高中化学选修3第二章 第三节 第1课时.docx
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高中化学选修3第二章第三节第1课时
第三节 分子的性质
第1课时 键的极性和分子的极性、范德华力
[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：
能从微观角度理解共价键的极性对分子极性的影响，能说出范德华力对分子某些性质的影响。
2.证据推理与模型认知：
通过键的极性及范德华力对物质性质的影响的探析，形成“结构决定性质”的认知模型。
一、键的极性和分子的极性
1．键的极性
分类
极性共价键
非极性共价键
成键原子
不同元素的原子
同种元素的原子
电子对
发生偏移
不发生偏移
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－）
呈电中性
2.分子的极性
（1）极性分子和非极性分子
（2）键的极性与分子极性之间的关系
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，如果分子中各个键的极性的向量和等于零，则为非极性分子，否则为极性分子。
（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，只含有极性键。
（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。
例1 下列共价键中，属于非极性键的是（ ）
A．C—HB．C—ClC．C==OD．N≡N
【考点】 共价键的极性
【题点】 共价键极性的判断
答案 D
解析 N≡N键是由同种非金属元素原子间形成的非极性共价键，D正确。
方法规律——键的极性判断
（1）从组成元素判断
（2）从电子对偏移判断
（3）从电负性判断
例2 下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是（ ）
A．CH4和H2OB．CO2和HCl
C．NH3和H2SD．HCN和BF3
【考点】 分子极性的判断
【题点】 分子极性与键的极性的判断
答案 C
解析 极性键是存在于不同元素原子之间的共价键；极性分子是分子的正电中心和负电中心不重合的分子。
NH3是呈三角锥形的极性分子；CO2是呈直线形的非极性分子；H2O、H2S都是呈V形的极性分子；HCl、HCN都是呈直线形的极性分子；CH4是呈正四面体形的非极性分子，BF3是呈平面三角形的非极性分子。
思维启迪——判断分子极性的一般思路
二、范德华力及其对物质性质的影响
1．范德华力
（1）概念：
分子间普遍存在的相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态（固态和液态）存在。
（2）特点：
范德华力很弱，无方向性和饱和性。
（3）影响因素：
①分子的极性越大，范德华力越大。
②结构和组成相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。
2．范德华力对物质性质的影响
范德华力主要影响物质的物理性质，如熔点、沸点，范德华力越大，物质的熔、沸点越高。
范德华力的正确理解
范德华力很弱，约比化学键的键能小1～2数量级，分子间作用力的实质是电性引力，其主要特征有以下几个方面：
（1）广泛存在于分子之间。
（2）只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力（范德华力），如固体和液体物质中。
（3）范德华力无方向性和饱和性。
只要分子周围空间允许，分子总是尽可能多地吸引其他分子。
例3 下列有关范德华力的叙述正确的是（ ）
A．范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键
B．范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同
C．任何分子间在任意情况下都会产生范德华力
D．范德华力非常微弱，故破坏范德华力不需要消耗能量
【考点】 分子间作用力——范德华力
【题点】 范德华力的概念及存在
答案 B
解析 范德华力的实质是一种电性作用，但范德华力是分子间较弱的作用力，不是化学键，A错误；化学键是微粒间的强烈的相互作用，范德华力是分子间较弱的作用力，B正确；若分子间的距离足够远，则分子间没有范德华力，C错误；虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量，D错误。
例4 有下列两组命题，其中乙组命题正确且能用甲组命题正确解释的是（ ）
甲组
乙组
Ⅰ.H—I键的键能大于H—Cl键的键能
Ⅱ.H—I键的键能小于H—Cl键的键能
Ⅲ.HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力
Ⅳ.HI分子间的范德华力小于HCl分子间的范德华力
a.HI比HCl稳定
