高二化学（人教版）教学课件选择性必修二第二章第三节第1课时共价键的极性

分子结构与物质的性质第三节学习目标1.知道共价键可分为极性共价键和非极性共价键;能利用电负性判断共价键的极性。2.知道分子可以分为极性分子和非极性分子,知道分子极性与分子中键的极性、分子的空间结构密切相关;能根据分子结构的特点和键的极性判断分子的极性,并据此对分子的一些典型性质及其应用作出解释。学习目标3.认识分子间存在相互作用,知道范德华力是常见的分子间作用力;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”的基本观念。4.知道氢键是常见的分子间作用力;能说明氢键对物质熔点、沸点等性质的影响,能举例说明氢键对于生命的重大意义。5.初步认识分子的手性,了解手性分子在药物研究中的应用。重点难点重点极性分子和非极性分子的判断;分子间作用力及其对物质性质的影响。难点极性分子和非极性分子的判断;手性分子的概念。共价键的极性第1课时目录新知探究（一）键的极性和分子的极性新知探究（二）键的极性对化学性质的影响课时跟踪检测键的极性和分子的极性新知探究(一)1.共价键的极性(1)极性键和非极性键的比较类型极性键非极性键成键原子由不同原子形成由相同原子形成共用电子对是否偏移共用电子对

偏移共用电子对

偏移发生不发生成键原子电性电负性小的呈正电性(δ+);电负性大的呈负电性(δ-)两原子都呈

性举例H—Cl、

Cl—Cl、H—H续表电中[微点拨]

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。两种成键元素电负性差值越大,键的极性越强。(2)极性键和非极性键的存在项目极性键非极性键物质类别共价化合物;部分离子化合物非金属单质;部分共价化合物;部分离子化合物实例H2SO4、KOH、NH4Cl等H2、C2H2、Na2O2等2.分子的极性(1)极性分子与非极性分子(2)分子极性的判断①填写下表:类型实例键的极性空间结构正负电荷中心是否重合分子极性X2H2、N2非极性键直线形重合

分子XYHCl、HBr

键直线形不重合

分子非极性极性极性XY2(X2Y)CO2、CS2

键直线形重合

分子SO2

键V形不重合

分子H2O、H2S

键V形不重合

分子XY3BF3

键平面三角形重合

分子NH3

键三角锥形不重合

分子XY4CH4、CCl4

键正四面体形重合

分子续表极性非极性极性极性极性极性极性非极性极性极性极性非极性②归纳总结a.只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多数是非极性分子。b.含有极性键的双原子分子都是极性分子。c.分子空间结构对称的是非极性分子,不对称的是极性分子。(3)判断ABn型分子极性的经验规律ABn型分子中,若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素原子的价电子数,则为非极性分子,否则为极性分子。如下表所示:分子式CO2CH4H2OSO2SO3PCl3PCl5中心原子化合价绝对值4424635价层电子数4466655分子极性非极性分子非极性分子极性分子极性分子非极性分子极性分子非极性分子续表应用化学

已知H2O2的分子空间结构可在二面角中表示,如图所示。1.分析H2O2分子中共价键的种类有哪些?提示:H2O2分子中H—O为极性共价键,O—O为非极性共价键。2.H2O2分子中正电、负电中心是否重合?H2O2属于极性分子还是非极性分子?提示:不重合。H2O2属于极性分子。题点多维训练1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)离子化合物中不可能存在非极性共价键()(2)共价化合物中一定存在极性共价键()(3)非极性分子只能是双原子单质分子()(4)以极性键结合的分子一定是极性分子()×√××(5)以非极性键结合的双原子分子一定是非极性分子()(6)非极性分子中,一定含有非极性共价键(

)(7)极性分子中不可能含有非极性键()√××2.下列跟氢原子形成的极性键最强的原子是(

)A.FB.ClC.BrD.P解析:成键的两原子的电负性差值越大,极性越强,F的电负性最大,则跟氢原子形成的极性键最强。√3.三氯化氮NCl3是一种黄色油状液体。下列关于三氯化氮的说法正确的是(

