高中化学课件:第2章第3节 分子的性质 优化课件(人教版选修3)

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高中化学课件:第2章第3节 分子的性质 优化课件(人教版选修3)

第三节 分子的性质 学习目标 1.了解共价键的极性和分子的极性及产生极性的 原因。 2.知道范德华力、氢键对物质性质的影响。 3.了解影响物质溶解性的因素及相似相溶规律。 4.了解“手性分子”在生命科学等方面的应用。 5.了解无机含氧酸分子酸性强弱的原因。 课堂互动讲练 课前自主学案 知能优化训练 第 三 节  分 子 的 性 质 课前自主学案 一、键的极性和分子的极性 1.键的极性 共价键 分类 极性共价键 非极性共价键 成键原 子 ________元素的原子 ______元素 的原子 电子对 ______________ __________ __ 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-) 电中性 不同 发生偏移 同种 不发生偏移 2.分子的极性 不重合 不为零 重合 等于零 3.键的极性与分子极性的关系 (1)只含有非极性键的分子一定是_____________ 分子。 (2)含极性键的分子,如果分子结构是空间对称的 ,则为__________分子,否则是________分子。 非极性 非极性 极性 思考感悟 1.CH4分子中共价键的类型和分子类型分别是 什么? 【提示】 CH4分子的结构式为: 分子中有4个C—H键,C—H键为极性键。但 由于其立体构型为正四面体形,高度对称,故 为非极性分子。 二、范德华力及其对物质性质的影响 分子 相 互作用力 弱 越大 相似 越大 物理 化学 越高 2.Cl2、Br2、I2三者的组成和化学性质均相似,但 状态却为气、液、固的原因是什么? 【提示】 Cl2、Br2、I2的组成和结构相似,由 于相对分子质量逐渐增大,所以范德华力逐渐增 大,故熔、沸点升高,状态由气体变为液体、固 体。 三、氢键及其对物质性质的影响 1.概念 氢键是由已经与_________很强的原子(如N、F、 O)形成共价键的_________与另一个分子中或同一 分子中__________很强的原子之间的作用力。 2.表示方法 氢键通常用A—H…B—表示,其中A、B为____、 _____、____中的一种,“—”表示_________,“…” 表示形成的________。 电负性 氢原子 电负性 N O F 共价键 氢键 强 方向 饱和 分子间 分子内 3.特征 (1)氢键不属于化学键,是一种分子间作用力,比 化学键的键能小1~2个数量级,但比范德华力 _______。 (2)具有一定的_________性和________性。 4.类型 (1)___________氢键,如水中:O—H…O—; (2)___________氢键,如 。 5.氢键对物质性质的影响 (1)当形成分子间氢键时,物质的熔、沸点将 _________。 (2)当形成分子内氢键时,物质的熔、沸点将 _________。 (3)氢键也影响物质的电离、_______等过程。 升高 下降 溶解 6.氢键与水分子的性质 (1)水结冰时,体积膨胀,密度________。 (2)接近沸点时形成“缔合分子”,水蒸气的相对分 子质量比用化学式H2O计算出来的相对分子质量 _________。 减小 大 思考感悟 3.(1)H2S与H2O组成和结构相似,且H2S的相对 分子质量大于H2O,但是H2S为气体,水却为液 体,为什么? (2)冰浮在水面上的原因是什么? 【提示】 (1)水分子间形成氢键,增大了水分子 间的作用力,使水的熔、沸点比H2S的熔、沸点 高。 (2)由于水结成冰时,水分子大范围地以氢键互相 联结,形成疏松的晶体,造成体积膨胀,密度减 小。 四、溶解性 1.“相似相溶”规律 非极性溶质一般能溶于_________溶剂,极性 溶质一般能溶于_______溶剂。 