資源簡介

2.3 第1課時　共價鍵的極性
【學習目標】
1.能從微觀角度理解共價鍵的極性和分子極性的關系。
2.通過鍵的極性對物質性質的影響的探析,形成“結構決定性質”的認知模型。
【自主預習】
一、鍵的極性和分子的極性
1.鍵的極性
共價鍵 極性共價鍵 非極性共價鍵
成鍵原子 　　　　種原子(電負性　　　　同) 　　　　種原子(電負性　　　　同)
電子對 　　　　偏移 　　　　偏移
成鍵原子的電性 一個原子呈正電性,一個原子呈負電性 電　　　　性
注意:電負性差值越大的兩原子形成的共價鍵的極性越　　　　。共用電子對偏移程度越大,鍵的極性越　　　　。
2.分子的極性
(1)極性分子:分子中的　　　　　不重合,使分子的某一部分呈正電性(δ+),另一部分呈負電性(δ-),這樣的分子是極性分子。
(2)非極性分子:分子中的　　　　重合,這樣的分子是非極性分子。
3.分子極性的判斷
(1)依據分子中化學鍵的極性的向量和進行判斷
分子的極性必須依據分子中極性鍵的極性的向量和是否等于　　　　而定。當分子中各個鍵的極性的向量和等于　　　　時,是非極性分子,否則是極性分子。
(2)化合價法
ABn型分子中,若中心原子的化合價的絕對值　　　該元素原子的價層電子數,該分子為非極性分子,此時分子的空間結構是　　　　的;若中心原子的化合價的絕對值　　　　其價層電子數,則分子的空間結構是　　　　　的,其分子為極性分子。
二、鍵的極性對化學性質的影響
1.鍵的極性對羧酸酸性大小的影響實質是通過改變羧基中羥基的極性而實現的,羧基中羥基的極性越大,越　　　　電離出H+,則羧酸的酸性越　　　　。
2.與羧基相鄰的共價鍵的極性越大,羧酸的酸性越　　　　。
3.一般地,烴基越長,推電子效應越　　　　,羧酸的酸性越　　　　。
【參考答案】一、1.不同　不　同　相　發生　不發生　中　強　強
2.正電中心和負電中心　正電中心和負電中心
3.0　0　等于　對稱　不等于　不對稱
二、1.容易　強　2.強　3.大　弱
【效果檢測】
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。
(1)極性分子中不可能含有非極性鍵。 (　　)
(2)離子化合物中不可能含有非極性鍵。 (　　)
(3)非極性分子中不可能含有極性鍵。 (　　)
(4)一般極性分子中含有極性鍵。 (　　)
(5)H2O、CO2、CH4都是非極性分子。 (　　)
(6)非極性分子中一定含有非極性鍵。 (　　)
　　【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×
2.極性鍵和非極性鍵有何區別
　　【答案】看成鍵原子是否相同,若相同則為非極性鍵,若不同則為極性鍵。
3.極性分子和非極性分子有何區別
　　【答案】看分子的正、負電荷中心是否重合,若正、負電荷中心重合則為非極性分子,反之則為極性分子。
【合作探究】
任務1：鍵的極性和分子的極性
情境導入　南方盛產的水果,如香蕉、龍眼和芒果,為了便于儲藏和運輸,農戶們把接近成熟的水果提前摘下來,銷售前再用乙烯將其催熟。采用人工催熟的方法,所使用的乙烯必須是微量的,如果使用大量的乙烯把未成熟的青果催熟,食用后不但對人體無益,反而對人體有害。
問題生成
1.畫出乙烯的電子式,寫出乙烯的鍵角。
　　【答案】H;120°。
2.判斷乙烯分子內存在的化學鍵類型。
　　【答案】CC非極性鍵; C—H極性鍵。
3.根據乙烯的分子構型和鍵角,判斷其是否為非極性分子,說明理由。
