2019-2020学年高中化学 第2章 第3节 第1课时 键的极性和分子的极性 范德华力和氢键教案

第1课时键的极性和分子的极性范德华力和氢键目标与素养：1.了解键的极性和分子极性及形成原因。(微观探析与科学探究)2.了解范德华力和氢键对物质性质的影响。(宏观辨识与科学精神)3.了解氢键的实质，形成条件和类型。(微观探析与模型认知)一、键的极性与分子的极性1．键的极性2．分子的极性3．(1)常见的非极性分子①非金属单质，如H2、O2、Cl2、P4、C60等。②常见化合物，如CO2、BF3、CH4、C2H4等。(2)常见的极性分子①双原子分子，如HCl、HBr等。②三原子分子，如H2O，HCN等。③四原子分子，如NH3、NCl3等。④五原子分子，如CH3Cl、CH2Cl2等。(3)键的极性和分子极性的关系①只含非极性键的分子一定是非极性分子。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。(4)空间对称的结构有直线对称、正三角形、正四面体等。H2O2分子中含有非极性键吗，是非极性分子吗？[答案]H2O2含有非极性键；不是因对称结构，故为极性分子。二、分子间作用力和氢键及其对物质性质的影响1．范德华力及其对物质性质的影响范德华力错误!2．氢键及其对物质性质的影响(1)概念：由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)氢键对物质性质的影响：氢键主要影响物质的熔、沸点，使物质熔、沸点升高。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)含有极性键的分子为极性分子()(2)极性分子中一定不含非极性键()(3)氢键是一种分子间形成的化学键()(4)H2O很稳定的原因是因为H2O分子间形成氢键()[答案](1)×(2)×(3)×(4)×2．下列物质中既有极性键，又有非极性键的非极性分子是()A．二氧化硫B．四氯化碳C．双氧水D．乙烯[答案]D3．对于下列分子：①SO2②NH3③CH3CH2OH④H2O2⑤HCHO⑥BF3，能形成分子间氢键的有________(填序号)。[答案]②③④键的极性与分子的极性判断1.键的极性的判断方法(1)从组成元素同种元素A—A型为非极性键不同种元素A—B型为极性键(2)从电子对偏移有偏移为极性键无偏移为非极性键2．分子的极性判断(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，如C＋4O2为非极性分子，S＋4O2为极性分子。(2)根据组成和空间结构判断(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不存在孤电子对，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，存在孤电子对，此分子一般为极性分子。如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。1．下列关于粒子结构的描述不正确的是()A．H2S和NH3均是价电子总数为8的极性分子B．HS－和HCl均是含1个极性键的18电子粒子C．CH2Cl2和CCl4均是四面体构型的非极性分子D．SO2和SO3的杂化轨道类型均为sp2，立体构型分别为V形、平面三角形，分别为极性分子和非极性分子C[A.H2S中氢、硫元素间形成极性键，且立体构型不对称，属于极性分子；NH3中含有极性键，立体构型为三角锥形，正负电荷的中心不重合，属于极性分子，正确；B.HS－和HCl都只含一个极性键，都具有18个电子，正确；C.CH2Cl2正负电荷的中心不重合，是极性分子，错误；D.SO2中硫原子形成两个σ键，孤电子对数为1/2×(6－2×2)＝1，价层电子对数为3，为sp2杂化，分子立体构型为V形，三氧化硫分子中，中心原子硫原子最外层有6个电子，外围有三个原子，所以不含孤电子对，价层电子对数为σ键个数＋孤电子对数＝3＋1/2×(6－3×2)＝3，为sp2杂化，三氧化硫分子为平面三角形结构，正确。]2．已知H2O2的分子空间结构在二面角中的表示如图所示，则有关H2O2结构的说法中正确的是()A．分子的正、负电荷中心重合B．分子中只有极性键C．它是极性分子D．它是非极性分子C[由H2O2的结构式可以看出，该分子中存在H—O极性键和O—O非极性键；由分子空间结构可以看出，其分子正、负电荷中心不重合，故为极性分子。]对键的极性和分子极性的认识误区(1)键的极性只取决于成键原子的元素种类或电负性的差异，与其他因素无关。(2)极性分子中一定有极性键，非极性分子中不一定含有非极性键。例如CH4是非极性分子，只有极性键。(3)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。范德华力、氢键对物质性质的影响1.范德华力、氢键与共价键的比较范德华力氢键共价键分类—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、饱和性有方向性、饱和性有方向性、饱和性强度比较共价键＞氢键＞范德华力影响强度的因素①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大；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，作用力越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定2.氢键的影响因素氢键虽然称“键”，但它不属于化学键，而是一种较强的分子间作用力。氢键键长一般定义为“X—H…Y”的长度，显然氢键键长与X—H键的键长和Y的原子半径有关。即X—H键长越短，Y的原子半径越小，氢键键长越短，氢键越稳定。3．氢键对物质性质的影响(1)氢键对物质熔、沸点的影响①分子间存在氢键时，物质在熔化或汽化时，除破坏普通的分子间作用力外，还需破坏分子间的氢键，消耗更多的能量，所以存在分子间氢键的物质一般具有较高的熔点和沸点。