非极性 极性 2.影响物质溶解性的因素 温度 压强 相似相溶 氢键 增大 氢键 思考感悟 4.CH3OH能与水以任意比互溶而戊醇在水中的溶 解度却较小,原因是什么? 【提示】 CH3OH中的—OH与H2O中的—OH相 近,甲醇能与H2O互溶,而 CH3CH2CH2CH2CH2OH中烃基较大,其中的— OH跟水分子中的—OH相似的因素小得多,因而 戊醇在水中的溶解度明显减小。 五、手性 1.手性异构体 具有完全相同的_______和____________的一对 分子,如同左手与右手一样互为_______,却在 三维空间里不能________,互称手性异构体。 组成 原子排列 镜像 重叠 手性异构体 2.手性分子 有_____________的分子叫做手性分子。如乳酸 ( )分子。 六、无机含氧酸分子的酸性 1.对于同一种元素的含氧酸来说,该元素的化 合价_______,其含氧酸的酸性_________。 2.含氧酸的通式可写成(HO)mROn,若成酸元素 R相同,则n值越大,酸性_______。 越高 越强 越强 课堂互动讲练 分子极性的判断 1.化合价法 ABm型分子中,中心原子的化合价的绝对值等于 该元素的价电子数时,该分子为非极性分子,此 时分子的空间结构对称;若中心原子的化合价的 绝对值不等于其价电子数,则分子的空间结构不 对称,其分子为极性分子,具体实例如下: 分子 BF3 CO2 PCl5 SO3(g) H2O NH3 SO2 中心原 子化合 价绝对 值 3 4 5 6 2 3 4 中心原 子价电 子数 3 4 5 6 6 5 6 分子极 性 非 极 性 非极 性 非极 性 非极性 极 性 极性 极性 2.根据所含键的类型及分子的立体构型判断 分子 类型 分子立体构型 键角 键的 极性 分子 极性 常见物 质 A2 直线形(对称) - 非极 性键 非极 性分 子 H2、 O2、 N2等 AB 直线形(非对 称) - 极性 键 极性 分子 HX、 CO、 NO等 分子类型 分子立体构型 键角 键的极性 分子极性 常见物质 AB2 直线形(对称) 180° 极性键 非极性分子 CO2、CS2 等 A2B V形(不对称) - 极性键 极性分子 H2O、H2S 等 AB3 正三角形(对称) 120° 极性键 非极性分子 BF3、SO3 等 AB3 三角锥形(不对称) - 极性键 极性分子 NH3、 PCl3等 AB4 正四面体形(对称) 109°28 ′ 极性键 非极性分子 CH4、 CCl4等 3.根据中心原子最外层电子是否全部成键判断 中心原子即其他原子围绕它成键的原子。分子中 的中心原子最外层电子若全部成键,此分子一般 为非极性分子;分子中的中心原子最外层电子若 未全部成键,此分子一般为极性分子。 CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外层电 子均全部成键,它们都是非极性分子。 H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电 子均未全部成键,它们都是极性分子。 特别提醒:(1)极性分子中一定有极性键,非极性 分子中不一定只有非极性键。例如CH4是非极性 分子,只有极性键。 (2)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。 请指出表中分子的立体构型,判断其中哪些 属于极性分子,哪些属于非极性分子。 分子 立体 构型 极性(非极 性)分子 分子 立体 构型 极性(非 极性)分 子 O2 HF CO2 H2O BF3 NH3 【思路点拨】 解答本题要注意以下两点: (1)根据中心原子的杂化类型,判断分子的立体构 型。 (2)结合分子立体构型判断分子的极性。 【解析】 由于O2、CO2、BF3、CCl4均为对称 结构,所以它们均为非极性分子。HF、H2O、 NH3、PCl3空间结构不对称,均为极性分子。 