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分子的性质


 

一周强化

一、一周知识概述

1、键的极性和分子的极性

(1)极性键和非极性键

  ①概念:极性键是由不同原子间形成的共价键,其共用电子对会发生偏移。

  非极性键是由同种原子间形成的共价键,其共用电子对不会发生偏移。

  ②特征:极性键有电性的正负极,原因是共用电子对有偏向;非极性键无电极性,原因是共用电子对无偏向。

2、极性分子和非极性分子

(1)概念

  极性分子:分子中键的极性的向量和不等于零的分子。

  非极性分子:分子中各键的极性的向量和等于零的分子。

(2)分子极性的判断

  a.双原子分子的极性

  不同种原子形成的双原子分子为极性分子。

  同种原子形成的双原子分子为非极性分子。

  总结:双原子分子中,键的极性和分子极性是一致的,即键有极性分子就有极性;反之,键没有极性分子也没有极性。

  b.多原子分子的极性

  非极性键——非极性分子。如:P4

  极性键——非极性分子。直线型分子,如CO2、BeCl2、C2H2;正四面体型分子,如CH4、CCl4;平面正三角形分子,如BF3

  极性键——极性分子,如H2O、NH3等。

  总结:判断ABn型分子极性有一经验规律,若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数,则为非极性分子;若不等,则为极性分子,如BF3、CO2等为非极性分子;NH3、H2O、SO2等为极性分子。

(3)相似相溶原理

  非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂。

2、范德华力及其对物质性质的影响

  (1)概念:分子与分子之间存着一种把分子聚集在一起的作用力叫分子间作用力,又叫范德华力。

  注意:①分子间作用力比化学键弱得多,它主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质,而化学键主要影响物质的化学性质。②在离子化合物和金属晶体中只存在化学键。不存在分子间作用力,分子间作用力只存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数非金属单质分子之间,及稀有气体分子之间。像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质的微粒之间不存在分子间作用力。③分子间作用力的范围很小(一般是300~500pm),即分子充分接近(如固体和液体)时才有相互间的作用力。

  (2)影响范德华力的因素

  影响范德华力的因素主要包括:分子的大小,分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。对组成和结构相似的分子,其范德华力一般随相对分子质量的增大而增大。

  (3)范德华力的大小对物质的性质有哪些影响?

  答:(1)对物质熔、沸点的影响

  一般说来,组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔沸点通常越高。如熔、沸点:

  I2>Br2>Cl2>F2,Rn>Xe>Kr>Ar>Ne>He

  (2)对物质溶解性的影响

  如:在273K、101kPa时,氧气在水中的溶解量(0.049cm3·L-1)比氮气在水中的溶解量(0.024 cm3·L-1)大,就是因为O2与水分子之间的作用力比N2与水分子之间的作用力大所导致的。

3、氢键及其对物质性质的影响

  (1)概念:氢键是一种既可以存在于分子之间又可以存在于分子内部的作用力。它比化学键弱,比范德华力强。当氢原子与电负性大的原子X以共价键结合时,H原子能够跟另一个电负性大的原子Y之间形成氢键。

  (2)特征:氢键基本上还是属静电作用,它既有方向性,又有饱和性。

  (3)表示方法:通常用X—H…Y表示氢键,其中X—H表示氢原子和X原子以共价键相结合。氢键的健长是指X和Y的距离,氢键的键能是指X—H…Y分解为X—H和Y所需要的能量。

  (4)氢键的形成条件

  ①化合物中有氢原子,即氢原子处在X—H…Y其间。

  ②氢只有跟电负性大的,并且其原子具有足够小的原子半径的元素结合后,才有较强的氢键,像这样的元素有N、O、F等。

  (5)氢键对物质性质的影响

  答:①分子间氢键的形成除使物质的熔沸点升高,对物质的溶解度、硬度等也都有影响。如NH3极易溶解于水,主要是由于氨分子和水分子之间形成了氢键,彼此互相缔合,因而加大溶解。冰的硬度比一般固体共价化合物的硬度大,就是因为冰中有氢键结构的缘故。

  ②分子间存在着氢键时,破坏分子间的氢键,消耗许多的能量,所以存在着氢键的物质具有较高的熔点和沸点。

  ③氢键的存在使物质的溶解性增大。

4、手性

(1)何为手性分子?

