H?。中只存在氢氧极性键，属于极性分子，NH3中只存在氮氢极性键，属于极性分子，C选；

D.凡。？中存在氧氧非极性键和氢氧极性键，属于极性分子，CS2中只存在碳硫极性键，属于非极性分子,

D不选；

故选：C=

2.下列各项比较中前者高于(或大于或强于)后者的是

A.CH4在水中的溶解度和NH3在水中的溶解度

B.12在水中的溶解度和b在CCI4中的溶解度

C.I与H形成共价键的极性和F与H形成共价键的极性

D.CH3COOH的酸性和CH3cH2cH2co0H的酸性

【答案】D

【解析】A.CPU不溶于水，NH3极易溶于水，故A不符合；

B.12是非极性分子，水是极性分子，CCI4是非极性分子，根据相似相溶原理，12在水中的溶解度小于12在CCI4

溶液中的溶解度，故B不符合；

C.I的非金属性小于F,所以I与H形成共价键的极性比F与H形成共价键的极性弱，故C不符合；

D.CH3是供电子基团，使酸性减弱，脂肪酸随碳数增大而酸性下降，故CH3COOH的酸性比CH3cH2cH2C00H

的酸性强，故D符号；

故选Do

3.下列现象不能用"相似相溶"规律解释的是

A.甲烷不溶于水B.氯化氢易溶于水

C.单质碘易溶于苯D.氯气易溶于NaOH溶液

【答案】D

【解析】A.甲烷是非极性分子，水是极性分子，甲烷不溶于水可以利用"相似相溶"规律解释，故A不符合

题意；

B.氯化氢、水都是极性分子，氯化氢易溶于水可以利用"相似相溶"规律解释，故B不符合题意；

C.单质碘、苯都是非极性分子，单质碘易溶于苯可以利用"相似相溶"规律解释，故C不符合题意；

D.氯气是非极性分子，NaOH是碱，氯气易溶于NaOH溶液，是两者发生反应，不能利用"相似相溶"规律

解释，D符合题意。

综上所述，答案为D。

・易错精析

1.为什么甲酸、乙酸、丙酸的酸性逐渐减弱？

【细剖精析】

燃基是推电子基团，煌基越长推电子效应越大，使竣基中的羟基的极性越小，竣酸的酸性越弱。所以，甲

酸的酸性大于乙酸的，乙酸的酸性大于丙酸的……随着妙基加长，酸性的差异越来越小。

2.液态苯、汽油等发生汽化时，为何需要加热？降低氯气的温度，为什么能使氯气转化为液态或固态？

【细剖精析】

液态苯、汽油等发生汽化是物理变化，需要吸收能量克服其分子间的相互作用力。降低氯气的温度时，氯

气分子的平均动能逐渐减小。随着温度降低，当分子靠自身的动能不足以克服分子间相互作用力时，分子

就会凝聚在一起，形成液体或固体。

3.IC1和BrCl中各元素的化合价有正负吗？为什么？

【细剖精析】

有正负，I和Br显正价，C1显负价；因为电负性：Cl>Br>LCl对共用电子对的吸引力比Br、I的强，共用

电子对偏向C1,故C1显负价。

4.已知卤素单质的熔、沸点数据如下表所示

单质熔点/℃沸点/℃

F2-219.6-188.1

C12-101.0—34.6

Bf2—7.258.78

12113.5184.4

5.分析上表，总结卤素单质熔、沸点有什么变化规律?

【细剖精析】

卤素单质的熔、沸点随着相对分子质量的增大而升高。

6.怎样解释卤素单质熔、沸点的变化规律？

【细剖精析】

由分子构成的物质的熔、沸点取决于分子间作用力的大小，随着相对分子质量的增大，它们分子间的作用

力逐渐增大，熔、沸点逐渐升高。

7.为什么同为双原子分子的Cb分子是非极性分子，而HC1分子是极性分子？

【细剖精析】

・・XX

:ClxClg

在C12分子中，共用电子对••XX不偏向任何一方，C1原子不显电性，为非极性分子。在HC1分

子中，HkCl：共用电子对偏向C1原子，所以C1原子一端相对地显负电性，H原子一端相对地显正电性，

整个分子的电荷分布不均匀，所以为极性分子。

8.从力学的角度分析：为什么C02分子是非极性分子，而HzO分子是极性分子？

【细剖精析】

Fi七=0F?

