高中化学同步讲义（选择性必修二）第10讲 2.6共价键的极性（学生版）

第10课共价键的极性1.了解共价键的极性。2.了解分子的极性及产生极性的原因。一、键的极性1.极性共价键和非极性共价键共价键极性共价键非极性共价键成键原子种原子（电负性不同）原子（电负性相同）电子对偏移偏移成键原子的电性一个原子呈正电性(δ+)，一个原子呈电性（δ—）性示例H2、O2、Cl2等2.键的极性的产生原因：共价键的极性：由于共用电子对发生时，使化学键产生了呈电性(δ+)和呈负电性(δ-)两极。3.共价键的极性表示方法——极性向量极性向量可形象地描述极性键的电荷分布情况，极性向量指向的一端，说明该处负电荷更为集中。非极性键无极性向量，说明在非极性键里，正负电荷的中心是的。4.键的极性的影响因素：共价键的极性只取决于成键原子的元素或电负性的，与其他因素无关。①种非金属元素原子间形成的共价键是极性键；种非金属元素原子间形成的共价键是性键②电负性差值越的两原子形成的共价键的极性越；③共用电子对偏移程度越，键的极性越。5.极性共价键和非极性共价键的判断①根据组成元素同种元素:A—A型为②根据共用电子对是否偏移共用电子对有③根据元素的电负性成键原子电负性6.存在：①共价键：非金属单质(如O2、P4、石墨等，但稀有气体除外)；某些共价化合物（如H2O2、CH2=CH2）或离子化合物（如Na2O2）；②共价键：共价化合物（如H2O、CH4、HCl、HCN）或含原子团的某些离子化合物（如NaOH、Na2SO4、NaCN）。二、分子的极性1.极性分子：分子中的正电中心和负电中心，使分子的某一个部分呈正电性(δ+),另一部分呈负电性(δ-),这样的分子是极性分子。2.非极性分子：分子中的正电中心和负电中心，这样的分子是非极性分子。3.分子极性的判断1）可依据分子中化学键的极性的向量和进行判断分子的极性必须依据分子中极性键的极性的是否等于0而定。当分子中各个键的极性的向量和等于时，是分子，否则是分子。2）可根据分子中的正电中心和负电中心是否重合判断3）定性判断（1）单质分子均为性分子（例外O3为极性分子）；（2）根据键的极性判断。共价键是否有极性是分子是否有极性的前提条件，如果分子中不存在极性键，该分子一定不是性分子（例外O3为极性分子）；对于双原子分子来说，键的极性和分子的极性是的。（3）多原子分子：①孤对电子法:如为ABn型，若中心原子A中孤对电子，为非极性分子，中心原子A中孤对电子，则为极性分子。②几何对称法:如为ABn型，如果各极性键在平面内或空间均匀排列，呈中心或呈正多边形、正多面体分布，该分子一定是非极性分子，反之为极性分子。通常有以下几种情况：型对称，如CO2等（键角180°）；分子，如BF3（键角120°）；型分子，如CCl4、CH4（键角109°28′）。以上几类均为分子，而NH3分子为三角锥型（键角107°18′），H2O分子为V型（键角104.5°）等均为分子。③中心原子化合价法: 如为ABn型，若中心原子A的化合价的绝对值A的主族序数，则为非极性分子；若中心原子A的化合价的绝对值A的价层电子数，则为极性分子；化学式BF3CO2PCl5SO3H2ONH3SO2中心原子化合价的绝对值3456234中心原子价层电子数3456656分子极性性性性性性性性【特别提醒】a、一般情况下，单质分子为非极性分子，但O3是形分子，其空间结构称，故O3为分子。b、H2O2的结构式为H—O—O—H,空间结构是，是的，为分子。4）实验定性证明——带电体引流法带电体引流法实验：用毛皮摩擦玻璃棒分别靠近CCl4液流和H2O流，水流发生，说明水分子具有极，同理，用同样的方法可以测定其它纯液体流分子的极性，液体流偏移的分子具有极性，液体流偏移的分子无极性。5）根据相似相溶原理判断。极性分子组成的溶质溶于极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质溶于非极性分子组成的溶剂。