資源簡介 第3課時(shí) 分子的空間結(jié)構(gòu)與分子性質(zhì)(基礎(chǔ)課)素養(yǎng) 目標(biāo) 1.知道分子可以分為極性分子和非極性分子,知道分子極性與分子中鍵的極性、分子的空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。 2.結(jié)合實(shí)例初步認(rèn)識分子的手性對其性質(zhì)的影響。舊知 回顧 1.極性鍵和非極性鍵——按共用電子是否偏移分類 類型形成元素共用電子是否偏移原子電性非極 性鍵同種元素兩原子電負(fù)性相同,共用電子對不偏移兩原子都不顯電性極性鍵不同種元素共用電子偏向電負(fù)性較大的原子電負(fù)性較大的原子帶部分負(fù)電荷,電負(fù)性較小的原子帶部分正電荷2.CH4是正四面體形,BF3是平面三角形,CO2是直線形,這些分子對稱程度較高;NH3是三角錐形,H2O是角形,這些分子的對稱程度較低。 3.鹵素單質(zhì)不易溶于水,易溶于苯、四氯化碳等有機(jī)溶劑。一、分子中的原子排布與對稱性1.對稱分子(1)概念依據(jù)對稱軸的旋轉(zhuǎn)或借助對稱面的反映能夠復(fù)原的分子。(2)性質(zhì)具有對稱性。(3)與分子性質(zhì)的關(guān)系分子的許多性質(zhì)如極性、旋光性等都與分子的對稱性有關(guān)。 (1)什么是對稱軸?舉例說明。提示:以甲烷分子為例,以通過碳原子和氫原子的連線為軸旋轉(zhuǎn)120°或240°時(shí),分子完全恢復(fù)原狀,我們稱這條連線為對稱軸。(2)什么是對稱面?舉例說明。提示:以甲烷分子為例,通過碳原子和其中兩個(gè)氫原子所構(gòu)成的平面,分子被分割成相同的兩部分,我們稱這個(gè)平面為對稱面。2.手性分子旋光性 在光通過某些化合物時(shí),光波振動的方向會旋轉(zhuǎn)一定的角度,這種性質(zhì)稱為旋光性手性 具有旋光性的分子本身和它們在鏡中的像,就如同人的左手和右手,相似但不能重疊,因而稱這類分子表現(xiàn)出手性手性分子 具有手性的分子叫作手性分子不對稱碳原子 對于僅通過單鍵連接其他原子的碳原子,當(dāng)其所連接的四個(gè)原子或基團(tuán)均不相同時(shí),這個(gè)碳原子稱為不對稱碳原子應(yīng)用 ①手性分子縮合制蛋白質(zhì)和核酸; ②分析藥物有效成分、異構(gòu)體的生物活性和毒副作用; ③藥物的不對稱合成 (正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)(1)所有的分子都有一定的對稱性。 ( )(2)對稱分子都具有旋光性。 ( )(3)對稱分子一定與物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。 ( )[答案] (1)× (2)× (3)×二、分子中的電荷分布與極性1.分子極性的實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)操作 在酸式滴定管中加入四氯化碳,打開活塞讓四氯化碳緩緩流下,將用毛皮摩擦過的橡膠棒靠近四氯化碳液流 再向另一酸式滴定管中加入蒸餾水,打開活塞讓蒸餾水緩緩流下,并將用毛皮摩擦過的橡膠棒靠近液流現(xiàn)象 四氯化碳液流方向不變 水流方向發(fā)生改變結(jié)論 四氯化碳液流與橡膠棒之間無電性作用 水流與橡膠棒之間有電性作用解釋 四氯化碳分子中無正極和負(fù)極之分 水分子中存在正、負(fù)兩極2.極性分子和非極性分子類別 極性分子 非極性分子概念 分子內(nèi)存在正、負(fù)兩極的分子 分子內(nèi)不存在正、負(fù)兩極的分子雙原子分子 分子內(nèi)含極性鍵 分子內(nèi)含非極性鍵多原子分子 分子內(nèi)含極性鍵,分子空間結(jié)構(gòu)不對稱 分子內(nèi)只含非極性鍵或分子空間結(jié)構(gòu)對稱3.分子極性的判斷(1)(2)4.分子的極性與分子的性質(zhì)(1)影響熔、沸點(diǎn)在相對分子質(zhì)量相同的情況下,極性分子構(gòu)成的物質(zhì)比非極性分子構(gòu)成的物質(zhì)具有更高的沸點(diǎn)。(2)影響溶解度極性分子易溶于極性溶劑,非極性分子易溶于非極性溶劑。 NH3、CH4、H2O、CO2四種分子正、負(fù)電荷重心重合的是哪些?正、負(fù)電荷重心不重合的是哪些?提示:NH3、CH4、H2O、CO2四種分子正、負(fù)電荷重心重合的是CH4和CO2,正、負(fù)電荷重心不重合的是NH3、H2O。手性分子的判斷及應(yīng)用1.有人說“手性分子和鏡像分子完全相同,能重合”,對嗎?二者什么關(guān)系?提示:不對。手性分子化學(xué)中結(jié)構(gòu)上鏡像對稱而又不能完全重合的分子。一個(gè)手性分子和它的鏡像分子互為對映異構(gòu)體。2.構(gòu)成不對稱碳原子的條件是什么?提示:與碳原子連接的四個(gè)原子或基團(tuán)均不相同。1.對映異構(gòu)體與手性分子具有完全相同的組成和原子排列的一對分子,如同左手與右手一樣互為鏡像,卻在三維空間里不能重疊,互為對映異構(gòu)體。有對映異構(gòu)體的分子叫作手性分子。2.手性分子的成因當(dāng)四個(gè)不同的原子或基團(tuán)連接在同一個(gè)碳原子上時(shí),這個(gè)碳原子是不對稱碳原子。例如,CHBrClF是一個(gè)簡單的手性分子,如圖1所示的兩個(gè)分子互為鏡像。又如,丙氨酸分子(不對稱碳原子上連接—H、—CH3、—NH2、—COOH)的手性如圖2所示。3.手性分子的應(yīng)用生產(chǎn)手性藥物必須把對映異構(gòu)體分離開,因?yàn)閷τ钞悩?gòu)體藥物分子中往往是一種能治病、沒有毒副作用,而另一種卻有毒副作用。