:⑥:©:⑥：o=Q==Q

C=O键是极性键，但从分子总体而言C02是直线形分子，两个c-o键是对称排列的，两键的极性互相

抵消（尸合=0）,所以整个分子没有极性，电荷分布均匀，是非极性分子。

a'旨30

O—H键是极性键，共用电子对偏向O原子，由于分子是折线形构型，两个O—H键的极性不能抵消伊合WO）,

所以整个分子电荷分布不均匀，是极性分子。

9.CL、Br2、I2均为第VIIA族元素的单质，其组成和化学性质相似，但常温下状态分别为气、液、固，其原

因是什么？

【细剖精析】

CL、Bn、I2的组成和结构相似，由于相对分子质量逐渐增大，所以范德华力逐渐增大，故熔、沸点升高，

常温下状态依次为气态、液态、固态。

10.CO2和CS2结构和组成相似，为什么常温下C02是气体、CS2是液体？

【细剖精析】

因为CS2比CO2相对分子质量大，所以分子间范德华力也大，使CS2沸点升高，常温下呈液态。

U能力拓展

1.分子的极性与键的极性和分子空间结构的关系

分子类型键的极性分子空间结构分子极性代表分子

双原子分A?非极性键直线（对称）非极性N2等

子AB直线（不对称）极性CO、HF等

CC)2、CS2、BeCb

三原子分直线（对称）非极性

等

AB2

子

V形（不对称）极性H2O>H2S、SO2等

BF3>BCb、so3

极性键平面三角形（对称）非极性

四原子分等

AB3

子NH>PC13、NF

三角锥形极性33

等

正四面体（对称）非极性、等

五原子分AB4CH4SiF4

子AB/2C4-〃四面体形（不对称）极性CH2cL等

2.分子极性的判断方法

（1）只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多是非极性分子。如。2、H2、P4、C60O

（2）含有极性键的双原子分子都是极性分子。如HC1、HF、HBro

（3）含有极性键的多原子分子，空间结构对称的是非极性分子；空间结构不对称的是极性分子。

（4）判断AB,型分子极性的经验规律：

①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。

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、PCI3为极性分子。

3.组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点就越高，如熔、沸点：

CF4<CC14<CBr4<Cl4o

4.组成相似且相对分子质量相近的物质，分子极性越大（电荷分布越不均匀），其熔、沸点就越高，如熔、

沸点：CO>N2O

5.在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。

rfi分层提分

题组A基础过关练

1.下列为极性分子的是

A.I2B.03C.P4D.CH4

【答案】B

【解析】A.同种元素形成的分子属于非极性分子，卜是非极性分子，故A错误；

B.正负电荷中心不重合的属于极性分子，。3是V形结构，故。3属于极性分子，故B正确；

C.同种元素形成的分子属于非极性分子，P4是非极性分子，故c错误；

D.正负电荷中心不重合的属于极性分子，C&是正四面体形结构，故CFU属于极性分子，故D错误；

故答案为B。

2.下列叙述正确的是

A.H2s和CO2分子都是含极性键的极性分子

B.PH3分子的稳定性低于NH3分子，是因为N-H键的键能低

C.NH；为正四面体结构，可推测出PH；也为正四面体结构

D.凡0汽化成水蒸气、分解为H?和都需要破坏共价键

【答案】C

【解析】A.H2s为含极性键的极性分子，CO?为含极性键的非极性分子，A不正确；

B.N的非金属性大于P,则N-H键的键能高，所以PHj分子的稳定性低于NH3分子，B不正确；

