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第三节　分子结构与物质的性质
基础课时10　共价键的极性
学习目标　1.能从微观角度理解共价键的极性和分子极性的关系。2.通过键的极性对物质性质的影响的探析，形成“结构决定性质”的认知模型。
一、键的极性和分子的极性
1.键的极性
分类 极性共价键 非极性共价键
成键原子 不同原子 相同原子
电子对 发生偏移 不发生偏移
成键原子的电性 一个原子呈正电性(δ＋) 一个原子呈负电性(δ－) 呈电中性
2.分子的极性
(1)极性分子和非极性分子
(2)分子极性的判断依据
判断依据 分子特点 分子极性
化学键的极 性的向量和 只含非 极性键 一般为非极性分子
含有 极性键 向量和等于零 非极性分子
向量和不等于零 极性分子
正电中心和 负电中心 重合 非极性分子
不重合 极性分子
3.键的极性和分子极性的关系
1.下列物质中，既有离子键又有共价键的是(　　)
A.CaCl2 B.KBr
C.H2O D.NH4F
答案　D
解析　一般活泼的金属元素和活泼的非金属元素容易形成离子键，非金属元素的原子间容易形成共价键，据此可知选项A、B中只有离子键，C中只含有共价键，D中含有离子键和共价键。
2.下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的一组是(　　)
A.CH4和Br2 B.NH3和H2O
C.H2S和CCl4 D.CO2和HCl
答案　B
解析　CH4、CCl4、CO2都是由极性键形成的非极性分子，NH3、H2O、H2S、HCl都是由极性键形成的极性分子。
3.①PH3的空间结构为三角锥形；②BeCl2的空间结构为直线形；③CH4的空间结构为正四面体形；④CO2为直线形分子；⑤BF3的空间结构为平面三角形；⑥NF3的空间结构为三角锥形。下面对分子极性的判断正确的是(　　)
A.①⑥为极性分子，②③④⑤为非极性分子
B.只有④为非极性分子，其余为极性分子
C.只有②⑤是极性分子，其余为非极性分子
D.只有①③是非极性分子，其余是极性分子
答案　A
解析　①PH3中由于P原子的孤电子对与成键电子对间的排斥作用，使电子不能均匀分布，故PH3为极性分子；②BeCl2的空间结构为直线形，键的极性相互抵消，为非极性分子；③CH4的空间结构为正四面体形，键的极性相互抵消，为非极性分子；④CO2分子为直线形，键的极性相互抵消，为非极性分子；⑤BF3的空间结构为平面正三角形，键的极性相互抵消，为非极性分子；⑥NF3中由于N原子的孤电子对与成键电子对间的排斥作用，使电子不能均匀分布，故NF3为极性分子；结合以上分析可知，①⑥为极性分子，②③④⑤为非极性分子，A正确。
4.在下列物质中：①SiO2　②NaOH　③Na2S
④H2O2　⑤Na2O2　⑥(NH4)2S　⑦CO2
⑧CCl4　⑨C2H4　⑩金刚石。用序号填空：
(1)只含有离子键的是____________。
(2)既含有离子键，又含有极性共价键____________。
(3)既含有离子键又含有非极性共价键的是____________。
(4)含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是____________。
(5)含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是____________。
(6)熔化时只破坏极性共价键的是____________。
答案　(1)③　(2)②⑥　(3)⑤　(4)⑨　(5)④　(6)①
解析　阴、阳离子，微粒间作用力是离子键；非极性键：两个相同的非金属原子之间形成的共价键；极性键：两个不相同的非金属原子之间形成的共价键；只含有离子键的是③，既含有离子键，又含有极性共价键的是②⑥，既含有离子键又含有非极性共价键的是⑤，含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是⑨，含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是④，熔化时只破坏极性共价键的是①。
【题后归纳】
1.键的极性判断
(1)从组成元素判断
①同种元素：A—A型为非极性共价键；
②不同种元素：A—B型为极性共价键。
(2)从电子对偏移判断
①有电子对偏移为极性共价键；
②无电子对偏移为非极性共价键。
(3)从电负性判断
①电负性相同为非极性共价键；
②电负性不同为极性共价键。
2.极性分子判断的特殊情况
(1)单质分子一般为非极性分子，但O3是V形分子，其空间结构不对称，故O3为极性分子。
(2)H2O2的结构式为H—O—O—H，空间结构如图所示，是不对称的，为极性分子。
(3)只含有极性键的分子不一定是极性分子(如CH4)；极性分子不一定只含有极性键(如C2H5OH)；含有非极性键的分子不一定是非极性分子(如H2O2)。
二、键的极性对化学性质的影响
　　　　　　　　　　　　　　　　
键的极性对物质的化学性质有重要影响。例如，羧酸是一大类含羧基(—COOH)的有机酸，羧基可电离出H＋而呈酸性。羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量，pKa越小，酸性越强。羧酸的酸性大小与其分子的组成和结构有关，如下表所示：
不同羧酸的pKa
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
1.下列各组分子中，按共价键极性由强到弱排序正确的是(　　)
A.HF　H2O　NH3　CH4
B.CH4　NH3　H2O　HF
C.H2O　HF　CH4　NH3
D.HF　H2O　CH4　NH3
答案　A
解析　共价键极性的强弱取决于形成共价键的两原子的电负性，其电负性相差越大，形成的共价键极性越强。