②互为同分异构体的物质，能形成分子内氢键的，其熔、沸点比能形成分子间氢键的物质的低。如熔沸点：。(2)氢键对物质溶解度的影响如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶解度增大。由于氨分子与水分子间能形成氢键，且都是极性分子，所以NH3极易溶于水。低级的醇、醛、酮等可溶于水，都与它们的分子能与水分子形成氢键有关。(3)氢键的存在引起密度的变化由于水分子之间存在氢键，水结冰时，体积变大，密度变小。冰融化成水时，体积减小，密度变大。在接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互“缔合”，形成“缔合分子”，这种水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大。3．下列物质的性质或数据与氢键无关的是()A．氨气极易溶于水B．邻羟基苯甲酸()的熔点为159℃，对羟基苯甲酸()的熔点为213℃C．乙醚微溶于水，而乙醇可与水以任意比互溶D．HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多D[NH3与H2O分子之间可以形成氢键，增大了NH3在水中的溶解度；邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，而对羟基苯甲酸形成分子间氢键，分子间氢键增大了分子间作用力，使对羟基苯甲酸的熔、沸点比邻羟基苯甲酸的高；乙醇分子结构中含有羟基，可以与水分子形成分子间氢键，从而增大了乙醇在水中的溶解度，使其能与水以任意比互溶，而乙醚分子结构中无羟基，不能与水分子形成氢键，在水中的溶解度比乙醇小得多；HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多的原因是H—F键的键能比H—Cl键的大，与氢键无关。]4．以下说法正确的是()A．乙醇分子跟水分子间可形成氢键B．每个水分子中含有2个氢键C．HF分子间可形成氢键，而HI分子间不能形成氢键，故稳定性HF＞HID．冰和水蒸气中都含有氢键A[乙醇分子中的—OH可与H2O形成氢键，A正确；水分子中只有共价键而无氢键，B错误；影响物质稳定性的是化学键的强弱，氢键主要影响物质的物理性质，C错误；在水蒸气中分子间的距离太大，不能形成氢键，D错误。]5．写出HF的水溶液中存在的氢键表达式____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案]F—H…F，F—H…O，O—H…F，O—H…O1．实验测得BeCl2为共价化合物，两个Be—Cl键间的夹角为180°，由此可判断BeCl2是()A．由极性键形成的极性分子B．由极性键形成的非极性分子C．由非极性键形成的极性分子D．由非极性键形成的非极性分子B[BeCl2中Be—Cl键是不同元素形成的共价键，为极性键；两个Be—Cl键间的夹角为180°，说明分子是对称的，分子的正电中心与负电中心重合，故BeCl2是由极性键形成的非极性分子，B项正确。]2．下列叙述中正确的是()A．NH3、CO、CO2都是极性分子B．CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强D．CS2、H2O、C2H2都是直线形分子B[CO2是非极性分子，A项错误。非金属性：FClBrI，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，故HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱，C项错误。由价层电子对互斥理论可知，H2O分子的立体构型为V形，D项错误。]3．NCl3是一种淡黄色油状液体，测定其分子具有三角锥形结构，下列对NCl3的有关描述正确的是()A．它是一种非极性分子B．分子中存在非极性共价键C．它的沸点比PCl3的低D．因N—Cl键的键能大，所以NCl3沸点高C[NCl3分子具有三角锥形结构，结构不对称，它是由N—Cl极性键构成的极性分子。NCl3与PCl3组成、结构相似，因相对分子质量NCl3＜PCl3，故NCl3的沸点比PCl3的低。由分子构成的物质，键能的大小影响分子的稳定性，而分子间作用力的大小影响其熔、沸点的高低。]4．下列物质中，分子内和分子间均可形成氢键的是()A．NH3B．CHOOHC．H2OD．B[形成氢键的分子中含有N—H、H—O或H—F键，NH3、H2O、CH3CH2OH可以形成氢键，但只存在于分子间。B项，中—O—H间可在分子间形成氢键，—O—H与可在分子内形成氢键。]5．已知N、P同属于元素周期表的第VA族元素，N在第二周期，P在第三周期。NH3分子呈三角锥形，N原子位于锥顶，3个H原子位于锥底，N—H键间的夹角是107°。(1)PH3分子与NH3分子的构型关系是________(填“相同”“相似”或“不相似”)，P—H键________极性(填“有”或“无”)，PH3分子________极性(填“有”或“无”)。(2)NH3与PH3相比，热稳定性更强的是________。(3)NH3与PH3在常温、常压下都是气体，但NH3比PH3易液化，其主要原因是________________。A．键的极性N—H比P—H强B．分子的极性NH3比PH3强C．相对分子质量PH3比NH3大D．NH3分子之间存在特殊的分子间作用力[解析](1)N原子与P原子结构相似，NH3分子与PH3分子的结构也相似，P—H键为不同元素原子之间形成的共价键，为极性键。(2)由N、P在元素周期表中的位置关系和元素周期律知，N比P的非金属性强。由元素的非金属性与氢化物之间的热稳定性关系知，NH3比PH3的热稳定性强。(3)“易液化”属于物质的物理性质，NH3与PH3都是通过共价键形成的分子，物理性质与化学键无关。按照范德华力与物质的物理性质的关系分析，应该是PH3比NH3的沸点高，PH3比NH3易液化。但由于NH3存在分子间氢键，故NH3比PH3