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人教版高中化學(xué)選擇性必修2
第三節(jié)分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)
第一課時共價鍵的極性
極性共價鍵 由不同原子形成的共價鍵，電子對會發(fā)生偏移
非極性共價鍵由相同原子形成的共價鍵，電子對不發(fā)生偏移
以共價鍵結(jié)合的分子是否也有極性分 子、非極性分子之分呢 分子的極性又是 根據(jù)什么來判定呢
δ 十 δ
H—Cl
氯化氫分子中的極性共價鍵
1.共價鍵的極性
共 價 鍵
要對分子極性進(jìn)行判斷，也可用極性向量。極性向量的矢量和指向的一端，
說明該處負(fù)電荷更為集中，為極性分子。若矢量和為零，為非極性分子。
電荷分布不均勻、不對稱的分子
極性分子
或：正電荷中心與負(fù)電荷中心不重合，即鍵的極性向量和不為0
電荷分布均勻、對稱的分子
非極性分子
或：正電荷中心與負(fù)電荷中心重合，即鍵的極性向量和為0
2.分子的極性
3.分子的極性判斷方法
(1)單原子分子(稀有氣體)—— 非極性分子
化合物——極性分子
單質(zhì)——非極性分子
(2)多原子分子
共用電子對
HC1分子中，共用電子對偏向C1原子，為極性鍵。
∴ C1原子一端相對地顯負(fù)電性，H 原子一端相對地顯正電性，極性向量 矢量和指向C1原子，使整個分子的電荷分布不均勻。
∴HC1 為極性分子
以極性鍵結(jié)合的雙原子分子為極性分子
C
CI CI
共用電子對
Cl 分子中，共用電子對不偏向，為非極性鍵。
極性向量矢量和為零，電荷分布均勻，為非極性分子。
以非極性鍵結(jié)合的雙原子分子均為非極性分子
(3)多原子分子(AB,型)取決于分子的空間構(gòu)型—— AB,分子極性的判斷方法
①物理模型法(從力的角度分析)
在AB,分子中，A-B鍵看作相互作用力，根據(jù)中心原子A所受合 力是否為零來判斷，F(xiàn)合=0,為非極性分子(極性抵消),F合≠0, 為極性分子(極性不抵消)。
0
F合=0
180°
C=O 鍵是極性鍵，CO 是
直線形、對稱分子，兩個 C=O 的極性互相抵消
(F 合=0),∴整個分子
沒有極性，電荷分布均勻，
是非極性分子。
F
F
O-H 鍵是極性鍵，分子是V 形不對
稱分子，兩個O-H 鍵的極性不能 抵消(F 合≠0),∴整個分子電荷 分布不均勻，是極性分子。
F 合≠0
F
105°
F
NH :
三角錐形，不對稱分子，鍵的極性不能抵消，是極性分子。
BF : 平面三角形，對稱分子，鍵的極性互相抵消
(F 合=0),是非極性分子。
F F
正四面體形，對稱分子，C-H 鍵的極性 互相抵消(F 合=0),是非極性分子。
②化合價法 AB,型分子中
中心原子化合價的絕對值 該元素的價電子數(shù)
該分子為非極性分子
直線形
平面三角形
正四面體
分子的空間結(jié)構(gòu)中心對稱
②化合價法 AB,型分子中
中心原子化合價的絕對值 ≠ 該元素的價電子數(shù)
該分子為極性分子
V形
三角錐形
四面體
分子的空間結(jié)構(gòu)不中心對稱
分子 BF CO PCl SO H O NH
SO
化合價絕 對值 3 4 5 6 2 3
4
價電子數(shù) 3 4 5 6 6 5
6
分子極性 非極性 非極性 非極性 非極性 極性 極性
極性
②化合價法
分子類型 鍵的極性 分 子 空 間 結(jié) 構(gòu) 分子極性
代表物
雙原子 分子 A 非極性鍵 直線形(對稱) 非極性
H 、O 、Cl 、N 等
AB 極性鍵 直線形(不對稱) 極性
HF、HCl、CO、NO等
三原子 分子 A B(或AB ) 極性鍵 直線形(對稱) 非極性
CO 、CS 等
極性鍵 V形(不對稱) 極性
H O、SO 等
四原子 分子 AB 極性鍵 平面三角形(對稱) 非極性
BF 、BC l 等
極性鍵 三角錐形(不對稱) 極性
N H 等
五原子 分子 AB 極性鍵 正四面體形(對稱) 非極性
CH 、CCl
AB,C4-(n<4) 極性鍵 四面體形(不對稱) 極性
C HCl 、CH Cl 等
③根據(jù)所含共價鍵的類型及分子的空間結(jié)構(gòu)判斷
(1)分析H O 分子中共價鍵的種類有哪些
提示：H O 分子中H—O 鍵為極性共價鍵，O—O 鍵為非極性共價鍵。
(2)H O 分子中正電中心和負(fù)電中心是否重合 H O 屬于極性分子還是非 極性分子
提示：不重合。H O 屬于極性分子。
H O 分子的空間結(jié)構(gòu)可在二面角中表示，如圖所示：
、替代氯氣的凈水劑.....