2.苯酚()具有弱酸性，乙醇是非电解质，水是弱电解质，三种物质中都含有—OH，在这三种物质中，氢氧键的极性由强到弱的顺序是(　　)
A.苯酚>乙醇>水 B.乙醇>水>苯酚
C.水>苯酚>乙醇 D.苯酚>水>乙醇
答案　D
解析　苯酚具有弱酸性，说明苯酚分子结构中的—OH的极性较强，在水溶液中能够发生电离；水属于弱电解质，乙醇是非电解质，说明乙醇分子结构中的—OH的极性比水、苯酚弱，氢氧键的极性由强到弱的顺序是苯酚>水>乙醇。
3.按酸性强弱顺序给下列羧酸排序。
(1)CHCl2COOH、CH2ClCOOH、CF3COOH、CHF2COOH、CH2ICOOH。
(2)CH3COOH、CH3CH2CH2COOH、HCOOH、CH3CH2COOH。
答案　(1)CF3COOH>CHF2COOH>CHCl2COOH>CH2ClCOOH>CH2ICOOH
(2)HCOOH>CH3COOH>CH3CH2COOH>CH3CH2CH2COOH
解析　(1)卤素原子的电负性越大，吸电子能力越强，形成的化学键极性越强，羧酸的酸性越强，所以酸性强弱顺序为CF3COOH>CHF2COOH>CHCl2COOH>CH2ClCOOH>CH2ICOOH。(2)烃基越长，推电子效应越大，羧酸的酸性越弱，所以酸性强弱顺序为HCOOH>CH3COOH>CH3CH2COOH> CH3CH2CH2COOH。
【题后归纳】
羧酸的酸性大小与分子组成和结构的关系
(1)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大，越容易电离出H＋，则羧酸的酸性越大。
(2)与羧基相邻的共价键的极性越大，通过传导作用使羧基中羟基的极性越大，则羧酸的酸性越大。
(3)含卤素原子的一元羧酸的酸性
①含相同个数的不同卤素原子的羧酸，卤素原子的电负性数值越大，酸性越强。
②含不同数目的同种卤素原子的羧酸，卤素原子的数目越多，羧酸的酸性越强。
(4)只含烃基的一元羧酸的酸性
随着烃基的加长，酸性的差异越来越小。
(5)只含烃基的多元羧酸的酸性
烃基所含碳数越少，羧基个数越多，酸性越强。
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)键的极性和分子的极性
1.下列各组分子中，都是由极性键构成的极性分子的一组是(　　)
A.C3H6和CO2 B.CCl4和H2S
C.H2O和NH3 D.H2O2和CS2
答案　C
解析　C3H6可能是丙烯也可能是环丙烷，环丙烷为非极性分子，丙烯是含有极性键的极性分子；CO2中含有极性键，但结构对称，正电中心和负电中心重合，属于非极性分子，故A不符合题意。CCl4中含有极性键，但结构对称，正电中心和负电中心重合，属于非极性分子；H2S中含有极性键，空间结构为V形，正电中心和负电中心不重合，属于极性分子，故B不符合题意。H2O中含有极性键，空间结构为V形，正电中心和负电中心不重合，属于极性分子；NH3中含有极性键，空间结构为三角锥形，正电中心和负电中心不重合，属于极性分子，故C符合题意。H2O2中含有极性键和非极性键，正电中心和负电中心不重合，属于极性分子；CS2中含有极性键但结构对称，正电中心和负电中心重合，属于非极性分子，故D不符合题意。
2.下列说法正确的是(　　)
A.如果某化合物只含共价键，则其一定是共价化合物
B.H2O2是由极性共价键和非极性共价键构成的非极性分子
C.两种酸溶液充分反应后的体系不可能为中性
D.碳、氮形成的氢化物常温下都是气态
答案　A
解析　只含有共价键的化合物是共价化合物，所以如果某化合物只含共价键，则其一定是共价化合物，故A正确；H2O2是由极性共价键和非极性共价键构成，分子结构不对称，正电中心和负电中心不重叠，属于极性分子，故B错误；由反应2H2S＋H2SO3===3H2O＋3S↓可以知道：氢硫酸和亚硫酸溶液充分反应后的溶液体系为中性，所以两种酸溶液充分反应后的体系可能为中性，故C错误；分子量较大的烃常温下为液体，如辛烷常温下为液体，所以碳、氮形成的氢化物常温下不一定是气态，故D错误。
3.下列反应中，同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是(　　)
A.2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
B.Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3
C.2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
D.NH4Cl===NH3↑＋HCl↑
答案　A
解析　 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，Na2O2为含有非极性键的离子化合物，CO2中含有极性键，O2中含有非极性键，该反应中同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成，故A正确； Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3该反应中没有非极性键的断裂和形成，故B错误； 2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O反应物中有离子键和极性键的断裂、非极性键的断裂，生成物中有离子键、极性键形成，没有非极性键的形成，故C错误；NH4Cl===NH3↑＋HCl↑该反应中有离子键和极性键的断裂，有极性键的形成，但没有离子键和非极性键的形成，故D错误。
4.SF6可用作高压发电系统的绝缘气体，分子呈正八面体结构，如图所示。有关SF6的说法正确的是(　　)
A.分子中只含极性键
B.SF6是极性分子
C.S与F之间共用电子对偏向S
D.S原子满足8电子稳定结构
答案　A
