人教版選修3 第2章第3節(jié) 分子的性質(zhì) 學(xué)案.doc

第3節(jié) 分子的性質(zhì)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、知道極性共價(jià)鍵和非極性共價(jià)鍵；結(jié)合常見(jiàn)物質(zhì)分子立體結(jié)構(gòu)會(huì)判斷極性分子和非極性分子。2、理解范德華力、氫鍵的概念及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。3、從分子結(jié)構(gòu)的角度，認(rèn)識(shí)“相似相溶”規(guī)律。4、了解“手性分子”的結(jié)構(gòu)及其在生命科學(xué)等方面的應(yīng)用。5、能用分子結(jié)構(gòu)的知識(shí)解釋無(wú)機(jī)含氧酸分子的酸性?！疽c(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、共價(jià)鍵的極性-極性鍵和非極性鍵1、分類依據(jù)：共用電子對(duì)是否偏移，發(fā)生偏移為極性鍵；不發(fā)生偏移為非極性鍵。說(shuō)明：極性鍵中共用電子對(duì)偏向的一方帶負(fù)電荷用表示；共用電子對(duì)偏離的一方帶正電荷用表示。2、判斷技巧：形成共價(jià)鍵的兩原子是否為同種原子，如相同，為非極性鍵；如不同，為極性鍵。原子電負(fù)性(元素非金屬性)差值越大的，共用電子對(duì)偏移程度大，鍵的極性就越大。要點(diǎn)詮釋：化學(xué)鍵類型和物質(zhì)類別的關(guān)系1)、不含有化學(xué)鍵的物質(zhì)：稀有氣體分子。2)、只含非極性共價(jià)鍵的物質(zhì)：同種非金屬元素構(gòu)成的單質(zhì)。如：h2、p4、金剛石等3)、只含極性共價(jià)鍵的物質(zhì)：一般是不同非金屬元素構(gòu)成的共價(jià)化合物。如：hcl、nh3等4)、既有非極性共價(jià)鍵又有極性共價(jià)鍵的物質(zhì)：如：h2o2、c2h2、ch3ch3、c6h6等5)、只含有離子鍵的物質(zhì)：活潑金屬與活潑非金屬元素形成的化合物。如：na2s、cscl、k2o、nah等6)、既有離子鍵又有非極性鍵的物質(zhì)：如：na2o2、cac2等7)、既有離子鍵又有極性鍵的物質(zhì)：如：naoh8)、有離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵組成的物質(zhì)：如：nh4cl要點(diǎn)二、分子的極性1、非極性分子：正負(fù)電荷中心重合的分子稱為非極性分子，它的分子中各個(gè)鍵的極性的向量和等于零。 例如：x2型雙原子分子(如h2、cl2、br2等)、xyn型多原子分子中鍵的極性互相抵消的分子(如co2、ccl4等)都屬非極性分子。2、極性分子：正負(fù)電荷中心不重合的分子稱為極性分子，它的分子中各個(gè)鍵的極性向量和不等于零。例如：xy型雙原子分子(如hf、hcl、co、no等),xyn型多原子分子中鍵的極性不能互相抵消的分子(如so2、h2o、nh3等)都屬極性分子。3、分子極性的判斷方法：(1)全部由非極性鍵構(gòu)成的分子一般是非極性分子。(o3例外)(2)由極性鍵構(gòu)成的雙原子分子一定是極性分子。(3)在含有極性鍵的多原子分子中，如果結(jié)構(gòu)對(duì)稱則鍵的極性得到抵消，其分子為非極性分子。如果分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，則鍵的極性不能完全抵消，其分子為極性分子。(4)abn型分子極性簡(jiǎn)便判別方法a.孤對(duì)電子法在abn型分子中，若中心原子a無(wú)孤對(duì)電子(未成對(duì)電子)，則是非極性分子，若中心原子a有孤對(duì)電子則是極性分子。例如：co2、ch4、so3中心原子(c、s)無(wú)孤對(duì)電子，是非極性分子。而像h2o、nh3、np3中心原子(o、n)有孤對(duì)電子，則為極性分子。b.