C.NH；和PH；的中心原子的价层电子对数都为4,都发生sp3杂化，所以由NH：为正四面体结构，可推测

出PH：也为正四面体结构，C正确；

D.H?。汽化成水蒸气，只改变分子间的距离，没有改变分子内原子间的距离，也就是没有破坏共价键，D

不正确；

故选Co

3.研究表明：耳。2具有立体结构，两个氢原子像在一本半展开的书的两页纸上，两页纸面的夹角为93。51',

氧原子在书的夹缝上，0-H键与0-0键之间的夹角为96。52,下列说法不正确的是

I

A.凡。2分子中既含极性键，又含非极性键B.兄。2为极性分子

C.凡。2分子中的两个。原子均是sp3杂化D.凡。2分子中既有0键，又有兀键

【答案】D

【解析】A.凡02分子中存在2个O-H极性键和1个。-。非极性键，A正确；

B.根据HQz的立体结构知，凡。2分子中正电中心和负电中心不重合，氏。2为极性分子，B正确；

C.凡。2中两个。原子都分别形成1个氢氧C键和1个氧氧G键，每个。原子上还有2个孤电子对，两个。

原子均为sp3杂化，C正确；

D.凡。2分子中只有单键，所以只有0键，没有兀键，D错误；

故答案选Do

4.下列关于粒子的描述不正确的是

A.H2s和NH3均是价电子总数为8的极性分子，且H?S分子的键角较大

B.HS-和HC1均是含一个极性键的18电子微粒

C.CH2C12和CCl」均是四面体形的非极性分子

D.ImolDjo中含中子、质子、电子的数目均为10NA（NA代表阿伏加德罗常数的值）

【答案】A

【解析】A.孤电子对对成键电子对具有排斥作用，H?S和NH3均是价电子总数为8的极性分子，NHJ分子

中N原子有1个孤电子对，而H2s分子中S原子有2个孤电子对，所以H2s分子的键角较小，故A错误；

B.HS和HC1均是18电子微粒，H-S键、H-CI键均是极性键，故B正确；

c.CH2cU和CC：均是四面体形，CH2cL结构不对称，是极性分子；CC14结构对称，是非极性分子，故C

错误；

D.1个口?短。分子中含10个质子、10个中子、10个电子，贝iJlmolDj。中含中子、质子、电子的物质的

量均为lOmol,数目均为IONA，故D正确；

选A。

5.下列关于物质性质的说法中，正确的是

A.液澳在溶剂中的溶解性：H2O>CC14

B.室温下，酸性：CH3COOH>C^COOH

C.相同压强下的沸点：乙醇〉乙二醇〉丙烷

D.室温下，在水中的溶解度：丙三醇〉苯酚〉1-氯丁烷

【答案】D

【解析】A.澳和CCI4属于非极性分子，而水属于极性分子，根据相似相容可知，液漠在溶剂中的溶解性：

H2O<CCI4,A错误；

B.分子中存在含有强吸引电子基团，能使-0H上的H原子活泼性增强而使该物质的酸性增强，三氟乙酸中，

氟的电负性最大，吸引电子的能力强，而且数量多，所以室温下，酸性：CH3COOH<CF3COOH,B错误；

C.乙二醇分子中含有的羟基多，比乙醇更容易形成分子间氢键，相同压强下的沸点：乙二醇〉乙醇〉丙烷，

C错误；

D.丙三醇分子含有的羟基多，更易与水分子形成氨键，苯酚微溶于水，1-氯丁烷难溶于水，室温下，在水

中的溶解度：丙三醇〉苯酚〉1-氯丁烷，D正确；

故选D。

6.解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与化学键强弱无关的变化规律是

A.HF、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱

B.NaF、Na。、NaBr、Nai的熔点依次降低

C.SiF"SiCLSiBr4,SiJ的熔、沸点逐渐升高

D.Li,Na、K、Rb的熔点逐渐降低

【答案】C

【解析】A.键越长，稳定性越差，因此HF、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱，与化学键强弱有关，故A