如水为极性溶剂，HCl、NH3极易溶于水，说明它们为分子，Br2、I2、CCl4等不易溶于水，说明它们是分子。【思考与讨论p52】参考答案：(1)极性分子：HCl；非极性分子：H2、O2、Cl2。(2)均为非极性分子。(3)极性分子：HCN、HO、NH3、CH3Cl；非极性分子：CO2、BF3、CH4。4.键的极性与分子极性的关系(1)只含非极性键的分子是非极性分子（除O3）；(2)含有非极性键的分子是非极性分子(如H2O2)；(3)极性分子中有极性键（如H2O），非极性分子中含有非极性键(如CO2)；(4)只含有极性键的分子是极性分子(如CH4)；(5)极性分子只含有极性键(如C2H5OH)；(6)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，等于时是非极性分子。三、键的极性对化学性质的影响2．诱导效应：(1)概念：在分子中引进一个原子或原子团后，可使分子中电子云密度分布发生变化，而这种变化不但发生在直接相连部分，也可以影响到不直接相连部分，这种因某一原子或基团的极性，σ键电子沿着原子链向某一方向移动，引起诱导效应。氯原子取代碳上的氢后，因为氯原子的电负性较强，因此C—Cl键的电子不能均匀分布，电子向氯原子偏移，在C—Cl键中，带正电的一端又吸引邻近碳上的电荷，因此使氯原子邻近的C—Cl键的电子也产生偏移。共用电子对并不完全转移到另一个原子，只是电子云密度分布发生变化，即键的极性发生变化，性质发生变化。(2)分类：由于电负性不同，如氟、氯、溴、碘、羟基、硝基等基团具有的诱导效应，烷基在一定条件下体现为的诱导效应，故烷基为基团。3.含氧酸的酸性大小与其分子组成和结构的关系(1)规律：键的极性对羧酸酸性大小的影响实质是通过改变羧基中羟基的极性而实现的，羧基中羟基的极性越，越电离出H+，则羧酸的酸性越。(2)羧酸的酸性大小与其分子组成和结构的关系①羧酸酸性的表示方法:羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量，pKa＝－lgKa，pKa越小，酸性越强。②与羧基相邻的共价键的极性越大，过传导作用使羧基中羟基的极性越大，则羧酸的酸性越大。如含卤素原子的一元羧酸的酸性A.三氟乙酸的酸性三氯乙酸的，这是由于氟的电负性氯的电负性，F—C的极性Cl—C的极性，使F3C—的极性Cl3C—的极性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大，更易电离出氢离子，即F3C—的吸电子诱导效应Cl3C—，使羧酸的酸性增强。B.三氯乙酸的酸性二氯乙酸的酸性，二氯乙酸的酸性氯乙酸的酸性。C.烃基是推电子基团，即将电子推向羟基，从而羟基的极性，导致羧酸的酸性。一般地，烃基越，推电子效应越，羧酸的酸性越。例如：甲酸的酸性乙酸的。(3)无机含氧酸酸性强弱与其分子组成和结构的关系无机含氧酸酸性强弱也可以从键的极性角度加以解释。以P、S、Cl最高价含氧酸为例，它们的分子式为H3PO4、H2SO4、HClO4，结构式写作：，非羟基氧原子(指不与H结合的氧原子)是电负性大的原子，吸引电子能力强，三种酸分子中，P、S、Cl原子结合的非羟基氧原子个数依次增(分别为1、2、3)，导致羟基的极性依次增，更易电离出氢离子，所以酸性：H3PO4H2SO4HClO4，这也正好与元素周期律的结论相吻合。再如H2SO3与H2SO4，结构式为，硫原子结合的非羟基氧原子个数分别为1、2，同理可分析出酸性：H2SO3H2SO4。【思考与讨论p54】参考答案：如H2O是弱电解质，而CH3CH2OH是非电解质，这是因为CH3CH2-对-OH的影响，使-OH电离出的能力减弱了。再如在常温下CH4和苯都不能使酸性KMnO4溶液褪色，而甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，这是因为苯环吸电子效应对-CH3的影响，使-CH3的还原性增强了。