b．HCl比HI稳定
c．HI的沸点比HCl的高
d．HI的沸点比HCl的低
①Ⅰ a ②Ⅱ b ③Ⅲ c ④Ⅳ d
A．①③B．②③C．①④D．②④
【考点】 分子间作用力——范德华力
【题点】 范德华力与分子的性质
答案 B
解析 键能的大小影响物质的热稳定性，键能越大，物质越稳定。
H—Cl键的键能大于H—I键的键能，所以HCl比HI稳定。
范德华力影响物质的熔、沸点的高低，范德华力越大，熔、沸点越高。
由于HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力，所以HI的沸点比HCl的高。
1．正误判断
（1）非极性键只存在于双原子单质分子中（ × ）
（2）非极性分子中一定含有非极性键（ × ）
（3）只含极性键的分子不一定是极性分子（ √ ）
（4）SO2是含有极性键的非极性分子（ × ）
（5）气体在一定条件会凝结为固体或液体，这一现象与分子间作用力有关（ √ ）
（6）卤素碳化物（CX4）熔、沸点随相对分子质量的增大而升高（ √ ）
2．下列物质中，含有非极性键的共价化合物是（ ）
A．H2O2B．CH3COONa
C．Na2O2D．I2
【考点】 共价键的极性
【题点】 共价键极性的判断
答案 A
3．用一带静电的玻璃棒靠近A、B两种纯液体流，现象如图所示。
试分析A、B两种液体分子的极性正确的是（ ）
A．A是极性分子，B是非极性分子
B．A是非极性分子，B是极性分子
C．A、B都是极性分子
D．A、B都是非极性分子
【考点】 分子极性的判断
【题点】 根据实验现象判断分子极性
答案 B
4．实验测得BeCl2为共价化合物，两个Be—Cl键的夹角为180°，由此可判断BeCl2属于（ ）
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
【考点】 分子极性的判断
【题点】 分子极性与键的极性的综合判断
答案 B
解析 BeCl2中Be—Cl键是不同元素形成的共价键，为极性键，两个Be—Cl键的夹角为180°，说明分子是对称的，正电荷中心与负电荷中心重合，BeCl2属于非极性分子，故BeCl2是由极性键形成的非极性分子。
5．下列关于范德华力的叙述正确的是（ ）
A．是一种较弱的化学键
B．分子间存在的较强的电性作用
C．直接影响物质的熔、沸点
D．稀有气体的原子间存在范德华力
【考点】 分子间作用力——范德华力
【题点】 范德华力的概念及存在
答案 D
解析 范德华力是分子间存在的较弱的相互作用，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熔、沸点；稀有气体为单原子分子，分子之间靠范德华力相结合。
6．
（1）BCl3分子的立体构型为平面三角形，则BCl3分子为______（填“极性”或“非极性”，下同）分子，其分子中的共价键类型为________键。
（2）BF3的熔点比BCl3________（填“高”“低”或“无法确定”）。
【考点】 分子的性质的综合
【题点】 分子的性质的综合
答案
（1）非极性 极性
（2）低
解析
（1）BCl3分子的立体构型为平面三角形，故BCl3为含有极性键的非极性分子。
（2）BF3与BCl3的组成和结构相似，但BF3的相对分子质量较小，范德华力较弱，熔点较低。
题组一 极性键与非极性键的判断
1．（2018·四川中江龙台中学高二月考）下列物质中，既含有极性键又含有非极性键的是（ ）
A．CO2B．CH4C．C2H4D．NH4Cl
【考点】 共价键的极性
【题点】 共价键极性的判断
答案 C
解析 CO2、CH4中只含有极性键；C2H4中含有极性键和非极性键；NH4Cl中含有极性键和离子键。
2．下列化学键中，键的极性最强的是（ ）
A．H—FB．H—OC．H—ND．H—C
【考点】 共价键的极性
【题点】 共价键极性的强弱的比较
答案 A
解析 同周期元素随着核电荷数的增加，电负性逐渐增大，F、O、N、C这四种元素中C的电负性最小，F的电负性最大，所以H—F键的极性最强。
3．下列叙述正确的是（ ）
A．离子化合物中不可能存在非极性键
B．非极性分子中不可能既含有极性键又含有非极性键
C．非极性分子中一定含有非极性键
D．不同非金属元素的原子之间形成的化学键都是极性键
【考点】 共价键的极性
【题点】 共价键极性的判断
答案 D
解析 过氧根离子的电子式为
，其中含有非极性键，A错误；CH2==CH2、CH≡CH均为非极性分子，分子中C—H键为极性键，C==C键和C≡C键均为非极性键，B项错误；CO2、BF3、CCl4等是由极性键形成的非极性分子，C项错误；不同非金属元素原子形成的共用电子对发生偏移，形成极性键，D项正确。
4．（2019·益阳高二检测）下列关于丙醇（CH3CH2CH2OH）分子的说法正确的是（ ）
A．分子中共含有11个极性键
B．分子中含有配位键
C．分子中只含σ键
D．分子中含有1个π键
【考点】 共价键的极性
【题点】 共价键极性的判断
答案 C
