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第二章 原子结构与性质
第三节 分子的结构与物质的性质
第1课时 共价键的极性
高二化学
新人教化学选择性必修2《物质结构与性质》
学习
目标
PART
01
PART
02
键的极性和分子极性的关系
PART
03
区分极性分子和非极性分子,了解分子极性与分子中键的极性及分子空间结构密切相关。
掌握共价键可分为极性共价键和非极性共价键。
写出H2、O2、N2、HCl、CO2、H2O、CH4、NH3的电子式和结构式。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
H2
O2
N2
CH4
电子式
结构式
HCl
CO2
H2O
NH3
电子式
结构式
一．共价键的极性
H—H
N≡N
H—Cl
共用电子对不偏移
δ-
δ+
δ+
H—O—H
共用电子对偏移
共价键
非极性键：
极性键：
同种原子形成的共价键，电子对不发生偏移。
不同种原子形成的共价键，电子对发生偏移。
一．共价键的极性
3.0
3.0
3.0
2.1
Cl—Cl
H—Cl
实质：键和原子对键合电子的吸引力不同，即电负性不同。
相同原子A-A型
不同原子A-B型
电负性较大原子呈负电性
一般：电负性差值＜1.7为共价键，且电负性差值越大，键的极性越大。
如键的极性：H-F > H-Cl> H-Br > H-I
【学习任务一】键的极性
一、共价键的极性
1、键的极性
（1）极性共价键
H—Cl
δ＋
δ－
不同原子间，形成的共价键，共用电子对会发生偏移（电荷分布不均匀）
表示正电荷
表示负电荷
极性键
存在：①部分共价化合物：
H2O、NH3、CH4、CO2、CCl4、SO42-、NO3—、PCl3、PCl5
②部分离子化合物：
NaOH、NaClO、NaCN
【学习任务一】键的极性
一、共价键的极性
1、键的极性
（2）非极性共价键
同种原子间，形成的共价键，共用σ电子对不发生偏移（电荷分布均匀）
Cl—Cl
非极性键
特点：①相同原子间，电负性相同，共用电子对不偏移
②可以是A-A、A=A、A=A，均为非极性键
【学习任务一】键的极性
一、共价键的极性
1、键的极性
（2）非极性共价键
同种原子间，形成的共价键，共用σ电子对不发生偏移（电荷分布均匀）
Cl—Cl
非极性键
存在：①非金属单质分子：H2、Cl2、P4、C60、金刚石、硅、石墨
②部分共价化合物：H2O2、CH2=CH2、CH3CH2OH
③部分离子化合物：Na2O2、CaC2
练习：指出下列物质中的共价键类型
【方法】
O2
CH4
CO2
H2O2
NH3
BF3
非极性键
极性键
极性键
极性键 非极性键
极性键
极性键
键的极性和分子的极性

1、多个共价键构成的分子是否具有极性呢？如何判断？
2、若一个分子含有多个极性键，那么该分子是否具有极性？
【课堂过渡】
极性分子和非极性分子实验
1．极性分子与非极性分子
H2O分子中
存在带正电荷的正极、带负电荷的负极
CCl4分子中
无正极和负极之分
极性分子
非极性分子
（1）非极性分子：正电荷重心和负电荷重心相重合的分子
（2）极性分子：正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子
2、分子的极性
O=C=O
δ＋
δ－
δ－
极性键
正负电荷“重心”重合
δ＋
δ＋
δ－
正负电荷“重心”不重合
常见的极性分子和非极性分子
如何判断分子的极性？

非极性 非极性 非极性 极性
极性 极性 非极性 非极性 极性
方法一:根据正电中心和负电中心是否重合来判断：
若正电中心和负电中心不重合
—极性分子
若正电中心和负电中心重合
—非极性分子
②分子极性的判断方法：
1.键的极性和分子的极性
一、共价键的极性
(2)分子的极性：
②分子极性的判断方法：
1.键的极性和分子的极性
一、共价键的极性