　　【答案】乙烯分子為平面形結構,鍵角都是120°,由于分子結構對稱,乙烯為非極性分子。
4.1,2-二氯乙烯的同分異構體中,一種是非極性分子,另一種是極性分子,分別寫出其結構簡式。
　　【答案】極性分子為,非極性分子為。
【核心歸納】
1.鍵的極性判斷
(1)從組成元素判斷
①同種元素:A—A型為非極性共價鍵;
②不同種元素:A—B型為極性共價鍵。
(2)從電子對偏移判斷
①有電子對偏移為極性共價鍵;
②無電子對偏移為非極性共價鍵。
(3)從電負性判斷
①電負性相同為非極性共價鍵;
②電負性不同為極性共價鍵,兩個鍵合原子的電負性相差越大,鍵的極性就越強。
2.鍵的極性和分子極性的關系
(1)極性分子中一定含有極性鍵,可能含有非極性鍵(如H2O2)。
(2)非極性分子中有的只含非極性鍵(如O2),有的只含極性鍵(如BF3),有的既含極性鍵又含非極性鍵(如CH2CH2)。
特別提醒:①稀有氣體分子是非極性分子,不含共價鍵;②臭氧是極性分子。
3.分子極性的判斷方法
分子的極性是由分子中所含共價鍵的極性與分子的空間結構兩方面共同決定的。
從以下兩方面判斷分子的極性:
判斷分子極性時,可根據以下原則進行:
(1)只含有非極性鍵的雙原子分子或多原子分子大多是非極性分子,如O2、H2、P4、C60。
(2)含有極性鍵的雙原子分子都是極性分子,如HCl、HF、HBr。
(3)含有極性鍵的多原子分子,空間結構有對稱中心的是非極性分子;空間結構無對稱中心的是極性分子。
(4)判斷ABn型分子極性的經驗規律
①若中心原子A的化合價的絕對值等于該元素所在的主族序數,則為非極性分子,若不等則為極性分子。
②若中心原子有孤電子對(未參與成鍵的電子對),則為極性分子;若無孤電子對,則為非極性分子。
如CS2、BF3、SO3、CH4為非極性分子;H2S、SO2、NH3、PCl3為極性分子。
4.分子的極性與鍵的極性和分子空間結構的關系
分子類型 鍵的極性 分子空間結構 分子極性 代表分子
雙子分子 A2 非極性鍵 直線(對稱) 非極性 N2等
AB 極性 鍵 直線(不對稱) 極性 CO、HF等
三原子分子 AB2 直線(對稱) 非極性 CO2、CS2、BeCl2等
V形(不對稱) 極性 H2O、H2S、SO2等
四原子分子 AB3 平面三角形(對稱) 非極性 BF3、BCl3、SO3等
三角錐形 極性 NH3、PCl3、NF3等
五原子 分子 AB4 正四面體(對稱) 非極性 CH4、SiF4等
ABn 四面體形(不對稱) 極性 CH2Cl2等
【典型例題】
【例1】下列各組分子中,都屬于含極性鍵的非極性分子的是(　　)。
A.CO2、H2S B.C2H4、CH4
C.Cl2、C2H2 D.NH3、HCl
　　【答案】B
【解析】CO2和H2S都含極性鍵,但前者是非極性分子(直線形),后者是極性分子(V形);C2H4是平面形分子,CH4為正四面體形,二者都是結構對稱的分子,均含極性鍵且均為非極性分子;Cl2是含非極性鍵的非極性分子,C2H2是含極性鍵的非極性分子;NH3、HCl均為含極性鍵的極性分子。
【例2】回答下列問題:
①H2　②O2　③HCl　④P4　⑤C60　⑥CO2
⑦CH2CH2　⑧HCN　⑨H2O　⑩NH3　BF3
CH4　SO3　CH3Cl　Ar　H2O2
(1)只含非極性鍵的是　　　　;只含極性鍵的是　　　　　　　,既含極性鍵又含非極性鍵的是　　　　。
(2)屬于非極性分子的是　　　　　　,屬于極性分子的是　　　　。
　　【答案】(1)①②④⑤　③⑥⑧⑨⑩　⑦
(2)①②④⑤⑥⑦　③⑧⑨⑩
