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分子的性质【学习目标】1、知道极性共价键和非极性共价键；结合常见物质分子立体结构会判断极性分子和非极性分子。2、理解范德华力、氢键的概念及其对物质性质的影响。3、从分子结构的角度，认识“相似相溶”规律。4、了解“手性分子”的结构及其在生命科学等方面的应用。5、能用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性。【要点梳理】要点一、共价键的极性-极性键和非极性键【高清课堂：分子结构与性质#键的极性与分子的极性】1、分类依据：共用电子对是否偏移，发生偏移为极性键；不发生偏移为非极性键。说明：极性键中共用电子对偏向的一方带负电荷用表示；共用电子对偏离的一方带正电荷用表示。2、判断技巧：形成共价键的两原子是否为同种原子，如相同，为非极性键；如不同，为极性键。原子电负性（元素非金属性）差值越大的，共用电子对偏移程度大，键的极性就越大。要点诠释：化学键类型和物质类别的关系1）、不含有化学键的物质：稀有气体分子。2）、只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质。如：H2、P4、金刚石等3）、只含极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的共价化合物。如：HCl、NH3等4）、既有非极性共价键又有极性共价键的物质：如：H2O2、C2H2、CH3CH3、C6H6等5）、只含有离子键的物质：活泼金属与活泼非金属元素形成的化合物。如：Na2S、CsCl、K2O、NaH等6）、既有离子键又有非极性键的物质：如：Na2O2、CaC2等7）、既有离子键又有极性键的物质：如：NaOH8）、有离子键、共价键、配位键组成的物质：如：NH4Cl要点二、分子的极性1、非极性分子：正负电荷中心重合的分子称为非极性分子，它的分子中各个键的极性的向量和等于零。 例如：X2型双原子分子(如H2、Cl2、Br2等)、XYn型多原子分子中键的极性互相抵消的分子(如CO2、CCl4等)都属非极性分子。2、极性分子：正负电荷中心不重合的分子称为极性分子，它的分子中各个键的极性向量和不等于零。例如：XY型双原子分子(如HF、HCl、CO、NO等),XYn型多原子分子中键的极性不能互相抵消的分子(如SO2、H2O、NH3等)都属极性分子。3、分子极性的判断方法：(1).全部由非极性键构成的分子一般是非极性分子。(O3例外)(2).由极性键构成的双原子分子一定是极性分子。(3).在含有极性键的多原子分子中，如果结构对称则键的极性得到抵消，其分子为非极性分子。如果分子结构不对称，则键的极性不能完全抵消，其分子为极性分子。(4).ABn型分子极性简便判别方法A.孤对电子法在ABn型分子中，若中心原子A无孤对电子(未成对电子)，则是非极性分子，若中心原子A有孤对电子则是极性分子。例如：CO2、CH4、SO3中心原子(C、S)无孤对电子，是非极性分子。而像H2O、NH3、NP3中心原子(O、N)有孤对电子，则为极性分子。B.空间形状法 具有平面三角形、直线形、正四面体形等完全对称结构的分子为非极性分子；而折线形、三角锥形等非完全对称型分子为极性分子。例如：SO3、BF3(平面三角形)，CO2、CS2(直线形)、CH4、CCl4(正四面体形)的分子为非极性分子；H2O、H2S(折线形)，NH3、PH3(三角锥形)的分子是极性分子。 C.化合价法ABn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(最高正价)时，该分子为非极性分子。例如：PCl5中P的化合价为+5价，所以PCl5 是非极性分子。PCl3中P的化合价为+3价，所以PCl3 是极性分子。要点诠释：（1）极性键与极性分子，非极性键与非极性分子不存在对应关系。