不符合题意；

B.键长越短，键能越大，熔沸点越高，NaF、NaCkNaBr、Nai的熔点依次降低，与化学键强弱有关，故B

不符合题意；

C.SiF4>SiCI"SiB"、SU4是分子晶体,相对分子质量越大,熔沸点越高，SiF4>SiCLSiBr”SiJ的熔、沸点

逐渐升高，与化学键强弱无关，故C符合题意；

D.半径越大，金属键越长，键能越小，熔沸点越低，Li、Na、K、Rb的熔点逐渐降低，与化学键强弱有关,

故D不符合题意。

综上所述，答案为C。

7.共价键、离子键和范德华力都是微观粒子之间的不同作用力，下列物质中至少含有两种作用力的组合是

①SiC；②NaOH；③干冰；④He；⑤K2CO3;⑥白磷

A.①②③⑤B.②③④⑤C.②③⑤⑥D.①③④⑥

【答案】C

【解析】①SiC为原子晶体，只存在Si和C原子之间的共价键，故①不符合题意；

②NaOH为离子晶体，Na与0H-之间为离子键，0与H之间为共价键，故②符合题意；

③干冰为分子晶体，分子间存在分子间作用力，分子内存在共价键，故③符合题意；

④He是分子晶体，只存在分子间作用力，故④不符合题意；

⑤K2c03为离子晶体，含有离子键和共价键，故⑤符合题意；

⑥白磷分子内磷原子之间形成共价键，而分子与分子间为范德华力，故⑥符合题意。

故答案为C。

8.下列物质的三态变化只与分子间作用力有关的是

A.CCI4B.NaCIC.AlD.KCIO3

【答案】A

【解析】A.CCI4由分子构成，三态变化只与分子间作用力有关，故A选；

B.NaCI是离子化合物，三态变化与离子键有关，故B不选；

C.AI是金属，三态变化与金属键有关，故C不选；

D.KCICh是离子化合物，三态变化与离子键有关，故D不选；

故选Ao

9.下列各项比较中前者高于（或大于或强于）后者的是

A.CCI4和SiCL的熔点

B.对羟基苯甲醛（°HCTQ^°H）和邻羟基苯甲醛（［』OH）的沸点

C.12在水中的溶解度和12在CCI4溶液中的溶解度

D.NH3和HF的沸点

【答案】B

【解析】A.CCI4和SiCL,的相对分子质量后者大，CCL,和SiCh的熔点，后者高，故A不符；

OHC—OHOHC—fA—OH

B.对羟基苯甲醛（\=/）分子间氢键较强，对羟基苯甲醛（\=/）的沸点高于

COH

邻羟基苯甲醛(7入OH)的沸点，故B符合；

C.根据相似相溶原理，12是非极性子，水是极性分子，12在水中的溶解度小，CCI4是非极性子，b在CCI4

溶液中的溶解度大，故c不符；

D.HF分子间氢键强，NK比HF的沸点低，故D不符；

故选Bo

题组B能力提升练

1.①NH3②C5③SiCL④BF3⑤C2H4@H2O2©Cl2@P4(9)H2S

⑴含极性共价键的非极性分子(填序号，下同)

⑵含非极性共价键的非极性分子

⑶含极性共价键的极性分子

⑷①N七中心原子杂化方式分子的空间构型___________

⑸④BF3中心原子杂化方式分子的空间构型___________

【答案】⑴②③④⑤

(2)⑤⑦⑧

⑶①⑥⑨

(4)sp3三角锥

⑸Sp2平面三角形

【解析】NH3中存在N-H键，C02中存在C=0键，SiCL中存在Si-CI键，BF3中存在B-F键，C2H4中存在C=C

非极性共价键和C-H键，H2O2中存在0-0非极性共价键和0-H键，CL中存在CI-CI非极性共价键，P4为正四

面体结构存在P-P非极性共价键，H2s中存在H-S键，据此答题。

⑴含极性共价键的非极性分子为CO2、SiCL、BF3、C2H4,符合条件的非极性分子为②③④⑤；

(2)含非极性共价键的非极性分子为C2H4、Cb、P4,符合条件的含非极性共价键的非极性分子为⑤⑦⑧；

⑶含极性共价键的极性分子为NW、H2O2、H2S,符合条件的含极性共价键的极性分子为①⑥⑨；

3

⑷①NH3中价层电子对数为4,孤电子对数为1,则NH3中心原子杂化方式sp；

②由于受孤电子对的影响NH3分子的空间构型为三角锥形；

⑸①BF3中价层电子对数为3,孤电子对数为0,则BF3中心原子杂化方式为sp2；

②孤电子对数为0,则BF3分子的空间构型为平面三角形。

2.根据下图，思考和回答下列问题:

5+

H—

E

HT