  答:若一对分子,它们的组成和原子的排列方式完全相同,但如同左手和右手一样互为镜像,在三维空间不能重叠,这对分子互称手性异构体。有手性异构体的分子称为手性分子。

(2)何为手性原子?

  答:四个不同的原子或基团连接在原子A上,形成的化合物存在手性异构体,则A原子就称为手性原子。每个手性原子所连接的原子或基团在空间的排布就像左右手关系(或实物与其镜像关系那样,相似但不能重叠)

5、无机含氧酸分子的酸性

  含氧酸的通式可写成(HO)mROn,则无机含氧酸分子中非羟基氧的个数(即n值)越多,其酸性就越强。例如:酸性强弱HClO<HClO2<HClO3<HClO4

二、重难点知识讲解

1、如何判断分子的极性?

  答:非极性分子、极性分子的判断,首先看键是否有极性,然后再看各键的空间排列状况。键无极性,分子必无极性;键有极性,各键空间排列均匀对称,使键的极性相互抵消,分子无极性,各键空间排列不均匀对称,不能使键的极性相互抵消,分子有极性。

  共价键的极性与分子极性的关系可总结如下:

  

2、分子的极性对物质的熔点、沸点、溶解性的影响

  (1)分子的极性对物质的熔点、沸点有一定的影响。分子极性越大,分子间的电性作用越强,克服分子间的引力使物质熔化或气化所需外界能量就越多。故熔点、沸点越高。

  (2)分子的极性对物质的溶解性影响,相似相溶原理。由于极性分子间的电性作用,使得极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂,难溶于非极性分子组成的溶剂;非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂,难溶于极性分子组成的溶剂。

三、例题解析

  例1、下列说法不正确的是( )

A.分子间作用力是分子间相互作用力的总称

B.分子间氢键的形成除使物质的熔沸点升高,对物质的溶解度、硬度等也都有影响

C.分子间作用力与氢键可同时存在于分子之间

D.氢键是一种特殊化学键,它广泛地存在于自然界中

  解析:氢键不是化学键,化学键是原子与原子间强烈的相互作用,而氢键是分子间比分子间作用力稍强的作用力,它们不是包含与被包含的关系。

  答案:D

  点评:分子间作用力和氢键都不是化学键,这两者对物质的熔沸点溶解性都有重要影响。

  例2、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

  解析:此题考查键的极性和分子的极性。A中CO2结构为O=C=O,H2S为,所以都含极性键,但H2S是极性分子;B中C2H4,CH4,都含极性键,且都属于非极性分子;C中Cl2不含极性键,D中NH3、HCl为极性分子,都不符合题意。

  答案:B

  点评:含有极性键的分子是否有极性需从整个分子看。分子里电荷分布不对称则分子为极性分子,若整个分子里电荷的分布是对称的,则分子为非极性分子。所以分子的极性与构成的化学键及分子的空间构型有关系。

  例3、下列叙述中正确的是( )

A.以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子

B.以极性键结合起来的分子一定是极性分子

C.非极性键只存在于双原子单质分子里

D.非极性分子中,一定含有非极性共价键

  解析:对于抽象的选择题可用反例法以具体的物质判断正误。A是正确的,如O2、H2、N2等;B错误,以极性键结合起来的分子不一定是极性分子,若分子构型对称,正负电荷重心重合,就是非极性分子,如CH4、CO2、CCl4、CS2等;C错误,非极性键也存在于某些共价化合物中,如H2O2、C2H4、C2H4、C2H5OH等和某些离子化合物Na2O2中;D错误,非极性分子中不一定含有非极性键,如CH4、CO2

  答案:A

  例4、下列物质中不存在氢键的是( )

A.冰醋酸中醋酸分子之间

B.液态氟化氢中氟化氢分子之间

C.一水合氨分子中的氨分子与水分子之间

D.可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子之间

  解析:只有非金属性很强的元素与氢元素形成强极性的共价键之间才可能形成氢键,C—H不是强极性共价键。故选D。

  答案:D

  点评:准确把握在哪些共价键之间能形成氢键。

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