例3PtCl2(NH3)2成平面正方形结构,它可以形成二种固体,一种为淡黄色,在水中溶解度小,另一种为黄绿色,在水中溶解度较大,请在以下空格内画出这两种固体分子的几何构型图。黄绿色固体在水中溶解度比淡黄色固体大,原因是。
解析:根据相似相溶原理,淡黄色固体应为非极性分子组成。因为淡黄色固体在极性溶剂水中溶解度小。而黄绿色固体在极性溶剂水中溶解度较大,所以是极性分子。故:
PtClNH3NH3Cl(淡黄色固体)
PtNH3NH3ClCl(黄绿色固体)
黄绿色固体在水中溶解度比淡黄色固体大,原因是极性分子易溶于极性溶剂之中。
例4现有A、B、C、D四种元素,前三种元素的离子结构都和氖原子具有相同的核外电子排布。A没有正价态的化合物;B的氢化物化学式为H2B,0.2mol的C原子能从酸中置换产生2.24LH2(S.T.P.)。D的原子核中没有中子。
(1)根据以上条件,推断A、B、C、D的元素名称。
(2)用电子式表示C与A,C与B,B与D相互结合成化合物的过程,指出其化合物的类型及化学键类型。
(3)写出C与B所形成的化合物跟D与B所形成的化合物作用的离子方程式。
解析:题给信息中A、B、C的离子结构与氖原子的结构相同,说明A、B、C是第二周期的非金属元素或第三周期的金属元素;B的气态氢化物的分子式为H2B,说明B一定是氧元素;A没有正价态的化合物,说明A很活泼且只能得电子,为活泼的非金属元素氟;C与酸反应能产生H2,说明C为金属元素且在第三周期,再由0.2molC可产生0.1molH2,说明此元素原子显+1价,即为Na元素;D的原子核中没有中子,说明为普通氢。故本题答案为(1)A为氟、B为氧、C为钠、D为氢。
(2)C与A的化合物为NaF,是离子化合物,通过离子健结合而成。
Na×+∶F……Na+[+·F…∶];C与B的化合物为Na2O2,是离子化合物。
Na×+·O……+×NaNa+[×·O…×·]2-Na+2Na×2+·O……Na+[×·O…×·]2-Na+(其中有共价键)B与D的化合物为H2O,是共价化合物,极性共价键形成的极性分子。
H×+·O……+×HH×·O…×·H(3)离子方程式为:
Na2O+H2O=2Na++2OH-2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑
【习题精选】
一、选择题
1.下列分子中含有极性键的非极性分子是
A.H2OB.Cl2C.NH3D.CCl4
2.下列说法中正确的是
A.极性分子组成的溶质一定易溶于极性分子组成的溶剂分子之中,非极性子组成的溶质一定易溶于非极性分子组成的溶剂分子中。
B.溴分子属于非极性分子,水分子属于极性分子,四氯化碳属于非极性分子,所以溴难溶于水而易溶于四氯化碳分子中。
C.白磷分子属于非极性分子,水属于极性分子,二硫化碳属于非极性分子,所以白磷难溶于水而易溶于二硫化碳。
D.水分子是极性分子,二氧化碳可溶于水,因此二氧化碳是极性分子。
3.下列说法正确的是
A.非极性分子只存在于同种元素组成的单质分子中。
B.非极性分子中一定含有非极性键。
C.只含有非极性键的分子,一定是非极性分子。
D.共价化合物中只含有极性键。
4.NH3、H2S是极性分子,CO2、BF3、CCl4是非极性分子,根据以上实例可推出ABn型分子是非极性分子的经验规律是
A.分子中不能含有氢原子。
B.在ABn分子中,A原子没有孤对电子。
C.在ABn分子中,A的相对原子质量应小于B。
D.分子中每个共价键的键长都相等。
5.下列物质既有极性键,又含有非极性键的非极性分子的是
A.CHH=CHHB.H2S
C.CO2D.CFClClF
6.下列说法正确的是
A.共价化合物中,一定不含有离子键。
B.含有非极性键的物质,也可能是离子化合物。