(2)分子的极性：
若分子中各个键的极性的向量和等于零， 则为非极性分子（极性抵消）
若分子中各个键的极性的向量和不等于零， 则为极性分子（极性不抵消）
方法二：根据化学键的极性的向量和是否为0来判断：
δ+
δ-
δ-
δ-
δ+
δ-
δ-
δ+
δ+
δ+
δ+
δ-
②分子极性的判断方法：
1.键的极性和分子的极性
一、共价键的极性
(2)分子的极性：

C=O键是极性键，CO2是直线形、结构对称，两个C=O的极性互相抵消，所以整个分子没有极性，电荷分布均匀，是非极性分子。
平面三角形，结构对称，键的极性互相抵消 ，是非极性分子
正四面体形 ，结构对称，键的极性互相抵消，是非极性分子
若正电中心和负电中心重合(分子空间结构对称)，为非极性分子。
δ+
δ-
δ+
δ-
δ+
δ+
δ-
δ-
δ+
δ+
δ+
若正电中心和负电中心不重合(分子空间结构不对称)，则为极性分子。
②分子极性的判断方法：
1.键的极性和分子的极性
一、共价键的极性
(2)分子的极性：
O-H键是极性键，分子是V形不对称分子，两个O-H键的极性不能抵消，整个分子电荷分布不均匀，是极性分子。
三角锥形, 不对称分子，键的极性不能抵消，是极性分子。
105?
107?

1.键的极性和分子的极性
一、共价键的极性

方法三：根据分子中心原子有无孤电子对来判断来判断：
若中心原子有孤电子对或无孤电子对但键长不同，则为极性分子。
注意：单质双原子分子是非极性分子,非单质双原子分子是极性分子。
多原子分子
(原子数≥3)
若中心原子无孤电子对且键长均相等，则为非极性分子;
如：CH4
如： NH3 ( 有孤电子对) 、 CH3CI（无孤电子对但键长不同）
1.键的极性和分子的极性
一、共价键的极性

方法四：根据分子的空间结构是否对称来判断：
若对称，则为非极性分子
若不对称，则为极性分子
直线形
平面正三角形
正四面体
V形
三角锥形
四面体
空间结构
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}分子类型
价电子对数
空间结构
键的极性
分子极性
代表物
A2
直线形
非极性键
非极性分子
O2、H2
极性键
AB
极性分子
HF、CO
AB2
2+0
直线形
极性键
非极性分子
CO2、CS2
2+1
V形
极性键
极性分子
SO2
2+2
V形
极性键
极性分子
H2O、H2S
AB3
3+0
平面三角形
非极性键
非极性分子
BF3、AlCl3
3+1
三角锥
极性键
极性分子
NH3、PCl3
AB4
4+0
正四面体
极性键
非极性分子
CH4、CCl4
1.键的极性和分子的极性
一、共价键的极性

方法四：根据分子的空间结构是否对称来判断：
分子
BF3
CO2
PCl5
SO3
H2O
NH3
SO2
化合价绝对值







价电子数







分子极性







3
3
4
4
5
5
6
6
2
6
3
5
4
6
非极性
非极性
非极性
非极性
极性
极性
极性
1.键的极性和分子的极性
一、共价键的极性

如：
方法五：根据中心原子的化合价来判断
对于ABn型分子
中心原子化合价的绝对值
该元素的价电子数
=
该分子为非极性分子
中心原子化合价的绝对值
该元素的价电子数
该分子为极性分子
≠
【练习2】
①H2　②O2　③HCl　④P4　⑤C60　⑥CO2　⑦CH2==CH2　⑧HCN　
⑨H2O　⑩NH3　?BF3　?CH4　?SO3　?CH3Cl　?H2O2
属于非极性分子的是_______________________，
属于极性分子的是________________。
①②④⑤⑥⑦???
③⑧⑨⑩??
思考讨论
(1)以下双原子分子中，哪些是极性分子，哪些是非极性分子?
H2 O2 Cl2 HCl
:双原子分子中，单质是非极性分子；化合物是极性分子
H2 O2、 Cl2 是非极性分子；HCl是极性分子
【总结规律】
1.键的极性和分子的极性
一、共价键的极性

