資源簡介

第二章 分子結構與性質
第二節 分子的空間結構
2.3.1共價鍵的極性
【教材分析】
本節是在學習了共價鍵和分子的立體構型的基礎上，進一步來認識分子的一些性質，包括共價鍵的極性和非極性，并由此引出一些共價分子的性質及其應用；范德華力、氫鍵及其對物質性質的影響，特別是物質的熔沸點及溶解性等；教學時要注意引導學生運用“物質結構決定物質性質，性質反映結構”的觀念來理解和解釋分子的性質。
【課程目標】
課程目標 學科素養
1.能從共用電子對是否發生偏移的角度認識鍵的極性的實質是成鍵原子分別帶正電和負電。 2.知道分子可以分為極性分子和非極性分子。 3.知道分子極性和分子中鍵的極性、分子的空間結構密切相關。 a.微觀辨識：能從微觀角度理解共價鍵的極性和分子極性的關系。
b.模型認知：通過鍵的極性對物質性質的影響的探析，形成“結構決定性質"的認知模型。
【教學重難點】
教學重點：極性分子與非極性分子的判斷
教學難點：極性分子與非極性分子的判斷
【教學過程】
【情境引入】
微波爐的加熱原理
任務一：分子的極性
【講解】
分子的極性
(1)極性分子：分子的正電中心和負電中心不重合，使分子的某一部分呈正電性，另一部分呈負電性，這樣的分子是極性分子。如HCl、H2O等。
(2)非極性分子：分子的正電中心和負電中性重合，使分子沒有帶正電和帶負電的兩部分，這樣的分子是非極性分子。如P4、CO2等。
【設疑】
為什么水分子內部正電中心和負電中心不重合？
共用電子對在兩原子周圍出現的機會是否相同？即共用電子對是否偏移
【講解】
有些共用電子對的兩個原子由于電負性不同，那么共用電子對在兩原子周圍出現的機會便不同，即共用電子對發生偏移。有些共用電子對的兩個原子由于電負性相同，那么共用電子對在兩原子周圍出現的機會相同，即共用電子對不發生偏移。
根據共用電子對是否偏移，可以將共價鍵分為極性鍵和非極性鍵。
任務二：鍵的極性
【講解】
2.鍵的極性
以HCl分子為例，HCl分子是由不同元素的原子構成的，Cl原子的電負性大于H原子，致使共用電子對發生偏移，那么會使H原子呈正電性、Cl原子呈負電性。以Cl2分子為例，Cl2分子是由同種元素的原子構成的，每個Cl原子的電負性相同，致使共用電子對不發生偏移，使成鍵原子呈電中性。
【講解】
判斷分子的極性可依據分子中的化學鍵的極性向量和。
從向量的角度認識分子的極性，若分子中共價鍵的極性的向量和等于0，則分子中沒有帶正電和帶負電的兩部分，為非極性分子，如BF3、CH4等。
【展示】
展示BF3、CH4的空間構型。
【講解】
BF3分子中對稱的3個F所帶負電的向量和位于分子中心，即與B重合，且負電量與B所帶正電量相等，分子不帶電，為非極性分子。CH4分子中對稱的4個H所帶正電的向量和位于分子中心，即與C重合，且正電量與C所帶負電量相等，分子不帶電，為非極性分子。
【學生活動】
試從向量的角度理解極性分子，并解釋H2O、NH3為極性分子的原因。
【講解】
H2O為極性分子的原因：2個H所帶正電的向量和位于2個H連線的中間，即正電中心與負電中心不重合。
NH3為極性分子的原因：為極性分子3個H所帶正電的向量和位于3個H連線的正三角形的中心，即正電中心與負電中心不重合，為極性分子
【思考】
共價鍵的極性和分子的極性之間有必然的聯系嗎？
【資料卡片】
臭氧分子的空間結構與水分子的相似，
臭氧分子中的共價鍵是極性鍵，
臭氧分子有極性，但很微弱。
僅是水分子的極性的28%。
其中心氧原子是呈正電性的，
而端位的兩個氧原子是呈電負性的。
【展示】
常見的極性分子和非極性分子
【思考交流】
如何判斷分子的極性？
任務三：判斷分子極性的方法
【講解】
化合價法
2、根據分子的空間結構判斷
【總結】
分子極性的判斷方法
分子的極性是由分子中所含共價鍵的極性與分子的立體構型兩方面共同決定的。
