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第二章 分子结构与性质
第三节 分子的性质
第1课时 分子的性质（1）
一、键的极性和分子的极性
1．键的极性
共价键
分类
极性共价键
非极性共价键
成键原子
不同种元素的原子
同种元素的原子
电子对
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-)
电中性
示例
—、
H2、O2、Cl2
2．分子的极性
分子有极性分子和非极性分子之分。分子产生极性是由于分子中的原子对共用电子对的吸引能力不同导致的。
（1）极性分子：分子中的正电中心和负电中心_____________，使分子的某一部分呈正电性(δ+)，另一部分呈负电性(δ?)，这样的分子是极性分子。如H2O、CH3Cl分子等。
（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。如P4、CO2分子等。
3．键的极性与分子的极性关系
分子的极性是分子中化学键的极性的____________。
由非极性键形成的双原子或多原子分子，其正电中心和负电中心重合，所以都是非极性分子。例如H2、N2、C60、P4等。
含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。当分子中各个键的极性的向量和等于零时，是非极性分子，如CO2、BF3、CH4等；当分子中各个键的极性的向量和不等于零时，是极性分子，如HCl、H2O、H2O2、NH3等。
可见，只含有非极性键的分子一定是非极性分子，含有极性键的分子不一定是极性分子。在进行有关分子极性的判断时，一定要具体情况具体分析。
4．分子极性的判断
由于极性分子、非极性分子的概念比较抽象，下面介绍几种简单的判断分子极性的经验规则：
（1）一般情况下，单质分子为非极性分子(但O3为极性分子)，而AB型的分子均为极性分子。
（2）若分子结构呈几何空间对称，为正某某图形，则为非极性分子。
分子
键的极性
分子构型
分子极性
双核
H2、Cl2、N2、I2
非极性键
直线形
非极性分子
HCl、HF、CO
极性键
直线形
极性分子
三核
CO2、CS2
极性键
直线形
非极性分子
H2O、OF2、SO2
极性键
V形
极性分子
四核
BF3、BCl3
极性键
平面三角形
非极性分子
NH3、NCl3、PCl3
极性键
三角锥形
极性分子
五核
CH4、CCl4
极性键
正四面体形
非极性分子
CH3F
极性键
四面体形
极性分子
二、范德华力及其对物质性质的影响
1．范德华力
对气体加压降温，可使其液化；对液体降温时，可使其凝固，这表明分子之间存在着相互作用力。范德华是最早研究分子间普遍存在作用力的科学家，因此把这类分子间作用力称为范德华力。
2．范德华力的特征
（1）范德华力广泛存在于分子之间。
（2）范德华力作用很弱，约比化学键的键能小1~2个数量级。
（3）范德华力的实质也是电性作用，故它没有方向性和饱和性。
3．影响范德华力的因素
（1）组成和结构相似的分子，其相对分子质量________，范德华力越大。如范德华力：F2（2）相对分子质量相近时，分子的极性___________，范德华力越大。如NO为极性分子，N2为非极性分子，范德华力：NO>N2。
4．范德华力对物质性质的影响
（1）对物质熔、沸点的影响
①组成和结构相似的物质，相对分子质量越_______，范德华力越大，物质的熔、沸点通常越高。如熔、沸点：F2②分子组成相同的物质 (即互为同分异构体)，分子对称性越_____，范德华力越小，物质的沸点通常越低。如沸点：对二甲苯<间二甲苯<邻二甲苯。
③相对分子质量相近的物质，分子的极性越_______，范德华力越小，物质的熔、沸点通常越低。如熔、沸点：N2（2）对物质溶解性的影响
溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大，则溶质分子的溶解度越大。如I2、Br2与苯分子间的范德华力较大，故I2、Br2易溶于苯中，而水与苯分子间的范德华力很小，故水很难溶于苯中。
三、氢键及其对物质性质的影响
1．氢键
当氢原子与电负性很大且含有孤电子对的原子A(N、O、F)以共价键结合成分子时，氢原子的电子云强烈地偏向于A原子，使氢原子几乎成为“裸露”的质子而带部分正电荷，因而这个氢原子还能与另一电负性很大且含有孤电子对的原子B(N、O、F)相互吸引，这种静电吸引作用就是氢键(A、B可以是同种元素的原子，也可以是不同种元素的原子)。
2．氢键的形成条件和表示方法
（1）形成条件：从氢键的形成过程可以看出，形成氢键的条件为①要有与电负性很大的原子A以共价键结合的氢原子；②要有电负性很大且含有孤电子对的原子B；③A与B的原子半径要小。综上所述，能够形成氢键的元素一般是F、O和N。