(2)、P4和C60是极性分子还是非极性分子?
:只含非极性键的分子一定是非极性分子，
都是非极性分子
【总结规律】
:化合物分子中，分子空间结构对称的是非极性分子，如对称的直线形，平面正三角形，正四面体形
分子空间结构不对称的是极性分子 ，如不对称的直线形，V形，三角锥形
(3)以下化合物分子中，哪些是极性分子，哪些是非极性分子?
CO2 HCN H2O NH3 BF3 CH4 CH3Cl
CO2、BF3、CH4都是非极性分子，HCN、H2O、NH3、CH3Cl都是极性分子
【总结规律】
思考讨论
1.键的极性和分子的极性
一、共价键的极性

臭氧分子的空间结构与水相似，其分子有极性，但很弱。臭氧分子中共价键是极性键，中心氧原子呈正电性，而端位的两个氧原子呈负电性,由于臭氧的极性很弱，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
资料卡片
1.键的极性和分子的极性
一、共价键的极性

臭氧是一种重要物质。大气高空的臭氧层；保护了地球生物的生存；空气质量预报中臭氧含量是空气质量的重要指标；它还是有机合成的氧化剂、替代氯气的净水剂……
臭氧有强氧化性，臭氧是比氧气更强的氧化剂，它随着温度升高，分解速度加快。常用于用作强氧化剂、漂白剂、消毒杀菌剂。臭氧存在于大气中由于臭氧层是可以吸收太阳光对人体有害的短波光线的，因此就能达到防止它射到地面，以避免人类受紫外线的伤害，减少各种皮肤病以及癌症率。
O3分子结构为V形（如图），根据VSEPR模型，中心氧原子的价层电子对数为3，得出VSEPR模型为平面三角形，中心氧原子为sp2杂化，和2个端位氧原子形成两个σ键，还有1对未参与杂化的孤电子对垂直于该平面，并与两个键合氧原子各提供的1个电子形成离域π键— （如下图），所以中心氧原子和两个端位的氧原子之间的共用电子对会发生偏移，因此为极性键。
1.键的极性和分子的极性
一、共价键的极性

试分析为什么O3分子中共价键是极性键?
判断分子的极性可依据分子中化学键的极性的向量和。O3分子中化学键为极性键，分子结构为V形，所以键的极性的向量和不为0，即分子为极性分子。
综上所述：O3是含有极性键的极性分子。
1.键的极性和分子的极性
一、共价键的极性

试分析为什么O3、H2O2是极性分子？
因为臭氧分子中，氧分子是呈折线型的，三个氧原子形成角形，或者是V形，这样就会导致正负电荷中心不重合，所以它们的合力不为氧分子，因此臭氧是为极性分子。
物质极性的判断不能根据化学式判断，要根据立体结构判断；
因为H2O2不是平面结构；它是半开书页型的，两个O在书轴上，两个氢分别和两个O相连，但不在同一平面上，正负电荷中心不重合，所以为极性分子。
还可以根据相似相容原理来粗略判断物质极性，H2O2极易溶于水，水是极性分子，所以过氧化氢也是极性分子。
表面活性剂在水中会形成亲水基团向外，疏水基团向内的胶束，由于油渍等污垢是疏水的，会被包裹在胶束内腔，在摩擦力的作用下油渍脱离，达到去污目的。
②什么是单分子膜？双分子膜？举例说明。
③为什么双分子膜以头向外而尾向内的方向排列？
表面活性剂分散在水表面形成一层疏水基团朝空气的单分子层。细胞和细胞膜是双分子膜，由大量两性分子组装而成。
由于细胞膜两侧都是水溶液，水是极性分子，而构成膜两性分子的头基是极性基团而尾基是非极性基团 。
①简要回答表面活性剂的去污原理
科学?技术?社会—表面活性剂和细胞膜
教材：P53
1.用一带静电的玻璃棒靠近A、B两种纯液体流,现象如图所示。下列说法正确的是(　 　)
A.可能A是CH3COOH , B是H2O
B.可能A是苯, B是H2O
C.可能A、B分别为苯、CCl4
D.可能A、B分别为CCl4、CHCl3
BD
对点训练
(1)极性分子中不可能含有非极性键。 (　　)
(2)离子化合物中不可能含有非极性键。 (　　)
(3)非极性分子中不可能含有极性键。(　　)
(4)极性分子中一定含有极性键。(　　)
(5)H2O、CO2、CH4都是非极性分子。(　　)
(6)以极性键结合起来的分子一定是极性分子。(　　)
(7)以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子。(　　)
(8)非极性分子只能是双原子单质分子。(　　)
(9)非极性分子中一定含有非极性共价键。(　　)
(10)同种元素之间的共价键一定是非极性键。（ ）
(11)H2O2是由极性键和非极性键构成的极性分子。( )