【例3】將下列粒子的符號填入相應的空格內:CO2、(NH4)2SO4、SiCl4、H2S、C2H4、Cl2、NH3、H2O2、Na2O2。
(1)只含非極性鍵的非極性分子:　 。
(2)含極性鍵的非極性分子:　 。
(3)既含極性鍵,又含非極性鍵的非極性分子:　 。
(4)含極性鍵的極性分子:　 。
(5)既含極性鍵,又含非極性鍵的極性分子:　 。
(6)全部由非金屬元素組成且含極性鍵的離子化合物:　 。
(7)含有非極性鍵的離子化合物:　 。
　　【答案】(1)Cl2
(2)CO2、SiCl4、C2H4
(3)C2H4
(4)H2S、NH3、H2O2
(5)H2O2
(6)(NH4)2SO4
(7)Na2O2
任務2：鍵的極性對化學性質的影響
情境導入　羧酸是一大類含羧基(—COOH)的有機酸,羧基可電離出H+而呈酸性。羧酸的酸性可用pKa的大小來衡量,pKa越小,酸性越強。羧酸的酸性大小與其分子的組成和結構有關,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
問題生成
1.乙酸、氯乙酸酸性強弱關系如何
　　【答案】由pKa=-lgKa可知,pKa越小,Ka越大,弱酸的酸性越強,pKa(乙酸)=4.76>2.86=pKa(氯乙酸),故Ka(乙酸)2.比較氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸的pKa,分析氯原子是如何影響Ka的,其原因是什么。
　　【答案】隨氯原子個數增多,氯代酸的Ka增大,即酸性增強,電離出氫離子的能力增強。因為氯原子的電負性大于氫原子,當氯原子取代氫原子后,酸分子中氯碳鍵共用電子對向氯原子方向偏移,從而導致羧基中氧氫鍵共用電子對向氧原子偏移,氫原子的正電性增強,使酸分子更易電離出氫離子。
3.氯乙酸、溴乙酸、氟乙酸的電離常數大小如何
　　【答案】Ka(氟乙酸)>Ka(氯乙酸)>Ka(溴乙酸)。
4.比較甲酸、乙酸、丙酸的酸性強弱關系,說明烴基(R—)如何影響羧酸的酸性。
　　【答案】酸性:甲酸>乙酸>丙酸,說明烴基中碳原子數目越多,羧酸的酸性越弱。原因是碳的電負性大于氫,當甲基取代甲酸中的氫原子后(得到乙酸),碳碳共價鍵電子對向羧基方向偏移,最終使得羥基中共用電子對向氫原子方向偏移,氫原子的正電性減弱,電離出氫離子更為困難。
【核心歸納】
羧酸的酸性大小與分子組成和結構的關系
1.含鹵素原子的一元羧酸的酸性
(1)含相同個數的不同鹵素原子的羧酸,鹵素原子的電負性數值越大,酸性越強。
(2)含不同數目的同種鹵素原子的羧酸,鹵素原子的數目越多,酸性越強。
2.只含烴基的一元羧酸的酸性
隨著烴基的加長,酸性減弱的差異越來越小。
3.只含烴基的多元羧酸的酸性
烴基所含碳原子數越少,羧基個數越多,酸性越強。
【典型例題】
【例4】下列物質中,酸性最強的是(　　)。
A.HCOOH　　　　　　 B.HOCOOH
C.CH3COOH D.C6H13COOH
　　【答案】A
【解析】推電子效應—C6H13>—CH3>—H,HOCOOH是碳酸,故酸性HCOOH>CH3COOH>HOCOOH>C6H13COOH。
【例5】新興大腦營養學研究表明:大腦的發育和生長與不飽和脂肪酸有密切的聯系,從深海魚油中提取的被稱作“腦黃金”的DHA(C21H31COOH)就是一種含有多個碳碳雙鍵的脂肪酸。下列說法正確的是(　　)。
A.酸性:C21H31COOHB.DHA中含有的元素電負性最大的是碳元素
C.DHA中碳原子存在三種雜化形式