臭氧分子的空間結(jié)構(gòu)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(fù)性的。
資料卡片 臭氧是極性分子
是一種重要物質(zhì)。大氣高空的臭氧層；保護(hù)了地球生物的生存；空 氣質(zhì)量預(yù)報中臭氧含量是空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)；它還是有機(jī)合成的氧化劑
雙原子分子：HCl、NO、CO
V型分子：H O、H S、SO
三角錐形分子：NH 、PH
非正四面體：CHCl
特別地：H O 、O
單質(zhì)分子：Cl 、N 、P 、O
直線形分子：CO 、CS 、C H
正三角形：SO 、BF
平面形：苯、乙烯
正四面體：CH 、CCl 、SiF
空間不對稱
極性鍵
空間對稱
非極性鍵
共價鍵
非極性分子
極性分子
羧酸
pKa
丙酸(C H COOH)
4.88
乙酸(CH COOH)
4.76
甲酸(HCOOH)
3.75
氯乙酸(CH CICOOH)
2.86
二氯乙酸(CHCl COOH)
1.29
三氯乙酸(CCl COOH)
0.65
三氟乙酸(CF COOH)
0.23
鍵的極性對物質(zhì)的化學(xué)性
質(zhì)有重要影響。例如，羧酸 是一大類含羧基的有機(jī)酸。 羧酸的酸性可用pKa的大小來 衡量，pK 越小，酸性越強(qiáng)。
pKa=-lgKa
三氟乙酸的酸性
強(qiáng)于三氯乙酸，這 是由于氟的電負(fù)性 大于氯的電負(fù)性， C—F鍵的極性大 于C—Cl鍵，導(dǎo)致 羧基中的O—H鍵 的極性更大，更 易 電離出氫離子。
三氟乙酸的羧基中的羥基的極性更大
三氟乙酸更容易電離出氫離子
F的電負(fù)性
F-C的極性
F -C的極性
Cl的電負(fù)性
C1-C的極性
Cl -C 的極性
據(jù)此，酸性關(guān)
系：CCl COOH
>CHCl COOH >CH CICOOH
三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸
烴基(符號R-) 是推電子基團(tuán)
烴基越長推電子效應(yīng)越大
使羧基中的羥基的極性越小
羧酸的酸性越弱
烴基(符號R—)是推
電子基團(tuán)，烴基越長， 推電子效應(yīng)越大，使 羧基中的羥基的極性 越小，羧酸的酸性越 弱。所以酸性：甲酸 >乙酸>丙酸。
隨著烴基加長，酸性的差異越來越小
甲酸的酸性大于乙酸
判斷物質(zhì)酸性強(qiáng)弱的方法
根據(jù)元素周期律判斷
①同一主族元素的非金屬氫化物的酸性從上到下逐漸增強(qiáng)，如 HF②同一周期元素的非金屬氫化物的酸性從左向右逐漸增強(qiáng)，如H S③同一主族元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性從上到下逐漸減弱，如 HC1O >HBrO >HIO ;HNO >H PO ;H CO >H SiO 。
④同一周期元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性從左向右逐漸增強(qiáng)，如 H PO 對物質(zhì)溶解性 的 影 響
相似相溶 非極性溶質(zhì)一般能溶于 非極性溶劑
分子極性相似 極性溶質(zhì)一般能溶于 極 性 溶 劑
如蔗糖和氨易溶于水，難 溶于四氯化碳。碘易 溶于四氯化碳，難溶于水。
比較NH 和CH 在水中溶解度。怎樣用相似相溶規(guī)律理解它們?nèi)芙舛鹊牟煌?