)A.NCl3分子是极性分子B.分子中不存在孤电子对C.分子中N—Cl是非极性键D.NCl3分子结构呈平面三角形√

4．在HF、H2O、NH3、CO2、CH4、N2分子中：(1)以非极性键结合的非极性分子是______。解析：N2分子是由非极性键结合的非极性分子。(2)以极性键相结合，具有直线形结构的非极性分子是______。解析：CO2是由极性键结合的直线形结构的非极性分子。N2CO2(3)以极性键相结合，具有三角锥形结构的极性分子是______。解析：NH3中含有极性键，空间结构为三角锥形，正负电荷中心不重合，属于极性分子。(4)以极性键相结合，具有正四面体结构的非极性分子是______。解析：CH4中含有极性键，空间结构为正四面体，正、负电荷中心重合，属于非极性分子。NH3CH4(5)以极性键相结合，具有V形结构的极性分子是______。解析：H2O中含极性键，空间结构为V形，正负电荷中心不重合，属于极性分子。(6)以极性键相结合，而且分子极性最大的是______。解析：HF中含有极性键，氟的电负性最大，极性最大。H2OHF新知探究(二)键的极性对化学性质的影响1.键的极性对化学键的稳定性的影响(1)共价键的极性越强,键的活泼性也越强,容易发生断裂,易发生相关的化学反应。(2)成键元素的原子吸引电子能力越强,电负性越大,共价键的极性就越强,在化学反应中该分子的反应活性越强,在化学反应中越容易断裂。2．羧酸的酸性大小与分子的组成和结构的关系羧酸的酸性可用pKa(pKa＝－lgKa)的大小来衡量，pKa越小，酸的电离常数越大，酸性越强。不同羧酸的pKa如表所示。羧酸pKa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)0.23续表(1)上表中，不同羧酸的酸性从上到下如何变化？提示：从上到下酸性依次增强。(2)三氟乙酸和三氯乙酸哪个酸性强？原因是什么？提示：三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的，原因是氟的电负性大于氯的电负性，F—C的极性大于Cl—C的极性，使F3C—的极性大于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。(3)甲酸和乙酸哪个酸性强？原因是什么？提示：甲酸的酸性大于乙酸的，原因是烷基(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。题点多维训练1．下列羧酸的酸性最弱的是(

)A．CF3COOH B．CHCl2COOHC．CH3CH2COOH D．CH2BrCOOH解析：CH3CH2—是推电子基团，导致羧酸的酸性减弱。√2．下列各物质的酸性强弱关系正确的是(

)A．CH2Cl—COOH>CHCl2—COOHB．CCl3—COOH<CFCl2—COOHC．CH3—CF2—COOH>CHF2—COOHD．C17H35—COOH>C4H9—COOH√解析：氯原子的电负性大，C—Cl的极性大，C—Cl越多，使O—H的极性越强，酸性越强，A错误；电负性：F大于Cl，极性：F—C大于C—Cl，使O—H的极性越强，酸性越强，F—C越多，酸性越强，B正确，C错误；烷基属于推电子基团，含碳原子越多，推电子能力越强，O—H的极性越弱，羧酸的酸性越弱，D错误。3．下列说法中正确的是(

)A．羧酸的pKa(pKa＝－lgKa)越大，其酸性越强B．CF3COOH的酸性大于CCl3COOH，这与F、Cl元素的电负性大小有关C．CHCl2COOH的酸性大于CCl3COOH，这与Cl原子的数目有关D．烷基(R—)是推电子基团，随着烷基加长，羧酸的酸性差异越来越大√解析：由pKa＝－lgKa，Ka＝10－pKa，pKa越大，Ka越小，羧酸的酸性越弱，A错误；羧酸R—COOH中，R—结构极性越强，羧基在水溶液中电离能力越强，电负性：F＞Cl，则F—C的极性大于Cl—C的极性，则F3C—的极性大于Cl3C—的极性，导致羧基电离出氢离子程度：前者大于后者，则CF3COOH的酸性大于CCl3COOH的酸性，B正确；因为Cl的非金属性较强，吸引电子对的能力强，使得羟基O—H的极性增强，易电离出H＋，则酸性：CCl3COOH＞CHCl2COOH，C错误；烷基越长推电子效应越大，使羧基中的羟基的极性变小，羧酸的酸性越弱，羧酸的差异越来越小，D错误。4．CH3COOH是一种弱酸，而氯乙酸(CH2ClCOOH)的酸性强于CH3COOH，这是因为—Cl是一种强吸电子基团，能使羧基中的羟基上的H原子具有更大的活泼性，有的基团属于推电子基团，能减弱羧基中的羟基上H原子的活泼性；这些作用统称为“诱导效应”。试依据上述规律填空：(1)HCOOH显酸性，而H2O显中性，这是由于HCOOH分子中存在________(填“吸”或“推”)电子基团，这种基团是_________。解析：HCOOH显酸性，H2O呈中性，说明HCOOH分子中存在强吸电子基团，能使羧基中的羟基上的H原子活泼性增强而使该物质的酸性强于水，HCOOH中含有—CHO，属于强吸电子基团。吸—CHO(2)CH3COOH的酸性弱于HCOOH，这是由于CH3COOH分子中存在_____(填“吸”或“推”)电子基团，这种基团是_________。解析：CH3COOH的酸性弱于HCOOH，说明CH3COOH分子中存在推电子基团，能减弱羧基中的羟基上H原子的活泼性而使该物质的酸性减弱，CH3COOH中含有—CH3，所以—CH3属于推电子基团。推—CH3

