人教版(2019)选修性必修2导学案第2章　第3节　第1课时　共价键的极性　范德华力

第三节 分子结构与物质的性质 第 1 课时 共价键的极性 范德华力 发 展 目 标 体 系 构 建 1.能从微观角度理解共价键的极性对分子极性的影 响，能说出范德华力对分子某些性质的影响。 2.通过键的极性及范德华力对物质性质的影响的探 析，形成“结构决定性质”的认知模型。 一、共价键的极性 1．键的极性和分子的极性 (1)键的极性 分类 极性共价键 非极性共价键 成键原子 不同元素的原子 同种元素的原子 电子对 发生偏移 不发生偏移 成键原子 的电性 一个原子呈正电性(δ＋) 一个原子呈负电性(δ－) 呈电中性 (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，则为非极性分子，否则为极 性分子。 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。 微点拨：键的极性只取决于成键原子的元素种类或电负性的差异，与其他因素无关。 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，羧酸是一大类含羧基(—COOH)的有机酸， 羧基可电离出 H＋而呈酸性。羧酸的酸性可用 pKa 的大小来衡量，pKa 越小，酸性越强。羧酸的酸性 大小与其分子的组成和结构有关，如下表所示。 不同羧酸的 pKa 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) 0.23 为什么甲酸、乙酸、丙酸的酸性逐渐减弱？ [提示] 烃基是推电子基团，烃基越长推电子效应越大，使羧基中的烃基的极性越小，羧酸的 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……随着烃基加长，酸性的差异 越来越小。 二、范德华力 1．分子间的作用力——范德华力 (1)概念：物质的分子之间存在着相互作用力，把这类分子间作用力称为范德华力。 (2)影响因素：一般来说，相对分子质量越大，范德华力越大；分子的极性越大，范德华力也越 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。 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？ [提示] 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。 1．判断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。) (1)极性分子中不可能含有非极性键 (×) (2)一般极性分子中含有极性键 (√) (3)H2O、CO2、CH4 都是非极性分子 (×) (4)HF 的沸点较高，是因为 H—F 的键能很大 (×) 2．下列各组物质中，都是由极性键形成的极性分子的一组是( ) A．CH4 和 Br2 B．NH3 和 H2O C．H2S 和 CCl4 D．CO2 和 HCl B [CH4、CCl4、CO2 都是由极性键形成的非极性分子，NH3、H2O、H2S 都是由极性键形成的 极性分子，Br2 是由非极性键形成的非极性分子。] 3．(1)BCl3 分子的空间结构为平面三角形，则 BCl3 分子为________(填“极性”或“非极性”， 下同)分子，其分子中的共价键类型为________键。 (2)BF3 的熔点比 BCl3________(填“高”“低”或“无法确定”)。 [解析] (1)BCl3 分子的空间结构为平面三角形，故 BCl3 为含有极性键的非极性分子。(2)BF3 与 BCl3 的组成和结构相似，但 BF3 的相对分子质量较小，范德华力较弱，熔点较低。 [答案] (1)非极性 极性 (2)低 分子的极性与键的极性和分子空间结构的关系 已知 H2O2 的分子空间结构可在二面角中表示，如图所示： (1)分析 H2O2 分子中共价键的种类有哪些？ 提示：H2O2 分子中 H—O 为极性共价键，O—O 为非极性共价键。 (2)H2O2 分子中正电、负电中心是否重合？H2O2 属于极性分子还是非极性分子？ 提示：不重合。H2O2 属于极性分子。 1．分子的极性与键的极性和分子空间结构的关系 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 O2、H2、P4、C60。 (2)含有极性键的双原子分子都是极性分子。如 HCl、HF、HBr。 (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 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。 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共价键 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 等；D 项错误，非极性分子中不一定含有非极性键，如 CH4、CO2 等 。] 2．