化学键与分子极性及物质类别的关系

昵称3826483 2013-12-05

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化学键与分子极性及物质类别的关系

河北省宣化县第一中学栾春武

化学键与分子极性、物质类别在高考试题中频频出现，现将化学键与分子极性、物质的类别的联系及判断方法举例分析如下：

一、化学键与分子极性的关系

分子的极性由共价键的极性和分子的立体构型两方面共同决定：

（1）只含非极性键的分子一般来说都是非极性分子，如H₂、O₂、P₄、C₆₀等。

（2）以极性键结合而形成的异核双原子分子一般来说都是极性分子，如HCl、CO等。

（3）以极性键结合而形成的多原子分子一般来讲分两种情况：①空间构型为中心对称分子，是非极性分子；②空间构型为非中心对称分子，是极性分子。

分子的极性与共价键的极性没有必然联系，键有极性，分子不一定有极性，判断多原子分子是否属于极性分子时，不仅要看共价键有无极性，还要分析分子的空间构型是否对称，两者要兼顾，不能单方面考虑。判断AB_n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，如BF₃、CO₂等为非极性分子；若中心原子A的化合价的绝对值不等于该元素所在的主族序数，则为极性分子，如NH₃、H₂O等为极性分子。

二、化学键与物质类别的关系

（1）当一个化合物中只存在离子键时，该化合物是离子化合物。

（2）当一个化合物中同时存在离子键和共价键时，该化合物是离子化合物。

（3）只有当化合物中只存在共价键时，该化合物才是共价化合物。

（4）含有金属元素的化合物不一定都是离子化合物，如FeCl₃、AlCl₃属于共价化合物等；只含有非金属元素的化合物不一定都是共价化合物，如铵盐就属于离子化合物。

（5）非金属单质只含共价键（稀有气体除外）。

（6）含共价键的化合物不一定都是由非金属元素组成，如AlCl₃属于共价化合物。

（7）氢化物不一定都是共价化合物，如NaH。

（8）NaHSO₄熔融时电离生成Na⁺和HSO₄^－，而溶于水时电离成Na⁺、H⁺和SO₄²^－，因此熔融时只破坏离子键，而溶于水时即破坏离子键又可以破坏共价键。

【例题1】下列叙述中正确的是

A．NH₃、CO、CO₂都是极性分子

B．CH₄、CCl₄都是含有极性键的非极性分子

C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强

D．CS₂、H₂O、C₂H₂都是直线型分子

【解析】选项A中CO₂是直线型分子，是非极性分子。选项C中分子的稳定性与分子内共价键的键能有关，原子半径小，键长短，键能大，因此C选项中四种分子的稳定性依次减弱。选项D中H₂O是“V”字型分子。

答案：B

点拨：键的极性、分子极性、分子几何构型的关系

分子类型		实际例子	键的极性	分子构型	分子的极性
A		He、Ne、Ar	－－	－－	非极性分子
A₂		H₂、O₂、N₂、Cl₂等	非极性键	直线型（对称）	非极性分子
AB		HX、CO、NO等	极性键	直线型（不对称）	极性分子
AB₂ 或 A₂B	AB₂	CO₂、CS₂等	极性键	直线型（对称）	非极性分子
AB₂ 或 A₂B	AB₂ 或 A₂B	H₂O、SO₂、H₂S等	极性键	折线型（不对称）	极性分子
AB₃	AB₃	BF₃、SO₃等	极性键	正三角形（对称）	非极性分子
AB₃	AB₃	NH₃、PCl₃等	极性键	三角锥（不对称）	极性分子
AB₄		CH₄、CCl₄等	极性键	正四面体（对称）	非极性分子

【例题2】下列关于粒子结构的描述不正确的是

A．H₂S和NH₃均是价电子总数为8电子的极性分子

B．HS^－和HCl均是含一个极性键的18电子粒子

C．CH₂Cl₂和CCl₄均是四面体构型的非极性分子

D．1 mol D₂¹⁶O中含中子、质子、电子各10N_A（N_A代表阿伏伽德罗常数的值）

【解析】解答此题必须明确极性分子、非极性分子的概念及判断方法，同时还要明确极性键的概念及粒子中质子、中子、电子之间的关系。价电子也是最外层电子（对主族元素而言），由H₂S和NH₃的电子式可知二者价电子总数为8，H₂S的分子构型为角形、NH₃分子的构型为三角锥形，均为非对称结构，故为极性分子；HS^－和HCl中分别含有H－S、H－Cl极性键，且含有18个电子；CH₂Cl₂中C－H与C－Cl键长不相等，故CH₂Cl₂为非正四面体结构的极性分子；1 mol D₂¹⁶O中含中子、质子、电子均为10 mol，故三者数目均为10N_A。