解析　SF6中的键为6条S—F，为极性键，此分子中只含极性键，故A正确；SF6是结构对称、正电中心和负电中心重合的分子，为非极性分子，故B错误；由于F的电负性比S的大，S与F之间共用电子对偏向F，故C错误；中心元素价电子数＋化合价的绝对值＝8时该分子中所有原子都达到8电子稳定结构，但氢化物除外，该化合物中S元素化合价＋价电子数＝6＋6＝12，则S原子不是8电子稳定结构，故D错误。
5.一种抗病毒药物的结构简式如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该分子属于极性分子
B.该分子中C—F的极性小于C—N的极性
C.该分子中所有C原子都为sp3杂化
D.该分子中σ键与π键数目之比为11∶4
答案　A
解析　由该分子的结构简式可知，该分子结构不对称，正电中心和负电中心不重合，且含有氨基、酰胺基等极性基团，故该分子属于极性分子，A正确；F的非金属性强于N，故该分子中C—F的极性大于C—N的极性，B错误；由该分子的结构简式可知，该分子中所有的碳原子都只形成了3个σ键，且无孤电子对，故该分子中所有C原子都为sp2杂化，C错误；单键都是σ键，双键为1个σ键和1个π键，由该分子的结构简式可知，该分子中含有15个σ键，4个π键，故σ键与π键数目之比为15∶4，D错误。
(二)键的极性对化学性质的影响
6.下列羧酸的酸性最弱的是(　　)
A.CF3COOH B.CHCl2COOH
C.CH3CH2COOH D.CH2BrCOOH
答案　C
解析　CH3CH2—是推电子基团，导致羧酸的酸性减弱。
7.从深海鱼油中提取的被称作“脑黄金”的DHA(C21H31COOH)就是一种不饱和度很高的脂肪酸。下列说法正确的是(　　)
CH3CH2CH===CHCH2CH===CHCH2CH===CHCH2CH===CHCH2CH===CHCH2CH===CHCH2CH2COOH
DHA的结构简式
A.酸性：C21H31COOHB.DHA中含有的元素中电负性最大的是碳元素
C.DHA中碳原子存在三种杂化方式
D.DHA中所有原子共面
答案　A
解析　推电子效应：—C21H31>—CH3，故酸性：C21H31COOHB级　素养培优练
8.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
答案　D
解析　BBr3中心原子的价层电子对数为3＋＝3，故空间结构为平面正三角形，NCl3中心原子的价层电子对数为3＋＝4，空间结构为三角锥形，A错误；CO2中心原子的价层电子对数为2＋＝2，空间结构为直线形，SO2中心原子的价层电子对数为2＋＝3，含有1个孤电子对，则SO2的空间结构为V形，B错误；甲烷为正四面体形结构，分子结构对称，属于非极性分子，氨气为三角锥形结构，分子结构不对称，属于极性分子，两者分子的极性不同，C错误；烷基属于推电子基团，烷基越长，推电子效应越大，使羧基中羟基的极性越小，羧酸的酸性越弱，D正确。
9.意大利科学家使用普通氧分子和带正电荷的氧离子制造出了由4个氧原子构成的氧分子，并用质谱仪探测到了它存在的证据。理论计算表明O4分子可能有两种不同的空间对称结构(如图所示)：
下列关于该氧分子的说法正确的是(　　)
A.与O2互为同位素
B.不可能含有极性键
C.该分子为极性分子
D.该物质为一种新型的氧化物
答案　B
解析　同位素是针对元素而言的，该物质为一种分子，与O2互为同素异形体，A错误。根据题目信息知，该物质为O4，是氧元素的一种新的单质，在O4中，同种元素之间只能形成非极性键，且空间结构对称，因此该分子为非极性分子，C、D错误，B正确。
10.S2Cl2是橙黄色液体，少量泄漏会产生有窒息性的气体，喷水雾可减慢挥发，并产生酸性悬浊液，其分子结构如图所示。下列关于S2Cl2的说法错误的是(　　)
A.为非极性分子
B.分子中既含有极性键，又含有非极性键
C.与S2Br2结构相似
D.分子中S—Cl键能大于S—S键能
答案　A
解析　从S2Cl2分子的空间结构可知，该分子空间结构不对称，为极性分子，A错误；S2Cl2中Cl—S属于极性键，S—S属于非极性键，B正确；同主族元素Cl、Br与S形成的化合物S2Cl2、S2Br2的结构相似，C正确；氯原子半径小于硫原子半径，键长越短键能越大，所以分子中S—Cl键能大于S—S键能，D正确。
11.用一带静电的玻璃棒分别靠近A、B两种纯液体流，现象如图所示，下列关于A、B两种液体分子的极性判断正确的是(　　)
A.A是极性分子，B是非极性分子
B.A是非极性分子，B是极性分子
C.A、B都是极性分子
D.A、B都是非极性分子
答案　B
解析　带静电的玻璃棒靠近纯液体流后，只有B液体流发生偏离，说明液体A的分子没有极性，液体B的分子有极性，故A是非极性分子，B是极性分子。
12.有一种AB2C2型分子，在该分子中A为中心原子。下列关于该分子的空间结构和极性的说法中，正确的是(　　)
A.假设为平面四边形，则该分子一定为非极性分子
B.假设为四面体，则该分子一定为非极性分子
C.假设为平面四边形，则该分子可能为非极性分子
D.假设为四面体，则该分子可能为非极性分子
答案　C
解析　
13.在极性分子中，正电中心同负电中心间的距离称为偶极长，常用d表示。极性分子的极性强弱同偶极长和正(或负)电中心的电量(q)有关，一般用偶极矩(μ)来衡量。分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积，即μ＝d·q。
试回答下列问题：
(1)HCl、CS2、H2S、SO2四种分子中μ＝0的是____________。
(2)对硝基氯苯、邻硝基氯苯、间硝基氯苯，三种分子的偶极矩由大到小的排列顺序是____________。
(3)实验测得：μ(PF3)＝1.03；μ(BCl3)＝0。由此可知，PF3分子是____________结构；BCl3分子是____________结构。
(4)GeCl4化合物的空间结构为____________形，中心原子采取____________杂化，分子为____________(填“极性分子”或“非极性分子”)。
