2020年高中化学第2章第三节第1课时键的极性和分子的极性范德华力和氢键讲义精练(含解析)新人教版选修3

第1课时 键的极性和分子的极性 范德华力和氢键[知 识 梳 理]一、键的极性和分子的极性 1.键的极性2.分子的极性3.键的极性和分子极性的关系(1)只含非极性键的分子一般是非极性分子。

(2)含有极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性的向量和是否等于零而定，等于零时是非极性分子。

【自主思考】1.乙烯分子中共价键极性如何？乙烯是极性分子还是非极性分子？提示 乙烯分子中C —H 是极性共价键，C===C 是非极性共价键，乙烯分子空间对称，是非极性分子。

二、范德华力及其对物质性质的影响 1.概念分子之间普遍存在的相互作用力。

2.特征范德华力很弱，约比化学键的键能小1～2数量级。

3.影响因素(1)组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。

(2)分子的极性越大，范德华力越大。

4.对物质性质的影响范德华力主要影响物质的物理性质，如熔、沸点。

范德华力越大，物质的熔、沸点越高。

【自主思考】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.概念已经与电负性很大的原子(如N、F、O)形成共价键的氢原子与另一个分子电负性很大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N、O、F，“—”表示共价键，“…”表示形成的氢键。

3.分类氢键可分为分子内氢键和分子间氢键两类。

存在分子内氢键，存在分子间氢键。

前者的沸点低于后者。

4.特征氢键不属于化学键，属于一种较弱的作用力，比化学键弱，但比范德华力强。

5.氢键对物质性质的影响氢键主要影响物质的熔、沸点，分子间氢键使物质熔、沸点升高。

【自主思考】3.卤族元素的氢化物的熔、沸点大小顺序是HF>HI>HBr>HCl，试分析其原因。

提示对于组成和结构相似的分子来说，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高，故HI>HBr>HCl，但由于HF分子间形成氢键增大了分子之间的作用力，虽然相对分子质量小，但熔、沸点最高。

[自我检测]1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。

(1)以非极性键结合的双原子分子一定是非极性分子。

( )(2)以极性键结合的分子一定是极性分子。

( )(3)非极性分子只能是双原子单质分子。

( )(4)非极性分子中，一定含有非极性共价键。

( )(5)氢键一种特殊的化学键，只是键能小一些。

( )(6)范德华力与氢键可同时存在于分子之间。

( )(7)由于非金属性F＞Cl＞Br，所以熔、沸点HF＞HCl＞HBr。

( )(8)乙醇比乙醛的沸点高的原因是乙醇的相对分子质量较大。

( )(9)同主族从上到下，气态氢化物的沸点依次升高。

( )(10)BCl3与NCl3均为三角锥形，为极性分子。

( )答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√(7)×(8)×(9)×(10)×2.在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2分子中：(1)以非极性键结合的非极性分子是________。

(2)以极性键相结合，具有直线形构型的非极性分子是________。

(3)以极性键相结合，具有三角锥形构型的极性分子是________。

(4)以极性键相结合，具有正四面体构型的非极性分子是________。

(5)以极性键相结合，具有V形构型的极性分子是________________。

(6)以极性键相结合，而且分子极性最大的是________。

答案(1)N2(2)CS2(3)NH3(4)CH4(5)H2O (6)HF3.下列关于范德华力的叙述正确的是( )A.其是一种较弱的化学键B.其是分子间存在的较强的电性作用C.直接影响所有物质的溶、沸点D.稀有气体的分子间存在范德华力解析范德华力是分子间存在的较弱的电性作用，它不是化学键且比化学键弱得多，只能影响由分子构成的物质的溶、沸点；稀有气体的分子间存在范德华力。

答案 D4.下列物质分子间不能形成氢键的是( )A.H2OB.HFC.CH3CH2OHD.CH4解析氢键形成的条件是氢原子两边的原子所属元素的电负性很强，原子半径很小，如O、F、N等。

答案 D学习任务一键的极性和分子的极性【合作交流】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键为极性共价键，O—O键为非极性共价键。

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。

3.极性键和非极性键有何区别？提示看成键原子是否相同，若相同则为非极性键，若不同则为极性键。

4.极性分子和非极性分子有何区别？提示看分子的空间构型是否对称，若对称则为非极性分子，反之则为极性分子。

【点拨提升】1.键的极性(1)键的极性具有方向性，由正电荷的中心指向负电荷的中心。

(2)形成极性键的两个键合原子的电负性相差越大，键的极性就越强。

如键的极性由强到弱顺序为H—F＞H—O＞N—H＞C—H，H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I2.分子的极性与键的极性和分子立体构型的关系3.分子极性的判断方法分子的极性是由分子中所含共价键的极性与分子的立体构型两方面共同决定的。

