2.3 分子的结构与物质的性质 课件高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第二章分子结构与性质第三节

分子的结构与物质的性质1.认识分子间存在相互作用，知道范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力。2.能说明范德华力对物质熔点、沸点等性质的影响，形成“结构决定性质”的基本概念。3.能说明氢键对物质熔点、沸点等性质的影响核心素养

发展目标键的极性和分子的极性

一

通俗地讲，微波是一种高频率的电磁波，其本身并不产生热，在宇宙、自然界中到处都有微波，但存在自然界的微波，因为分散不集中，故不能加热食品。微波炉乃是利用其内部的磁控管，将电能转变成微波，以每秒2450MHZ的振荡频率穿透食物，当微波被食物吸收时，食物内之极性分子（如水、脂肪、蛋白质、糖等）即被吸引以每秒钟24亿5千万次的速度快速振荡，使得分子间互相碰撞而产生大量的摩擦热，微波炉即是利用此种由食物分子本身产生的摩擦热，里外同时快速加热食物的。

随着科技的发展，生活越来越便捷。高科技产品不断出现在生活的各个方面。曾经用火煮饭，然后变成用电磁炉，然后出现了微波炉，到现在出现的光波炉。极性共价键非极性共价键（一）键的极性——极性向量HClCl2一、键的极性和分子的极性δ+δ-3.03.02.13.03.共用电子对是否有偏向或偏离是由什么因素引起的呢?

电负性

1.键的极性的判断依据是什么？共用电子对是否有偏向或偏离2.判断方法同种非金属元素的原子间形成的共价键是非极性键。不同种非金属元素的原子间形成的共价键是极性键。（二）分子是否有极性实验证明以共价键结合的分子也有极性、非极性之分，那么分子的极性又是根据什么来判定呢？本质是正电中心和负电中心是否重合

1.分子极性可根据化学键的极性的向量和判断,依据分子中极性键的极性的向量和是否等于零而定。当分子中各个键的极性的向量和等于零时，是非极性分子，否则是极性分子。2.分子极性可根据根据共价键的极性和分子的空间结构判断BF3

CH4

非极性分子的正电中心和负电中心重合。(分子空间结构对称)3.根据中心原子最外层电子是否全部成键来判断：全部成键的一般为非极性分子，有未成键的一般为极性分子。4.根据中心原子的化合价进行判断：若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素原子的最外层电子数（价电子数），则为非极性分子，若不等则为极性分子。分子BF3CO2PCl5SO3(g)H2ONH3SO2中心原子化合价绝对值3456234中心原子价电子数3456656分子极性非极性非极性非极性非极性极性极性极性1.根据中心原子的化合价进行判断2.以下非金属单质分子，是极性分子还是非极性分子？P4C60非非多原子分子的空间构型决定分子的极性结构对称非极性分子结构不对称极性分子3.以下化合物分子中，哪些是极性分子，哪些是还是非极性分子？H2OCO2

HCNNH3BF3CH4CH3Cl极非极极非非极小结：键的极性与分子的极性的关系分子的极性分子的空间结构键长决定键的极性决定键角H2O2分子结构如右图，两个氢原子犹如在半展开一本书的两面上，两页纸面的夹角为93°52′，氧原子在书的夹缝上，O−H键与O−O键之间的夹角为96°52′。空间结构是不对称的，为极性分子。

p66臭氧分子的空间结构与水分子的相似，其分子有极性，但很微弱，仅是水分子的极性的28%。臭氧分子中的共价键是极性键，其中心氧原子是呈正电性的，而端位的两个氧原子是呈负电性的。由于臭氧的极性微弱，它在四氯化碳中的溶解度高于在水中的溶解度。臭氧是极性分子δ+δ-δ-O3是V形分子，其空间结构不对称，O3中的共价键是极性共价键，故O3为极性分子。A极性分子应用的实例（1）去污剂去油污的过程（2）细胞和细胞器的双分子膜有极性，称为亲水基团没有极性，称为疏水基团钠和水的反应钠和乙醇的反应2.键的极性对化学性质的影响HOHδ+δ-C2H5OHδ+δ-羟基的极性：水分子＞乙醇分子，水更易电离出氢离子。⑴乙醇分子中的C2H5−是推电子基团，使得乙醇分子中的电子云向着远离乙基的方向偏移，羟基的极性比水分子中的小。(2)键的极性对羧酸的酸性大小的影响①烷基(R−)是推电子基团，烷基越长推电子效应越大，使羧基中的羟基的极性越小，羧酸的酸性越弱。②碳原子数和卤素原子数均相同时，卤素的电负性越强，键的极性越大，则对应酸的酸性越强。CF3COOH＞CCl3COOH。羧酸pKa=-lgKa丙酸（C2H5COOH）4.88乙酸（CH3COOH）4.76甲酸（HCOOH）3.75氯乙酸（CH2ClCOOH）2.86二氯乙酸（CHCl2COOH）1.29三氯乙酸（CCl3COOH）0.65三氟乙酸（CF3COOH）0.23pKa越小，酸性越强卤素原子是吸电子基团.羧酸三氯乙酸（CCl3COOH）三氟乙酸（CF3COOH）pKa