按照獲得2001年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的三位科學(xué)家的合成方法,可以只得到一種或者主要只得到一種手性分子,不得到或者基本上不得到它的對映異構(gòu)體,這種獨(dú)特的合成方法稱為手性合成。手性催化劑只催化或者主要催化一種手性分子的合成。手性分子在生命科學(xué)和生產(chǎn)手性藥物方面有廣泛的應(yīng)用。1.下列物質(zhì)中,具有旋光性的是( )A.甲烷(CH4)B.乙酸(CH3COOH)C.乙醇(C2H6O)D.乳酸(CH3CHOHCOOH)D [甲烷分子中C原子連接4個(gè)相同的H原子,故甲烷中沒有不對稱碳原子,A錯(cuò)誤;乙酸分子中沒有不對稱碳原子,B錯(cuò)誤;乙醇分子中,沒有不對稱碳原子,C錯(cuò)誤;CH3CHOHCOOH中2號碳原子上分別連有甲基、羥基、氫原子、羧基四種基團(tuán),屬于不對稱碳原子,具有旋光性,D正確。]2.(雙選)關(guān)于丙氨酸的說法正確的是( )A.Ⅰ和Ⅱ的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)完全不相同R.Ⅰ和Ⅱ呈鏡面對稱,具有不同的分子極性C.Ⅰ和Ⅱ互為同分異構(gòu)體D.Ⅰ和Ⅱ中化學(xué)鍵的種類與數(shù)目完全相同CD [Ⅰ與Ⅱ互為對映異構(gòu)體,具有相同的官能團(tuán),故A錯(cuò)誤;Ⅰ和Ⅱ呈鏡面對稱,均為極性分子,分子極性相同,故B錯(cuò)誤;二者分子式相同、結(jié)構(gòu)不同,Ⅰ和Ⅱ互為同分異構(gòu)體,故C正確;Ⅰ和Ⅱ中化學(xué)鍵、官能團(tuán)均相同,化學(xué)鍵的種類與數(shù)目完全相同,故D正確。]3.莽草酸的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示,其分子中不對稱碳原子的個(gè)數(shù)為( )A.1 B.2C.3 D.4[答案] C判斷分子極性的方法分別在兩個(gè)水槽中盛水和CCl4,再分別滴入一滴苯和水,然后用條形磁鐵接近液面,并緩慢移動,水滴跟著移動,而苯滴不移動。1.產(chǎn)生上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因是什么?提示:苯分子的空間結(jié)構(gòu)對稱,因此電荷分布均勻,為非極性分子;水分子的空間結(jié)構(gòu)不對稱,因此電荷分布不均勻,為極性分子。2.極性分子中一定含有極性鍵,一定不含非極性鍵嗎?提示:極性分子中一定含有極性鍵,也可能存在非極性鍵。1.根據(jù)分子的對稱性判斷分子極性分子結(jié)構(gòu)對稱,正電荷重心和負(fù)電荷重心重合,則為非極性分子,正、負(fù)電荷重心不重合,則為極性分子。2.根據(jù)鍵的極性判斷分子極性3.判斷ABn型分子極性的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律(1)化合價(jià)法:若中心原子A的化合價(jià)的絕對值等于該元素所在的主族序數(shù),則為非極性分子,否則為極性分子。(2)孤電子對法:若中心原子有孤電子對則為極性分子,否則為非極性分子。如BF3、CO2等為非極性分子,NH3、H2O、SO2等為極性分子。4.常見分子極性與非極性的判斷分子類型 鍵的極性 分子對稱性 分子極性 代表物雙原子分子 A2 非極性鍵 直線形 (對稱) 非極性 H2、O2、 Cl2、N2等AB 極性鍵 直線形 (不對稱) 極性 HF、HCl、 CO、NO等三原子分子 A2B(或 AB2) 極性鍵 直線形 (對稱) 非極性 CO2、CS2等 (鍵角180°)極性鍵 角形 (不對稱) 極性 H2O(鍵角 104.5°)、 SO2(鍵角 119.5°)等四原子分子 AB3 極性鍵 平面三角形 (對稱) 非極性 BF3、 BCl3等極性鍵 三角錐形 (不對稱) 極性 NH3(鍵角 107.3°)等五原子分子 AB4 極性鍵 正四面體形 (對稱) 非極性 CH4、CCl4 (鍵角 109°28′)等ABnC4-n (n<4且 為整數(shù)) 極性鍵 四面體形 (不對稱) 極性 CHCl3、 CH2Cl2等1.已知BeCl2為共價(jià)化合物,兩個(gè)Be—Cl鍵間的夾角為180°,則BeCl2屬于 ( )A.由極性鍵構(gòu)成的極性分子B.由極性鍵構(gòu)成的非極性分子C.由非極性鍵構(gòu)成的極性分子D.由非極性鍵構(gòu)成的非極性分子B [BeCl2中Be—Cl鍵是不同元素形成的共價(jià)鍵,為極性鍵,兩個(gè)Be—Cl鍵間的夾角為180°,說明分子是對稱的,正電荷重心與負(fù)電荷重心重合,BeCl2屬于非極性分子,故BeCl2是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子,B項(xiàng)正確。 ]2.“相似相溶”原理:一般來說,由極性分子組成的溶質(zhì)易溶于極性分子組成的溶劑,非極性分子組成的溶質(zhì)易溶于非極性分子組成的溶劑。以下事實(shí)不能用“相似相溶”原理解釋的是( )A.HCl易溶于水B.I2易溶于CCl4C.Cl2可溶于水D.NH3難溶于苯C [Cl2為非極性分子,H2O為極性分子,Cl2可溶于水不能用“相似相溶”原理解釋。]3.(雙選)已知以下信息:①臭氧分子的結(jié)構(gòu)為角形(如圖)②臭氧分子中正電荷和負(fù)電荷重心不重合③臭氧在四氯化碳中的溶解度大于在水中的溶解度請根據(jù)上述信息判斷下列說法正確的是( )A.臭氧分子為極性分子B.臭氧分子為非極性分子C.臭氧分子的極性很大D.臭氧分子的極性很微弱AD [由于分子中正電荷和負(fù)電荷重心不重合,說明臭氧分子為極性分子;由于四氯化碳為非極性分子、水為極性分子,根據(jù)分子的溶解性規(guī)律,臭氧在四氯化碳中的溶解度大于在水中的溶解度,說明臭氧分子的極性微弱。][教材 觀察·思考]雙氧水是一種醫(yī)用消毒殺菌劑。