解析 1个丙醇（CH3CH2CH2OH）分子中共含有9个极性键，A项错误；分子中不含有配位键，B项错误；分子中只有单键，所以只有σ键，C项正确、D项错误。
题组二 分子极性的判断
5．（2018·安徽六安一中月考）下列叙述正确的是（ ）
A．以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
B．以极性键结合起来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键
【考点】 分子极性的判断
【题点】 分子极性与键极性的关系
答案 A
解析 由非极性键结合起来的双原子分子一定为非极性分子，如氧气、氮气、氯气等，A项正确；以极性键结合起来的分子可能为非极性分子，如甲烷、二氧化碳等，B项错误；非极性分子可能为多原子化合物分子，如甲烷、二氧化碳等，C项错误；非极性分子中可能不含非极性键，如甲烷等，D项错误。
6．下列分子中，属于极性分子的是（ ）
A．CO2B．BeCl2C．BBr3D．COCl2
【考点】 分子极性的判断
【题点】 由分子立体构型判分子极性
答案 D
解析 根据价电子对互斥理论可得四种分子的结构如下：
O==C==O、Cl—Be—Cl、
、
。
A、B、C选项中，虽然分子中都含有极性键，但各键的空间排列对称，都为非极性分子；D项，分子中正负电荷的中心不重合，为极性分子。
7．下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是（ ）
A．CO2、H2SB．C2H4、CH4
C．Cl2、C2H2D．NH3、HCl
【考点】 分子极性的判断
【题点】 分子极性与共价键的极性的综合判断
答案 B
解析 A项中CO2和H2S都含极性键，但前者是非极性分子（直线形），后者是极性分子（V形）；B项中C2H4是平面形分子，CH4为正四面体形，均含极性键且均为非极性分子；C项中Cl2不含极性键；D项中NH3、HCl均为极性分子。
8．下列叙述正确的是（ ）
A．NH3是极性分子，分子中氮原子处在3个氢原子所组成的三角形的中心
B．CCl4是非极性分子，分子中碳原子处在4个氯原子所组成的正方形的中心
C．H2O是极性分子，分子中氧原子不处在2个氢原子所连成的直线的中心
D．CO2是非极性分子，分子中碳原子不处在2个氧原子所连成的直线的中心
【考点】 分子极性的判断
【题点】 由分子立体构型判断分子的极性
答案 C
解析 NH3是极性分子，N与3个H形成3个σ键，中心原子N的孤电子对数为
＝1，为三角锥形结构，故A项错误；CCl4是非极性分子，C与4个Cl形成4个σ键，中心原子C的孤电子对数为0，为正四面体形结构，故B项错误；H2O是极性分子，O与2个H形成2个σ键，中心原子O的孤电子对数为
＝2，为V形结构，故C项正确；CO2是非极性分子，C与2个O形成2个σ键和2个π键，中心原子C的孤电子对数为
＝0，为直线形结构，故D项错误。
9．（2019·山东淄博期中）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
【考点】 分子极性的判断
【题点】 分子极性与共价键的极性的综合判断
答案 B
解析 CO2是非极性分子，A项错误；非金属性：
F>Cl>Br>I，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。
10．已知H2O2的分子空间结构可在二面角中表示，如图所示，则有关H2O2结构的说法中不正确的是（ ）
A．分子的正、负电荷中心不重合
B．H2O2分子内既含极性键又含非极性键
C．H2O2是极性分子
D．H2O2是非极性分子
【考点】 分子极性的判断
【题点】 分子极性与共价键的极性的综合判断
答案 D
解析 由题图知，H2O2分子的立体构型是二面角形，所以正、负电荷中心不重合，A正确；H2O2是共价化合物，氢原子与氧原子之间形成极性共价键，氧原子和氧原子之间形成非极性共价键，B正确；H2O2分子正、负电荷中心不重合，为极性分子，C正确、D错误。
题组三 范德华力及对物质性质的影响
11．（2018·南山中学期中）下列说法中正确的是（ ）
A．分子间作用力越大，分子越稳定
B．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高
C．相对分子质量越大，其分子间作用力越大
D．分子间只存在范德华力
【考点】 范德华力
【题点】 范德华力与分子的物理性质
答案 B
解析 分子间作用力主要影响物质的物理性质，化学键主要影响物质的化学性质，分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高，B正确、A不正确；分子的组成和结构相似时，相对分子质量越大，其分子间作用力越大，C不正确；分子间不只有范德华力，D不正确。
12．（2019·保定高二检测）下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是（ ）