（2）由非极性键形成的双原子、多原子分子，其正电中心和负电中心重合，所以一般都是非极性分子。（3）含极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性向量和是否等于零而定。要点三、范德华力1、概念：分子之间存在着一种较弱的相互作用，其结合能大约只有几个千卡摩尔-1，比化学键能约小一二个数量级。气体分子能凝聚成液体或固体，主要就靠这种分子间作用。因为范德华第一个提出这种相互作用，所以常叫做范德华力。2、影响因素：相对分子质量越大，范德华力越强；（主要因素）分子的极性越大，范德华力越强。3、对物质性质的影响。 对于结构相似的物质来说，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔点、沸点也越高要点四、氢键【高清课堂：分子结构与性质#氢键】1、概念：氢原子与电负性很大、半径很小的原子X（F，O，N）以共价键形成强极性键H-X，这个氢原子还可以吸引另一个键上具有孤对电子、电负性大、半径小的原子Y，形成具有X-HY形式的物质。这时氢原子与Y 原子之间的相互作用叫做氢键（以HY表示）。 分类：分子间氢键与分子内氢键 2、一般分子形成氢键必须具备两个基本条件： （1）分子中必须有一个与电负性很强的元素形成强极性键的氢原子。 （2）分子中必须有带孤对电子，电负性大，原子半径小的元素。 3、影响因素：（1）氢键的强弱与X和Y的电负性大小有关，电负性越大，氢键越强。（2）氢键的强弱还和Y的半径大小有关，Y 的半径越小，越能接近H-X键，形成的氢键也越强。4、氢键的键长和键能：氢键的键长是指X-HY中X与Y原子的核间距离。氢键的键能是指被破坏HY键所需要的能量。氢键的键能约为15-30kJmol-1，比一般化学键的键能小得多，和范德华力的数量级相同，比范德华力要大。5、对物质性质的影响。 （1）对沸点和熔点的影响 在同类化合物中，能形成分子间氢键的物质，其熔点、沸点要比不能形成分子间氢键的物质的熔点、沸点高些。因为要使固体熔化或液体汽化，不仅要破坏分子间的范德华力，还必须提供额外的能量破坏氢键。（2）对溶解度的影响 在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。 说明：分子内氢键的形成，使分子具有环状闭合的结构。一般会使物质的熔沸点下降,在极性溶剂中的溶解度降低。要点诠释：I、范德华力与氢键的比较 范德华力氢键概念分子之间存在着一种较弱的相互作用氢原子与电负性很大、半径很小的原子X（F，O，N）以共价键形成强极性键H-X，这个氢原子还可以吸引另一个键上具有孤对电子、电负性大、半径小的原子Y，形成具有X-HY形式的物质存在范围分子间某些含强极性键氢化物的分子间（HF、H2O、NH3）或分子内（某些有机物）强度比较结合能大约只有几个千卡摩尔-1，比化学键能约小一二个数量级氢键的键能约为15-30kJmol-1，比一般化学键的键能小得多，和范德华力的数量级相同，比范德华力要大。影响强度的因素相对分子质量越大，范德华力越强；（主要因素）分子的极性越大，范德华力越强。（1）氢键的强弱与X和Y的电负性大小有关。电负性越大，氢键越强。（2）氢键的强弱还和Y的半径大小有关，Y 的半径越小，越能接近H-X键，形成的氢键也越强。对物质性质的影响对于结构相似时的物质来说，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔点、沸点也越高。（1）对沸点和熔点的影响 （2）对溶解度的影响 II、含范德华力或氢键的物质熔沸点大小比较规律（1）组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高。 例如：熔沸点：O2N2，HIHBrHCl，CS2CO2，CCl4CH4。 说明：有机物中，同系物之间遵循这个规律。（2）组成和结构不相似的物质，分子极性越大，熔沸点越高。 