已知H2O2分子的結(jié)構(gòu)如圖所示,H2O2分子不是直線形的,兩個(gè)H原子猶如在半展開的書的兩面紙上,書面夾角為93°52′,而兩個(gè)O—H鍵與O—O鍵的夾角均為96°52′。試回答:(1)寫出H2O2的電子式,分析H2O2分子中共價(jià)鍵的種類有哪些?(2)H2O2分子中正電荷、負(fù)電荷重心是否重合?H2O2屬于極性分子還是非極性分子?(3)極性分子和非極性分子有何區(qū)別?[答案] (1)H2O2的電子式為,分子中H—O鍵為極性共價(jià)鍵,O—O鍵為非極性共價(jià)鍵。(2)不重合。H2O2屬于極性分子。(3)看分子的空間結(jié)構(gòu)是否對稱,若對稱則為非極性分子,反之則為極性分子。1.下圖中兩分子的關(guān)系是( )A.互為同分異構(gòu)體 B.是同一種物質(zhì)C.是手性分子 D.互為同系物B [本題很容易看成鏡面對稱結(jié)構(gòu)而選擇手性分子,但根據(jù)手性分子的判斷方法,根本找不到不對稱碳原子,所以不是手性分子;分子相同,結(jié)構(gòu)相同,是同一種物質(zhì)。]2.(雙選)下列說法正確的是( )A.CH2Cl2不是手性分子B.鄰環(huán)戊二醇()是手性分子C.和互為對映異構(gòu)體D.和互為對映異構(gòu)體AB [A.CH2Cl2中C原子連接的原子或基團(tuán)有相同的,沒有不對稱碳原子,不是手性分子,選項(xiàng)A正確;B.鄰環(huán)戊二醇()中羥基所在的C原子連接的四個(gè)原子或基團(tuán)均不相同,該C原子為不對稱碳原子,該分子為手性分子,選項(xiàng)B正確;C.中C原子連接3個(gè)原子或基團(tuán),不存在不對稱碳原子,不是手性分子,不存在對映異構(gòu)體,和為同一分子,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D.和中C原子連接3個(gè)原子或基團(tuán),不存在不對稱碳原子,不是手性分子,不互為對映異構(gòu)體,和為順反異構(gòu)體,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]3.用一帶靜電的有機(jī)玻璃棒分別靠近A、B兩種純液體流,現(xiàn)象如圖所示,下列關(guān)于A、B兩種液體分子的極性判斷正確的是( )A.A是極性分子,B是非極性分子B.A是非極性分子,B是極性分子C.A、B都是極性分子D.A、B都是非極性分子B [有機(jī)玻璃棒帶電,靠近純液體流后,B液體流發(fā)生偏移,說明B的分子有極性,故A是非極性分子,B是極性分子。]4.(雙選)A、B、C、D均為18電子分子。A為雙原子分子且為淺黃綠色氣體;B的水溶液常用于醫(yī)用消毒;C有臭雞蛋氣味;D為烴。下列判斷錯(cuò)誤的是( )A.A的鍵長在同主族單質(zhì)中最短B.B為非極性分子,分子中同時(shí)含有極性鍵和非極性鍵C.C分子呈直線形D.D分子中有7個(gè)σ鍵[答案] BC5.在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2分子中:(1)以非極性鍵結(jié)合的非極性分子是________。(2)以極性鍵結(jié)合的具有直線形結(jié)構(gòu)的非極性分子是________________。(3)以極性鍵結(jié)合的具有正四面體形結(jié)構(gòu)的非極性分子是________________。(4)以極性鍵結(jié)合的具有三角錐形結(jié)構(gòu)的極性分子是____________________。(5)以極性鍵結(jié)合的具有sp3雜化軌道結(jié)構(gòu)的分子是__________________。[解析] HF是含有極性鍵的雙原子分子,為極性分子;H2O中氧原子采取sp3雜化,與氫原子形成極性鍵,為極性分子;NH3中有極性鍵,氮原子采取sp3雜化,呈三角錐形結(jié)構(gòu);CS2與CO2相似,是以極性鍵結(jié)合的直線形非極性分子;CH4中碳原子采取sp3雜化與氫原子形成極性鍵,呈正四面體形結(jié)構(gòu),為非極性分子;N2是由非極性鍵結(jié)合的非極性分子。[答案] (1)N2 (2)CS2 (3)CH4 (4)NH3 (5)NH3、H2O、CH4課時(shí)分層作業(yè)(十二) 分子的空間結(jié)構(gòu)與分子性質(zhì)(選擇題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1.下列各組物質(zhì)中,均屬于由極性鍵構(gòu)成的極性分子的是( )A.CH4和Br2 B.NH3和H2SC.BF3和CO2 D.BeCl2和HClB [CH4是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子,Br2是由非極性鍵構(gòu)成的非極性分子,A不符合題意;NH3和H2S分子都是由極性鍵構(gòu)成的極性分子,B符合題意;BF3和CO2都是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子,C不符合題意;BeCl2是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子,HCl是由極性鍵構(gòu)成的極性分子,D不符合題意。]2.已知H2O2分子的空間結(jié)構(gòu)可在二面角中表示,如圖所示,則有關(guān)H2O2結(jié)構(gòu)的說法不正確的是( )A.