判断分子极性时，可根据以下原则进行：(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；立体构型不对称的是极性分子。

(4)判断AB n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。

【例1】下列物质的分子中，都属于含极性键的非极性分子的是( )A.CO2、H2SB.C2H4、CH4C.Cl2、C2H2D.NH3、HCl解析由两种不同元素形成的共价键才会有极性，因此C项中Cl2中无极性键。

之后根据结构可以判断A项中H2S，D项中NH3、HCl分子中正、负电荷中心不重合，属于极性分子。

答案 B从以下两方面判断分子的极性：【变式训练】1.下列化合物中，化学键的类型和分子的极性(极性或非极性)皆相同的是( )A.CO2和SO2B.CH4和PH3C.BF3和NH3D.HCl和HI解析题目所给各物质分子中均为极性键。

CO2、CH4、BF3为非极性分子，SO2、PH3、NH3、HCl、HI为极性分子。

答案 D2.将下列粒子的符号填入相应的空格内：O2、CO2、H2O、N2、(NH4)2SO4、SiCl4、H2S、C2H4、CH4、Cl2、C2H2、NH3、HCl、H2O2、CH3CH2OH、NaOH、SiO2、CH3Cl。

(1)只含非极性键的非极性分子：_______________________________；(2)含极性键的非极性分子：____________________________________；(3)既含极性键，又含非极性键的非极性分子：________________；(4)含非极性键的极性分子：__________________________________；(5)含极性键的极性分子：____________________________________________________________________________________________；(6)既含极性键，又含非极性键的极性分子：______________________________________________________________________________________________________________；(7)全部由非金属元素组成的离子化合物：_______________________________________________________。

答案(1)O2、N2、Cl2(2)CO2、SiCl4、C2H4、CH4、C2H2(3)C2H4、C2H2(4)H2O2、CH3CH2OH(5)H2O、H2S、NH3、HCl、H2O2、CH3CH2OH、CH3Cl(6)H2O2、CH3CH2OH(7)(NH4)2SO4学习任务二范德华力和氢键对物质性质的影响【合作交流】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。

1.范德华力、氢键、共价键都有方向性吗？提示范德华力无方向性，氢键和共价键有方向性。

2.范德华力、氢键、共价键的大小都能影响分子的稳定性吗？提示范德华力、氢键不影响分子的稳定性。

共价键的大小影响分子的稳定性。

3.在第ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的氢化物中，为什么NH3、H2O、HF三者的相对分子质量分别小于同主族其他元素的氢化物，但熔、沸点却比其他元素的氢化物高？提示因为NH3、H2O、HF三者的分子间能形成氢键，同主族其他元素的氢化物不能形成氢键，所以它们的熔点和沸点高于同主族其他元素的氢化物。

【点拨提升】范德华力、氢键、化学键的比较【例2】 PH 3是一种无色剧毒气体，其分子结构和NH 3相似，但P —H 键键能比N —H 键键能低。

下列判断错误的是( ) A.PH 3分子呈三角锥形 B.PH 3分子是极性分子C.PH 3沸点低于NH 3沸点，因为P —H 键键能低D.PH 3分子稳定性低于NH 3分子，因为N —H 键键能高解析 PH 3同NH 3构型相同，因中心原子上有一对孤电子对，均为三角锥形，属于极性分子，故A 、B 项正确；PH 3的沸点低于NH 3，是因为NH 3分子间存在氢键，C 项错误；PH 3的稳定性低于NH 3，是因为N —H 键键能高，D 项正确。

答案 C利用范德华力判断物质熔、沸点高低的前提是物质的组成和结构要相似。

结构相似的判断方法有二：一是同一主族同一类别的物质的结构相似，如H 2S 和H 2Te ；二是运用价层电子对互斥模型判断其分子的立体构型。

【变式训练】3.下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是( )A.在相同条件下，N2在水中的溶解度小于O2B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱C.F2、Cl2、Br2、I的熔、沸点逐渐升高D.CH3—CH3、CH3—CH2—CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高解析A项，N2和O2都是非极性分子，在水中的溶解度都不大，但在相同条件下，O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大，故O2在水中的溶解度大于N2，B项，HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子的极性键的强弱有关，而与分子间作用力无关。