例如：CO与N2，前者为极性分子后者为非极性分子，所以熔沸点：CON2（3）在同分异构体中，一般的说，支链越多，熔沸点越低。 例如：沸点：正戊烷异戊烷新戊烷（4）芳香族化合物中，其熔沸点高低顺序是邻间对位化合物。 例如：沸点：邻二甲苯间二甲苯对二甲苯（5）当分子中存在氢键时，其熔沸点会突然增大。 例如：沸点HFHI，H2OH2Te要点五、溶解性1、相似相溶原理 （1）极性溶剂（如水）易溶解极性物质 （2）非极性溶剂（如苯、汽油、四氯化碳、酒精等）能溶解非极性物质（Br2、I2等）（3）含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟基（-OH）能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸。2、影响物质溶解的因素（1）内因：相似相溶原理（2）外因：影响固体溶解度的主要因素是温度；影响气体溶解度的主要因素是温度和压强。（3）其他因素：A如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶解度增大，且氢键越强，溶解性越好。如：NH3。B溶质与水发生反应时可增大其溶解度，如：SO2。要点六、手性【高清课堂：分子结构与性质#手性】1、概念原子组成和原子排列方式相同，但是不能重合，而互为镜像关系的两种物质，互称为手性异构体2手性碳原子的判断 同一个C原子连接4个不同的原子或原子团，为手性碳原子3手性分子的判断一般来说，分子中有手性碳原子即为手性分子。要点七、无机含氧酸的酸性【高清课堂：分子结构与性质#无机含氧酸的酸性】1、经验规律：将酸改写成(HO)-mROn的形式，n值越大，酸性越强2、规律：同主族,从上向下，非金属性减弱，最高价氧化物对应水化物酸性减弱；同周期,从左至右，非金属性增强，最高价氧化物对应水化物酸性增强；同一元素，不同价态的元素含氧酸酸性高价大于低价。【典型例题】类型一：关于键的极性、分子的极性例1下列有关叙述中，正确的是 （ ）A.按共用电子对是否偏移可以把共价键划分为极性键和非极性键B.同种元素的原子间形成的共价键一定是极性共价键C.极性键肯定没有非极性键牢固D.两个原子之间共用两个电子对，形成的化学键一定有极性【思路点拨】本题考查共价键的极性以及共价键形成分子的极性，注意区分两者间的差别。【解析】B中应该是非极性键;C中键能决定了共价键的稳定性,键的极性反映的是分子中电性分布情况,两者没有必然的联系；D中键的极性表示的是，共用电子对的偏离情况，只要是同种原子，吸引电子的能力是一样的，所以无论共有几对电子，都是非极性共价键。【答案】A【总结升华】若形成共价键的两个原子相同，则该键必为非极性键；若不同则为极性键。由共价键构成的分子，若高度对称、正负电荷中心重合，则该分子为非极性分子，反之为极性分子。例2 NH3分子的空间构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，其理由是（ ）ANH3分子是极性分子BNH3分子内三个NH键的键长相等，键角相等CNH3分子内三个NH键的键长相等，3个键角都等于10718DNH3分子内三个NH键的键长相等，3个键角都等于120【解析】本题可以通过反证法来分析。假设NH3分子是正三角形的平面结构，则其键角应为120，分子无极性；若NH3分子是极性分子，说明NH3分子不是正三角形的平面结构，故A正确。若键角为10718则接近于正四面体的10928，说明NH3分子应为三角锥形。【答案】A、C举一反三：【变式1】下列固体：（1）干冰，（2）石英，（3）白磷，（4）固态四氯化碳，（5）过氧化钠，由具有极性键的非极性分子构成的一组是 （ ）A、（2）（3）（5） B、（2）（3） C、（1）（4） D、（1）（3）（4）（5）【解析】（2）石英:属于直接由原子构成的物质，不存在SiO2分子。（3）白磷：P4中只存在非极性键，属于非极性分子。（5）过氧化钠：属于离子化合物。【答案】C【变式2】实验测得 BeCl2为共价化合物，两个BeCl键间的夹角为180。