空間形狀法 具有平面三角形、直線形、正四面體形等完全對(duì)稱結(jié)構(gòu)的分子為非極性分子；而折線形、三角錐形等非完全對(duì)稱型分子為極性分子。例如：so3、bf3(平面三角形)，co2、cs2(直線形)、ch4、ccl4(正四面體形)的分子為非極性分子；h2o、h2s(折線形)，nh3、ph3(三角錐形)的分子是極性分子。 c.化合價(jià)法abn型分子中中心原子的化合價(jià)的絕對(duì)值等于該元素的價(jià)電子數(shù)(最高正價(jià))時(shí)，該分子為非極性分子。例如：pcl5中p的化合價(jià)為+5價(jià)，所以pcl5 是非極性分子。pcl3中p的化合價(jià)為+3價(jià)，所以pcl3 是極性分子。要點(diǎn)詮釋：(1)極性鍵與極性分子，非極性鍵與非極性分子不存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。(2)由非極性鍵形成的雙原子、多原子分子，其正電中心和負(fù)電中心重合，所以一般都是非極性分子。(3)含極性鍵的分子有沒(méi)有極性，必須依據(jù)分子中極性鍵的極性向量和是否等于零而定。要點(diǎn)三、范德華力1、概念：分子之間存在著一種較弱的相互作用，其結(jié)合能大約只有幾個(gè)千卡摩爾-1，比化學(xué)鍵能約小一二個(gè)數(shù)量級(jí)。氣體分子能凝聚成液體或固體，主要就靠這種分子間作用。因?yàn)榉兜氯A第一個(gè)提出這種相互作用，所以常叫做范德華力。2、影響因素：相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越強(qiáng)；(主要因素)分子的極性越大，范德華力越強(qiáng)。3、對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。 對(duì)于結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)來(lái)說(shuō)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)也越高要點(diǎn)四、氫鍵1、概念：氫原子與電負(fù)性很大、半徑很小的原子x(f、o、n)以共價(jià)鍵形成強(qiáng)極性鍵h-x，這個(gè)氫原子還可以吸引另一個(gè)鍵上具有孤對(duì)電子、電負(fù)性大、半徑小的原子y，形成具有x-hy形式的物質(zhì)。這時(shí)氫原子與y原子之間的相互作用叫做氫鍵(以hy表示)。分類：分子間氫鍵與分子內(nèi)氫鍵 2、一般分子形成氫鍵必須具備兩個(gè)基本條件： (1)分子中必須有一個(gè)與電負(fù)性很強(qiáng)的元素形成強(qiáng)極性鍵的氫原子。 (2)分子中必須有帶孤對(duì)電子，電負(fù)性大，原子半徑小的元素。 3、影響因素：(1)氫鍵的強(qiáng)弱與x和y的電負(fù)性大小有關(guān)，電負(fù)性越大，氫鍵越強(qiáng)。(2)氫鍵的強(qiáng)弱還和y的半徑大小有關(guān)，y的半徑越小，越能接近h-x鍵，形成的氫鍵也越強(qiáng)。4、氫鍵的鍵長(zhǎng)和鍵能：氫鍵的鍵長(zhǎng)是指x-hy中x與y原子的核間距離。氫鍵的鍵能是指被破壞hy鍵所需要的能量。氫鍵的鍵能約為15-30kjmol-1，比一般化學(xué)鍵的鍵能小得多，和范德華力的數(shù)量級(jí)相同，比范德華力要大。5、對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。 (1)對(duì)沸點(diǎn)和熔點(diǎn)的影響 在同類化合物中，能形成分子間氫鍵的物質(zhì)，其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)要比不能形成分子間氫鍵的物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高些。因?yàn)橐构腆w熔化或液體汽化，不僅要破壞分子間的范德華力，還必須提供額外的能量破壞氫鍵。 (2)對(duì)溶解度的影響 在極性溶劑中，如果溶質(zhì)分子和溶劑分子之間可以形成氫鍵，則溶質(zhì)的溶解度增大。 說(shuō)明：分子內(nèi)氫鍵的形成，使分子具有環(huán)狀閉合的結(jié)構(gòu)。一般會(huì)使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)下降,在極性溶劑中的溶解度降低。要點(diǎn)詮釋：i、范德華力與氫鍵的比較 范德華力氫鍵概念分子之間存在著一種較弱的相互作用氫原子與電負(fù)性很大、半徑很小的原子x（f，o，n）以共價(jià)鍵形成強(qiáng)極性鍵h-x，這個(gè)氫原子還可以吸引另一個(gè)鍵上具有孤對(duì)電子、電負(fù)性大、半徑小的原子y，形成具有x-hy形式的物質(zhì)存在范圍分子間某些含強(qiáng)極性鍵氫化物的分子間(hf、h2o、nh3)或分子內(nèi)(某些有機(jī)物)強(qiáng)度比較結(jié)合能大約只有幾個(gè)千卡摩爾-1，比化學(xué)鍵能約小一二個(gè)數(shù)量級(jí)氫鍵的鍵能約為15-30kjmol-1，比一般化學(xué)鍵的鍵能小得多，和范德華力的數(shù)量級(jí)相同，比范德華力要大。影響強(qiáng)度的因素相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越強(qiáng)；(主要因素)分子的極性越大，范德華力越強(qiáng)。(1)氫鍵的強(qiáng)弱與x和y的電負(fù)性大小有關(guān)。電負(fù)性越大，氫鍵越強(qiáng)。(2)氫鍵的強(qiáng)弱還和y的半徑大小有關(guān)，y 的半徑越小，越能接近h-x鍵，形成的氫鍵也越強(qiáng)。對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響對(duì)于結(jié)構(gòu)相似時(shí)的物質(zhì)來(lái)說(shuō)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)也越高。(1)對(duì)沸點(diǎn)和熔點(diǎn)的影響 (2)對(duì)溶解度的影響 ii、含范德華力或氫鍵的物質(zhì)熔沸點(diǎn)大小比較規(guī)律(1)組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越高。 例如：熔沸點(diǎn)：o2n2，hihbrhcl，cs2co2，ccl4ch4。 說(shuō)明：有機(jī)物中，同系物之間遵循這個(gè)規(guī)律。(2)組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)，分子極性越大，熔沸點(diǎn)越高。 例如：co與n2，前者為極性分子后者為非極性分子，所以熔沸點(diǎn)：con2(3)在同分異構(gòu)體中，一般的說(shuō)，支鏈越多，熔沸點(diǎn)越低。 例如：沸點(diǎn)：正戊烷異戊烷新戊烷(4)芳香族化合物中，其熔沸點(diǎn)高低順序是鄰間對(duì)位化合物。 例如：沸點(diǎn)：鄰二甲苯間二甲苯對(duì)二甲苯(5)當(dāng)分子中存在氫鍵時(shí)，其熔沸點(diǎn)會(huì)突然增大。 例如：沸點(diǎn)hfhi，h2oh2te要點(diǎn)五、溶解性1、相似相溶原理 (1)極性溶劑(如水)易溶解極性物質(zhì) (2)非極性溶劑(如苯、汽油、四氯化碳、酒精等)能溶解非極性物質(zhì)(br2、i2等)(3)含有相同官能團(tuán)的物質(zhì)互溶，如水中含羥基(-oh)能溶解含有羥基的醇、酚、羧酸。2、影響物質(zhì)溶解的因素(1)內(nèi)因：相似相溶原理(2)外因：影響固體溶解度的主要因素是溫度；影響氣體溶解度的主要因素是溫度和壓強(qiáng)。(3)其他因素：a如果溶質(zhì)與溶劑之間能形成氫鍵，則溶解度增大，且氫鍵越強(qiáng)，溶解性越好。如：nh3。b溶質(zhì)與水發(fā)生反應(yīng)時(shí)可增大其溶解度，如：so2。