2025春高二化学选择性必修2 （配人教版）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

共价键的极性第1课时第三节分子结构与物质的性质学习目标1.通过了解分子极性、键的极性,能从微观角度理解共价键的极性对分子极性的影响,能根据分子结构特点和键的极性来判断分子的极性。2.通过探析键的极性对化学性质的影响,能比较简单羧酸的酸性强弱,能说明键的极性与化学性质的关系,形成“结构决定性质”的认知模型。任务分项突破『自主梳理』1.键的极性(1)极性共价键和非极性共价键。学习任务1认识共价键的极性和分子的极性分类极性共价键非极性共价键成键原子

原子

原子电子对

偏移

偏移不同同种发生不发生正电性负电性电中(2)键的极性的影响因素:共价键的极性只取决于成键原子的元素

或电负性的

,与其他因素无关。①

种非金属元素原子间形成的共价键是

键;

种非金属元素原子间形成的共价键是

键。②电负性差值越

的两原子形成的共价键的极性越

。③共用电子对偏移程度越

,键的极性越

。种类差异同非极性不同极性大大大大[示例]一般情况下,成键原子的电负性相差越大,电子对偏移程度

,键的极性

,如卤族元素形成的氢化物中键的极性强弱关系为H—F>H—Cl>H—Br>H—I。越大越大2.极性分子和非极性分子不重合不等于零重合等于零3.键的极性与分子的极性之间的关系(1)只含非极性键的分子一定是非极性分子。(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。含有非极性键的分子不一定为非极性分子。非极性极性『互动探究』常见的极性分子与非极性分子结构图探究分子极性的判断问题1:如图分子模型中含有非极性键的非极性分子有哪些?提示:P4和C60。问题2:如图分子中含有极性键但属于非极性分子的有哪些?这类分子成键情况及分子空间结构有何特点?提示:含极性键但属于非极性分子的有CO2、BF3、CH4;这类分子中心原子的价电子全部成键,无孤电子对,空间结构完全对称。问题3:已知H2O2分子的空间结构可在二面角中表示为提示:(1)H2O2中H—O为极性共价键,O—O为非极性共价键。(1)分析H2O2中共价键的种类有哪些。(2)H2O2中正电中心和负电中心是否重合?H2O2属于极性分子还是非极性分子?提示:(2)不重合。H2O2属于极性分子。问题4:O3分子的结构如图所示,呈V形,三个原子以一个氧原子为中心,与另外两个氧原子分别构成极性键。臭氧分子是极性分子还是非极性分子?判断的依据是什么?提示:极性分子;臭氧分子中的共价键是极性键,化学键极性的向量和必不等于零,且中心氧原子呈正电性,端位的氧原子呈负电性,正、负电中心不重合,故其为极性分子。归纳拓展1.从向量的角度理解分子的极性(1)若分子中共价键极性的向量和等于0,则为非极性分子,如CH4、BF3等。(2)若分子中共价键极性的向量和不等于0,则为极性分子,如H2O、NH3等。2.判断ABn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、PCl3为极性分子。『题组例练』题点一共价键的极性判断1.下列含有非极性键的分子是(

)A.CaF2 B.H2O2C.CO2 D.NaOH√解析:氟化钙中钙离子和氟离子之间以离子键结合,故A错误;过氧化氢中氢原子和氧原子之间以极性共价键结合,氧原子与氧原子之间以非极性共价键结合,故B正确;二氧化碳分子中碳原子和氧原子之间以极性共价键结合,故C错误;氢氧化钠中含有氧氢极性共价键,且NaOH也不是分子,是离子化合物,故D错误。2.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.⑤④③②①C.①⑤④③② D.②③④⑤①√解析:元素周期表中,同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,原子核对外层电子的引力增强,与氢原子形成共价键时极性增强,则极性由小到大分别是N—H、H—O、H—F;同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,原子核对外层电子的引力减弱,与氢原子形成共价键时极性减弱,则极性N—H大于P—H;H—H属于非极性键,极性由小到大的顺序为①⑤④③②。题点二分子的极性判断3.下列由极性键构成的极性分子是(

)A.SO2 B.BF3

C.CS2 D.CF4√解析:BF3、CS2、CF4是非极性分子。4.下列关于分子极性及分子的空间结构的判断错误的是(

)选项ABCD化学式PCl3CS2SO2CH4分子极性极性非极性极性非极性空间结构平面三角形直线形V形正四面体形√解析:PCl3是三角锥形分子,A项错误。5.现有X、Y两种元素,它们可组成下列物质,这些物质的分子肯定有极性的是(

)A.XY4 B.XY3C.XY D.XY2√解析:以极性键结合而成的分子中,双原子分子一定是极性分子,即XY型分子,如HCl、CO均为极性分子,三原子及三原子以上的分子,结构有可能对称,键的极性相互抵消,有可能为非极性分子。题后悟道分子的极性与键的极性和分子空间结构的关系学习任务2键的极性对化学性质的影响『自主梳理』1.羧酸酸性强弱衡量标准羧酸的酸性大小与其分子