►问题一键的极性与分子极性的关系【典例1】下列关于键的极性和分子极性的说法中，错误的是A．只有非极性键的分子一定是非极性分子B．含极性键的非极性分子，其空间结构是对称的C．不同元素形成的双原子分子一定是极性分子D．极性分子中一定只含有极性键【变式1-1】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．乙炔【变式1-2】实验测得BeCl2为共价化合物，两个Be—Cl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►问题二键的极性对物质化学性质的影响【典例2】基团之间相互影响使官能团中化学键的极性发生变化，从而影响官能团和物质的性质。下列有关叙述中错误的是A．乙醇(CH3CH2OH)与氢溴酸反应生成溴乙烷(CH3CH2Br)，乙醇分子中断裂碳氧键B．与足量Na反应置换出，乙醇分子中断裂氢氧键C．羟基中氢氧键的极性：D．酸性：甲酸【变式2-1】已知下列三种有机酸：下列有关说法正确的是()A．Ka甲>Ka乙>Ka丙B．酸性强弱顺序为丙>乙>甲C．相同浓度的三种酸，pH由小到大顺序：甲<乙<丙D．可发生反应：【变式2-2】20世纪60年代，美国化学家鲍林提出了一个经验规则：设含氧酸的化学式为HnROm，其中(m－n)为非羟基氧原子数。鲍林认为含氧酸的酸性强弱与非羟基氧原子数(m－n)的关系如下表：m－n0123含氧酸酸性强弱弱中强强很强实例HClOH3PO4HNO3HClO4试简要回答下列问题：(1)按此规则判断，H3AsO4、H2CrO4、HMnO4酸性由弱到强的顺序为。(2)H3PO3和H3AsO3的形式一样，但酸性强弱相差很大。已知H3PO3为中强酸，H3AsO3为弱酸，试推断H3PO3和H3AsO3的分子结构：。(3)按此规则判断碳酸应属于酸，与通常认为的碳酸的强度是否一致？，其可能的原因是。1．三氯化硼(BCl3)的熔点为-107℃，沸点为12.5℃，能水解，其分子中键与键之间的夹角为120°，下列有关叙述正确的是A．三氯化硼在液态时能导电而在固态时不能导电B．三氯化硼中心原子采用sp杂化C．三氯化硼分子呈正三角形，属于非极性分子D．三氯化硼分子空间结构类似三氯化磷2.实验测得BeCl2为共价化合物，两个Be—Cl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3.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CCl4 B．CO2和CS2 C．NH3和CH4 D．H2O和HBr4．下列有关含高能量的正离子N的化合物N5AsF6的叙述正确的是A．化合物N5AsF6中F化合价为+3B．N中氮氮原子间以共用电子对结合C．N5AsF6化合物是共价分子D．N5AsF6化合物是极性分子5.下列羧酸中酸性最弱的是A． B． C． D．6．在下列物质中：①HCl②N2③H2O2④Na2O2⑤CH4(1)只存在非极性键的分子是_______；只由极性键构成的极性分子是_______(填序号，下同)。(2)既有非极性键，又有极性键构成的分子是_______。(3)既有离子键，又有共价键的是_______。(4)既有σ键又有π键的是_______。1．下列分子中共价键的极性强弱顺序正确的是()A.CH4>NH3>H2O>HFB.HF>H2O>NH3>CH4C.H2O>HF>CH4>NH3D.HF>H2O>CH4>NH32.下列说法中正确的是A．硫难溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，不能说明分子极性：H2O>C2H5OH>CS2B．甲烷可以形成甲烷水合物，是因为甲烷分子与水分子之间形成了氢键C．同一元素的含氧酸，该元素的化合价越高，其酸性越强，氧化性也越