×
×
√
×
×
×
√
对点训练
2.正误判断:
×
×
×
√
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
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。
2.键的极性对化学性质的影响
一、共价键的极性

（1）键的极性对物质的化学性质有重要影响
Ka越大，酸性越强
pKa越小，酸性越强
pKa= - lgKa
+ H+
2.键的极性对化学性质的影响
一、共价键的极性

由于不同的成键原子间电负性的差异，共用电子对会发生偏移，若电负性越大，电子偏移的程度就越大，即共价键的极性越强，在反应中越容易断裂。
(2)羧基的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
a: 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，羧酸的酸性越强。
如酸性： CF3COOH＞CCl3COOH(电负性数值越大，酸性越强。)
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。
b: 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。
如酸性： CCl3COOH＞CHCl2COOH＞CH2ClCOOH
②只含烷基的一元羧酸，烷基越长，酸性越小
酸性： 甲酸＞乙酸
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O-H键的极性减弱，所以羧酸的酸性越弱。
③只含烷基的多元羧酸的酸性
烷基所含碳原子数越少，羧基个数越多，酸性越强。
2.键的极性对化学性质的影响
一、共价键的极性

(2)羧基的酸性大小与分子组成和结构的关系
思考：甲酸和乙酸哪个酸性强？原因是什么？
补充知识：吸电子基团与推电子基团（给电子基团）
2.键的极性对化学性质的影响
一、共价键的极性