（2）表示方法：通常用“_____________”表示氢键，其中“—”表示__________，“…”表示形成的氢键。
3．氢键的本质
氢键的本质是________________，但它比化学键弱很多，通常把氢键看作是一种比较强的分子间作用力。
氢键既有__________(A—H…B尽可能在同一条直线上)，又有________ (一个A—H只能和一个B原子结合)。
4．氢键的类型
氢键不是化学键，仅为一种分子间作用力，氢键可分为分子间氢键和分子内氢键。
如邻羟基苯甲醛分子内的羟基与醛基之间存在氢键，对羟基苯甲醛存在分子间氢键 (如图)。
【答案】一、1．不发生偏移 2．（1）不重合 （2）重合 3．向量和
二、3．（1）越大 （2）越大 4．（1）①大 ②强 ③小
三、2．（2）A—H…B 共价键 3．静电吸引作用 方向性 饱和性
一、键的极性和分子极性的关系
1．判断分子极性的一般思路
2．键的极性和分子极性的关系
下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是
A．CO2、H2S B．C2H4、CH4
C．Cl2、C2H2 D．NH3、HCl
【答案】B
二、ABn型分子极性的判断
1．化合价法
ABn型分子中中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数时，该分子为非极性分子，此时分子的立体构型对称；若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数，则分子的立体构型不对称，其分子为极性分子。具体实例如下表：
化学式
BF3
CO2
PCl5
SO3(g)
H2O
NH3
SO2
中心原子化合价的绝对值
3
4
5
6
2
3
4
中心原子价电子数
3
4
5
6
6
5
6
分子极性
非极性
非极性
非极性
非极性
极性
极性
极性
2．物理模型法
将ABn型分子中的中心原子看作一个受力物体，将A、B间的极性共价键看作作用于中心原子上的力，根据ABn的立体构型，判断中心原子受力是否平衡，如果受力平衡，则ABn型分子为非极性分子，否则为极性分子。
3．根据含键的类型及分子的立体构型判断
当ABn型分子的立体构型是空间对称结构时，由于分子中正电中心、负电中心可以重合，故为非极性分子，如CO2(直线形)、BF3(平面三角形)、CH4(正四面体形)等均为非极性分子。当ABn型分子的立体构型不是空间对称结构时，一般为极性分子，如H2O为V形、NH3为三角锥形，它们均为极性分子。
（1）A—A型分子一定是非极性分子，如N2、Cl2。
（2）A—B型分子一定是极性分子，如HCl、HF。
（3）AB2型分子除直线形结构B—A—B为非极性分子外，其他均为极性分子，如CO2、BeCl2为非极性分子，H2S、H2O为极性分子。
（4）AB3型分子除平面三角形结构为非极性分子外，其他均为极性分子，如BF3为非极性分子，NH3、PH3为极性分子。
（5）AB4型分子除正四面体结构及平面正四边形结构为非极性分子外，其他均为极性分子，如CH4、CCl4、SiF4为非极性分子。
判断分子极性的方法：
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—H键间的夹角是107°。
（1）PH3分子与NH3分子的结构____________(填“相同”“相似”或“不相似”)，P—H键__________ (填“有”或“无”)极性，PH3分子__________ (填“有”或“无”)极性。?
（2）NH3与PH3相比，热稳定性更强的是__________。
（3）NH3、PH3在常温、常压下都是气体，但NH3比PH3易液化，其主要原因是__________ (填字母)。
A．键的极性N—H比P—H强
B．分子的极性NH3比PH3强
C．相对分子质量PH3比NH3大
D．NH3分子之间存在特殊的分子间作用力
【答案】（1）相似 有 有 （2）NH3 （3）D
【点评】分子类型反映了分子中成键电子对数目，且当分子中中心原子没有孤电子对时，分子在空间必定形成具有对称性的直线形、平面三角形、正四面体形结构；有孤电子对时，为V形、三角锥形等。
三、范德华力与氢键
1．范德华力的正确理解
范德华力很弱，比化学键的键能小得多，分子间作用力的实质是电性引力，其主要特征有以下几个方面：
（1）广泛存在于分子之间。
（2）只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力，如固体和液体物质中。
（3）范德华力主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质。
（4）范德华力无方向性和饱合性。只要分子周围空间允许，分子总是尽可能多地吸引其他分子。
2．（1）分子间作用力不等价于范德华力，对某些分子来说，分子间作用力包括范德华力和氢键。（2）氢键不是化学键，分为分子间氢键和分子内氢键。（3）氢键主要影响物质的物理性质，分子间氢键使物质的熔、沸点升高，分子内氢键使物质的熔、沸点降低。