答案　(1)CS2　(2)邻硝基氯苯>间硝基氯苯>对硝基氯苯　(3)三角锥形　平面三角形　(4)正四面体　sp3　非极性分子
解析　由题信息可知：μ＝0，表示分子构型对称，正、负电荷中心重合，是非极性分子；μ≠0，表示分子构型不对称，正、负电荷中心不重合，是极性分子。(1)中只能选CS2，它是一个对称的直线形分子。(2)中从对称性角度看，对位>间位>邻位，故μ由大到小的顺序为邻>间>对。(3)中AB3型分子的结构只有两种可能，故前者为不对称的三角锥形(极性分子)，后者为高度对称的平面三角形(非极性分子)。(4)GeCl4化合物的空间结构和CCl4相似。
14.已知N、P同属于元素周期表的第ⅤA族元素，N在第二周期，P在第三周期。NH3分子呈三角锥形，N原子位于锥顶，3个H原子位于锥底，N—H间的夹角是107°。
(1)PH3分子与NH3分子的构型关系______________ (填“相似”或“不相似”)，P—H____________(填“有”或“无”)极性，PH3分子____________(填“有”或“无”)极性。
(2)NCl3是一种淡黄色油状液体，下列对NCl3的有关描述不正确的是____________(填字母)。
A.该分子呈平面三角形
B.该分子中的化学键为极性键
C.该分子为极性分子
D.因N—Cl的键能大，故NCl3稳定
(3)CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途径。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：
NH3＋CO2―→＋H2O
三聚氰酸的分子式为____________，三聚氰酸分子中C原子采取____________杂化，分子中碳原子形成的是____________(填“极性”“非极性”)键，三聚氰酸属于____________(填“极性”或“非极性”)分子。
(4)氰(CN)2为无色可燃气体、剧毒、有苦杏仁味，和卤素单质的结构相似，已知氰分子键之间夹角为180°并有对称性，(CN)2的结构式为____________，(CN)2分子为____________(填“极性”或“非极性”)分子。
(5)溴化碘(IBr)的化学性质类似于卤素单质，溴化碘的电子式是____________，它是由____________键形成的____________分子。
(6)O3分子是否为极性分子？____________(填“是”或“否”)。
答案　(1)相似　有　有　(2)A
(3)C3H3N3O3　sp2　极性　非极性
(4)N≡C—C≡N　非极性
(5) 　极性　极性
(6)是
解析　(1)NH3分子与PH3分子结构相似，P—H为不同元素原子之间形成的共价键，为极性键，PH3分子空间结构为三角锥形，正、负电荷中心不重合，PH3为极性分子。(2)NCl3中N原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，该分子为三角锥形，A错误；N、Cl之间形成的键应为极性键，B正确；NCl3分子中正、负电荷中心不重合，该分子为极性分子，C正确；共价键的键能越大，含有该键的物质越稳定，D正确。(3)三聚氰酸的分子式为C3H3N3O3，该分子中C与N形成类似于苯环的结构，则应采取sp2杂化，C原子与氧、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。(4)(CN)2的结构式为N≡C—C≡N，是非极性分子。(5)I和Br的电负性相差不大，形成的化学键是极性共价键，电子式为，IBr中正电荷中心与负电荷中心不重合，属于极性分子。(6)可以把O3看成一个O原子是中心原子，其他2个O原子为配原子，看成三原子分子，类似SO2分子，其价电子对数是3，有一个孤电子对，分子构型为V形，所以O3分子是极性分子。第三节　分子结构与物质的性质
基础课时10　共价键的极性
学习目标　1.能从微观角度理解共价键的极性和分子极性的关系。2.通过键的极性对物质性质的影响的探析,形成“结构决定性质”的认知模型。
一、键的极性和分子的极性
1.键的极性
分类 极性共价键 非极性共价键
成键原子 　　　原子 　　　原子
电子对 　　　偏移 　　　偏移
成键原子 的电性 一个原子呈　电性(δ+) 一个原子呈　电性(δ-) 呈　　　性
2.分子的极性
(1)极性分子和非极性分子
(2)分子极性的判断依据
判断依据 分子特点 分子极性
化学键的极 性的向量和 只含非 极性键 一般为　　　　分子
含有 极性键 向量和等于零 　　　分子
向量和不等于零 　　　分子
正电中心和 负电中心 重合 　　　　分子
不重合 　　　　分子
3.键的极性和分子极性的关系
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列物质中,既有离子键又有共价键的是 (　　)
A.CaCl2 B.KBr
C.H2O D.NH4F
2.下列各组物质中,都是由极性键构成的极性分子的一组是 (　　)
A.CH4和Br2 B.NH3和H2O
C.H2S和CCl4 D.CO2和HCl
3.①PH3的空间结构为三角锥形;②BeCl2的空间结构为直线形;③CH4的空间结构为正四面体形;④CO2为直线形分子;⑤BF3的空间结构为平面三角形;⑥NF3的空间结构为三角锥形。下面对分子极性的判断正确的是 (　　)
A.①⑥为极性分子,②③④⑤为非极性分子
B.只有④为非极性分子,其余为极性分子
C.只有②⑤是极性分子,其余为非极性分子
D.只有①③是非极性分子,其余是极性分子
4.在下列物质中:①SiO2　②NaOH　③Na2S ④H2O2　⑤Na2O2　⑥(NH4)2S　⑦CO2
⑧CCl4　⑨C2H4　⑩金刚石。用序号填空:
(1)只含有离子键的是　　　　　　。
(2)既含有离子键,又含有极性共价键　　　　　　　　　　。
(3)既含有离子键又含有非极性共价键的是　　　　　　　。