A．CI4、CBr4、CCl4、CF4的熔、沸点逐渐降低
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
D．CH3—CH3、CH3—CH2—CH3、（CH3）2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高
【考点】 范德华力
【题点】 范德华力与分子的物理性质
答案 B
解析 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；C项，F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相似，分子间作用力随相对分子质量的增大而增大，故其熔、沸点逐渐升高；D项，烷烃分子之间的作用力随相对分子质量的增大而增大，故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高，在烷烃的同分异构体中，支链越多，分子间作用力越小，熔、沸点越低，故异丁烷的沸点低于正丁烷。
13．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，具有直线形结构的非极性分子是________。
（3）以极性键相结合，具有正四面体结构的非极性分子是________。
（4）以极性键相结合，具有三角锥形结构的极性分子是________。
（5）以极性键相结合，具有V形结构的极性分子是_______________________________。
（6）以极性键相结合，且分子极性最强的是________。
【考点】 分子极性的判断
【题点】 分子极性与键极性的综合判断
答案
（1）N2
（2）CS2 （3）CH4 （4）NH3 （5）H2O （6）HF
解析 极性键是由电负性不同的元素的原子形成的共价键，且两元素的电负性相差越大，形成的键的极性越强；分子立体构型由中心原子的杂化方式决定。
14．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分子的立体构型__________（填“相似”或“不相似”），P—H键__________（填“有”或“无”）极性，PH3分子________（填“有”或“无”）极性。
（2）NH3与PH3相比，热稳定性更强的是________________________________________。
【考点】 分子极性的判断
【题点】 由分子立体构型判分子极性
答案
（1）相似 有 有
（2）NH3
解析
（1）N、P属于同主族元素，NH3分子与PH3分子的立体构型相似，均为三角锥形，是极性分子。
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可知，N的非金属性比P强。
由元素的非金属性与简单氢化物的热稳定性的关系可知，NH3的热稳定性比PH3强。
15．（2018·四川资阳期末）已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第一个长周期，短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3，它们形成的化合物的分子式是XY4。
试回答：
（1）X元素的基态原子的核外电子排布式为__________________________，Y元素原子最外层电子排布图为______________________。
（2）若X、Y两元素电负性分别为1.8和3.0，则XY4中X与Y之间的化学键为________（填“共价键”或“离子键”）。
（3）XY4的立体构型为________________形，中心原子采取________________杂化，分子为____________（填“极性分子”或“非极性分子”）。
（4）XY4的沸点与SiCl4比较：
______________（填化学式）的高，原因是____________________
________________________。
【考点】 分子间作用力——范德华力
【题点】 范德华力概念及强弱比较
答案
（1）1s22s22p63s23p63d104s24p2（或[Ar]4s24p2）
（2）共价键 （3）正四面体 sp3 非极性分子 （4）GeCl4 组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高
解析 第四周期ⅣA族元素为Ge，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]4s24p2，Y元素原子的最外层电子数比内层电子总数少3，Y是氯，Y元素原子最外层电子排布图为
。
XY4中X与Y形成的是共价键，立体构型为正四面体形，中心原子为sp3杂化，为非极性分子，分子间的作用力是范德华力。
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