NH 為極性分子，CH 為非極性分子，而水為極性分子，根據(jù)相似相 溶規(guī)律，NH 易溶于水，而CH 不易溶于水。
1.判斷正誤(正確的打“ √ ”,錯誤的打“×”)
(1)極性分子中不可能含有非極性鍵。(×)
(2)離子化合物中不可能含有非極性鍵。(×)
(3)非極性分子中不可能含有極性鍵。(×)
(4)極性分子中 一 定含有極性鍵。( √ )
(5)H O、CO 、CH 都是非極性分子。(×)
2.下列物質(zhì)：①BeCl ②Ar ③白 磷 ④BF ⑤NH ⑥H O , 其中含極
性鍵的非極性分子是(C)
A.①④⑥ B.②③⑥ C.①④ D.①③④⑤
3.下列各組物質(zhì)的分子中，都屬于含極性鍵的非極性分子的是(B)
A.CO 、H S B.C H 、CH C.Cl 、C H D.NH 、HCl
4.回答下列問題。
①H ②O ③HCl ④P ⑤C 0 ⑥CO
⑦CH ==CH ⑧HCN ⑨H O ⑩NH BF
CH SO CH Cl Ar 6H O
(1)只含非極性鍵的是①②④⑤ (填序號，下同);只含極性鍵的是③⑥
⑧⑨⑩① ④,既含極性鍵又含非極性鍵的是 ⑦ 6 。
(2)屬于非極性分子的是①②④⑤⑥⑦ 5,屬于極性分子的是
③⑧⑨⑩④⑥
人教版高中化學(xué)選擇性必修2
第三節(jié)分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)
第二課時分子間作用力與分子的手性
授課人：長沙縣實驗中學(xué) 王 姣
那為什么冰山融化過程仍要吸收能量呢
這說明水分子之間存在著相互作用力。
冰山融化現(xiàn)象是物理變化還是化學(xué)變化
冰山融化過程中有沒有破壞其中的化學(xué)鍵
1.概念：把分子聚集在一起的作用力，叫分子間的作用力。常見的有范德
華力和氫鍵兩類。
2.本質(zhì)：一種分子之間的靜電作用。 3.存在：廣泛存在于各種分子之間。
(1) 非金屬單質(zhì)：有的非金屬單質(zhì)，原子之間靠共
價鍵連接，并形成分子，分子之間有分子間作用力，
如C 0 、P 、H 、O 。有的非金屬單質(zhì)，內(nèi)部只有共
價鍵，不存在分子，例如金剛石 (C)、Si。
(2) 共價化合物：由兩個或兩個以上的不同元素的原子構(gòu)成，原子之間有
共價鍵相互連接；如果原子按一定的結(jié)合方式形成分子，則分子之間有分子 間作用力；例如CO ,NO,NO ,N O ,SO ; 而有些共價化合物不形成分子，例 如SiO , 只有Si-O鍵，沒有分子間作用力，再如SiC, 只有Si-C鍵，沒有分
子間作用力。
二氧化建的結(jié)構(gòu)( ● 代表硅原子； ● 代表氧原子)
(3) 離子化合物：由陽離子與陰 離子構(gòu)成，離子之間有離子鍵，沒 有分子這一概念，因此不存在分子 間作用力。
(4) 金屬單質(zhì)：由金屬陽離子與 自由電子構(gòu)成，由金屬鍵進(jìn)行聯(lián)系， 無分子的概念，因此也不存在分子 間作用力。
存在分子間作用力的物質(zhì)微粒
1.大多數(shù)共價化合物，例如：CO H SO 、HF, H O,AlCl 、 各種有 機(jī)化合物等等；
2.大多數(shù)非金屬單質(zhì)，例如： H P 、Sg 、C60、
3.各種稀有氣體(例如Ar 、Kr),
、等等
1 .離子化合物，例如： NH Cl、
Al O 、KF, 等等；
2.金屬單質(zhì)，例如：Cu 、Fe 、Na, 等等；
3.某些共價化合物，如石英SiO , 金剛砂 SiC某些非金屬單質(zhì)，如金
剛 石C 、晶體硅Si, 等 等
4.類型：
(一)范德華力： 一種普遍存在于固體、液體和氣體中分子間的作用力。
(1)存在：非金屬單質(zhì)(除C 、Si) 分子、稀有氣體分子、共價化合物(除SiO ) 分子之 間；石墨片層之間。
( 2 ) 特 點：a.強(qiáng)度很弱，約比化學(xué)鍵能小1~2個數(shù)量級。
b.分子間的間距適當(dāng)時才存在；
c.沒有方向性和飽和性。 (與共價鍵區(qū)別)
d.隨溫度升高而減弱，主要影響物理性質(zhì)--熔沸點。
(3)影響因素：
對于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，范德華力一般隨著相對分子質(zhì)量的增大而增大。相對 分子質(zhì)量相同或相近時，分子的極性越大，范德華力越大。范德華力越大，熔、沸越高。
:鍵能大小影響分子的熱穩(wěn)定性，范德華力的大小影響物質(zhì)的熔、沸點。
范德華力是怎樣影響分子的物理性質(zhì)(如熔沸點)的