C.非极性键只存在于单质的分子中。
D.不同元素组成多原子分子里的化学键一定都是极性键。
7.下列分子中最难分裂为原子的极性分子是
A.HClB.HIC.H2SD.PH3
8.下列分子中由极性键构成的极性分子是
A.SO2B.CS2C.BF3D.H2S9.下列化合物都属于非极分子的是
A.NH3、CO2、O2B.N2、O2、Cl2
C.CH4、CS2、BF3D.H2O、SO2、H2S10.下列说法正确的是
A.离子化合物中,各原子间都是以离子键结合的。
B.共价化合物中,各原子间都是极性共价键相结合的。
C.非极性分子中,各原子间都是以非极性键相互结合的。
D.极性分子中,各原子间有的以极性键结合的,但无离子键。
参考答案
1.D2.B、C3.C4.B5.A6.A、B7.A8.A、D9.C10.D
二、填空题
1.下列各分子中的化学键的极性由强到弱的顺序排列:
(1)N2,SiC,CF4,CS2,CCl4
(2)CH4,NH3,HF,H2O,SiH4
2.主族元素A、B、C、D的原子序数都小于18,A与D同主族,B与C在同一周期,A、D原子的价电子数都是1,C原子最外层电子数比B原子少2个,且最外层电子数是次外层电子数的2倍。
A、B单质在常温下均为气体,它们在高温下以体积比2∶1完全反应,生成物在常温下是液体。此液体与D单质能激烈反应生成A的单质。所得溶液滴入酚酞显红色,同时溶液中含有与氖原子的电子层结构相同的阴离子。
回答下列问题:
(1)写出元素符号A,B,C,D。
(2)写出B与C在高温下完全反应后生成物的化学式,电子式,结构式,它是由性键(极性、非极性)结合的性分子,分子具有型空间结构。
(3)用电子式表示B、D在高温下形成的化合物的结构,判断其中的化学键的类型。
参考答案
1.(1)CF4>CCl4>CS2>SiC>N2
(2)HF>H2O>NH3>CH4>SiH4
2.(1)HOCNa
(2)CO2O…∶∶C∶∶O…OC0极性非极性直线型
(3)Na+[×·O…×·]2-Na+离子键与非极性键
【扩展资料】
分子极性的使用实例
分子的极性取决于两个因素:一是分子中每一个键两端的原子的电负性的差异,差异越大的,键的极性越强;另一个因素就是每个键极性向量的向量和,其向量和不为零的分子就是极性分子。极性分子间有偶极-偶极作用力,非极性分子间则只有London dispersion forces(即瞬间偶极-感应偶极作用力),后者是所有分子间都有的作用力。而偶极-偶极作用力与London dispersion forces通称为范德华力。
氢键可视为极性分子的一个极端,因为H-F,H-O,H-N的键中,氢原子的唯一一个电子几乎被电负性极强的F、O和N拉走,所以氢原子上带有相当的正电荷,比如HF分子,其上的氢原子相当于带有+0.45电子电荷,而氟原子上带有-0.45电子电荷。这氢原子与旁边的另一个F,O,或N原子就会有极强的作用力,即是氢键。当一个键两端的原子的电负性的差异大到非常大,则形成离子键。
“分子的极性相近,互溶的效果较佳”是极性分子间作用力的很好例子,不过溶解是溶质、溶剂分子间,溶质、溶质分子间,溶剂、溶剂分子间作用力的比较,可以扩大到其他的分子间作用力,如氢键、离子与极性分子间作用力。
其他相关作用力的例子,如表面张力,粘度,附着力等。极性分子间的作用力较非极性者高,因此分子量相同的两化合物,极性高者沸点与熔点较高。分子的极性运用在溶解度上是最重要的,例如要从天然植物萃取天然物时,常由极性低的溶剂开始萃取,依次用极性越来越高的溶剂,在不同极性的萃取液中会得到不同的化合物。做再结晶时常用一可溶的溶剂搭配一不可溶的溶剂,当然也是靠着溶剂极性的差异。做管柱层析时,也常利用极性不同的溶剂来冲洗,达成分离的效果。