要點(diǎn)六、手性1、概念原子組成和原子排列方式相同，但是不能重合，而互為鏡像關(guān)系的兩種物質(zhì)，互稱為手性異構(gòu)體2手性碳原子的判斷 同一個(gè)c原子連接4個(gè)不同的原子或原子團(tuán)，為手性碳原子3手性分子的判斷一般來(lái)說(shuō)，分子中有手性碳原子即為手性分子。要點(diǎn)七、無(wú)機(jī)含氧酸的酸性1、經(jīng)驗(yàn)規(guī)律：將酸改寫(xiě)成(ho)-mron的形式，n值越大，酸性越強(qiáng)2、規(guī)律：同主族,從上向下，非金屬性減弱，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性減弱；同周期,從左至右，非金屬性增強(qiáng)，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性增強(qiáng)；同一元素，不同價(jià)態(tài)的元素含氧酸酸性高價(jià)大于低價(jià)?！镜湫屠}】類型一：關(guān)于鍵的極性、分子的極性例1 下列有關(guān)敘述中，正確的是( )a按共用電子對(duì)是否偏移可以把共價(jià)鍵劃分為極性鍵和非極性鍵b同種元素的原子間形成的共價(jià)鍵一定是極性共價(jià)鍵c極性鍵肯定沒(méi)有非極性鍵牢固d兩個(gè)原子之間共用兩個(gè)電子對(duì)，形成的化學(xué)鍵一定有極性【思路點(diǎn)撥】本題考查共價(jià)鍵的極性以及共價(jià)鍵形成分子的極性，注意區(qū)分兩者間的差別。【解析】b中應(yīng)該是非極性鍵;c中鍵能決定了共價(jià)鍵的穩(wěn)定性,鍵的極性反映的是分子中電性分布情況,兩者沒(méi)有必然的聯(lián)系；d中鍵的極性表示的是，共用電子對(duì)的偏離情況，只要是同種原子，吸引電子的能力是一樣的，所以無(wú)論共有幾對(duì)電子，都是非極性共價(jià)鍵?！敬鸢浮縜【總結(jié)升華】若形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子相同，則該鍵必為非極性鍵；若不同則為極性鍵。由共價(jià)鍵構(gòu)成的分子，若高度對(duì)稱、正負(fù)電荷中心重合，則該分子為非極性分子，反之為極性分子。例2 nh3分子的空間構(gòu)型是三角錐形，而不是正三角形的平面結(jié)構(gòu)，其理由是( )anh3分子是極性分子bnh3分子內(nèi)三個(gè)nh鍵的鍵長(zhǎng)相等，鍵角相等cnh3分子內(nèi)三個(gè)nh鍵的鍵長(zhǎng)相等，3個(gè)鍵角都等于10718dnh3分子內(nèi)三個(gè)nh鍵的鍵長(zhǎng)相等，3個(gè)鍵角都等于120【解析】本題可以通過(guò)反證法來(lái)分析。假設(shè)nh3分子是正三角形的平面結(jié)構(gòu)，則其鍵角應(yīng)為120，分子無(wú)極性；若nh3分子是極性分子，說(shuō)明nh3分子不是正三角形的平面結(jié)構(gòu)，故a正確。若鍵角為10718則接近于正四面體的10928，說(shuō)明nh3分子應(yīng)為三角錐形?！敬鸢浮縜、c舉一反三：【變式1】下列固體：(1)干冰，(2)石英，(3)白磷，(4)固態(tài)四氯化碳，(5)過(guò)氧化鈉，由具有極性鍵的非極性分子構(gòu)成的一組是( )a(2)(3)(5) b(2)(3) c(1)(4) d(1)(3)(4)(5)【解析】(2)石英:屬于直接由原子構(gòu)成的物質(zhì)，不存在sio2分子。(3)白磷：p4中只存在非極性鍵，屬于非極性分子。(5)過(guò)氧化鈉：屬于離子化合物?！