(4)含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是　　　　　　。
(5)含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是　　　　　　。
(6)熔化时只破坏极性共价键的是　　　　　　　　　　。
【题后归纳】
1.键的极性判断
(1)从组成元素判断
①同种元素:A—A型为非极性共价键;
②不同种元素:A—B型为极性共价键。
(2)从电子对偏移判断
①有电子对偏移为极性共价键;
②无电子对偏移为非极性共价键。
(3)从电负性判断
①电负性相同为非极性共价键;
②电负性不同为极性共价键。
2.极性分子判断的特殊情况
(1)单质分子一般为非极性分子,但O3是V形分子,其空间结构不对称,故O3为极性分子。
(2)H2O2的结构式为H—O—O—H,空间结构如图所示,是不对称的,为极性分子。
(3)只含有极性键的分子不一定是极性分子(如CH4);极性分子不一定只含有极性键(如C2H5OH);含有非极性键的分子不一定是非极性分子(如H2O2)。
二、键的极性对化学性质的影响
　　　　　　　　　　　　　　　　
键的极性对物质的化学性质有重要影响。例如,羧酸是一大类含羧基(—COOH)的有机酸,羧基可电离出H+而呈酸性。羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量,pKa越小,酸性越强。羧酸的酸性大小与其分子的组成和结构有关,如下表所示:
不同羧酸的pKa
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
1.下列各组分子中,按共价键极性由强到弱排序正确的是 (　　)
A.HF　H2O　NH3　CH4
B.CH4　NH3　H2O　HF
C.H2O　HF　CH4　NH3
D.HF　H2O　CH4　NH3
2.苯酚()具有弱酸性,乙醇是非电解质,水是弱电解质,三种物质中都含有—OH,在这三种物质中,氢氧键的极性由强到弱的顺序是 (　　)
A.苯酚>乙醇>水 B.乙醇>水>苯酚
C.水>苯酚>乙醇 D.苯酚>水>乙醇
3.按酸性强弱顺序给下列羧酸排序。
(1)CHCl2COOH、CH2ClCOOH、CF3COOH、CHF2COOH、CH2ICOOH。
(2)CH3COOH、CH3CH2CH2COOH、HCOOH、CH3CH2COOH。
【题后归纳】
羧酸的酸性大小与分子组成和结构的关系
(1)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大,越容易电离出H+,则羧酸的酸性越大。
(2)与羧基相邻的共价键的极性越大,通过传导作用使羧基中羟基的极性越大,则羧酸的酸性越大。
(3)含卤素原子的一元羧酸的酸性
①含相同个数的不同卤素原子的羧酸,卤素原子的电负性数值越大,酸性越强。
②含不同数目的同种卤素原子的羧酸,卤素原子的数目越多,羧酸的酸性越强。
(4)只含烃基的一元羧酸的酸性
随着烃基的加长,酸性的差异越来越小。
(5)只含烃基的多元羧酸的酸性
烃基所含碳数越少,羧基个数越多,酸性越强。
:课后完成　第二章　基础课时10(共54张PPT)
第三节　分子结构与物质的性质
基础课时 　共价键的极性
10
第二章
分子结构与性质
1.能从微观角度理解共价键的极性和分子极性的关系。
2.通过键的极性对物质性质的影响的探析，形成“结构决定性质”的认知模型。
学习目标
一、键的极性和分子的极性
二、键的极性对化学性质的影响
目
录
CONTENTS
课后巩固训练
一、键的极性和分子的极性
对点训练
1.键的极性
分类 极性共价键 非极性共价键
成键原子 ______原子 ______原子
电子对 ______偏移 ________偏移
成键原子的电性 一个原子呈____电性(δ＋) 一个原子呈____电性(δ－) 呈______性
不同
相同
发生
不发生
正
负
电中
2.分子的极性
(1)极性分子和非极性分子
不重合
极性
不等于零
重合
极性
等于零
(2)分子极性的判断依据
判断依据 分子特点 分子极性
化学键的极 性的向量和 只含非极性键 一般为________分子
含有极性键 向量和等于零 ________分子
向量和不等于零 ______分子
正电中心和 负电中心 重合 ________分子
不重合 ______分子
非极性
非极性
极性
非极性
极性
3.键的极性和分子极性的关系
1.下列物质中，既有离子键又有共价键的是(　　)
A.CaCl2 B.KBr C.H2O D.NH4F
解析　一般活泼的金属元素和活泼的非金属元素容易形成离子键，非金属元素的原子间容易形成共价键，据此可知选项A、B中只有离子键，C中只含有共价键，D中含有离子键和共价键。
D
2.下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的一组是(　　)
A.CH4和Br2 B.NH3和H2O
C.H2S和CCl4 D.CO2和HCl
解析　CH4、CCl4、CO2都是由极性键形成的非极性分子，NH3、H2O、H2S、HCl都是由极性键形成的极性分子。
B
3.①PH3的空间结构为三角锥形；②BeCl2的空间结构为直线形；③CH4的空间结构为正四面体形；④CO2为直线形分子；⑤BF3的空间结构为平面三角形；⑥NF3的空间结构为三角锥形。下面对分子极性的判断正确的是(　　)
A.①⑥为极性分子，②③④⑤为非极性分子
B.只有④为非极性分子，其余为极性分子
C.只有②⑤是极性分子，其余为非极性分子
D.只有①③是非极性分子，其余是极性分子
A
解析　①PH3中由于P原子的孤电子对与成键电子对间的排斥作用，使电子不能均匀分布，故PH3为极性分子；②BeCl2的空间结构为直线形，键的极性相互抵消，为非极性分子；③CH4的空间结构为正四面体形，键的极性相互抵消，为非极性分子；④CO2分子为直线形，键的极性相互抵消，为非极性分子；⑤BF3的空间结构为平面正三角形，键的极性相互抵消，为非极性分子；⑥NF3中由于N原子的孤电子对与成键电子对间的排斥作用，使电子不能均匀分布，故NF3为极性分子；结合以上分析可知，①⑥为极性分子，②③④⑤为非极性分子，A正确。
