键的极性、分子极性、范德华力

第三节 分子的性质

第1课时 键的极性、分子极性、范德华力

[学习目标定位] 1.知道极性分子、非极性分子的概念，理清键的极性与分子极性的关系，学会判断分子极性的方法。2.知道分子间较弱的作用力——范德华力，会分析影响范德华力的因素以及其对物质性质的影响。

一 分子的极性

1.分析讨论下列分子中的电荷分布情况，填写下表

共价分子 HF N2

H2O

CO2

键的极性 极性键 非极性键 极性键 极性键

整个分子

电荷分布 不对称 对称 不对称 对称

正电荷与

负电荷中心 不重合 重合 不重合 重合

分子极性 有极性 无极性 有极性 无极性

2.由上述分析可知

(1)极性分子是电荷分布不对称，正电荷中心和负电荷中心不重合的分子；非极性分子是电荷分布对称，正电荷中心和负电荷中心重合的分子。

(2)分子的极性是分子中化学键的极性的向量和。当分子中各个键的极性的向量和为零时，该分子是非极性分子，否则是极性分子。

(3)只含非极性键的分子一定是非极性分子。只含极性键的分子不一定是极性分子。

3.分子极性的判断方法

分子的极性是由分子中所含共价键的极性与分子的立体构型两方面共同决定的。判断分子极性时，可根据以下原则进行：

(1)只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多是非极性分子，如O2、H2、P4、C60。

(2)含有极性键的双原子分子都是极性分子，如HCl、HF、HBr。

(3)含有极性键的多原子分子，空间结构对称的是非极性分子；空间结构不对称的是极性分子。

(4)常见ABn型分子的极性

分子类型 分子空间构型 键角 键的极性 分子极性 常见物质

A2 直线形(对称) － 非极性键 非极性分子 H2、O2、N2等 AB 直线形(非对称) － 极性键 极性分子 HX(X为卤素)、CO、NO等

AB2 直线形(对称) 180° 极性键 非极性分子 CO2、CS2等

A2B 折线形(不对称) － 极性键 极性分子 H2O、H2S等

AB3 正三角形(对称) 120° 极性键 非极性分子 BF3、SO3等

AB3 三角锥形(不对称) － 极性键 极性分子 NH3、PCl3等

AB4 正四面体形(对称) 109°28′ 极性键 非极性分子 CH4、CCl4等

4.分子的极性对物质溶解性的影响

(1)根据物质的“相似相溶”规律，极性分子(如HCl)易溶于水等极性溶剂，非极性分子(如I2)易溶于苯、四氯化碳等非极性溶剂。

(2)一般来说，同是非极性分子，相对分子质量越大，溶解度越大。

[归纳总结]

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

分子 非极性分子 ①只由非极性键形成如H2、O2、Cl2等②由极性键形成，结构对称，正电荷中心和负电荷中心重合如CO2、BF3、CH4等极性分子：由极性键形成，空间结构不对称，键的 极性不能抵消如HCl、HCN、H2O、NH3等

[活学活用]

1.下列电子式表示的物质中，属于极性分子的是( )

答案 C

解析 A项为离子化合物，不存在分子；B项为非极性分子；D项为阳离子。

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 答案 B

解析 A项中CO2和H2S都含极性键，但前者是非极性分子(直线形)，后者是极性分子(V形)；B项中C2H4是平面形分子，CH4为正四面体形，均含极性键且均为非极性分子；C项中Cl2不含极性键；D项中NH3、HCl均为极性分子。

二 分子间作用力——范德华力

1.分析讨论，回答下列问题

(1)液态苯、汽油等发生汽化时，为何需要加热？

答案 液态苯、汽油等发生汽化是物理变化，需要吸收能量克服其分子间的相互作用力。

(2)降低氯气的温度，为什么能使氯气转化为液态或固态？

答案 降低氯气的温度时，氯气分子的平均动能逐渐减小。随着温度降低，当分子靠自身的动能不足以克服分子间相互作用力时，分子就会凝聚在一起，形成液体或固体。

(3)卤素单质F2、Cl2、Br2、I2，按其相对分子质量增大的顺序，物理性质(如颜色、状态、熔点、沸点)有何变化规律？

答案 颜色逐渐加深；由气态到液态、固态；熔、沸点逐渐升高。

(4)上述事实能够说明：

①物质的分子之间存在一种相互作用力叫分子间作用力，又叫范德华力。

②影响范德华力的因素：一般来说，相对分子质量越大，范德华力越大；分子的极性越大，范德华力越大。

2.范德华力对物质性质的影响

(1)组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点就越高，如熔、沸点：CF4

(2)组成相似且相对分子质量相近的物质，分子极性越大(电荷分布越不均匀)，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CO>N2。