由此可见，BeCl2属于（ ）A由极性键构成的极性分子 B由极性键构成的非极性分子C由非极性键构成的极性分子 D由非极性键构成的非极性分子【解析】键角180说明分子为直线形，正负电荷中心重合为非极性分子；Be、Cl为不同原子，所以两者之间形成的共价键是极性共价键。【答案】B【变式3】CH4、NH3、H2O和HF分子中，共价键的极性由强到弱的顺序是 （ ）A. CH4、NH3、H2O、HF B. HF、H2O、NH3、CH4C. H2O、HF、CH4、NH3 D. HF、H2O、CH4、NH3【解析】非金属性越强，吸引电子的能力越强，电子对偏离的程度越大；所以，共价键的极性强弱与非金属性强弱成正比。因为：非金属性FOCN；所以B正确。【答案】B类型二： 有关范德华力、氢键概念的判断和理解例3你认为下列说法中正确的是 （ ）A、氢键存在于分子之间，不存在于分子之内B、对于组成和结构相似的分子，其范德华力随着相对分子质量的增大而增大C、NH3极易溶于水而CH4难溶于水的原因只是因为NH3是极性分子，CH4是非极性分子D、冰熔化时只破坏范德华力【思路点拨】本题考查分子间作用力，明确范德华力和分子间氢键均属于分子间作用力，注意其相同点和不同点。【解析】A中：某些有机物分子内也可能形成氢键；C中：除了相似相溶原理，NH3与水分子之间可以形成氢键，也是它极易溶于水的原因。D中水分子间还存在氢键。【答案】B【总结升华】分子间普遍存在范德华力；分子中的氢原子与电负性很大、半径很小的原子如F，O，N等以共价键形成强极性键为氢键。氢键的作用力比范德华力更强。举一反三：【变式1】下列关于范德华力影响物质性质的叙述中，正确的是 （ ）A.范德华力是决定由分子构成物质熔、沸点高低的唯一因素B.范德华力与物质的性质没有必然的联系C.范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质D.范德华力仅是影响物质部分物理性质的一种因素【解析】氢键会影响物质的熔沸点，所以A不对；范德华力与物质的化学性质无关，主要影响物质的物理性质，但不是决定物理性质的唯一因素，所以B、C不对。【答案】D类型三：有关物质的溶解性、手性、酸性等的判断和理解例4 下列说法正确的是 （ ） A. HF、HCl、HBr、HI的熔点沸点依次升高。 B. H2O的熔点、沸点大于H2S的是由于H2O分子之间存在氢键。 C. 乙醇分子与水分子之间只存在范德华力。 D. 氯的各种含氧酸的酸性由强到弱排列为HClOHClO2HClO3HClO4 【思路点拨】本题考查分子物理性质及其影响因素，注意“结构决定性质”的理解。【解析】A错，因为HF分子间存在氢键，所以沸点最高；C中，乙醇分子间也存在氢键；根据含氧酸的酸性强弱规律：(HO)-mROn中n越大，酸性越强，所以HClO4的酸性是最强的。【答案】B 【总结升华】物质的溶沸点受分子间作用力影响且正相关；无机含氧酸酸性受经验规律及非金属性影响；分子的手性受连接原子团的影响。例5下列化合物中含有手性碳原子的是( )ACF2 B CCH3CH2OH D【解析】根据手性分子的规律：如果碳原子相连的四个原子或原子团不同时，则该碳原子为手性碳原子；所以，只有D符合题意。【答案】D 举一反三：【变式1】下列物质中，难溶于CCl4的是 （ ） A碘单质 B 水 C 苯 D甲烷【解析】根据相似相溶规律：A、C、D与CCl4分子都是非极性分子，只有B是极性分子。【答案】B【变式2】有机物CH3COOCH2CH(CH2OH)CHO具有光学特性，也能发生下列反应，请问发生哪种反应后，该有机物仍具有光学活性 （ ）A. 消去反应 B. 水解反应 C. 银镜反应 D.加成反应【解析】在CH3COOCH2CH(CH2OH)CHO分子中，C为手性碳原子；只有发生银镜反应时它的手性才不变。
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