(3)—C6H5也属于吸电子基团，故C6H5COOH的酸性比CH3COOH的酸性________(填“强”或“弱”)。解析：—C6H5属于吸电子基团，—CH3属于推电子基团，故C6H5COOH的酸性比CH3COOH的酸性强。强(4)下列酸中：CF3COOH、CCl3COOH、CHCl2COOH、CH2ClCOOH，酸性最强的是____________。解析：吸电子的能力：—F＞—Cl＞—H，所以酸性最强的是CF3COOH。CF3COOH|归纳拓展|羧酸酸性大小与分子组成和结构的关系(1)含卤素原子的一元羧酸的酸性①卤素原子个数相同时，卤素原子的电负性数值越大，酸性越强。②同种卤素原子数目不同时，卤素原子的数目越多，羧酸的酸性越强。(2)只含烷基的一元羧酸的酸性随着烷基的加长，酸性的差异越来越小。(3)只含烷基的多元羧酸的酸性烷基所含碳数越少，羧基个数越多，酸性越强。课时跟踪检测1234567891011121314√1．下列共价键：①H—H、②H—F、③H—O、④H—N中，键的极性由小到大的顺序正确的是(

)A．①②③④

B．④③②①C．①④③②

D．②③④①解析：非金属元素的电负性越大，其原子与氢原子形成的共价键的极性越强。第二周期元素的电负性：N<O<F，则共价键的极性H—N<H—O<H—F；共价键H—H是非极性键，因此键的极性由小到大的顺序是①④③②。1567891011121314234√

1567891011121314234

1567891011121314234√3.下列化合物中,化学键的类型和分子的极性(或非极性)皆相同的是(

)A.CO2和SO2

B.CH4和PCl3C.BF3和NH3

D.HCl和HI解析:题目所给各物质分子中均为极性键。CO2、CH4、BF3为非极性分子,SO2、PCl3、NH3、HCl、HI为极性分子。1567891011121314234√4.两种非金属元素A、B所形成的下列分子中一定属于极性分子的是(

)A. B.B—A—BC. D.1567891011121314234解析:正四面体形结构,结构对称是非极性分子,A错误;直线形结构,结构对称是非极性分子,B错误;平面正三角形结构,结构对称是非极性分子,C错误;三角锥形结构,结构不对称,正负电荷中心不能重合,是极性分子,D正确。1567891011121314234√5.人们为了营养肌肤,往往需要用护肤品。在所有的护肤品中都含有保湿的甘油(丙三醇),已知其结构简式为CH2OHCHOHCH2OH。以下对甘油分子的叙述中,正确的是(

)A.分子中只含有极性键B.分子中只含有非极性键C.分子中既含有σ键又含有π键D.分子中既含有极性键又含有非极性键1567891011121314234解析:在甘油分子中,碳原子之间、碳原子与氧原子、碳原子与氢原子、氧原子与氢原子之间都是共价单键,故分子中只含有σ键,C错误;分子中含有极性键(C—H、O—H)又含有非极性键(C—C),因此A、B错误,D正确。15678910111213142346.我国化学家研究出一种新型复合光催化剂(C3N4/CQDs),能利用太阳光高效分解水,原理如图所示。下列说法正确的是(