敬鸢浮縞【變式2】下列分子是極性分子的是( )apcl3 bso3 cbf3 dcs2【解析】pcl3中p的最外層有5個(gè)電子，其化合價(jià)為+3，中心原子的化合價(jià)的絕對(duì)值不等于原子的最外層電子數(shù)，屬于極性分子，a正確；so3中s的最外層有6個(gè)電子，其化合價(jià)為+6，中心原子的化合價(jià)的絕對(duì)值等于原子的最外層電子數(shù)，屬于非極性分子，b錯(cuò)誤；bf3中b的最外層有3個(gè)電子，其化合價(jià)為+3，中心原子的化合價(jià)的絕對(duì)值等于原子的最外層電子數(shù)，屬于非極性分子，c錯(cuò)誤；cs2中c的最外層有4個(gè)電子，其化合價(jià)為+4，中心原子的化合價(jià)的絕對(duì)值等于原子的最外層電子數(shù)，屬于非極性分子，d錯(cuò)誤?！敬鸢浮縜【變式3】ch4、nh3、h2o和hf分子中，共價(jià)鍵的極性由強(qiáng)到弱的順序是( )ach4、nh3、h2o、hf bhf、h2o、nh3、ch4ch2o、hf、ch4、nh3 dhf、h2o、ch4、nh3【解析】非金屬性越強(qiáng)，吸引電子的能力越強(qiáng)，電子對(duì)偏離的程度越大；所以，共價(jià)鍵的極性強(qiáng)弱與非金屬性強(qiáng)弱成正比。因?yàn)椋悍墙饘傩詅ocn；所以b正確。【答案】b類型二：有關(guān)范德華力、氫鍵概念的判斷和理解例3 你認(rèn)為下列說(shuō)法中正確的是( )a氫鍵存在于分子之間，不存在于分子之內(nèi)b對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，其范德華力隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大cnh3極易溶于水而ch4難溶于水的原因只是因?yàn)閚h3是極性分子，ch4是非極性分子d冰熔化時(shí)只破壞范德華力【思路點(diǎn)撥】本題考查分子間作用力，明確范德華力和分子間氫鍵均屬于分子間作用力，注意其相同點(diǎn)和不同點(diǎn)?！窘馕觥縜中：某些有機(jī)物分子內(nèi)也可能形成氫鍵；c中：除了相似相溶原理，nh3與水分子之間可以形成氫鍵，也是它極易溶于水的原因。d中水分子間還存在氫鍵?！敬鸢浮縝【總結(jié)升華】分子間普遍存在范德華力；分子中的氫原子與電負(fù)性很大、半徑很小的原子如f，o，n等以共價(jià)鍵形成強(qiáng)極性鍵為氫鍵。氫鍵的作用力比范德華力更強(qiáng)。舉一反三：【變式1】下列關(guān)于范德華力影響物質(zhì)性質(zhì)的敘述中，正確的是( )a范德華力是決定由分子構(gòu)成物質(zhì)熔、沸點(diǎn)高低的唯一因素b范德華力與物質(zhì)的性質(zhì)沒(méi)有必然的聯(lián)系c范德華力能夠影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)d范德華力僅是影響物質(zhì)部分物理性質(zhì)的一種因素【解析】氫鍵會(huì)影響物質(zhì)的熔沸點(diǎn)，所以a不對(duì)；范德華力與物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)無(wú)關(guān)，主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，但不是決定物理性質(zhì)的唯一因素，所以b、c不對(duì)?！敬鸢浮縟類型三：有關(guān)物質(zhì)的溶解性、手性、酸性等的判斷和理解例4 (雙選)有五個(gè)系列含同族元素的物質(zhì)，101.3 kpa時(shí)測(cè)得它們的沸點(diǎn)()如下表所示：he：268.8(a)：249.5ar：185.8kr：151.7f2：187.0cl2：33.6(b)：58.7i2：184.0(c)：19.4hcl：84.0hbr：67.0hi：35.3h2o：100.0h2s：60.0(d)：42.0h2te：1.8ch4：161.0sih4：112.0geh4：90.0(e)：52.0對(duì)應(yīng)上表中的內(nèi)容，下列敘述正確的是( ) aa、b、c的化學(xué)式分別為ne、br2、hf b系列中的物質(zhì)均有氧化性；系列中的物質(zhì)對(duì)應(yīng)的水溶液均呈強(qiáng)酸性 c系列中各化合物的穩(wěn)定性順序?yàn)?