和

有关。可以用

表示,pKa=-lgKa,pKa越大则酸性越弱,反之酸性越强。组成结构pKa不同羧酸的pKa如下表所示。羧酸pKa丙酸(C2H5COOH)4.88乙酸(CH3COOH)4.76甲酸(HCOOH)3.75氯乙酸(CH2ClCOOH)2.86二氯乙酸(CHCl2COOH)1.29三氯乙酸(CCl3COOH)0.65三氟乙酸(CF3COOH)0.232.键的极性对羧酸酸性的影响酸性强弱原因三氟乙酸

三氯乙酸电负性:F

Cl;↓键的极性:F—C

Cl—C,F3C—

Cl3C—;↓羧基中O—H的极性:CF3COOH

CCl3COOH甲酸

乙酸

丙酸烷基(R—)是推电子基团,与羧基相连接的烷基越长,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>>>>>>>[示例]根据键的极性对羧酸的酸性的影响,比较下列酸的酸性强弱(填“>”“<”或“=”)。(1)乙酸

丁酸。

(2)三氯乙酸(CCl3COOH)

三溴乙酸(CBr3COOH)。

>>『互动探究』探究键的极性对化学性质的影响问题1:乙酸分子结构中哪些共价键的极性较强?乙酸的官能团是羧基,乙酸的酸性说明在乙酸分子结构中哪些共价键容易发生断裂?提示:比较电负性可知O—H极性较强;乙酸的酸性说明O—H极性较强而容易发生断裂。问题2:Na分别与乙醇和水的反应,哪个反应更剧烈?试分析其原因。提示:与水反应更剧烈;因为乙醇中的乙基属于推电子基团,使羟基的极性减小,使其电离的难度加大,与金属钠反应的剧烈程度减小。问题3:试比较三氯乙酸(CCl3COOH)、二氯乙酸(CHCl2COOH)、氯乙酸(CH2ClCOOH)的酸性。提示:三氯乙酸>二氯乙酸>氯乙酸。电负性大的原子越多酸性越强。问题4:结合以上分析,共价键的极性与化学性质之间有什么关系?提示:共价键的极性越强,键的活泼性也越强,容易发生断裂,易发生相关的化学反应。归纳拓展1.键的极性对物质的化学性质有重要影响由于不同的成键原子间电负性的差异,共用电子对会发生偏移,偏移的程度越大,即共价键的极性越强,在反应中越容易断裂。2.羧酸的酸性大小与分子组成和结构的关系(1)含卤素原子的一元羧酸的酸性。①含相同个数的不同卤素原子的羧酸,卤素原子的电负性数值越大,羧酸的酸性越强。②含不同数目的同种卤素原子的羧酸,卤素原子的数目越多,羧酸的酸性越强。(2)只含烷基的一元羧酸的酸性。随着烷基加长,酸性的差异越来越小。(3)只含烷基的多元羧酸的酸性。烷基所含碳原子数越少,羧基个数越多,酸性越强。『题组例练』1.下列羧酸酸性最弱的是(

)A.HCOOH B.CH3COOHC.CH2ClCOOH D.CHCl2COOH√解析:烷基是推电子基团,导致羧基中O—H的极性减小,电离出氢离子的能力减弱,酸性减小,故酸性HCOOH>CH3COOH;Cl的电负性比H大,C—Cl的极性大于C—H,导致羧基中O—H的极性增大,电离出氢离子的能力增强,酸性增强,碳原子数相同时,氯原子越多,酸性越强,故酸性CHCl2COOH>CH2ClCOOH>CH3COOH,故酸性最弱的是CH3COOH,B项符合题意。2.下列各物质的酸性强弱关系正确的是(

)A.CH2Cl—COOH>CHCl2—COOHB.CCl3—COOH<CFCl2—COOHC.CH3—CF2—COOH>CHF2—COOHD.C17H35—COOH>C4H9—COOH√解析:氯原子的电负性大,C—Cl的极性大,C—Cl越多,使O—H的极性越强,酸性越强,A错误;电负性F大于Cl,极性F—C大于C—Cl,使O—H的极性越强,酸性越强,F—C越多,酸性越强,B正确;烷基属于推电子基团,烷基链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,C、D错误。『知识整合提升』学科素养测评CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途径。以下是在一定条件下用NH3捕获CO2生成重要化工产品三聚氰酸的反应:(1)三聚氰酸的分子式为

,三聚氰酸分子中碳原子采取

杂化。

C3H3N3O3sp2解析:(1)据题中信息,三聚氰酸的分子式为C3H3N3O3,该分子中C与N形成双键,则采取sp2杂化。(2)以上变化中属于极性分子的是

;含有极性键的非极性分子是

。

NH3、H2O解析:(2)三聚氰酸分子中碳原子与氮原子间形成极性键,其各键排列对称,为非极性分子。CO2、三聚氰酸(3)利用电化学催化法可将CO2转化为甲酸:①HCOOH显酸性,而H2O显中性,这是由于HCOOH分子中存在

(填“吸”或“推”)电子基团,这种基团是

。

吸解析:(3)①HCOOH显酸性,H2O呈中性,说明甲酸分子中存在强吸电子基团,能使—OH上的氢原子活泼性增强,甲酸中含有醛基,故醛基属于强吸电子基团。—CHO②下列物质中,酸性最强的是

(填字母)。

A.HCOOH B.HOCOOHC.CH