【答案】 分子 立体构型 极性(非极性)分 子 分子 立体构 型 极性(非极 性)分子 O2 直线形 非极性分子 HF 直线形 极性分子 CO2 直线形 非极性分子 H2O V形 极性分子 BF3 平面三角形 非极性分子 NH3 三角锥 形 极性分子 CCl4 正四面体形 非极性分子 PCl 三角锥 形 极性分子 变式训练1 下列叙述中正确的是(  ) A.以非极性键结合的双原子分子一定是非极性 分子 B.以极性键结合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 解析:选A。A是正确的,如O2、H2、N2等;B错 误,以极性键结合的分子不一定是极性分子,若分 子构型对称,正负电荷中心重合,就是非极性分子, 如CH4、CO2、CCl4、CS2等;C错误,非极性分子 也可能是某些结构对称的含极性键的化合物,如 CH4、CO2等;D错误,非极性分子中不一定含有 非极性键,如CH4、CO2等。 范德华力、氢键及共价键的比较 范德华力 氢键 共价键 概念 物质分子之间普遍 存在的一种相互作 用力 由已经与电负性很强的原 子形成共价键的氢原子与 另一个分子中电负性很强 的原子之间的作用力 原子间通过共用电 子对所形成的相互 作用 分类 分子内氢键、分子间氢键 极性共价键、非极 性共价键 特征 无方向性、无饱和 性 有方向性、有饱和性 有方向性、有饱和 性 范德华力 氢键 共价键 强度 比较 共价键>氢键>范德华力 影响 强度 的因 素 ①随着分子极性 的增大而增大 ②组成和结构相 似的物质,相对 分子质量越大, 范德华力越大 对于A— H…B—, A、B的电 负性越大, B原子的半 径越小, 键能越大 成键原子 半径越小, 键长越短, 键能越大, 共价键越 稳定 范德华力 氢键 共价键 对 物 质 性 质 的 影 响 ①影响物质的熔、沸 点,溶解度等物理性 质 ②组成和结构相似的 物质,随相对分子质 量的增大,物质的熔、 沸点升高。如 F2H2S, HF>HCl, NH3>PH3 ①影响分 子的稳定 性②共价 键键能越 大,分子 稳定性越 强 特别提醒:(1)有氢键的分子间也有范德华力, 但有范德华力的分子间不一定有氢键。 (2)氢键与范德华力主要影响物质的物理性质, 如熔点、沸点等。化学键主要影响物质的化学 性质。 【解析】 分子间作用力是分子间相互作用力的 总称,A正确;范德华力是分子与分子间的相互 作用力,而氢键是分子间比范德华力稍强的作用 力,它们可以同时存在于分子之间,C正确;分 子间氢键的形成除使物质的熔、沸点升高外,对 物质的溶解度等也有影响,B正确;氢键不是化 学键,化学键是原子与原子间强烈的相互作用, D错误。 【答案】 D 【误区警示】 (1)分子间作用力不等价于范德 华力,对某些分子来说分子间作用力包括范德 华力和氢键。 (2)氢键不是化学键。 变式训练2 二甘醇可用于溶剂、纺织助剂等, 一旦进入人体会导致急性肾衰竭,危及生命。二 甘醇的结构简式是 HO—CH2CH2—O—CH2CH2—OH。下列有关二 甘醇的叙述正确的是(  ) A.符合通式CnH2nO3 B.分子间能形成氢键 C.分子间不存在范德华力 D.能溶于水,不溶于乙醇 解析:选B。二甘醇的分子式为C4H10O3,它符合 通式CnH2n+2O3。二甘醇分子之间能形成O— H…O—氢键,也存在范德华力。由“相似相溶” 规律可知,二甘醇能溶于水和乙醇。故正确答案 为B。 分子间作用力对物质性质的影响 1.范德华力对物质性质的影响 (1)对物质熔、沸点的影响 一般说来,组成和结构相似的物质,相对分子质 量越大,分子间作用力越大,物质的熔、沸点通 常越高。如熔、沸点:I2>Br2>Cl2>F2,Rn> Xe>Kr>Ar>Ne>He。 (2)对物质溶解性的影响 如:在273 K、101 kPa时,氧气在水中的溶解度 (0.049 cm3·L-1)比氮气在水中的溶解度(0.024 cm3·L-1)大,就是因为O2与水分子之间的作用力 比N2与水分子之间的作用力大所导致的。 (3)相似相溶规律 极性分子一般能溶于极性溶剂中(如HCl易溶于水 中),非极性分子一般能溶于非极性溶剂中(如I2易 溶于CCl4中,白磷溶于CS2中)。 2.氢键对物质性质的影响 (1)对物质熔、沸点的影响 ①某些氢化物分子存在氢键,如H2O、NH3、HF等 ,会使同族氢化物沸点反常,如H2O>H2Te>H2Se >H2S。 ②当氢键存在于分子内时,它对物质性质的影响与 分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。邻羟 基苯甲醛的氢键存在于分子内部,对羟基苯甲醛存 在分子间氢键,因此对羟基苯甲醛的熔点、沸点分 别比邻羟基苯甲醛的熔点、沸点高。 (2)对物质密度的影响 氢键的存在,会使物质的密度出现反常,如液态水 变为冰,密度会变小。 (3)对物质溶解度的影响 溶剂和溶质之间存在氢键,溶解性好,溶质分子不 能与水分子形成氢键,在水中溶解度就比较小。如 NH3极易溶于水,甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与 水混溶,就是因为它们与水形成了分子间氢键的原 因。 (4)氢键对物质结构的影响 氢键的存在使一些物质具有一些特殊结构,如冰晶 体的孔穴结构等。 特别提醒:判断物质的性质受何种作用力影响,首 先要弄清该性质是物理性质还是化学性质,然后找 出其影响因素。同时也要能根据作用力的强弱分析 物质性质的变化规律。如键能越大,键长越短,键 能越强,化学性质越稳定;相对分子质量越大,分 子间作用力越强,熔、沸点越高。 下图中A、B、C、D四条曲线表示ⅣA、ⅤA、 ⅥA、ⅦA族元素的气态氢化物的沸点,其中表示 ⅥA族元素气态氢化物沸点的是曲线________, 表示ⅣA族元素气态氢化物沸点的是曲线 ________;同一族中第三、四、五周期元素的气 态氢化物沸点依次升高,其原因是 ___________________________________________ _____________________________。 曲线中第二周期元素的气态氢化物的沸点显著高 于第三周期元素气态氢化物的沸点,其原因是 ___________________________________________ _____________________________。 【解析】 H2O与H2O分子之间有四个氢键,故沸 点最高,故A为ⅥA族氢化物沸点曲线,ⅣA族的 氢化物都为非极性分子,沸点较低,第二周期元 素的氢化物间也不存在氢键,故选D。由于同一主 族中第三、四、五周期元素的气态氢化物间不存 在氢键,且结构相似,所以它们沸点与范德华力 有关,而范德华力与相对分子质量有关,故随着 相对分子质量的增大,沸点随之升高。曲线中第 二周期元素的气态氢化物沸点显著高于第三周期 元素气态氢化物,原因是第二周期元素氢化物分 子间存在氢键。 【答案】 A D 结构相似,相对分子质量增 大,范德华力增大,沸点升高 分子间存在氢键 变式训练3 下列现象与化学键有关的是(  ) A.F2、Cl2、Br2、I2单质的熔点依次升高 B.H2O的沸点远高于H2S的沸点 C.H2O在高温下也难分解 D.干冰汽化 解析:选C。在A项中,卤素单质分子间存在着分 子间作用力,且相对分子质量越大,分子间作用 力越强,单质的熔点也就越高。D项,在干冰中, CO2分子间通过范德华力结合在一起,在汽化时 需要克服范德华力,而CO2分子内的化学键并没 有断裂。B项中由于H2O分子间存在氢键,使分子 间作用力增强,所以H2O的沸点要比H2S的高。只 有C项中由于H—O键键能很大,在较高温度时也 难打开,所以H2O分子很稳定,与共价键有关。 故正确答案为C。
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