分子的正、負(fù)電荷重心不重合B.H2O2分子內(nèi)既含極性鍵又含非極性鍵C.H2O2是極性分子D.H2O2是非極性分子D [由題圖知,H2O2分子的空間結(jié)構(gòu)是二面角形,所以正、負(fù)電荷重心不重合,A正確;H2O2是共價(jià)化合物,氫原子與氧原子之間形成極性共價(jià)鍵,氧原子和氧原子之間形成非極性共價(jià)鍵,B正確;H2O2分子正、負(fù)電荷重心不重合,為極性分子,C正確,D錯(cuò)誤。]3.喬松素對感染性休克、癌癥、心血管病等疾病有治療作用。R為喬松素與氫氣加成后的產(chǎn)物(反應(yīng)如下),該產(chǎn)物R中的不對稱碳原子(1個(gè)碳原子分別連有4個(gè)不同的原子或基團(tuán))數(shù)目為( )A.5 B.6 C.7 D.8B [1個(gè)碳原子分別連有4個(gè)不同的原子或基團(tuán)為不對稱碳原子,如圖,*號標(biāo)記的為不對稱碳原子,共有6個(gè)。]4.下列分子屬于非極性分子的是( )A.BF3 B.H2OC.SO2 D.NH3A [BF3中B元素化合價(jià)為+3價(jià),B原子最外層3個(gè)電子全部成鍵,為非極性分子,A符合題意;H2O中O元素化合價(jià)為-2價(jià),O原子最外層6個(gè)電子未全部成鍵,有孤電子對,為極性分子,B不符合題意;SO2中S元素化合價(jià)為+4價(jià),S原子最外層6個(gè)電子未全部成鍵,有孤電子對,為極性分子,C不符合題意;NH3中N元素最外層5個(gè)電子未全部成鍵,有孤電子對,為極性分子,D不符合題意。]5.常溫下三氯化氮(NCl3)是一種淡黃色液體,其分子結(jié)構(gòu)呈三角錐形,以下關(guān)于NCl3的說法正確的是( )A.分子中N—Cl鍵是非極性鍵B.分子中不存在孤電子對C.NCl3分子是極性分子D.因N—Cl鍵的鍵能大,它的沸點(diǎn)高C [NCl3分子中N原子上還有一個(gè)孤電子對,結(jié)構(gòu)不對稱,NCl3分子結(jié)構(gòu)為三角錐形,為極性分子。N—Cl鍵為極性鍵,鍵能大說明分子穩(wěn)定,而物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的高低與共價(jià)鍵的強(qiáng)弱無關(guān)。]6.①PH3的分子空間結(jié)構(gòu)為三角錐形,②BeCl2的分子空間結(jié)構(gòu)為直線形,③CH4的分子空間結(jié)構(gòu)為正四面體形,④CO2為直線形分子,⑤BF3的分子空間結(jié)構(gòu)為平面正三角形,⑥NF3的分子空間結(jié)構(gòu)為三角錐形。下面對分子極性的判斷正確的是 ( )A.①⑥為極性分子,②③④⑤為非極性分子B.只有④為非極性分子,其余為極性分子C.只有②⑤是極性分子,其余為非極性分子D.只有①③是非極性分子,其余是極性分子A [①PH3中由于P原子的孤電子對與成鍵電子對間的排斥作用,使電子不能均勻分布,故PH3為極性分子;②BeCl2的分子空間結(jié)構(gòu)為直線形,正、負(fù)電荷重心重合,為非極性分子;③CH4的分子空間結(jié)構(gòu)為正四面體形,正、負(fù)電荷重心重合,為非極性分子;④CO2分子為直線形,正、負(fù)電荷重心重合,為非極性分子;⑤BF3的分子空間結(jié)構(gòu)為平面正三角形,正、負(fù)電荷重心重合,為非極性分子;⑥NF3中由于N原子的孤電子對與成鍵電子對間的排斥作用,使電子不能均勻分布,故NF3為極性分子;結(jié)合以上分析可知,①⑥為極性分子,②③④⑤為非極性分子,A正確。]7.二氯化二硫(結(jié)構(gòu)如圖所示)遇水產(chǎn)生能使品紅溶液褪色的氣體,一種制備S2Cl2的方法為CS2+3Cl2===CCl4+S2Cl2。下列說法不正確的是( )A.S2Cl2中既含極性鍵又含非極性鍵B.CS2、Cl2、CCl4、 S2Cl2均為非極性分子C.H2O、SO2、S2Cl2的中心原子的雜化方式依次為sp3、sp2、sp3D.CS2中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為1∶1B [A.S2Cl2的結(jié)構(gòu)類似于H2O2的結(jié)構(gòu),為Cl—S—S—Cl,其中的S—S鍵為非極性鍵,S-Cl鍵為極性鍵,故A正確;B.S2Cl2的結(jié)構(gòu)類似于H2O2的結(jié)構(gòu),為Cl—S—S—Cl,正、負(fù)電荷重心不重合,所以是極性分子,故B錯(cuò)誤;C.H2O的中心原子價(jià)電子對數(shù)為2+(6-2)=4,為sp3雜化;同理,SO2的中心原子價(jià)電子對數(shù)為2+(6-2×2)=3,為sp2雜化;S2Cl2的中心原子為S,連接了兩個(gè)共價(jià)鍵且有2個(gè)孤電子對,為sp3雜化,故C正確;D.CS2的結(jié)構(gòu)為S==C==S,σ鍵的數(shù)目為2,π鍵的數(shù)目為2,σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為1∶1,故D正確。]8.下列分子中指定的碳原子(用*標(biāo)記)不屬于不對稱碳原子的是( )A [不對稱碳原子是指連有四個(gè)不同原子或基團(tuán)的碳原子,判斷不對稱碳原子時(shí)抓住兩點(diǎn):不對稱碳原子一定是飽和碳原子;不對稱碳原子所連接的四個(gè)原子或基團(tuán)是不相同的。]9.已知PCl5的結(jié)構(gòu)式如圖所示。其溶于極性溶劑(如硝基甲烷、硝基苯)時(shí),PCl5發(fā)生自偶電離,在稀溶液中的主要反應(yīng)為+Cl-,濃度較高時(shí)的主要反應(yīng)為。下列說法正確的是( )A.PCl5中P滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu)為四面體形C.P與Cl之間的共用電子對偏向PD.PCl5屬于非極性分子B [A.PCl5中P和Cl形成5個(gè)共用電子對,滿足10電子結(jié)構(gòu),A項(xiàng)錯(cuò)誤;的中心P原子上無孤電子對,故空間結(jié)構(gòu)為四面體形,B項(xiàng)正確;C.