)1567891011121314234A.H2O2

中存在非极性共价键,是非极性分子B.反应Ⅰ中涉及极性键的断裂和非极性键的形成C.非极性分子中一定有非极性键,极性分子中一定有极性键D.H2O是非极性分子√1567891011121314234解析:H2O2是极性分子,A错误;反应Ⅰ是在催化剂作用下H2O生成H2和H2O2,涉及极性键H—O的断裂和非极性键H—H、O—O的形成,B正确;分子的极性与分子内共价键的极性和分子的空间结构密切相关,分子中的正负电荷中心是否重合是分子极性判断的依据,中心重合是非极性分子,不重合是极性分子,如甲烷是由极性键形成的非极性分子,C错误;H2O是极性分子,D错误。1567891011121314234√7.下列叙述不正确的是(

)A.卤化氢分子中,卤族元素的非金属性越强,共价键的极性越强,稳定性也越强B.以极性键结合的分子不一定是极性分子C.可确定A2B或AB2型分子是极性分子的依据是含有极性键且分子构型不对称,分子结构为键角小于180°的非直线形结构D.非极性分子中各原子之间都以非极性键结合1567891011121314234解析:对比HF、HCl、HBr、HI分子,卤族元素的非金属性越强,极性键越强,A正确;CO2分子是极性键构成的非极性分子,B正确;A2B型分子如H2O、H2S分子是极性分子的依据是分子结构不对称,而CO2、CS2为直线形分子,键角为180°,分子结构对称,为非极性分子,C正确;空间结构对称的非极性多原子分子中可能含有极性键,如CH4,D错误。15678910111213142348.汽车尾气中常含有CO、NOx等气体,为减少污染,当代汽车都加装了“三效催化净化器”,可将汽车尾气中的有毒气体处理为无污染的气体,如图为该反应的微观示意图(未配平),其中不同符号的球代表不同种原子。下列说法正确的是(

)1567891011121314234A.甲、乙、丙、丁中有3种非极性分子B.甲和丁中同种元素的化合价相等C.O—H的极性大于O—N的极性D.丁分子的电子式为︰N︰︰N︰√1567891011121314234解析:CO、NOx在催化剂作用下转化为无污染的气体,由该反应的微观示意图可知,其化学方程式为2NO2+4CO4CO2+N2。甲、乙、丙、丁中CO2、N2为非极性分子,NO2、CO为极性分子,A项错误。NO2、N2中N元素的化合价分别为+4、0,B项错误。O—H的极性大于O—N的极性,C项正确。N2的电子式为︰N︙︙N︰,D项错误。1567891011121314234√9.膦(PH3)又称磷化氢,在常温下是一种无色有大蒜臭味的有毒气体,电石气的杂质中常含有磷化氢。它的分子空间结构是三角锥形。下列关于PH3的叙述正确的是(

)A.PH3分子中有未成键的孤电子对B.PH3是非极性分子C.PH3是一种强氧化剂D.PH3分子的P—H是非极性键1567891011121314234解析:A项正确,P原子最外层有5个电子,只有3个电子参与成键,另有2个电子形成一个孤电子对;B项错误,与NH3类似,PH3是极性分子;C项错误,PH3中P处于最低价态,+1价氢的氧化性极弱,不可能具有强氧化性;D项错误,由于P—H为不同元素原子之间形成的共价键,故P—H是极性键。1567891011121314234√10.下列有关共价键对物质化学性质的影响,说法错误的是(

)A.乙酸酸性大于丙酸,是因为乙基的推电子效应大于甲基B.一元酸的酸性:一氯乙酸>二氯乙酸C.由酸性:CH2ClCOOH>CH3COOH,可知酸性:CH2FCOOH>CH3COOHD.氮气稳定性强于白磷(P4)原因是N≡N的键能大于P—P的键能1567891011121314234解析:烷基属于推电子基团,烷基中的碳链越长,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,乙酸的酸性大于丙酸,A正确;Cl—为吸电子基团,C—Cl个数越多,使得羧基中的羟基极性越大,酸性越强,一元酸的酸性:一氯乙酸<二氯乙酸,B错误;F—和Cl—均为吸电子基团,甲基为推电子基团,F—C的极性大于Cl—C的极性,使得CH2FCOOH中的羟基的极性>CH2ClCOOH中的羟基的极性>CH3COOH中的羟基的极性,从而使得酸性:CH2FCOOH>CH2ClCOOH>CH3COOH,C正确;氮气中的氮氮三键键能较大,1567891011121314234CH2ClCOOH>CH3COOH,C正确;氮气中的氮氮三键键能较大,导致氮气化学性质稳定,一般不易与其他物质反应,而白磷中的P—P的键能较小,使白磷性质活泼,易发生自燃等化学变化,D正确。156789101112131423411.CO2资源化利用是解决温室效应的重要途径。(1)以下是在一定条件下用NH3捕获CO2生成重要化工产品三聚氰酸的反应:①三聚氰酸的分子式为