卤素—X(F、CI、Br、I）
如硝基(-NO2）
羧基(-COOH）
醛基(-CHO）
对于一个基团-RX：
(1)如果R的电负性大于X，那么它就是推电子基团（给电子基团）
如烷基（-CH3）
羟基（-OH）
烷氧基（-OCH3）
氨基（-NH2）
(2)如果R的电负性小于X，那么它就是吸电子基团
若分子连有吸电子基团，键的极性越强，越易断裂
物质酸性就越强
如酸性：F-COOH H-COOH
若分子连有推电子基团，键的极性越弱，越不易断裂
（推电子基团越多）物质酸性就越弱
如酸性：H-CH2COOH CH3-CH2COOH
＞
＞
试比较下列有机酸的酸性强弱。
①CF3COOH　 ②CCl3COOH　 ③CHCl2COOH
④CH2ClCOOH 　⑤CH3COOH　 ⑥CH3CH2COOH
答案:_______________________________
①＞②＞③＞④＞⑤＞⑥
(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大， R的正电性越高，导致R-O-H中O的电子向R偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易电离出H＋，即酸性越强。
两种常见含氧酸的结构式：
如：酸性H2SO3②当中心原子的电负性大、原子半径小、氧化数高时，使O－H键减弱，酸性增强。
①无机含氧酸的强度取决于中心原子的电负性、原子半径、氧化数。
拓展延伸
无机含氧酸酸性强弱的经验规律(O-H极性角度分析)
(2) (HO)mROn，如果成酸元素R不同时，则非羟基氧原子数n值越大，酸性越强。
n＝0，弱酸，如硼酸(H3BO3)
n＝1，中强酸，如亚硫酸(H2SO3)
n＝2，强酸，如硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)
n＝3，极强酸，如高氯酸(HClO4)
特例：碳酸n＝1，酸性应该和亚硝酸、亚硫酸、磷酸相近是中强酸，实际是弱酸，主要是因为溶于水的二氧化碳分子只有约几百分之一与水结合成碳酸。与按全部转化估算的酸的强度相比小了近百倍
S
O
O
OH
HO
H2SO4
S
O
OH
HO
H2SO3
HClO4
Cl
O
O
O
HO
HClO3
Cl
O
O
HO
HClO2
Cl
O
HO
HClO
Cl
HO
H3PO4
P
OH
O
OH
HO
HNO2
HNO3
N
O
HO
N
O
HO
O
无机含氧酸的结构
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}(HO)Cl
(HO)ClO
(HO)ClO2
(HO)ClO3
(HO)NO
(HO)NO2
(HO)2SO2
(HO)2SO
(HO)3PO
通式：(HO)mROn
拓展延伸
共价键
极性键
非极性键
空间不对称
极性分子
双原子分子：HCl、NO、CO
V型分子：H2O、H2S、SO2
三角锥形分子：NH3、PH3
非正四面体：CHCl3
特殊：H2O2、O3
非极性分子
单质分子：Cl2、N2、P4、O2
直线形分子：CO2、CS2、C2H2
正三角形：SO3、BF3
平面形：苯、乙烯
正四面体：CH4、CCl4、SiF4
空间对称
小结:
1.键的极性和分子的极性
一、共价键的极性

分子结构修饰与分子的性质
分子结构修饰是指不改变分子的主体骨架，保持分子的基本结构不变，仅改变分子结构中的某些基团而得到的新分于。分于结构被修饰后，分子的性质发生了改变。例如，用三个氯原子取代蔗糖分子（如2-21）中的三个羟基，就得到三氯蔗糖（如图2-21)。
三氯蔗糖（如图2-22)，又名蔗糖素，其甜度是蔗糖的600倍，没有异味，具有热量值极低、安全性好等优点，可供糖尿病患者食用，被认为是近乎完美的甜味剂。
图2-21 蔗糖和三氯蔗糖结构式
科学?技术?社会
三氯蔗糖
分子结构修饰在药物设计与合成中有广泛的应用。为提高药物的治疗效果，降低毒副作用等，可将药物分子的结构进行修饰。例如，布洛芬具有抗炎、镇痛、解热作用，但口服该药对胃、肠道有刺激性，可以对该分子进行如图2-23所示的成酯修饰。
【课堂练习】
1．下列有关分子的叙述中，错误的是（ ）
A．非极性分子中只含有非极性键，因而分子本身也没有极性
B．非极性分子可以含有极性键，但分子的正负电荷中心必须重合
C．非极性分子可以含有极性键，但各个键的极性的向量和必须等于零D．双原子分子的化合物一定是极性分子
A
【课堂练习】
C
2．下列叙述正确的是
A．NH3是极性分子，分子中氮原子是在3个氢原子所构成的三角形的中心B．CCl4是非极性分子，分子中碳原子处在4个氯原子所构成的正方形的中心
C．H2O是极性分子，分子中氧原子不处在2个氢原子所连成的直线的中间
D. CO2是非极性分子，分子中碳原子不处在2个氧原子所连成的直线的中间
【课堂练习】
B
3．下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是
A．CO2和H2S B．C2H4和CCl4 C．Cl2和C2H2 D. NH3和HCl
【课堂练习】
C
4．常温条件下三氯化氮（NCl3）是一种淡黄色液体，以下关于NCl3说法错误的是
A．分子中N-Cl键是非极性键 B．分子中不存在孤电子对
C．三氯化氮分子结构呈三角锥形 D. 三氯化氮分子是非极性分子
本课结束

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