1.固體→液體→氣體的過程，熵值增大，分子間的距離不斷被拉開， 這個過程是分子吸收外界能量，克服范德華力。
2.某分子的范德華力如果越大，克服它就需要吸收外界更多的能量， 因此只有外界溫度較高時，分子才能順利克服范德華力，實現(xiàn)固體 液體→氣體的三態(tài)變化。
3.范德華力越大，則分子的熔沸點越高(與化學(xué)性質(zhì)無關(guān))。
判斷分子的熔沸點高低的方法
1.相對分子質(zhì)量(越大) → 范德華力(越大) → 熔沸點(越高)
2.如果兩物質(zhì)的相對分子質(zhì)量相近，則看分子的極性。
分子的極性(越大) → 范德華力(越大) → 熔沸點(越高)
例：將下列物質(zhì)按熔沸點由高到低的順序排列：
D O > H O I > Br CO >N, CH < SiH
101.4℃ 100℃ 184.35℃ 58.76℃ -190℃ -195.8℃ -161.5℃ -111.9℃
3.同分異構(gòu)體中， 一般來說，支鏈數(shù)越多，范德華力越小，熔、沸點越低，如沸點： 正戊烷>異戊烷>新戊烷。
4.類型：
(二)氫鍵：由已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子(如N、F、O) 形成共價鍵的氫原子
與另一分子中電負(fù)性很大的原子之間的作用力。
形成原理：當(dāng)H原子與N 、O 、F 這三種原子中的一種原子形成共價鍵時， 由于N 、O 、F 的電負(fù)性很大，將共用電子對強(qiáng)烈地吸引過來，而使H原子 帶有較高的正電性(8+)。此時，H 原子與另一分子中的N、0、F(δ ) 便存在氫鍵。
形成條件：分子中含有N-H 鍵、O-H 鍵、F-H 鍵中的一種。
氫鍵一般存在于含N-H 、H-O 、H-F 的物質(zhì)中，或有機(jī)化合物中的醇類和羧 酸類等物質(zhì)中。
4.類型：
表示：氫鍵通常用A—H...B 表示，“ ”表示共價鍵，“..”表示形成的氫
鍵 (A 、B 為N 、O 、F) 如
鍵長：指AB 之間的距離。
鍵能：A—H… B 分解為A—H 和B所需要的能量。
特征：氫鍵不屬于化學(xué)鍵，是一種特殊的分子間作用力。氫鍵鍵能較小，
約為共價鍵的十分之幾，但比范德華力強(qiáng)；具有一定的飽和性和方向性。
①飽和性：由于H原子半徑比A,B 的原子半徑小得多，當(dāng)H與一個B原子形
成氫鍵A—H…B 后 ，H 周圍的空間被占據(jù)， A,B 的電子云排斥作用將阻礙 另一個B原子與H靠近成鍵，即H只能與一個B形成氫鍵，氫鍵具有飽和性。
H的體積小，1個H只能形成1個氫鍵。
②方向性：A-H 與B形成分子間氫鍵時，3個原子總是盡可能沿直線分布， 使A,B 盡量遠(yuǎn)離，這樣電子云排斥作用最小，體系能量最低，氫鍵最強(qiáng)， 最穩(wěn)定，所以氫鍵具有方向。
與A和B的電負(fù)性有關(guān)， 電負(fù)性越大，則氫鍵越強(qiáng) 如F原子電負(fù)性最大，
因而F-H…F是最強(qiáng)的氫鍵。
氫鍵強(qiáng)弱變化順序為： F-H…F >O-H…0>O-H…N>N-H…N
C 原子吸引電子能力較弱， 一般不形成氫鍵。
氫鍵的強(qiáng)弱：A—H----B 強(qiáng)弱
分類：
①分子間氫鍵
氫鍵普遍存在于已經(jīng)與N 、O 、F形成共價鍵的氫原子與另外的N 、O、
F原子之間。
如：HF、H O、NH 相互之間；C H OH、CH COOH、H O相互之間。
②分子內(nèi)氫鍵
某些物質(zhì)在分子內(nèi)也可形成氫鍵，例如當(dāng)苯酚在鄰位上有—CHO 、—
COOH、—OH 和 —NO 時，可形成分子內(nèi)的氫鍵，組成“螯合環(huán)”的特殊 結(jié)構(gòu)。
分子間存在氫鍵時，物質(zhì)在熔化或汽化時，除需破 壞范德華力外，還需破壞分子間的氫鍵，消耗更多 的能量，所以存在分子間氫鍵的物質(zhì)一般具有較高
Te 的熔、沸點。
s VA~VIIA 族元素的氫化物中，NH 、H O 和HF
的熔、沸點比同主族相鄰元素氫化物的熔、沸點高， 這種反常現(xiàn)象是由于它們各自的分子間形成了氫鍵。
I
hH
H
bH
由
氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響
(1)對物質(zhì)熔、沸點的影響
H O
H $
Hc
PH
SiH
100
75
50
25
0
-25
-50
-75
-100
-125
-150
HF
NH
CH