4.在下列物质中：①SiO2　②NaOH　③Na2S ④H2O2　⑤Na2O2　⑥(NH4)2S　⑦CO2 ⑧CCl4　⑨C2H4　⑩金刚石。用序号填空：
(1)只含有离子键的是____________。
(2)既含有离子键，又含有极性共价键____________。
(3)既含有离子键又含有非极性共价键的是____________。
(4)含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是____________。
(5)含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是____________。
(6)熔化时只破坏极性共价键的是____________。
③
②⑥
⑤
⑨
④
①
解析　阴、阳离子，微粒间作用力是离子键；非极性键：两个相同的非金属原子之间形成的共价键；极性键：两个不相同的非金属原子之间形成的共价键；只含有离子键的是③，既含有离子键，又含有极性共价键的是②⑥，既含有离子键又含有非极性共价键的是⑤，含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是⑨，含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是④，熔化时只破坏极性共价键的是①。
【题后归纳】
1.键的极性判断
(1)从组成元素判断
①同种元素：A—A型为非极性共价键；
②不同种元素：A—B型为极性共价键。
(2)从电子对偏移判断
①有电子对偏移为极性共价键；
②无电子对偏移为非极性共价键。
(3)从电负性判断
①电负性相同为非极性共价键；
②电负性不同为极性共价键。
2.极性分子判断的特殊情况
(1)单质分子一般为非极性分子，但O3是V形分子，其空间结构不对称，故O3为极性分子。
(2)H2O2的结构式为H—O—O—H，空间结构如图所示，是不对称的，为极性分子。
(3)只含有极性键的分子不一定是极性分子(如CH4)；极性分子不一定只含有极性键(如C2H5OH)；含有非极性键的分子不一定是非极性分子(如H2O2)。
二、键的极性对化学性质的影响
对点训练
键的极性对物质的化学性质有重要影响。例如，羧酸是一大类含羧基(—COOH)的有机酸，羧基可电离出H＋而呈酸性。羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量，pKa越小，酸性越强。羧酸的酸性大小与其分子的组成和结构有关，如下表所示：
不同羧酸的pKa
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
1.下列各组分子中，按共价键极性由强到弱排序正确的是(　　)
A.HF　H2O　NH3　CH4
B.CH4　NH3　H2O　HF
C.H2O　HF　CH4　NH3
D.HF　H2O　CH4　NH3
解析　共价键极性的强弱取决于形成共价键的两原子的电负性，其电负性相差越大，形成的共价键极性越强。
A
解析　苯酚具有弱酸性，说明苯酚分子结构中的—OH的极性较强，在水溶液中能够发生电离；水属于弱电解质，乙醇是非电解质，说明乙醇分子结构中的—OH的极性比水、苯酚弱，氢氧键的极性由强到弱的顺序是苯酚>水>乙醇。
D
3.按酸性强弱顺序给下列羧酸排序。
(1)CHCl2COOH、CH2ClCOOH、CF3COOH、CHF2COOH、CH2ICOOH。
(2)CH3COOH、CH3CH2CH2COOH、HCOOH、CH3CH2COOH。
答案　(1)CF3COOH>CHF2COOH>CHCl2COOH>CH2ClCOOH>CH2ICOOH
(2)HCOOH>CH3COOH>CH3CH2COOH>CH3CH2CH2COOH
解析　(1)卤素原子的电负性越大，吸电子能力越强，形成的化学键极性越强，羧酸的酸性越强，所以酸性强弱顺序为CF3COOH>CHF2COOH>CHCl2COOH>CH2ClCOOH>CH2ICOOH。(2)烃基越长，推电子效应越大，羧酸的酸性越弱，所以酸性强弱顺序为HCOOH>CH3COOH>CH3CH2COOH> CH3CH2CH2COOH。
【题后归纳】
羧酸的酸性大小与分子组成和结构的关系
(1)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大，越容易电离出H＋，则羧酸的酸性越大。
(2)与羧基相邻的共价键的极性越大，通过传导作用使羧基中羟基的极性越大，则羧酸的酸性越大。
(3)含卤素原子的一元羧酸的酸性
①含相同个数的不同卤素原子的羧酸，卤素原子的电负性数值越大，酸性越强。
②含不同数目的同种卤素原子的羧酸，卤素原子的数目越多，羧酸的酸性越强。
(4)只含烃基的一元羧酸的酸性
随着烃基的加长，酸性的差异越来越小。
(5)只含烃基的多元羧酸的酸性
烃基所含碳数越少，羧基个数越多，酸性越强。
课后巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)键的极性和分子的极性
1.下列各组分子中，都是由极性键构成的极性分子的一组是(　　)
A.C3H6和CO2 B.CCl4和H2S
C.H2O和NH3 D.H2O2和CS2
C
解析　C3H6可能是丙烯也可能是环丙烷，环丙烷为非极性分子，丙烯是含有极性键的极性分子；CO2中含有极性键，但结构对称，正电中心和负电中心重合，属于非极性分子，故A不符合题意。CCl4中含有极性键，但结构对称，正电中心和负电中心重合，属于非极性分子；H2S中含有极性键，空间结构为V形，正电中心和负电中心不重合，属于极性分子，故B不符合题意。H2O中含有极性键，空间结构为V形，正电中心和负电中心不重合，属于极性分子；NH3中含有极性键，空间结构为三角锥形，正电中心和负电中心不重合，属于极性分子，故C符合题意。H2O2中含有极性键和非极性键，正电中心和负电中心不重合，属于极性分子；CS2中含有极性键但结构对称，正电中心和负电中心重合，属于非极性分子，故D不符合题意。
