考点9--共价键的极性.doc

考点9　共价键的极性
【核心考点梳理】
考点一、键的极性和分子的极性
1．共价键的极性

极性键
非极性键
定义
由不同原子形成的共价键，电子对发生偏移
电子对不发生偏移的共价键
原子吸引电子能力
不同
相同
共用电子对
共用电子对偏向吸引电子能力强的原子
共用电子对不发生偏移
成键原子电性
显电性
电中性
成键元素
一般是不同种非金属元素
同种非金属元素
举例

Cl—Cl、H—H

2.分子的极性
(1)极性分子与非极性分子

(2)共价键的极性与分子极性的关系

【核心归纳】
1.键的极性判断
(1)从组成元素判断
①同种元素：A—A型为非极性共价键；
②不同种元素：A—B型为极性共价键。
(2)从电子对偏移判断
①有电子对偏移为极性共价键；
②无电子对偏移为非极性共价键。
(3)从电负性判断
①电负性相同为非极性共价键；
②电负性不同为极性共价键。
2．键的极性和分子极性的关系
(1)极性分子中一定含有极性键，可能含有非极性键(如H2O2)。
(2)非极性分子中有的只含非极性键(如O2)，有的只含极性键(如BF3等)，有的既含极性键又含非极性键(如CH2==CH2等)。
考点二、键的极性对化学性质的影响
键的极性对物质的化学性质有重要影响。例如，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。羧酸的酸性大小与其分子的组成和结构有关，如下表所示：
不同羧酸的pKa
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

【必备知识基础练】
1．（2021·湖南·高二阶段练习）我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列说法不正确的是
A．CO2分子含有非极性共价键
B．CO2催化还原为甲酸能促进碳中和
C．CO2固体可用于人工降雨
D．CO2是酸性氧化物
【答案】A
【详解】
A．CO2分子中C=O键是极性共价键，A错误；
B．CO2催化还原为甲酸，可减少CO2排放，能促进碳中和，B正确；
C．CO2固体即干冰，升华吸收大量的热使周边温度下降，可用于人工降雨，C正确；
D．CO2能与碱反应生成盐和水，是酸性氧化物，D正确；
故答案选A。
2．下列有关共价键的叙述中不正确的是( )
A．某原子跟其他原子形成共价键时，其共价键数一定等于该元素原子的价电子数
B．水分子内氧原子结合的电子数已经达到饱和，故不能再结合其他氢原子
C．Cl2和HCl分子中的共价键极性不同
D．H2O 分子中H—O键的极性比H2S分子中H—S键的极性强
【答案】A
【详解】
A. 非金属元素的原子形成的共价键数目取决于该原子最外层的未成对电子数，一般最外层有几个未成对电子就能形成几个共价键，而价电子数不一定等于未成对电子数，共价键数不一定等于该元素原子的价电子数，故A错误；
B.共价键具有饱和性，一个原子有几个不成对电子，就会与几个自旋相反的未成对电子成键，一个氧原子有两个不成对电子，只能与两个氢原子结合生成H2O，故B正确；
C.氯气分子中的共价键为非极性键，氯化氢分子中的共价键为极性键，共价键极性不同，故C正确；
D.形成共价键的非金属元素的电负性差值越大，共价键的极性越强， O的电负性大于S，则H2O 分子中H—O键的极性比H2S分子中H—S键的极性强，故D正确；
故选A。
3．（2021·四川省资阳中学高二期中）如图所示，六氟化硫分子呈正八面体形。若分子中有一个F原子被CF3取代，则会变成温室气体SF5-CF3，下列说法正确的是