答案：C

点拨：判断AB_n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，如BF₃、CO₂等为非极性分子，NH₃、H₂O、SO₂等为极性分子。

【例题3】下列说法正确的是

A．原子晶体中只存在非极性共价键

B．稀有气体形成的晶体属于分子晶体

C．干冰升华时，分子内共价键会发生断裂

D．金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物

【解析】原子晶体中可能有非极性共价键（如Si、金刚石），也可能有极性共价键（如SiO₂、SiC）；干冰属于分子晶体，其升华时只属于状态变化，即只是破坏了分子间的作用力，增大了分子间的距离；金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物（如AlCl₃、FeCl₃）等。

答案：C

点拨：①只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的的单质，如I₂、N₂、P₄、金刚石、晶体硅等。②只含有极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的共价化合物，如HCl、NH₃、SiO₂、SiC等。③只有共价键，没有分子间作用力的物质，如金刚石、Si、SiO₂、SiC等。④只含离子键的物质：活泼的金属元素与活泼的非金属元素形成的化合物，如Na₂S、CsCl、NaH、K₂O等。⑤既有极性键又有非极性键的物质：如H₂O₂、C₂H₂、CH₃CH₃、C₆H₆等。⑥既有离子键又有非极性键的物质，如Na₂O₂、CaC₂等。

变式练习：

1.下列含有非极性键的共价化合物的是

A．HCl B．Na₂O₂ C．C₂H₂ D．CH₄

答案：C

2.下列叙述正确的是

A．NH₃是极性分子，分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心

B．CCl₄是非极性分子，分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心

C．H₂O是极性分子，分子中O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央

D．CO₂是非极性分子，分子中C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央心

答案：C

3.下列说法中正确是

A．物质组成中一定含有化学键 B．离子化合物中一定不含共价键

C．共价化合物中一定不含离子键 D．极性分子中一定不含非极性键

E．非极性分子中一定含非极性键

F．含非极性键的化合物一定是共价化合物

G．阴、阳离子作用后一定形成离子化合物

H．含阳离子的晶体一定是离子晶体

解析：稀有气体分子是单原子分子，分子中不含化学键，因此A错；NaOH、Na₂SO₄、NH₄Cl等这些离子化合物中含有共价键，故B错；共价化合物中一定不含离子键，若含离子键就成了离子化合物了，故C正确；H₂O₂是极性分子，但含有非极性键，因此D错；CH₄、CCl₄等是非极性分子，但不含非极性键故E错;Na₂O₂含非极性键，却是离子化合物，因此 F错；阴、阳离子作用后也可以形成络离子，如[Fe(SCN)₆]³^－，故G错误；离子晶体一定含有阳离子，但含阳离子的晶体不一定是离子晶体，也可以是金属晶体，因此H错。

答案：C

点拨：化学键与物质类别的关系：

①同种非金属元素构成的单质只含有非极性共价键，如C₆₀、I₂、P₄、金刚石、晶体硅等。②由不同种非金属元素构成的化合物，可能只含极性共价键如HCl、NH₃、CS₂等；也可能即含极性共价键，又含非极性共价键如H₂O₂、C₂H₂、C₆H₆等；还可能既含有离子键，又含有共价键、配位键等如NH₄Cl。③活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化合物，可能只含离子键如NaCl、K₂O、NaH、Na₂S等；也可能既有离子键又有共价键（极性共价键、非极性共价键）如NaOH、Na₂O₂、CaC₂等；还有特殊的物质如FeCl₃、AlCl₃属于共价化合物等。④稀有气体分子中不存在化学键如He、Ne、Ar等。

4.下列叙述正确的是

　 A．1个甘氨酸分子中存在9对共用电子

　 B．PCl₃和了BCl₃分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构

　 C．H₂S和CS₂分子都是含极性键的极性分子　

D．熔点由高到低的顺序是：金刚石＞碳化硅＞晶体硅

解析：甘氨酸的结构简式为：H₂N－CH₂－COOH，在分子每个单键存在1对共用电子对，每个双键存在2对共用电子对，在甘氨酸分子中共存在10对共用电子对，所以A错；B原子最外层有3个电子，所以在BCl₃分子中B原子周围没有达到8电子稳定结构，故B错；CS₂结构对称，是含有极性键的非极性分子，所以C错；由于原子半径：C＜Si，所以键长：C—C＜C—Si＜Si—Si，根据键长越短，键能越大，熔沸点越高，所以熔点由高到低的顺序是金刚石＞碳化硅＞晶体硅，故D对。