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 是非极性键 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 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。] [规律方法] 分子的极性判断的方法 范德华力对物质性质的影响 已知卤素单质的熔点、沸点数据如下表所示 单质 熔点/℃ 沸点/℃ F2 －219.6 －188.1 Cl2 －101.0 －34.6 Br2 －7.2 58.78 I2 113.5 184.4 (1)分析上表，总结卤素单质熔点、沸点有什么变化规律？ 提示：卤素单质的熔点、沸点随着相对分子质量的增大而升高。 (2)怎样解释卤素单质熔点、沸点的变化规律？ 提示：由分子构成的物质的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，沸点逐渐升高。 1．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新 戊烷。 3．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 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；化学键是粒子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。] 4．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 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。] 1．人们熟悉的影片《蜘蛛侠》为我们塑造了一个能飞檐走壁、过高楼如履平地的蜘蛛侠，现 实中的蜘蛛能在天花板等比较滑的板面上爬行，蜘蛛之所以不能从天花板上掉下的主要原因是 ( ) A．蜘蛛脚的尖端锋利，能抓住天花板 B．蜘蛛的脚上有“胶水”，从而能使蜘蛛粘在天花板上 C．蜘蛛脚上的大量细毛与天花板之间的范德华力这一“黏力”使蜘蛛不致坠落 D．蜘蛛有特异功能，能抓住任何物体 C [蜘蛛不能掉下的根本原因是蜘蛛脚上的大量细毛与天花板之间存在范德华力。] 2．实验测得 BeCl2 为共价化合物，两个 Be—Cl 的夹角为 180°，由此可判断 BeCl2 属于( ) A．由极性键形成的极性分子 B．由极性键形成的非极性分子 C．由非极性键形成的极性分子 D．由非极性键形成的非极性分子 B [BeCl2 中 Be—Cl 是不同元素形成的共价键，为极性键，两个 Be—Cl 的夹角为 180°，说明 分子是对称的，正电中心与负电中心重合，BeCl2 属于非极性分子，故 BeCl2 是由极性键形成的非极 性分子。] 3．下列叙述正确的是( ) A．F2、Cl2、Br2、I2 单质的熔点依次升高，与分子间的作用力大小有关 B．NH3 是非极性分子 C．稀有气体的化学性质比较稳定，是因为其键能很大 D．干冰汽化时破坏了共价键 A [A 项，从 F2→I2，相对分子质量增大，分子间的作用力增大，熔、沸点升高；B 项，NH3 是极性分子；C 项，稀有气体分子为单原子分子，分子内无化学键，其化学性质稳定是因为原子的 最外层为 8 电子稳定结构(He 为 2 个)；D 项，干冰汽化破坏的是范德华力，并未破坏共价键。] 4．下列关于范德华力的叙述中，正确的是( ) A．范德华力是化学键 B．范德华力与化学键的强弱相同 C．范德华力实质是一种静电引力 D．范德华力非常微弱，故破坏范德华力不需要消耗能量 B [范德华力是分子之间的一种相互作用，其实质也是一种电性作用，既包括静电引力，也包 括静电斥力，但比较微弱，化学键是强烈的相互作用，故范德华力不是化学键，A、B、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。] 5．在 HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2、BF3 分子中： (1)以非极性键结合的非极性分子是________； (2)以极性键结合的具有直线形结构的非极性分子是________； (3)以极性键结合的具有正四面体形结构的非极性分子是____； (4)以极性键结合的具有三角锥形结构的极性分子是________； (5)以极性键结合的具有 sp3 杂化轨道结构的分子是________； (6)以极性键结合的具有 sp2 杂化轨道结构的分子是________。 [解析] HF 是含有极性键的双原子分子，为极性分子；H2O 中氧原子采取 sp3 杂化，与 H 原子 形成极性键，为极性分子；NH3 中有极性键，N 原子采取 sp3 杂化，为三角锥形结构；CS2 与 CO2 相似，为由极性键形成的直线形非极性分子；CH4 中 C 原子采取 sp3 杂化与 H 原子形成极性键，为 正四面体构型的非极性分子；N2 是由非极性键结合的非极性分子；BF3 中 B 原子采取 sp2 杂化，与 F 形成极性键，为非极性分子。 [答案] (1)N2 (2)CS2 (3)CH4 (4)NH3 (5)H2O、NH3、CH4 (6)BF3