A．SF5-CF3分子中有σ键也有π键
B．SF5-CF3分子中所有原子在同一平面内
C．六氟化硫分子是非极性分子
D．1mol SF5-CF3分子中共用电子对数为8mol
【答案】C
【详解】
A．SF5-CF3分子中只存在单键，都为σ键，故A错误；
B．根据分子结构，SF6为正八面体，S原子在八面体的中心，且-CF3中C原子为sp3杂化，因此SF5-CF3分子中所有原子不可能共面，故B错误；
C．SF6为正八面体结构，正负电荷中心重合，为非极性分子，故C正确；
D．1个SF5-CF3分子中含5个S-F、1个S-C、3个C-F键，则1 mol SF5-CF3分子中共用电子对数为9 mol，故D错误；
故选C。
4．（2021·四川·射洪中学高二阶段练习）下列分子属于极性分子的是
A．CH4 B．CO2 C．SO3 D．NH3
【答案】D
【详解】
A．CH4空间构型为正四面体，结构对称，属于非极性分子，故不选A；
B．CO2空间构型为直线形分子，结构对称，属于非极性分子，故不选B；
C．SO3空间构型为平面三角形分子，结构对称，属于非极性分子，故不选C；
D．NH3空间构型为三角锥，结构不对称，正负电荷的重心不重合，属于极性分子，故选D；
选D。
5．（2021·福建·泉州市第六中学高二期中）下列各组物质中，属于由极性键构成的极性分子的是
A．和 B．和 C．和 D．和
【答案】B
【详解】
A．CH4是由极性键构成的非极性分子，单质溴是由非极性键构成的非极性分子，故A不符合题意；
B．氨气和硫化氢分子都是由极性键构成的极性分子，故B符合题意；
C．BF3和二氧化碳都是由极性键构成的非极性分子，故C不符合题意；
D．氯化铍是由极性键构成的非极性分子，HCl是由极性键构成的极性分子，故D不符合题意；
故选B。
6．（2021·吉林·长春市清蒲中学高二期中）下列描述正确的是
A．CO2为V形极性分子
B．SiF4与CH4的中心原子均为sp3杂化
C．C2H2分子中σ键与π键的数目比为1∶1
D．水加热到很高温度都难分解是因水分子间存在氢键
【答案】B
【详解】
A．CO2中价层电子对个数=2+（4-2×2）/2=2，且该分子中正负电荷重心重合，所以为直线形非极性分子，故A错误；
B．SiF4中价层电子对个数=4+（4-4×1）/2=4，CH4中价层电子对个数=4+（4-4×1）/2=4，所以SiF4与CH4中中心原子的价层电子对数均为4，因此中心原子均为sp3杂化，故B正确；
C．单键都是σ键，三键中含有1个σ键和2个π键，则C2H2（H-C≡C-H）分子中σ键与π键的数目比为3∶2，故C错误；
D．水加热到很高温度都很难分解是因为O-H键能大，与氢键无关，故D错误；
故选B。
7.A、B、C、D、E为五种由短周期元素构成的微粒，它们都有10个电子，已知B是由极性键构成的4原子分子，A和D可以形成B和E。其结构特点如下：
微粒
A
B
C
D
E
原子核数
双核
多核
单核
多核
多核
电荷数
1－
0
2＋
1＋
0
(1)A、C、E的化学式：A________、C________、E________。
(2)B分子是________分子(填“极性”或“非极性”)，室温下，等物质的量的B与盐酸反应后，溶液pH_______________________7(填“<”“>”或“＝”)。
(3)B、E两种分子的空间结构分别为B________、E________。
【答案】(1)OH－　Mg2＋　H2O　(2)极性　<　(3)三角锥形　V形
【解析】常见的10电子微粒有分子：CH4、NH3、H2O、HF、Ne。离子：
Na＋、Mg2＋、Al3＋、F－、O2－、N3－、OH－、NH、H3O＋等。据题给信息可知A为OH－、C为Mg2＋、B为NH3、D为NH、E为H2O。

【关键能力提升练】
8.(双选)通常把原子总数相同及价层电子总数也相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同,则下列有关说法正确的是(　　)
A.CH4和N是等电子体,键角均为60°
B.N和C是等电子体,均为平面正三角形结构
C.H3O+和PCl3是等电子体,均为三角锥形结构
D.B3N3H6和苯是等电子体,二者都是非极性分子
【答案】BD
【解析】CH4和N是等电子体,都是正四面体结构,键角均为109°28',A项不正确;N和C是等电子体,均为平面正三角形结构,B项正确;H3O+和PCl3价层电子总数不相等,不是等电子体,C项不正确;B3N3H6与苯是等电子体,两种分子的空间结构相似,二者都是非极性分子,D项正确。
9.S2Cl2是橙黄色液体,少量泄漏会产生有窒息性气味的气体,喷水雾可减慢挥发,并产生酸性悬浊液,其分子结构如下图所示。下列关于S2Cl2的说法错误的是(　　)