H Se
AsH
HBE
GeH
2 3 4 5
氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響
(1)對物質(zhì)熔、沸點的影響
①存在分子間氫鍵的物質(zhì)一般具有較高的熔、沸點。
②存在分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔、沸點降低。 鄰羥基苯甲醛的沸點低于對羥基苯甲醛
(2)對水分子性質(zhì)的影響
水結(jié)冰時，體積膨脹，密度降 低 ，氫鍵的存在迫使在四面體中心的水分子與 四面體頂角方向的4個相鄰水分子相互吸引，這一排列使冰晶體中的水分 子的空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙，其密度比液態(tài)水小。
氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響
羊毛織品水洗后為什么會變形
大家知道，羊毛織品水洗后會變形，這是什么原 因呢 羊毛纖維是蛋白質(zhì)構(gòu)成的，蛋白質(zhì)上的氨基 和羰基可能會形成氫鍵。羊毛在浸水和干燥的過程 中，會在這些氫鍵處納入水和去除水，而且其變化 往往是不可逆的，從而改變了原先蛋白質(zhì)的構(gòu)造，
即原先的氫鍵部位可能發(fā)生移動，由此引起羊毛織 品變形。
△ 圖2-4-7 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中的氫鍵
氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)中的氫鍵
DNA分子有兩條鏈，鏈內(nèi)原子之間以很強(qiáng)的共價鍵結(jié)合，鏈之間則是兩條鏈上的堿 基以氫鍵配對，許許多多的氫鍵將兩條鏈連成獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這是遺傳基因復(fù)制 機(jī)理的化學(xué)基礎(chǔ)。
概念 范德華力 氫鍵
共價鍵
定義 物質(zhì)分子之 間普遍存在 的一種作用 力 已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子形成 共價鍵的氫原子與另一個電負(fù) 性很大的原子之間的靜電作用
原子間通過共用電 子對所形成的相互 作用
作用微粒 分子 H與N、0、F
原子
特征 無方向性和 飽和性 有方向性和飽和性
有方向性和飽和性
強(qiáng)度 共價鍵>氫鍵>范德華力
范德華力、氫鍵、化學(xué)鍵的比較
1.手性異構(gòu)體：具有完全相同的組成_ 和原子排列_的一對分子，如同左手 和右手一樣互為鏡像，卻在三維空間里不能_疊合，互稱手性異構(gòu)體(或?qū)?映異構(gòu)體)。
2.手性分子：有手性異構(gòu)體的分子。
3.分子的手性判斷
(1)判斷方法：有機(jī)物分子中是否存在手性碳原子。
(2)手性碳原子：連接四個互不相同的原子或基團(tuán)的
碳原子稱為手性碳原子。用*C來標(biāo)記。具有手性的
有機(jī)物，是因為其含有手性碳原子。
4.分子的手性意義
手性分子在生命科學(xué)和藥物生產(chǎn)方面有廣泛的應(yīng)用。對于手性藥物，一 個異構(gòu)體可能是有效的，而另一個異構(gòu)體可能是無效甚至是有害的。
1.氫鍵的形成都會使物質(zhì)的熔、沸點升高。(人)
2.氫鍵是一種特殊的化學(xué)鍵，它廣泛存在于自然界中的物質(zhì)中。(×) 3.HF的沸點較高，是因為H—F鍵的鍵能很大。(×)
4.CH 難溶于水，NH 易溶于水。(√ )
5.HOCH CH OH比CH OH在水中的溶解度小。(×)
6.分子 中含有兩個手性碳原子。(×)
7.下列關(guān)于氫鍵的說法正確的是(A)
A.由于氫鍵的作用，使NH 、H O、HF 的沸點高于同主族其他元素氣態(tài)氫化物的沸點
B.氫鍵只能存在于分子間，不能存在于分子內(nèi)
C.根據(jù)氫鍵鍵能的大小可知，沸點高低順序為HF>H O >NH
D.相同量的水在氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)時均有氫鍵，且氫鍵的數(shù)目依次增多
8.下列物質(zhì)不存在手性異構(gòu)體的是(D)
A.BrCH CHOHCH OH
C.CH CHOHCOOH

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