電負(fù)性:P10.根據(jù)下圖,思考和回答下列問題:(1)以下分子中,________是極性分子,________是非極性分子。H2O2 Cl2 HCl(2)P4和C60是________(填“極性分子”或“非極性分子”)。(3)以下化合物分子中,_______________________是極性分子,________是非極性分子。CO2 HCN H2O NH3 BF3 CH4 CH3Cl[答案] (1)H2O2、HCl Cl2 (2)非極性分子(3)HCN、H2O、NH3、CH3Cl CO2、BF3、CH4(選擇題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)11.氯化硼的熔點(diǎn)為-107 ℃,沸點(diǎn)為12.5 ℃,在其分子中鍵與鍵之間的夾角為120°。下列有關(guān)氯化硼的敘述正確的是 ( )A.氯化硼在液態(tài)時(shí)能導(dǎo)電而在固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電B.氯化硼的中心原子采用sp雜化C.氯化硼分子呈平面正三角形,屬于非極性分子D.氯化硼分子的空間結(jié)構(gòu)類似于CH4的空間結(jié)構(gòu)C [BCl3在液態(tài)時(shí)不能電離出自由移動的離子,在液態(tài)和固態(tài)時(shí)均不能導(dǎo)電,A項(xiàng)錯(cuò)誤;BCl3的中心B原子的價(jià)電子對數(shù)為3+=3,采用sp2雜化,B項(xiàng)錯(cuò)誤;BCl3分子為平面正三角形結(jié)構(gòu),正電荷重心與負(fù)電荷重心重合,是非極性分子,C項(xiàng)正確,D錯(cuò)誤。]12.硅烷是一種無色,其分子結(jié)構(gòu)和CH4相似,但Si—H鍵鍵能比C—H鍵鍵能低。下列判斷錯(cuò)誤的是( )A.SiH4的分子結(jié)構(gòu)呈正四面體形B.SiH4是極性分子C.因?yàn)镾i—H鍵鍵能比C—H鍵鍵能低,所以SiH4沸點(diǎn)低于CH4沸點(diǎn)D.SiH4穩(wěn)定性低于CH4,因?yàn)镃—H鍵鍵能高BC [甲烷分子為正四面體形,SiH4的分子結(jié)構(gòu)與CH4類似,因此SiH4具有正四面體形的分子結(jié)構(gòu),故A正確;SiH4是正四面體形的分子結(jié)構(gòu),正、負(fù)電荷重心重合,所以是非極性分子,故B錯(cuò)誤;結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對分子質(zhì)量越大沸點(diǎn)越高,所以SiH4沸點(diǎn)高于CH4沸點(diǎn),故C錯(cuò)誤;中心元素的非金屬性越強(qiáng)其對應(yīng)的簡單氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定,因?yàn)樘嫉姆墙饘傩詮?qiáng)于硅,則C—H鍵鍵能高,所以CH4分子較穩(wěn)定,故D正確。]13.環(huán)己烷分子(C6H12)在常溫下有兩種空間結(jié)構(gòu):“椅式構(gòu)象”和“船式構(gòu)象”,通常“椅式構(gòu)象”占的比例更大,下列相關(guān)說法不正確的是( )A.兩種構(gòu)象中碳原子雜化方式相同B.“椅式構(gòu)象”和“船式構(gòu)象”的化學(xué)性質(zhì)與烷烴相似C.環(huán)己烷為手性分子D.“椅式構(gòu)象”和“船式構(gòu)象”是同一種物質(zhì)CD [A.兩種構(gòu)象中C原子均為飽和碳原子、均為 sp3雜化,故A正確;B.兩種構(gòu)象中的化學(xué)鍵與烷烴的相同,故B正確;C.環(huán)己烷分子內(nèi)不存在不對稱碳原子,不是手性分子,故C錯(cuò)誤;D.“椅式構(gòu)象”和“船式構(gòu)象”是兩種不同的物質(zhì),故D錯(cuò)誤。]14.在極性分子中,正電荷重心與負(fù)電荷重心間的距離稱為偶極長,通常用r表示。極性分子的極性強(qiáng)弱與偶極長和電荷量(q)有關(guān),一般用偶極矩(μ)來衡量。分子的偶極矩是偶極長和電荷量的乘積,即 μ=rq。在非極性分子中,其正、負(fù)電荷重心重合,故μ為0。試回答下列問題:(1)HCl、CS2、H2S、SO2四種分子中μ=0的有________。 (2)實(shí)驗(yàn)測得:μ(PF3)=1.03、μ(BCl3)=0。①由此可知,PF3分子的空間結(jié)構(gòu)為______________________________。②BCl3分子的空間結(jié)構(gòu)為________________,中心原子的雜化方式為________________。(3)治癌藥物Pt(NH3)2Cl2具有平面四邊形結(jié)構(gòu),Pt處在四邊形中心,NH3和Cl分別處在四邊形的4個(gè)頂點(diǎn)。已知該化合物有兩種同分異構(gòu)體,棕黃色化合物的μ>0,淡黃色化合物的μ=0。試寫出兩種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式:________________________(棕黃色)、________________(淡黃色)(填結(jié)構(gòu)簡式,下同),在水中溶解度較大的是________________。[解析] (1)HCl是由極性鍵形成的雙原子極性分子;根據(jù)價(jià)電子對互斥理論可知,CS2是直線形分子,正、負(fù)電荷重心重合,為非極性分子,其偶極矩為0;H2S、SO2都是角形結(jié)構(gòu),是極性分子,其μ>0。