有些时候重要的并非整个分子的极性,而是区域性的极性,例如肥皂就是很好的例子,肥皂分子的一端是极性很高的,具有亲水性,另一端则是极性很低的,具有亲油性,因此造成了肥皂的清洁效果。实际上细胞膜也是由类似肥皂般的分子构成,细胞膜的内表面与外表面是极性端可与水亲和,内外表面之间则是排列着非极性的长链烷类,是憎水的,阻挡了水中的极性分子任意进出。按照细胞膜构成的原理,也可以人工方式制造出微胞(micell),若将药物放在微胞中,在人体内可将药物慢慢的释放出来。在小分子内极性基团相互的作用力,也会控制分子的结构或称构型。
如何来衡量分子是否有极性?偶极矩是衡量分子极性大小的物理量。物理学中,把大小相等符号相反彼此相距为d的两个电荷(+q和-q)组成的体系称为偶极子,其电量与距离之积,就是偶极矩(μ)。μ=q·d。极性分子就是偶极子。因为,对分子中的正负电荷来说,可以设想它们分别集中于一点,叫做正电荷中心和负电荷中心,或者叫分子的极(正极或负极)。极性分子的偶极矩等于正负电荷中心间的距离乘以正电中心(或负电中心)上的电量。偶极矩是一个矢量,既有数量,又有方向,其方向是从正极到负极。因为电子的电量为1.6×10-19C。已知偶极矩的数值,可以求出偶极长度,即正负电荷中心之间的距离d,两个中心间的距离和分子的直径有相同的数量级,即10-10m。所以,偶极矩的大小数量级为10-30C·m。如H2、CH4、CCl4,等分子的偶极矩为0,即它们都是非极性分子;NH3的偶极矩为4.9×10-30C·m不等于零,是极性分子,且偶极矩越大,分子极性越大。
分子间作用力的种类
1.向力:发生在极性分子与极性分子之间。由于极性分子的电性分布不均匀,一端带正电,一端带负电,形成偶极。因此,当两个极性分子相互接近时,由于它们偶极的同极相斥,异极相吸,二个分子必将发生相对转动。这种偶极子的相互转动,就使偶极子的相反的极相对,叫做“取向”。这种由于极性分子的取向而产生的分子间的作用力,叫做取向力。
2.诱导力:发生在极性分子与非极性分子之间以及极性分子之间。在极性分子和非极性分子间,由于极性分子的影响,会使非极性分子的电子云与原子核发生相对位移,产生诱导偶极,与原极性分子的固有偶极相互吸引,这种诱导偶极间产生的作用力叫诱导力。同样地极性分子间既具有取向力,又具有诱导力。
3.色散力:当非极性分子相互接近时,由于每个分子的电子不断运动和原子核的不断振动,经常发生电子云和原子核之间的瞬时相对位移,产生瞬时偶极。而这种瞬时偶极又会诱导邻近分子也产生和它相吸引的瞬时偶极。由于瞬时偶极间的不断重复作用,使得分子间始终存在着引力,因其计算公式与光色散公式相似而称为色散力。
分子间作用力与物质性质的关系
一、与物质熔沸点的关系
气体分子能够凝结为液体和固体,是分子间作用力作用的结果。分子间引力越大,则越不易汽化,所以沸点越高,汽化热越大。固体熔化为液体时也要部分地克服分子间引力,所以分子间引力较大者,熔点较高,熔化热较大,具体地说,稀有气体和一些简单的对称分子以及同系物的熔沸点都随相对分子质量增大而升高,当然也是分子间作用力增大的结果;同分异构体中,支链越少,分子间作用力越大,沸点越高。
二、分子间作用力与物质的溶解度的关系
液体的互溶以及固态、气态的非电解质在液体中的溶解度都与分子间作用力有密切的关系。例如,非极性分子组成的气体像稀有气体、H2、O2、N2和X2等溶于非极性液体,主要是由于溶质分子与溶剂分子之间的色散力;至于溶解到极性溶剂里,虽然有诱导力等,但仍然是色散力起主要作用。因此,溶质或溶剂的极化率增大,溶解度增大,尤其当溶质和溶剂的极化率增大时,这种效应更明显。
极性溶剂的缔合作用主要是偶极间的相互作用,此种作用比溶质与溶剂分子间诱导力大得多,所以非极性溶质在极性溶剂里的溶解度一般是很小的,这也是“相似相溶”的依据之一。