0.650.233.04.0极性：F−C＞Cl−C极性：F3C−＞Cl3C−O−H极性不同酸性增强吸电子基团吸电子基团电负性：F>Clδ-δ+δ-δ+极性变大极性变更大-NO2>-CN>-F>-Cl>-Br>-I>−C

C−>-OCH3>-OH>-C6H5>-C=C>-H常见的吸电子基团：常见的推电子基团：(CH3)3C−>(CH3)2C−>CH3CH2−>CH3−>H−推电子基，将电子推向羟基，从而减小羟基的极性，导致羧酸的酸性减小。吸电子基,吸电子能力越强，使羧基中羟基的极性增大，更容易电离出H+

。无机含氧酸分子的酸性1.非金属性越强，非金属元素最高价含氧酸酸性越强;如：H3PO4<

H2SO4<HClO43.同一元素若能形成几种不同价态的含氧酸，其酸性依化合价的递增而递增；如：HClO<HClO2<HClO3<HClO4HClO:(HO)Cln=0;HClO2:(HO)ClOn=1HClO3:(HO)ClO2n=2;HClO4:(HO)ClO3n=3(HO)mROn，则非羟基氧原子数n值越大酸性越强。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_____________________________________。中强不一致溶于H2O的CO2并不能全部转化为H2CO3，CO2与H2O反应是可逆反应n值越大，则R的正电性越高，导致R-O-H中的O的电子向R偏移，因而在水分子的作用下就越容易电离出H+，酸性越强。酸元数判断∶(HO)mROn羟基氢个数。m元数,n强弱磷酸H3PO4三元酸次磷酸∶H3PO2一元酸亚磷酸∶H3PO3二元酸

NaH2PO2(HO)H2PO正盐/酸式盐？

HO−P−OH↑

O

H

(反例)硼酸∶H3BO3三元酸？H3BO3+H2O【H4BO4】-＋H+分子结构修饰与分子的性质楔形透视式（楔形式）用实线、实心楔、虚线楔表示分子三维结构。实线：在纸平面上实心楔：伸向纸面前方虚线楔：伸向纸面后方下列有关分子的结构与性质的说法正确的是()A、BBr3、NCl3分子的空间结构均为平面三角形B、SO2与CO2分子的空间结构均为直线形C、CH4和NH3中的分子的极性和共价键的极性均相同D、乙酸酸性大于丙酸，是因为乙基的推电子效应大于甲基D分子间的

作用力

二1.范德华力及其对物质性质的影响范德华(1837－1923)荷兰物理学家。修正了理想气体状态方程。对液体表面张力、毛细现象及附着力进行了计算。推导出物质在气、液、固三相相互转化条件下的临界点计算公式。1910年因研究气态和液态方程获诺贝尔物理学奖。分子间弱相互作用力被命名为范德华力。表面张力：水和空气接触面上的张力请分析下表中数据特点：范德华力很弱，比化学键的键能小1-2数量级。范德华力的存在：单质分子之间、稀有气体原子之间、共价分子之间；石墨片层之间。分子HClHBrHI范德华力(kJ/mol)21.1423.1126.00共价键键能(kJ/mol)431.8366298.7单质相对分子质量熔点/℃沸点/℃F238-219.6-188.1Cl271-101-34.6Br2160-7.258.78I2254113.5184.4结构

的分子，相对分子质量越

，范德华力越

，熔、沸越

。相似大大高卤素互化物是指不同卤素原子之间以共价键结合形成的化合物，XX′型卤素互化物与卤素单质的结构相似、性质相近。分子相对分子质量分子的极性熔点/℃沸点/℃CO28极性-205.05-191.49N228非极性-210.00-195.81相对分子质量