A.为非极性分子
B.分子中既含有极性键,又含有非极性键
C.与S2Br2结构相似
D.与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2+2H2OSO2↑+3S↓+4HCl
【答案】A
【解析】从S2Cl2分子的空间结构可知,该分子空间结构不对称,为极性分子。
10.下列说法正确的是(　　)
A．分子中只有极性键
B．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子
C．CO2分子中的化学键为非极性键
D．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp
【答案】D
【解析】同种原子形成的共价键是非极性键，即C==C键是非极性键，A错误；CH4是非极性分子，B错误；二氧化碳结构为O==C==O，化学键为极性键，C错误；CH4分子中碳原子的杂化类型是sp3杂化，而CO2分子中碳原子是sp杂化，D正确。
11.小明同学在学习钠的化合物的性质时,记录了以下四个化学反应方程式:
①Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓
②Na2CO3+H2SO4Na2SO4+H2O+CO2↑
③Na2CO3+H2SO3Na2SO3+H2O+CO2↑
④Na2SO3+H2SO4Na2SO4+H2O+SO2↑
请你根据学过的知识判断,4个反应中涉及的4种含氧酸中酸性最强的是(　　)
A.H2SO4 B.H2SO3
C.H2SiO3 D.H2CO3
【答案】A
【解析】都是二元酸,根据较强酸可以生成较弱酸的反应规律,4种含氧酸的酸性强弱顺序是:H2SO4>H2SO3>H2CO3>H2SiO3。
12.(双选)短周期元素X、Y、Z和W的原子序数依次增大。X原子的s能级电子总数是p能级电子总数的2倍,Y与X同主族,Z和W原子中未成对电子数之比为2∶1。下列说法错误的是(　　)
A.XW4为非极性分子
B.Y、Z、W最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是W<Y<Z
C.ZW2分子是由极性键构成的极性分子
D.XW4、YW4、ZW2分子中的中心原子均为sp杂化
【答案】BD
【解析】短周期元素X、Y、Z和W的原子序数依次增大,X原子的s能级电子总数是p能级电子总数的2倍,则X是C元素;Y与X同主族,则Y是Si元素;Z和W原子中未成对电子数之比为2∶1,且二者原子序数都大于Y,则Z是S元素、W是Cl元素。CCl4分子为正四面体结构,正负电荷中心重合,为非极性分子,A项正确;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性Si<S<Cl元素,所以Y、Z、W的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是Y<Z<W,B项错误;ZW2是SCl2,由于分子中硫原子上有两对孤电子对,故SCl2为V形极性分子,C项正确;CCl4、SiCl4、SCl2分子中的中心原子价层电子对数都是4,所以均为sp3杂化,D项错误。
13.已知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原子位于锥顶，3个H原子位于锥底，N—H键间的夹角是107°。
(1)N4分子的空间结构如图，它是一种________(填“极性”或“非极性”)分子。

(2)PH3分子与NH3分子的构型关系________(填“相似”或“不相似”)，P—H键________(填“有”或“无”)极性，PH3分子________(填“有”或“无”)极性。
(3)NCl3是一种淡黄色油状液体，下列对NCl3的有关描述不正确的是________(填字母)。
A．该分子呈平面三角形
B．该分子中的化学键为极性键
C．该分子为极性分子
D．因N—Cl键的键能大，故NCl3稳定
(4)CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途径。以下是在一定条件下用NH3捕获CO2生成重要化工产品三聚氰酸的反应：