。该分子中C原子的杂化方式为

。

解析:该分子中C与N形成双键,则采取sp2杂化。C3H3N3O3sp2杂化1567891011121314234②三聚氰酸分子中碳原子与氮原子形成的是

(填“极性”或“非极性”,下同)键。三聚氰酸属于

分子。

解析:碳原子与氮原子间形成极性键。三聚氰酸分子各键排列对称,为非极性分子。极性非极性1567891011121314234(2)近年来,利用电化学催化方法进行CO2转化的研究引起了世界范围内的高度关注。如图是以Cu作为催化剂时CO2转化为甲酸的反应过程。①过程Ⅱ和Ⅲ分别形成了

和

极性键。

O—HC—H1567891011121314234②CO2和HCOOH中均含有

(填“极性”或“非极性”,下同)键。HCOOH属于

分子。

③每1molCO2完全转化为甲酸需得到

mol电子。

解析:CO2转化为甲酸时,碳元素由+4价变为+2价,故1

mol

CO2完全转化为甲酸需得到2

mol

电子。极性极性2156789101112131423412.北斗卫星导航系统是我国自行研制并开发的,其中第八颗和第九颗北斗卫星是被长征三号甲运载火箭送入太空预定转移轨道的。已知运送卫星的火箭所需反应物除液态过氧化氢外,还有另一种液态氮氢化合物。已知该化合物中氢元素的质量分数为12.5%,相对分子质量为32,结构分析发现该分子结构中只有单键。(1)该氮氢化合物的电子式为

,其中N原子采取___

杂化方式,该分子是

(填“极性”或“非极性”)分子。

sp3极性1567891011121314234解析:由该物质的相对分子质量和氢元素的质量分数,计算可知其分子式为N2H4,它的结构可看作NH3分子中的一个H原子被—NH2取代后所得,该分子的结构式为

,分子中的键全部是单键,故N原子的杂化方式与NH3分子中的N原子的杂化方式相同,也是sp3杂化,该分子为极性分子。1567891011121314234(2)若该物质与液态过氧化氢恰好完全反应,产生两种无毒又不污染环境的物质,在该反应的反应物和生成物中既含有极性键又含有非极性键的是

,只含有非极性键的是

,只含有极性键的是

。

解析:两者反应后生成的物质无毒又不污染环境,故得到的是N2和H2O,反应的化学方程式为N2H4+2H2O2N2↑+4H2O,两种反应物中都含有极性键和非极性键,在生成物H2O中只含有极性键,N2中只含有非极性键。N2H4和H2O2N2H2O1567891011121314234(3)“笑气”(N2O)是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式);又已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连,则N2O的结构式可表示为

,由此可知它

(填“含有”或“不含”)非极性键。

解析:因为N2O和CO2分子结构相似,故都为直线形,CO2的结构式为O===C===O,而N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连,故N2O的结构式为N===N===O,分子中既含有氮氧极性键又含有氮氮非极性键。N===N===O含有1567891011121314234高阶思维训练13.我国科学家研制出单层C3N(如图所示)半导体,其进一步转化为具有金属性的双层C3N,双层C3N在纳米电子学等领域有巨大潜力。下列说法正确的是(

)A.单层C3N与(CN)2互为同素异形体B.单层C3N中既含极性键又含非极性键C.双层C3N属新型合金D.第一电离能:C>N√1567891011121314234解析:C3N与(CN)2不是单质,二者不互为同素异形体,故A错误;由题图可知,单层C3N中含有C—C和C—N,既含极性键又含非极性键,故B正确;双层C3N没