(2)①μ(PF3)=1.03說明PF3是極性分子,則PF3是三角錐形結(jié)構(gòu)。②μ(BCl3)=0說明BCl3是非極性分子,其正、負(fù)電荷重心重合,應(yīng)是平面正三角形結(jié)構(gòu);中心原子B與3個(gè)Cl原子形成3個(gè)共價(jià)鍵(沒有孤電子對),即B原子的雜化方式是sp2。(3)根據(jù)題意,Pt(NH3)2Cl2具有平面四邊形結(jié)構(gòu),若μ=0,則為非極性分子,NH3和Cl分別對稱分布在四邊形的4個(gè)頂點(diǎn)上,即正、負(fù)電荷重心重合,故淡黃色化合物是;若μ>0,則為極性分子,NH3和Cl在四邊形的4個(gè)頂點(diǎn)上的分布是不對稱的,即正、負(fù)電荷重心不重合,故棕黃色化合物是。根據(jù)“相似相溶”原理,水是極性分子,因此屬于極性分子的溶質(zhì)易溶解在水中,即在水中溶解度較大的是棕黃色化合物,其結(jié)構(gòu)簡式為。[答案] (1)CS2 (2)①三角錐形 ②平面正三角形 sp2 21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)(共51張PPT)第3課時(shí) 分子的空間結(jié)構(gòu)與分子性質(zhì)(基礎(chǔ)課)第2章 微粒間相互作用與物質(zhì)性質(zhì)第2節(jié) 共價(jià)鍵與分子的空間結(jié)構(gòu)素養(yǎng)目標(biāo) 1.知道分子可以分為極性分子和非極性分子,知道分子極性與分子中鍵的極性、分子的空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。2.結(jié)合實(shí)例初步認(rèn)識分子的手性對其性質(zhì)的影響。舊知回顧 1.極性鍵和非極性鍵——按共用電子是否偏移分類類型 形成元素 共用電子是否偏移 原子電性非極性鍵 同種元素 兩原子電負(fù)性相同,共用電子對不偏移 兩原子都不顯電性極性鍵 不同種元素 共用電子偏向電負(fù)性較大的原子 電負(fù)性較大的原子帶部分負(fù)電荷,電負(fù)性較小的原子帶部分正電荷舊知回顧 2.CH4是正四面體形,BF3是平面三角形,CO2是直線形,這些分子對稱程度較高;NH3是三角錐形,H2O是角形,這些分子的對稱程度較低。3.鹵素單質(zhì)不易溶于水,易溶于苯、四氯化碳等有機(jī)溶劑。必備知識 自主預(yù)習(xí)一、分子中的原子排布與對稱性1.對稱分子(1)概念依據(jù)______的旋轉(zhuǎn)或借助______的反映能夠復(fù)原的分子。(2)性質(zhì)具有____性。(3)與分子性質(zhì)的關(guān)系分子的許多性質(zhì)如____、旋光性等都與分子的對稱性有關(guān)。對稱軸對稱面對稱極性想一想 (1)什么是對稱軸?舉例說明。提示:以甲烷分子為例,以通過碳原子和氫原子的連線為軸旋轉(zhuǎn)120°或240°時(shí),分子完全恢復(fù)原狀,我們稱這條連線為對稱軸。(2)什么是對稱面?舉例說明。提示:以甲烷分子為例,通過碳原子和其中兩個(gè)氫原子所構(gòu)成的平面,分子被分割成相同的兩部分,我們稱這個(gè)平面為對稱面。2.手性分子旋光性 在光通過某些化合物時(shí),光波振動的方向會________________,這種性質(zhì)稱為旋光性手性 具有旋光性的分子本身和它們在鏡中的像,就如同人的左手和右手,相似但不能____,因而稱這類分子表現(xiàn)出手性手性分子 具有____的分子叫作手性分子旋轉(zhuǎn)一定的角度重疊手性不對稱碳原子 對于僅通過____連接其他原子的碳原子,當(dāng)其所連接的四個(gè)原子或基團(tuán)均______時(shí),這個(gè)碳原子稱為不對稱碳原子應(yīng)用 ①手性分子縮合制蛋白質(zhì)和核酸;②分析藥物有效成分、異構(gòu)體的生物活性和毒副作用;③藥物的不對稱合成單鍵不相同判一判 (正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)(1)所有的分子都有一定的對稱性。 ( )(2)對稱分子都具有旋光性。 ( )(3)對稱分子一定與物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。 ( )×××二、分子中的電荷分布與極性1.分子極性的實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)操作 在酸式滴定管中加入四氯化碳,打開活塞讓四氯化碳緩緩流下,將用毛皮摩擦過的橡膠棒靠近四氯化碳液流 再向另一酸式滴定管中加入蒸餾水,打開活塞讓蒸餾水緩緩流下,并將用毛皮摩擦過的橡膠棒靠近液流現(xiàn)象 四氯化碳液流方向____ 水流方向________不變發(fā)生改變結(jié)論 四氯化碳液流與橡膠棒之間__電性作用 水流與橡膠棒之間__電性作用解釋 四氯化碳分子中無正極和負(fù)極之分 水分子中存在正、負(fù)兩極無有2.極性分子和非極性分子類別 極性分子 非極性分子概念 分子內(nèi)存在__________的分子 分子內(nèi)不存在____________的分子雙原子分子 分子內(nèi)含____鍵 分子內(nèi)含______鍵多原子分子 分子內(nèi)含____鍵,分子空間結(jié)構(gòu)______ 分子內(nèi)只含______鍵或分子空間結(jié)構(gòu)對稱正、負(fù)兩極正、負(fù)兩極極性非極性極性不對稱非極性3.分子極性的判斷(1)(2)4.分子的極性與分子的性質(zhì)(1)影響熔、沸點(diǎn)在相對分子質(zhì)量相同的情況下,極性分子構(gòu)成的物質(zhì)比非極性分子構(gòu)成的物質(zhì)具有____的沸點(diǎn)。