(1)只含有非極性鍵的雙原子分子或多原子分子大多是非極性分子，如O2、H2、P4、C60。
(2)含有極性鍵的雙原子分子都是極性分子，如HCl、HF、HBr。
(3)含有極性鍵的多原子分子，立體構型對稱的是非極性分子；立體構型不對稱的是極性分子。
(4)判斷ABn型分子極性的經驗規律：
①若中心原子A的化合價的絕對值等于該元素所在的主族序數，則為非極性分子；若不等，則為極性分子。
②若中心原子有孤電子對，則為極性分子；若無孤電子對，則為非極性分子。如CS2、BF3、SO3、CH4為非極性分子；H2S、SO2、NH3、PCl3為極性分子。
【課堂練習】
根據圖2-18，思考和回答下列問題:
(1)以下雙原子分子中，哪些是極性分子，哪些是非極性分子
H2O2 Cl2 HCl
(2)P4和C60是極性分子還是非極性分子
(3)以下化合物分子中，哪些是極性分子，哪些是非極性分子
CO2 HCN H2O NH3 BF3 CH4 CH3Cl
【講解】
以下雙原子分子中，H2O2、 HCl是極性分子， Cl2 是非極性分子。
P4和C60是非極性分子。
HCN、H2O、NH3、CH3Cl是極性分子，CO2、 BF3、CH4是非極性分子。
【點撥】
①稀有氣體分子是非極性分子，但不含共價鍵
②臭氧是極性分子，共價鍵為極性鍵
③H2O2是由極性鍵和非極性鍵構成的極性分子
【拓展延伸】
表面活性劑
閱讀教材，了解表面活性劑和細胞膜并回答問題。
【思考交流】
為什么鈉和水的反應比鈉和乙醇的反應劇烈？
【講解】
乙醇分子中的C2H5—是推電子基團，使得乙醇分子中的電子云向著遠離乙基的方向偏移，羥基的極性比水分子中的小，因而鈉和乙醇的反應不如鈉和水的劇烈
任務四：鍵的極性對化學性質的影響
【講解】
鍵的極性對物質的化學性質有重要的影響。例如，羧酸是一大類含羧基(—COOH)的有機酸，羧基可電離出H＋而呈酸性。羧酸的酸性可用pKa的大小來衡量，pKa越小，酸性越強。羧酸的酸性大小與其分子的組成和結構有關，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
【學生活動】
為什么甲酸、乙酸、丙酸的酸性逐漸減弱？
CF3COOH的酸性大于CCl3COOH，解釋原因。
試分析羧酸的酸性與分子的組成和結構的關系。
【提示】
1.烴基是推電子基團，烴基越長推電子效應越大，使羧基中的烴基的極性越小，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……隨著烴基加長，酸性的差異越來越小。
2.三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的，這是由于氟的電負性大于氯的電負性，F—C的極性大于Cc的極性，使F3C一的極性大于Cl3C一的極性，導致三氟乙酸的羧基中的羥基的極性更大，更易電離出氫離子。同理，三氯乙酸的酸性大于二氯乙酸的，二氯乙酸的酸性大于氯乙酸的。
3.①與羧酸(—COOH)相連的C—X(X為鹵素原子)的極性越大，羧酸的酸性越大；C—X的數量越多，羧酸的酸性越大，如酸性：CF3COOH＞CCl3COOH＞CH3COOH；CCl3COOH＞CHCl2COOH＞CH2ClCOOH。
②烴基越長，羧酸的酸性越小，如酸性：C2H5COOH＜CH3COOH＜HCOOH。
【課堂練習】
見課件
【拓展延伸】
分子結構修飾
不改變分子的主體骨架，保持分子的基本結構不變，僅改變分子結構中的某些基團而得到新的分子，分子被修飾后，其性質也可以發生顯著的變化
【課堂小結】
回顧本節課的內容，本節課需要掌握判斷分子的共價鍵和極性。

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