2.下列说法正确的是(　　)
A.如果某化合物只含共价键，则其一定是共价化合物
B.H2O2是由极性共价键和非极性共价键构成的非极性分子
C.两种酸溶液充分反应后的体系不可能为中性
D.碳、氮形成的氢化物常温下都是气态
A
解析　只含有共价键的化合物是共价化合物，所以如果某化合物只含共价键，则其一定是共价化合物，故A正确；H2O2是由极性共价键和非极性共价键构成，分子结构不对称，正电中心和负电中心不重叠，属于极性分子，故B错误；由反应2H2S＋H2SO3===3H2O＋3S↓可以知道：氢硫酸和亚硫酸溶液充分反应后的溶液体系为中性，所以两种酸溶液充分反应后的体系可能为中性，故C错误；分子量较大的烃常温下为液体，如辛烷常温下为液体，所以碳、氮形成的氢化物常温下不一定是气态，故D错误。
3.下列反应中，同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是(　　)
A.2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
B.Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3
C.2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
D.NH4Cl===NH3↑＋HCl↑
A
解析　 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，Na2O2为含有非极性键的离子化合物，CO2中含有极性键，O2中含有非极性键，该反应中同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成，故A正确； Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3该反应中没有非极性键的断裂和形成，故B错误； 2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O反应物中有离子键和极性键的断裂、非极性键的断裂，生成物中有离子键、极性键形成，没有非极性键的形成，故C错误；NH4Cl===NH3↑＋HCl↑该反应中有离子键和极性键的断裂，有极性键的形成，但没有离子键和非极性键的形成，故D错误。
4.SF6可用作高压发电系统的绝缘气体，分子呈正八面体结构，如图所示。有关SF6的说法正确的是(　　)
A.分子中只含极性键 B.SF6是极性分子
C.S与F之间共用电子对偏向S D.S原子满足8电子稳定结构
解析　SF6中的键为6条S—F，为极性键，此分子中只含极性键，故A正确；SF6是结构对称、正电中心和负电中心重合的分子，为非极性分子，故B错误；由于F的电负性比S的大，S与F之间共用电子对偏向F，故C错误；中心元素价电子数＋化合价的绝对值＝8时该分子中所有原子都达到8电子稳定结构，但氢化物除外，该化合物中S元素化合价＋价电子数＝6＋6＝12，则S原子不是8电子稳定结构，故D错误。
A
5.一种抗病毒药物的结构简式如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该分子属于极性分子
B.该分子中C—F的极性小于C—N的极性
C.该分子中所有C原子都为sp3杂化
D.该分子中σ键与π键数目之比为11∶4
A
解析　由该分子的结构简式可知，该分子结构不对称，正电中心和负电中心不重合，且含有氨基、酰胺基等极性基团，故该分子属于极性分子，A正确；F的非金属性强于N，故该分子中C—F的极性大于C—N的极性，B错误；由该分子的结构简式可知，该分子中所有的碳原子都只形成了3个σ键，且无孤电子对，故该分子中所有C原子都为sp2杂化，C错误；单键都是σ键，双键为1个σ键和1个π键，由该分子的结构简式可知，该分子中含有15个σ键，4个π键，故σ键与π键数目之比为15∶4，D错误。
(二)键的极性对化学性质的影响
6.下列羧酸的酸性最弱的是(　　)
A.CF3COOH B.CHCl2COOH
C.CH3CH2COOH D.CH2BrCOOH
解析　CH3CH2—是推电子基团，导致羧酸的酸性减弱。
C
7.从深海鱼油中提取的被称作“脑黄金”的DHA(C21H31COOH)就是一种不饱和度很高的脂肪酸。下列说法正确的是(　　)
CH3CH2CH===CHCH2CH===CHCH2CH===CHCH2CH===CHCH2CH===
CHCH2CH===CHCH2CH2COOH
DHA的结构简式
A.酸性：C21H31COOHB.DHA中含有的元素中电负性最大的是碳元素
C.DHA中碳原子存在三种杂化方式
D.DHA中所有原子共面
A
解析　推电子效应：—C21H31>—CH3，故酸性：C21H31COOHB级　素养培优练
8.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
9.意大利科学家使用普通氧分子和带正电荷的氧离子制造出了由4个氧原子构成的氧分子，并用质谱仪探测到了它存在的证据。理论计算表明O4分子可能有两种不同的空间对称结构(如图所示)：
下列关于该氧分子的说法正确的是(　　)
A.与O2互为同位素 B.不可能含有极性键
C.该分子为极性分子 D.该物质为一种新型的氧化物
B
解析　同位素是针对元素而言的，该物质为一种分子，与O2互为同素异形体，A错误。根据题目信息知，该物质为O4，是氧元素的一种新的单质，在O4中，同种元素之间只能形成非极性键，且空间结构对称，因此该分子为非极性分子，C、D错误，B正确。