(2)影響溶解度極性分子易溶于__性溶劑,非極性分子易溶于____性溶劑。更高極非極想一想 NH3、CH4、H2O、CO2四種分子正、負(fù)電荷重心重合的是哪些?正、負(fù)電荷重心不重合的是哪些?提示:NH3、CH4、H2O、CO2四種分子正、負(fù)電荷重心重合的是CH4和CO2,正、負(fù)電荷重心不重合的是NH3、H2O。關(guān)鍵能力 情境探究[情境探究]手性分子的判斷及應(yīng)用1.有人說“手性分子和鏡像分子完全相同,能重合”,對嗎?二者什么關(guān)系?提示:不對。手性分子化學(xué)中結(jié)構(gòu)上鏡像對稱而又不能完全重合的分子。一個(gè)手性分子和它的鏡像分子互為對映異構(gòu)體。2.構(gòu)成不對稱碳原子的條件是什么?提示:與碳原子連接的四個(gè)原子或基團(tuán)均不相同。[歸納總結(jié)]1.對映異構(gòu)體與手性分子具有完全相同的組成和原子排列的一對分子,如同左手與右手一樣互為鏡像,卻在三維空間里不能重疊,互為對映異構(gòu)體。有對映異構(gòu)體的分子叫作手性分子。2.手性分子的成因當(dāng)四個(gè)不同的原子或基團(tuán)連接在同一個(gè)碳原子上時(shí),這個(gè)碳原子是不對稱碳原子。例如,CHBrClF是一個(gè)簡單的手性分子,如圖1所示的兩個(gè)分子互為鏡像。又如,丙氨酸分子(不對稱碳原子上連接—H、—CH3、—NH2、—COOH)的手性如圖2所示。3.手性分子的應(yīng)用生產(chǎn)手性藥物必須把對映異構(gòu)體分離開,因?yàn)閷τ钞悩?gòu)體藥物分子中往往是一種能治病、沒有毒副作用,而另一種卻有毒副作用。按照獲得2001年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的三位科學(xué)家的合成方法,可以只得到一種或者主要只得到一種手性分子,不得到或者基本上不得到它的對映異構(gòu)體,這種獨(dú)特的合成方法稱為手性合成。手性催化劑只催化或者主要催化一種手性分子的合成。手性分子在生命科學(xué)和生產(chǎn)手性藥物方面有廣泛的應(yīng)用。[能力達(dá)成]1.下列物質(zhì)中,具有旋光性的是( )A.甲烷(CH4)B.乙酸(CH3COOH)C.乙醇(C2H6O)D.乳酸(CH3CHOHCOOH)√D [甲烷分子中C原子連接4個(gè)相同的H原子,故甲烷中沒有不對稱碳原子,A錯(cuò)誤;乙酸分子中沒有不對稱碳原子,B錯(cuò)誤;乙醇分子中,沒有不對稱碳原子,C錯(cuò)誤;CH3CHOHCOOH中2號碳原子上分別連有甲基、羥基、氫原子、羧基四種基團(tuán),屬于不對稱碳原子,具有旋光性,D正確。]2.(雙選)關(guān)于丙氨酸的說法正確的是( )A.Ⅰ和Ⅱ的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)完全不相同R.Ⅰ和Ⅱ呈鏡面對稱,具有不同的分子極性C.Ⅰ和Ⅱ互為同分異構(gòu)體D.Ⅰ和Ⅱ中化學(xué)鍵的種類與數(shù)目完全相同√√CD [Ⅰ與Ⅱ互為對映異構(gòu)體,具有相同的官能團(tuán),故A錯(cuò)誤;Ⅰ和Ⅱ呈鏡面對稱,均為極性分子,分子極性相同,故B錯(cuò)誤;二者分子式相同、結(jié)構(gòu)不同,Ⅰ和Ⅱ互為同分異構(gòu)體,故C正確;Ⅰ和Ⅱ中化學(xué)鍵、官能團(tuán)均相同,化學(xué)鍵的種類與數(shù)目完全相同,故D正確。]3.莽草酸的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示,其分子中不對稱碳原子的個(gè)數(shù)為( )A.1 B.2C.3 D.4√[情境探究]分別在兩個(gè)水槽中盛水和CCl4,再分別滴入一滴苯和水,然后用條形磁鐵接近液面,并緩慢移動,水滴跟著移動,而苯滴不移動。判斷分子極性的方法1.產(chǎn)生上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因是什么?提示:苯分子的空間結(jié)構(gòu)對稱,因此電荷分布均勻,為非極性分子;水分子的空間結(jié)構(gòu)不對稱,因此電荷分布不均勻,為極性分子。2.極性分子中一定含有極性鍵,一定不含非極性鍵嗎?提示:極性分子中一定含有極性鍵,也可能存在非極性鍵。[歸納總結(jié)]1.根據(jù)分子的對稱性判斷分子極性分子結(jié)構(gòu)對稱,正電荷重心和負(fù)電荷重心重合,則為非極性分子,正、負(fù)電荷重心不重合,則為極性分子。2.根據(jù)鍵的極性判斷分子極性3.判斷ABn型分子極性的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律(1)化合價(jià)法:若中心原子A的化合價(jià)的絕對值等于該元素所在的主族序數(shù),則為非極性分子,否則為極性分子。(2)孤電子對法:若中心原子有孤電子對則為極性分子,否則為非極性分子。如BF3、CO2等為非極性分子,NH3、H2O、SO2等為極性分子。4.常見分子極性與非極性的判斷分子類型 鍵的極性 分子對稱性 分子極性 代表物雙原子分子 A2 非極性鍵 直線形(對稱) 非極性 H2、O2、Cl2、N2等AB 極性鍵 直線形(不對稱) 極性 HF、HCl、CO、NO等分子類型 鍵的極性 分子對稱性 分子極性 代表物三原子分子 A2B(或AB2) 極性鍵 直線形(對稱) 非極性 CO2、CS2等(鍵角180°)極性鍵 角形(不對稱) 極性 H2O(鍵角104.5°)、SO2(鍵角119.5°)等分子類型 鍵的極性 分子對稱性 分子極性 代表物四原子分子 AB3 極性鍵 平面三角形(對稱) 非極性 BF3、BCl3等極性鍵 三角錐形(不對稱) 極性 NH3(鍵角107.3°)等分子類型 鍵的極性 分子對稱性 分子極性 代表物五原子分子 AB4 極性鍵 正四面體形(對稱) 非極性 CH4、CCl4(鍵角109°28′)等ABnC4-n(n<4且為整數(shù)) 極性鍵 四面體形(不對稱) 極性 CHCl3、CH2Cl2等[能力達(dá)成]1.