D.DHA中所有原子共面
　　【答案】A
【解析】推電子效應—C21H31>—CH3,故酸性C21H31COOH【隨堂檢測】
課堂基礎
1.下列物質中,酸性最強的是(　　)。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.CH2ClCOOH B.CH2FCOOH
C.CHF2COOH D.CHBr2COOH
　　【答案】C
【解析】電負性F>Cl>Br,則酸性最強的是CHF2COOH。
2.有一種AB2C2型分子,在該分子中A為中心原子。下列關于該分子的空間結構和極性的說法中,正確的是(　　)。
A.假設該分子為平面四邊形,則其一定為非極性分子
B.假設該分子為四面體形,則其一定為非極性分子
C.假設該分子為平面四邊形,則其可能為非極性分子
D.假設該分子為四面體形,則其可能為非極性分子
　　【答案】C
【解析】若AB2C2為平面結構,可能為對稱結構,也可能是不對稱結構,即可能是極性分子,也可能是非極性分子;若為四面體結構,一定是不對稱結構,則一定為極性分子。
3.下列說法正確的是(　　)。
A.SO2是含有極性鍵的非極性分子
B.O3是含有非極性鍵的非極性分子
C.H2O2是含有極性鍵和非極性鍵的極性分子
D.NaClO是含有非極性鍵的離子化合物
　　【答案】C
【解析】SO2中S、O原子之間只存在極性鍵,SO2中S原子價層電子對數為2+=3,且含有1個孤電子對,故SO2為V形結構,正負電荷中心不重合,為極性分子,A項錯誤;O3和SO2結構相似,SO2為極性分子,則O3為極性分子,B項錯誤;H2O2中存在O—H極性鍵、O—O非極性鍵,H2O2是書頁形結構,正負電荷中心不重合,為極性分子,C項正確;NaClO中Na+和ClO-之間存在離子鍵,ClO-內存在極性鍵,NaClO為離子化合物,D項錯誤。
4.觀察模型并結合有關信息,下列說法不正確的是(　　)。
B12結構單元 SF6分子 S8分子 HCN
結構示 意圖
備注 熔點1873 K — 易溶于CS2 —
A.單質B12中只含有非極性鍵
B.SF6是由極性鍵構成的非極性分子
C.固態S8中S原子為sp2雜化
D.HCN分子中σ鍵與π鍵數目之比為1∶1
　　【答案】C
【解析】B12中只存在B—B非極性鍵,A項正確;SF6的空間結構為對稱結構,分子中極性的向量和為0,SF6為非極性分子,B項正確;S8是一個環形分子,每個S與兩個其他S原子相連,S原子最外層有6個電子,兩個孤電子對,原子雜化軌道數為4,所以S是sp3雜化,C項錯誤;HCN的結構式為H—C≡N,單鍵為σ鍵,三鍵為1個σ鍵和2個π鍵,HCN分子中σ鍵與π鍵數目之比為1∶1,D項正確。
對接高考
5.(2021·江蘇卷,2)反應Cl2+2NaOHNaClO+NaCl+H2O可用于制備含氯消毒劑。下列說法正確的是(　　)。
A.Cl2是極性分子
B.NaOH的電子式為NH
C.NaClO既含離子鍵又含共價鍵
D.Cl-與Na+具有相同的電子層結構
　　【答案】C
【解析】Cl2分子正負電荷中心重合,為非極性分子,A項錯誤;NaOH中含有離子鍵,其電子式為Na+H]-,B項錯誤;NaClO中鈉離子和次氯酸根離子之間存在離子鍵,次氯酸根離子中的Cl—O為共價鍵,該物質含有離子鍵和共價鍵,C項正確;氯離子核外有3個電子層,鈉離子核外有2個電子層,二者電子層結構不同,D項錯誤。
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