三聚氰酸的分子式为____________，三聚氰酸分子中C原子采取____________杂化，分子中含碳原子形成的是______________(填“极性”“非极性”)键，三聚氰酸属于____________(填“极性”或“非极性”)分子。
(5)氰(CN)2为无色可燃气体、剧毒、有苦杏仁味，和卤素单质的结构相似，已知氰分子键之间夹角为180°并有对称性，(CN)2的结构式为________________，(CN)2分子为________________(填“极性”或“非极性”)分子。
(6)溴化碘(IBr)的化学性质类似于卤素单质，溴化碘的电子式是______________，它是由________键形成的________分子。
(7)O3分子是否为极性分子？________(填“是”或“否”)。
【答案】(1)非极性　(2)相似　有　有　(3)A
(4)C3H3N3O3　sp2　极性　非极性
(5)N≡C—C≡N　非极性　
(6) 　极性　极性　(7)是
【解析】(1)N4分子是正四面体形结构，是一种非极性分子。(2)NH3分子与PH3分子结构相似，P—H为不同元素原子之间形成的共价键，为极性键，PH3分子空间结构为三角锥形，正、负电荷中心不重合，PH3为极性分子。(3)NCl3中N原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，该分子为三角锥形，A错误；N、Cl之间形成的键应为极性键，B正确；NCl3分子中正、负电荷中心不重合，该分子为极性分子，C正确；共价键的键能越大，含有该键的物质越稳定，D正确。(4)三聚氰酸的分子式为C3H3N3O3，该分子中C与N形成双键，则应采取sp2杂化，C原子与氧、氮原子间形成极性键。三聚氰酸分子各键排列对称，为非极性分子。(5)(CN)2的结构式为N≡C—C≡N，是非极性分子。(6)I和Br的电负性相差不大，形成的化学键是极性共价键，电子式为，IBr中正电荷中心与负电荷中心不重合，属于极性分子。(7)可以把O3看成一个O原子是中心原子，其他2个O原子为配原子，看成三原子分子，类似SO2分子，其价电子对数是3，有一个孤电子对，分子构型为V形，所以O3分子是极性分子。
【学科素养拔高练】
14.北斗卫星导航系统是中国自行研制并开发的,其中第八颗和第九颗北斗卫星是被长征三号甲运载火箭送入太空预定转移轨道的。已知运送卫星的火箭所需反应物除液态过氧化氢外,还有另一种液态氮氢化合物。已知该化合物中氢元素的质量分数为12.5%,相对分子质量为32,结构分析发现该分子结构中只有单键。
(1)该氮氢化合物的电子式为　　　　　　　　　,其中N原子采取　　　　杂化方式,该分子是　　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。 
(2)若该物质与液态过氧化氢恰好完全反应,产生两种无毒又不污染环境的物质,在该反应的反应物和生成物中既含有极性键又含有非极性键的是　　　,只含有非极性键的是　　　　,只含有极性键的是　　　　。 
(3)NH3分子中的N原子上有1对孤电子对,能发生反应:NH3+HClNH4Cl。试写出将题中所述发射卫星时所用的氮氢化合物通入足量盐酸时,发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)“笑气”(N2O)是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式);又已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连,则N2O的电子式可表示为　　　　　　　　　　　　　　,由此可知它　　　　(填“含有”或“不含”)非极性键。 
【答案】(1)H　sp3　极性
(2)N2H4和H2O2　N2　H2O
(3)N2H4+2HClN2H6Cl2
(4　含有
【解析】(1)由该物质的相对分子质量和氢元素的质量分数,计算可知其分子式为N2H4,它的结构可看作NH3分子中的一个H原子被—NH2取代后所得,该分子的结构式为,分子中的键全部是单键,故N原子的杂化方式与NH3分子中的N原子杂化方式相同,也是sp3杂化,该分子为极性分子。
(2)两者反应后生成的物质无毒又不污染环境,故得到的是N2和H2O,反应的化学方程式为N2H4+2H2O2N2+4H2O,两种反应物中都含有极性键和非极性键,在生成物H2O中只含有极性键,N2中只含有非极性键。
(3)因为在N2H4分子中的N原子上各有1对孤电子对,故一分子N2H4能与两分子HCl反应,反应的化学方程式为N2H4+2HClN2H6Cl2。
(4)因为N2O和CO2分子结构相似,故都为直线形,CO2的结构式为OCO,而N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连,故N2O的结构式为NNO,其电子式为,分子中既含有氮氧极性键又含有氮氮非极性键。