或

时，分子的极性越

，范德华力越

，熔、沸点越

。相同相近大大高请分析下表中数据第ⅣA族的氢化物熔沸点如图所示，第ⅤA、ⅥA、ⅦA族的氢化物熔沸点变化规律为何不同？2345-150-125-100-75-50-250255075100××××HICH4SiH4PH3GeH4SnH4NH3AsH3SbH3HFHClHBrH2OH2SH2SeH2Te沸点/℃周期IVA-VIIA氢化物的沸点说明在HF、H2O、NH3分子间还存在除范德华力之外的其他作用．几乎成为“裸露”的质子电负性大半径小在水分子的O−H中，共用电子对强烈的偏向O，使H几乎成为“裸露”的质子，其显正电性，它能与另一个水分子中电负性很大的O的孤电子对产生静电作用，这种静电作用就是氢键。2.氢键及其对物质性质的影响氢键X、Y为电负性很大，有孤对电子的原子(F、O、N)。“－”表示共价键，“···”表示氢键，氢键一般存在于H2O、NH3、HF、醇、羧酸、氨基酸（蛋白质）等中。氢键是一种特殊的分子间作用力，它是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间形成的作用力。X−H···Y−1）氢键形成的两个条件:①要有一个与电负性很大的元素X（如

）与氢原子形成强极性键。②X和Y的原子半径要

（填“小”或“大”），这样空间位阻较小。F、O、N小①已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子②电负性很大且半径小的原子提供孤电子对2）氢键的特征①氢键不是化学键，其键能比化学键小，比范德华力强。是特殊的分子间作用力。②氢键具有一定的方向性和饱和性。方向性X−H···Y三个原子一般在同一方向上。原因是在这样的方向上成键两原子电子云之间的排斥力最小，形成的氢键最强，体系最稳定饱和性每一个X−H只能与一个Y原子形成氢键，原因是H原子半径很小，再有一个原子接近时，会受到X、Y原子电子云的排斥（分子间氢键X—H…Y为直线形，分子内氢键成一定角度）一个水分子周围与另外四个水分子以氢键结合；1mol水中存在2mol氢键。固态氟化氢中存在(HF)n形式，画出(HF)3的链状结构_____________________。氢键X−H···Y键能/(kJ/mol)键长/pm代表性例子F−H···F28.1255(HF)nO−H···O18.8276冰O−H···O25.9266甲醇、乙醇N−H···F20.9268NH4FN−H···O20.9286CH3CONH2N−H···N5.4338NH3表2-9某些氢键的键能和键长氢键的键长一般定义为A−H···B的长度，而不是H···B的长度。液态水中的氢键在固态水(冰)中：水分子大范围地以氢键互相联结成为晶体，因此在冰的结构中形成许多空隙，体积膨胀，密度减小。液态水中：除了含有简单H2O外，还含有通过氢键联结在一起的缔合分子(H2O)2、(H2O)3……(H2O)n等。在水蒸气中：水以单个的H2O分子形式存在；无氢键。对水的性质的影响a.氢键使水沸点反常。b.水结冰时，分子间空隙增大，体积膨胀，密度减小。c.接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些。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,形成所谓的缔合分子。若不断地升高温度：实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的微粒间的主要相互作用依次是()A．氢键；氢键和范德华力；极性键B．氢键；氢键；非极性键C．氢键；极性键；分子间作用力D．分子间作用力；氢键；非极性键3）氢键对物质物理性质的影响①对熔点和沸点的影响当分子间存在氢键时，分子间的结合力增大，熔、沸点升高；当分子内形成氢键时常使其熔沸点低于同类化合物。邻羟基苯甲醛形成分子内氢键对羟基苯甲醛形成分子间氢键熔点：2℃沸点:196.5℃熔点：115℃沸点:250℃邻羟基苯甲酸形成分子内氢键对羟基苯甲酸形成分子间氢键②对溶解度的影响溶剂和溶质之间存在氢键，溶解性好。而当溶质与溶剂之间不能形成氢键恰好相反。像溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就比较小。如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶就是它们与水形成了分子间氢键的原因。③生命体中许多大分子内也存在氢键，对生命物质的高级结构和生物活性具有重要意义。

图2-28蛋白质分子中的氢键没有氢键，

就没有生命！图2-29DNA双螺旋是通过氢键使它们的碱基相互配对形成的

·········1.甲酸可通过氢键形成二聚物，HNO3可形成分子内氢键。试在下图中画出氢键。2.(1)请画出稀氨水中含有的所有的氢键(2)写画出氢氟酸溶液中存在的所有氢键F－H…F、F－H…O、O－H…F

、O－H…

OO－H…O、N－H…N、O－H…N、N－H…O3(1)铜与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1mol(SCN)2中含有π键的数目为

；类卤素(SCN)2对应的酸有两种，理论上硫氰酸(H—S—C≡N)的沸点低于异硫氰酸(H—N=C=S)的沸点，原因是

。(2)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)与CaCl2溶液可形成配离子(结构如图)，乙二胺分子中氮原子的杂化类型为

；乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是

。4NAH-N=C=S分子间存在氢键sp3乙二胺分子间存在氢键4.苏丹红颜色鲜艳、价格低廉，常被一些企业非法作为食品和化妆品等的染色剂，严重危害人们健康。苏丹红常见有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4种类型，苏丹红Ⅰ的分子结构如图1所示。苏丹红Ⅰ在水中的溶解度很小，微溶于乙醇，有人把羟基取代在对位形成如图2所示的结构，则其在水中的溶解度会______(填“增大”或“减小”)，原因是__________________________________________________________________________________________________增大苏丹红Ⅰ形成分子内氢键，而修饰后的分子可形成分子间氢键，与水分子间形成氢键后有利于增大化合物在水中的溶解度。

5.下列对有关物质结构或性质的解释不合理的是选项实例解释APOCl3和PCl4+的空间结构都是四面体形POCl3和中PCl4+原子轨道的杂化类型均为sp3BNO2+、NO3-、NO2-键角依次减小

孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力CSiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4沸点依次升高SiX4均为分子晶体，随着相对分子质量增大，范德华力增大D邻硝基苯酚的熔点低于对硝基苯酚前者存在分子内氢键，后者存在的分子间氢键使分子间作用力大于前者B3.溶解性(1)影响物质溶解性的因素①影响固体溶解度的主要因素是___________。②影响气体溶解度的主要因素是_________和_________。(2)“相似相溶”规律：①非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。这是一条经验规律，有不符合规律的情况：如CO、NO等极性分子均难溶于水；不少盐类(如AgCl、PbSO4、BaCO3等)也难溶于水；H2、N2难溶于水也难溶于苯等。②分子结构相似相溶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。(3)其他①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。②如果溶质与水发生化学反应可增大其溶解度。

化合物

在生物化学和分子生物学中用作缓冲剂。对于该物质的下列说法错误的是()A．该物质属于极性分子B．该物质可与水形成分子间氢键C．该物质属于有机物，在水中的溶解度较小D．从结构分析，该物质在水中溶解度较大CNH3是极性分子，NH3和H2O发生反应，且NH3分子和H2O分子间能形成氢键气体溶解度/g气体溶解度/g乙炔0.117乙烯0.0149氨气52.9氢气0.00016二氧化碳0.169甲烷0.0023一氧化碳0.0028氮气0.0019氯气0.729氧气0.0043乙烷0.0062二氧化硫11.28表2-10气体的溶解度（气体的压强为1.01×105Pa,温度为293K,在100g水中的溶解度）1.比较NH3和CH4在水中的溶解度。怎样用相似相溶规律理解它们的溶解度不同?2.为什么在日常生活中用有机溶剂（如乙酸乙酯等）溶解油漆而不用水?3.在一个小试管里放入一小粒碘晶体，加入约5mL蒸馏水，观察碘在水中的溶解性（若有不溶的碘，可将碘水溶液倾倒在另一个试管里继续下面的实验）。在碘水溶液中加入约1mL四氯化碳（CCl4），振荡试管，观察碘被四氯化碳萃取，形成紫红色的碘的四氯化碳溶液。再向试管里加入1mL浓碘化钾（KI）水溶液，振荡试管，溶液紫色变浅，这是由于在水溶液里可发生如下反应∶I2＋I-=I3-。实验表明碘在纯水还是在四氯化碳中溶解性较好?为什么?思考与讨论碘在水和四氯化碳中的溶解性实验操作：在一个小试管里放入一小粒碘晶体，加入约5mL蒸馏水，观察碘在水中的溶解性（若有不溶的碘，可将碘水溶液倾倒在另一个试管里继续下面的实验)。在碘水溶液中加入约1mL四氯化碳(CCl4)，振荡试管，观察碘被四氯化碳萃取，形成紫红色的碘的四氯化碳溶液。再向试管里加入1mL浓碘化钾(KI）水溶液，振荡试管，溶液紫色变浅，I2+I-

=I3-实验结论：I2在四氯化碳中溶解性比在水中好。1.某化学兴趣小组同学利用右图装置吸收NH3。(1)判断NH3、H2O、CCl4分子的极性分别是

、

、

。

(2)利用如图装置吸收氨气的好处是

。

2．二氯化硫(Cl—S—S—Cl，直线形)是一种琥珀色液体，是合成硫化染料的重要原料。(1)写出它的电子式______________(2)指出它分子内的键型___________________________________(3)估计它能不能易溶于水________。(4)指出硫元素的化合价为________。ClSSCl:::::::::::::S-S键非极性共价键，S-Cl键极性共价键不能+13.PtCl2(NH3)2可以形成两种固体，一种为淡黄色，在水中的溶解度小，另一种为黄绿色，在水中的溶解度较大，请回答下列问题：⑴PtCl2(NH3)2是平面形结构，还是四面体结构。