下列关于范德华力与氢键的叙述中正确的是
A．任何物质中都存在范德华力，而氢键只存在于含有N、O、F的物质中
B．范德华力比氢键的作用还要弱
C．范德华力与氢键共同决定物质的物理性质
D．范德华力与氢键的强弱都只与相对分子质量有关
【答案】B
1．下列叙述中正确的是
A．极性分子中不可能含有非极性键
B．离子化合物中不可能含有非极性键
C．非极性分子中不可能含有极性键
D．共价化合物中不可能含有离子键
2．下列分子中共价键的极性强弱顺序正确的是
A．CH4>NH3>H2O>HF
B．HF>H2O>NH3>CH4
C．H2O>HF>CH4>NH3
D．HF>H2O>CH4>NH3
3．下列说法中正确的是
A．分子间作用力越大，分子越稳定
B．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高
C．相对分子质量越大，其分子间作用力越大
D．分子间只存在范德华力
4．下列说法中不正确的是
A．所有含氢元素的化合物中都存在氢键，氢键是一种类似于共价键的化学键
B．离子键、氢键、范德华力本质上都是静电作用
C．只有电负性很强、半径很小的原子(如F、O、N)才能形成氢键
D．氢键是一种分子间作用力，氢键比范德华力强
5．下列事实与氢键无关的是
A．液态氟化氢中有三聚氟化氢(HF)3分子存在
B．冰的密度比液态水的密度小
C．乙醇能与水以任意比混溶而甲醚(CH3—O—CH3)难溶于水
D．NH3比PH3稳定
6．下列有关水的叙述中，不能用氢键的知识进行解释的是
A．水比硫化氢气体稳定
B．水的熔、沸点比硫化氢的高
C．氨气极易溶于水
D．0 ℃时，水的密度比冰大
7．下列对一些实验事实的理论解释正确的是
选项
实验事实
理论解释
A
N原子的第一电离能大于O原子
N原子2p轨道半充满
B
CO2为直线形分子
CO2分子中C=O之间的夹角为109°28'
C
NH3极易溶于水
NH3与H2O发生化学反应
D
HF的沸点高于HCl
HF的相对分子质量小于HCl
8．在HF、H2S、NH3、CO2、CCl4、N2、C60、SO2分子中：
（1）以非极性键结合的非极性分子是________；
（2）以极性键相结合，具有直线形结构的非极性分子是________；
（3）以极性键相结合，具有正四面体结构的非极性分子是________；
（4）以极性键相结合，具有三角锥形结构的极性分子是________；
（5）以极性键相结合，具有V形结构的极性分子是________；
（6）以极性键相结合，而且分子极性最大的是_______________。
1．【答案】D
【解析】A项，如H2O2中含非极性键，B项，如Na2O2中含非极性键，C项，如CCl4是极性键构成的非极性分子。
2．【答案】B
3．【答案】B
【解析】分子间作用力主要影响物质的物理性质，化学键主要影响物质的化学性质，分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高，B正确，A不正确；分子的组成和结构相似时，相对分子质量越大，其分子间作用力越大，C不正确；分子间不只有范德华力，D不正确。
4．【答案】A
【解析】氢键不是化学键，本质上还是一种分子间作用力，氢键要比化学键弱的多，一般只有电负性很强、半径很小的原子才能形成氢键，所以A不正确。
5．【答案】D
【解析】A项，因为HF的极性非常强，而且F原子的半径很小，因此在HF中会产生分子间氢键，通过氢键使得HF相互缔结合成三聚氟化氢。B项，冰中的氢键比液态水中的强，使得水分子排列的很规则，造成体积膨胀，密度变小。C项，乙醇可以和水形成氢键，故乙醇能与水以任意比混溶，而甲醚与水结构不相似，也不能形成氢键，故难溶于水。物质的稳定性取决于键能的大小，而与氢键无关，D项符合题意。
6．【答案】A
【解析】本题考查氢键对物质性质影响的有关知识，氢键的存在影响了物质的熔点、沸点、密度等物理性质。A项中，水比硫化氢稳定是由于氧氢键的键能比硫氢键的大；B项中水的熔、沸点比硫化氢的高与氢键有关；C项中氨气极易溶于水，也与氢键有关；D项中，由于水分子间存在氢键，在固态时水分子大范围以氢键连接，形成疏松多孔的固体，造成体积膨胀，密度减小。
7．【答案】A
8．【答案】（1）N2、C60 （2）CO2 （3）CCl4
（4）NH3 （5）H2S、SO2 （6）HF
【解析】HF是含有极性键、直线形的极性分子(极性最大，因F的电负性最大)；H2S和SO2都含有极性键、V形结构的极性分子；NH3含有极性键、三角锥形结构的极性分子；CO2含有极性键、直线形的非极性分子；CCl4是含有极性键、正四面体形的非极性分子；N2、C60都是由非极性键结合的非极性分子。

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