已知BeCl2為共價(jià)化合物,兩個(gè)Be—Cl鍵間的夾角為180°,則BeCl2屬于( )A.由極性鍵構(gòu)成的極性分子B.由極性鍵構(gòu)成的非極性分子C.由非極性鍵構(gòu)成的極性分子D.由非極性鍵構(gòu)成的非極性分子√B [BeCl2中Be—Cl鍵是不同元素形成的共價(jià)鍵,為極性鍵,兩個(gè)Be—Cl鍵間的夾角為180°,說明分子是對稱的,正電荷重心與負(fù)電荷重心重合,BeCl2屬于非極性分子,故BeCl2是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子,B項(xiàng)正確。]2.“相似相溶”原理:一般來說,由極性分子組成的溶質(zhì)易溶于極性分子組成的溶劑,非極性分子組成的溶質(zhì)易溶于非極性分子組成的溶劑。以下事實(shí)不能用“相似相溶”原理解釋的是( )A.HCl易溶于水 B.I2易溶于CCl4C.Cl2可溶于水 D.NH3難溶于苯C [Cl2為非極性分子,H2O為極性分子,Cl2可溶于水不能用“相似相溶”原理解釋。]√3.(雙選)已知以下信息:①臭氧分子的結(jié)構(gòu)為角形(如圖)②臭氧分子中正電荷和負(fù)電荷重心不重合③臭氧在四氯化碳中的溶解度大于在水中的溶解度請根據(jù)上述信息判斷下列說法正確的是( )A.臭氧分子為極性分子B.臭氧分子為非極性分子C.臭氧分子的極性很大D.臭氧分子的極性很微弱√√AD [由于分子中正電荷和負(fù)電荷重心不重合,說明臭氧分子為極性分子;由于四氯化碳為非極性分子、水為極性分子,根據(jù)分子的溶解性規(guī)律,臭氧在四氯化碳中的溶解度大于在水中的溶解度,說明臭氧分子的極性微弱。][教材鏈接][教材 觀察·思考]雙氧水是一種醫(yī)用消毒殺菌劑。已知H2O2分子的結(jié)構(gòu)如圖所示,H2O2分子不是直線形的,兩個(gè)H原子猶如在半展開的書的兩面紙上,書面夾角為93°52′,而兩個(gè)O—H鍵與O—O鍵的夾角均為96°52′。試回答:(1)寫出H2O2的電子式,分析H2O2分子中共價(jià)鍵的種類有哪些?(2)H2O2分子中正電荷、負(fù)電荷重心是否重合?H2O2屬于極性分子還是非極性分子?(3)極性分子和非極性分子有何區(qū)別?[答案] (1)H2O2的電子式為 ,分子中H—O鍵為極性共價(jià)鍵,O—O鍵為非極性共價(jià)鍵。(2)不重合。H2O2屬于極性分子。(3)看分子的空間結(jié)構(gòu)是否對稱,若對稱則為非極性分子,反之則為極性分子。學(xué)習(xí)效果 隨堂評估1.下圖中兩分子的關(guān)系是( )A.互為同分異構(gòu)體 B.是同一種物質(zhì)C.是手性分子 D.互為同系物243題號15√B [本題很容易看成鏡面對稱結(jié)構(gòu)而選擇手性分子,但根據(jù)手性分子的判斷方法根本找不到不對稱碳原子,所以不是手性分子;分子相同,結(jié)構(gòu)相同,是同一種物質(zhì)。]243題號15√√243題號15243題號15243題號153.用一帶靜電的有機(jī)玻璃棒分別靠近A、B兩種純液體流,現(xiàn)象如圖所示,下列關(guān)于A、B兩種液體分子的極性判斷正確的是( )A.A是極性分子,B是非極性分子B.A是非極性分子,B是極性分子C.A、B都是極性分子D.A、B都是非極性分子√B [有機(jī)玻璃棒帶電,靠近純液體流后,B液體流發(fā)生偏移,說明B的分子有極性,故A是非極性分子,B是極性分子。]243題號154.(雙選)A、B、C、D均為18電子分子。A為雙原子分子且為淺黃綠色氣體;B的水溶液常用于醫(yī)用消毒;C有臭雞蛋氣味;D為烴。下列判斷錯(cuò)誤的是( )A.A的鍵長在同主族單質(zhì)中最短B.B為非極性分子,分子中同時(shí)含有極性鍵和非極性鍵C.C分子呈直線形D.D分子中有7個(gè)σ鍵√√243題號155.在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2分子中:(1)以非極性鍵結(jié)合的非極性分子是________。(2)以極性鍵結(jié)合的具有直線形結(jié)構(gòu)的非極性分子是________。(3)以極性鍵結(jié)合的具有正四面體形結(jié)構(gòu)的非極性分子是_________。N2CS2CH4(4)以極性鍵結(jié)合的具有三角錐形結(jié)構(gòu)的極性分子是________。(5)以極性鍵結(jié)合的具有sp3雜化軌道結(jié)構(gòu)的分子是__________________。NH3 NH3、H2O、CH4243題號15[解析] HF是含有極性鍵的雙原子分子,為極性分子;H2O中氧原子采取sp3雜化,與氫原子形成極性鍵,為極性分子;NH3中有極性鍵,氮原子采取sp3雜化,呈三角錐形結(jié)構(gòu);CS2與CO2相似,是以極性鍵結(jié)合的直線形非極性分子;CH4中碳原子采取sp3雜化與氫原子形成極性鍵,呈正四面體形結(jié)構(gòu),為非極性分子;N2是由非極性鍵結(jié)合的非極性分子。243題號15 展開更多...... 收起↑ 資源列表 魯科版高中化學(xué)選擇性必修2第2章第2節(jié)第3課時(shí)分子的空間結(jié)構(gòu)與分子性質(zhì)基礎(chǔ)課學(xué)案.docx 魯科版高中化學(xué)選擇性必修2第2章第2節(jié)第3課時(shí)分子的空間結(jié)構(gòu)與分子性質(zhì)基礎(chǔ)課課件.ppt 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