(3)在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。

[归纳总结]

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。

2.影响范德华力的因素

(1)分子的极性越大，范德华力越大。 (2)组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。

[活学活用]

3.在化学上，常用一条短线表示一个化学键，如图所示的有关结构中，虚线不表示化学键或分子间作用力的是( )

答案 C

解析 C项，氯原子和氯原子之间无化学键和分子间作用力，只表示其相对位置；A项，实线表示共价键，虚线表示分子间作用力；B、D项，实线和虚线均表示共价键。

4.下列物质的变化，破坏的主要是分子间作用力的是( )

A.Na2CO3·10H2O失水变为Na2CO3

B.KCl溶于水

C.将液溴加热变为气态

D.NH4Cl受热分解

答案 C

解析 Na2CO3·10H2O失水破坏的是化学键；KCl溶于水，会破坏离子键；液溴由液态变为气态，破坏的是分子间作用力；NH4Cl受热分解，破坏的是化学键。

当堂检测

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

答案 D 解析 A如H2O2中含非极性键，B如Na2O2中含非极性键，C如CCl4是极性键构成的非极性分子。

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

答案 B

解析 比较共价键的极性，可比较成键的两个原子吸引电子能力的大小。如果两原子吸引电子的能力相差越大，共用电子对偏移的程度越大，则键的极性越强。题中共价键的极性按H—F、H—O、H—N、H—C的顺序依次减弱，答案为B。

3.常温下三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色液体，其分子结构呈三角锥形。以下关于三氯化氮的说法中正确的是( )

A.分子中N—Cl键是非极性键

B.分子中不存在孤电子对

C.NCl3分子是极性分子

D.因N—Cl键的键能大，它的沸点高

答案 C

解析 NCl3电子式，N原子上还有一对孤电子对；NCl3分子为极性分子，结构不对称，为三角锥形。N—Cl键为极性键，其键能大说明分子稳定，而物质熔、沸点的高低应受分子间作用力影响，与共价键强弱无关。

4.碘单质在水中的溶解度很小，但在CCl4中的溶解度很大，这是因为( )

l4与I2相对分子质量相差较小，而H2O与I2相对分子质量相差较大

l4与I2都是直线形分子，而H2O不是直线形分子

l4和I2都不含氢元素，而H2O中含氢元素

l4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子

答案 D

解析 因水分子为极性分子，CCl4、I2分子为非极性分子，根据“相似相溶”规律，碘单质在水中的溶解度很小，但在CCl4中的溶解度很大，故A、B、C项不正确。

5.在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2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，且分子极性最强的是________。

答案 (1)N2 (2)CS2 (3)CH4 (4)NH3 (5)H2O (6)HF

解析 极性键是由电负性不同的元素的原子形成的共价键，且两元素的电负性相差越大，形成的键的极性越强；分子空间构型由中心原子的杂化方式决定。

40分钟课时作业

[基础过关]

一、键的极性与分子极性的关系

1.下列叙述正确的是( )

A.含有非极性键的分子一定是非极性分子

B.非极性分子中一定含有非极性键

C.由极性键形成的双原子分子一定是极性分子

D.键的极性与分子的极性有关

答案 C

解析 含有非极性键的分子不一定是非极性分子，如H2O2；非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4、CO2均是非极性分子，却都只含有极性键；键的极性只与成键原子是否相同有关，与分子的极性无关，分子的极性除与键的极性有关外，还与分子的立体构型有关。

2.下列分子属于含有极性键的非极性分子的是( )

A.O2 B.NH3

C.H2O2 D.C2H2

答案 D

解析 O2分子中只有非极性键，A项错误；NH3、H2O2含有极性键，但都是极性分子，B、C两项都错；C2H2含有极性键C—H键，但是C2H2分子是非极性分子，D项正确。

3.下列化合物中，化学键的类型和分子的极性(极性或非极性)皆相同的是( )

A.CO2和SO2 B.CH4和PH3

C.BF3和NH3 D.HCl和HI

答案 D

解析 题目所给各物质分子中均为极性键。CO2、CH4、BF3为非极性分子，SO2、PH3、NH3、HCl、HI为极性分子。

二、分子极性的判断方法

4.X、Y为两种不同元素，由它们组成的下列物质的分子中，肯定有极性的是( )

A.XY4 B.XY3

C.XY2 D.XY