归纳与整理课堂实录及点评

选修三《分子的结构与性质》教学设计

【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

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δ表示；共用电子对偏离的一方带正电荷用δ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：NaOH 8)、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

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-H∙∙∙Y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H∙∙∙Y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-H∙∙∙Y中X与Y原子的核间距离。

氢键的键能是指被破坏H∙∙∙Y键所需要的能量。氢键的键能约为15-30kJmol-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

分子之间存在着一种较弱的相互氢原子与电负性很大、半径很小的原子X（F，O，作用

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-H∙∙∙Y形式的物质

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) 概念

存在范围

强度比较

结合能大约只有几个千卡·摩尔-1，氢键的键能约为15-30kJmol-1，比一般化学键的键比化学键能约小一二个数量级

能小得多，和范德华力的数量级相同，比范德华力要大。

相对分子质量越大，范德华力越(1)氢键的强弱与X和Y的电负性大小有关。电负强；(主要因素) 性越大，氢键越强。

分子的极性越大，范德华力越强。

(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。

影响强度的因素

对于结构相似时的物质来说，相对(1)对沸点和熔点的影响

对物质性质的影响

分子质量越大，分子间作用力越(2)对溶解度的影响

大，物质的熔点、沸点也越高。

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：O2＞N2，HI＞HBr＞HCl，CS2＞CO2，CCl4＞CH4。

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：CO＞N2

(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HF＞HI，H2O＞H2Te

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

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

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(

)

A．NH3分子是极性分子

B．NH3分子内三个N—H键的键长相等，键角相等

C．NH3分子内三个N—H键的键长相等，3个键角都等于107°18′

D．NH3分子内三个N—H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107°18′则接近于正四面体的109°28′，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】下列分子是极性分子的是(

) A．PCl3

B．SO3

C．BF3

D．CS2

【解析】PCl3中P的最外层有5个电子，其化合价为+3，中心原子的化合价的绝对值不等于原子的最外层电子数，属于极性分子，A正确；SO3中S的最外层有6个电子，其化合价为+6，中心原子的化合价的绝对值

等于原子的最外层电子数，属于非极性分子，B错误；BF3中B的最外层有3个电子，其化合价为+3，中心原子的化合价的绝对值等于原子的最外层电子数，属于非极性分子，C错误；CS2中C的最外层有4个电子，其化合价为+4，中心原子的化合价的绝对值等于原子的最外层电子数，属于非极性分子，D错误。

【答案】A 【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、CH4

C．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F＞O＞C＞N；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

(双选)有五个系列含同族元素的物质，101.3 kPa时测得它们的沸点(℃)如下表所示：

①

②

③

④

⑤

He：－268.8 F2：－187.0 (c)：19.4 H2O：100.0 CH4：－161.0 (a)：－249.5 Cl2：－33.6 HCl：－84.0 H2S：－60.0 SiH4：－112.0 Ar：－185.8 (b)：58.7 HBr：－67.0 (d)：－42.0 GeH4：－90.0 Kr：151.7 I2：184.0 HI：－35.3 H2Te：－1.8 (e)：－52.0 对应上表中的内容，下列叙述正确的是(

)

A．a、b、c的化学式分别为Ne、Br2、HF

B．系列②中的物质均有氧化性；系列③中的物质对应的水溶液均呈强酸性

C．系列④中各化合物的稳定性顺序为：H2O＞H2S＞H2Se＞H2Te D．上表中的HF和H2O由于氢键的影响，其分子特别稳定

【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】根据表中排列规律很容易得出a、b、c、d、e的化学式分别为Ne、Br2、HF、H2Se、SnH4；系列②中F2、Cl2、Br2、I2均有氧化性，但系列③中HF的水溶液呈弱酸性；根据同主族元素化合物性质递变规律可知，稳定性：H2O＞H2S＞H2Se＞H2Te；氢键只影响HF和H2O的物理性质(如沸点)，不影响其化学性质(如分子稳定性)。

【答案】AC 【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(

)

A．CF2

B．

C．CH3CH2OH

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。