10.S2Cl2是橙黄色液体，少量泄漏会产生有窒息性的气体，喷水雾可减慢挥发，并产生酸性悬浊液，其分子结构如图所示。下列关于S2Cl2的说法错误的是(　　)
A.为非极性分子
B.分子中既含有极性键，又含有非极性键
C.与S2Br2结构相似
D.分子中S—Cl键能大于S—S键能
A
解析　从S2Cl2分子的空间结构可知，该分子空间结构不对称，为极性分子，A错误；S2Cl2中Cl—S属于极性键，S—S属于非极性键，B正确；同主族元素Cl、Br与S形成的化合物S2Cl2、S2Br2的结构相似，C正确；氯原子半径小于硫原子半径，键长越短键能越大，所以分子中S—Cl键能大于S—S键能，D正确。
11.用一带静电的玻璃棒分别靠近A、B两种纯液体流，现象如图所示，下列关于A、B两种液体分子的极性判断正确的是(　　)
A.A是极性分子，B是非极性分子
B.A是非极性分子，B是极性分子
C.A、B都是极性分子
D.A、B都是非极性分子
解析　带静电的玻璃棒靠近纯液体流后，只有B液体流发生偏离，说明液体A的分子没有极性，液体B的分子有极性，故A是非极性分子，B是极性分子。
B
12.有一种AB2C2型分子，在该分子中A为中心原子。下列关于该分子的空间结构和极性的说法中，正确的是(　　)
A.假设为平面四边形，则该分子一定为非极性分子
B.假设为四面体，则该分子一定为非极性分子
C.假设为平面四边形，则该分子可能为非极性分子
D.假设为四面体，则该分子可能为非极性分子
C
解析　
13.在极性分子中，正电中心同负电中心间的距离称为偶极长，常用d表示。极性分子的极性强弱同偶极长和正(或负)电中心的电量(q)有关，一般用偶极矩(μ)来衡量。分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积，即μ＝d·q。
试回答下列问题：
(1)HCl、CS2、H2S、SO2四种分子中μ＝0的是____________。
(2)对硝基氯苯、邻硝基氯苯、间硝基氯苯，三种分子的偶极矩由大到小的排列顺序是____________________________________。
CS2
邻硝基氯苯>间硝基氯苯>对硝基氯苯
解析　由题信息可知：μ＝0，表示分子构型对称，正、负电荷中心重合，是非极性分子；μ≠0，表示分子构型不对称，正、负电荷中心不重合，是极性分子。(1)中只能选CS2，它是一个对称的直线形分子。(2)中从对称性角度看，对位>间位>邻位，故μ由大到小的顺序为邻>间>对。
(3)实验测得：μ(PF3)＝1.03；μ(BCl3)＝0。由此可知，PF3分子是____________结构；BCl3分子是____________结构。
(4)GeCl4化合物的空间结构为____________形，中心原子采取____________杂化，分子为____________(填“极性分子”或“非极性分子”)。
三角锥形
平面三角形
正四面体
sp3
非极性分子
解析　(3)中AB3型分子的结构只有两种可能，故前者为不对称的三角锥形(极性分子)，后者为高度对称的平面三角形(非极性分子)。(4)GeCl4化合物的空间结构和CCl4相似。
14.已知N、P同属于元素周期表的第ⅤA族元素，N在第二周期，P在第三周期。NH3分子呈三角锥形,N原子位于锥顶,3个H原子位于锥底,N—H间的夹角是107°。
(1)PH3分子与NH3分子的构型关系______________ (填“相似”或“不相似”)，P—H____________(填“有”或“无”)极性，PH3分子____________(填“有”或“无”)极性。
(2)NCl3是一种淡黄色油状液体，下列对NCl3的有关描述不正确的是____________(填字母)。
A.该分子呈平面三角形 B.该分子中的化学键为极性键
C.该分子为极性分子 D.因N—Cl的键能大，故NCl3稳定
相似
有
有
A
解析　(1)NH3分子与PH3分子结构相似，P—H为不同元素原子之间形成的共价键，为极性键，PH3分子空间结构为三角锥形，正、负电荷中心不重合，PH3为极性分子。(2)NCl3中N原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，该分子为三角锥形，A错误；N、Cl之间形成的键应为极性键，B正确；NCl3分子中正、负电荷中心不重合，该分子为极性分子，C正确；共价键的键能越大，含有该键的物质越稳定，D正确。
(3)CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途径。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：
三聚氰酸的分子式为____________，三聚氰酸分子中C原子采取____________杂化，分子中碳原子形成的是____________(填“极性”“非极性”)键，三聚氰酸属于____________(填“极性”或“非极性”)分子。
C3H3N3O3
sp2
极性
非极性
解析 (3)三聚氰酸的分子式为C3H3N3O3，该分子中C与N形成类似于苯环的结构，则应采取sp2杂化，C原子与氧、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。
(4)氰(CN)2为无色可燃气体、剧毒、有苦杏仁味，和卤素单质的结构相似，已知氰分子键之间夹角为180°并有对称性，(CN)2的结构式为________________，(CN)2分子为____________(填“极性”或“非极性”)分子。
(5)溴化碘(IBr)的化学性质类似于卤素单质，溴化碘的电子式是____________，它是由____________键形成的____________分子。
(6)O3分子是否为极性分子？____________(填“是”或“否”)。
N≡C—C≡N
非极性
极性
极性
是

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