化学同步鲁科版选修3学案：第2章第2节第2课时分子的空间构型与分子性质含解析.pdf

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1、第2课时分子的空间构型与分子性质 课标要求1.了解极性分子和非极性分子。2.了 解“手性分子”在生命科学等方面的应用。晨 背重 点 语 句1.对称分子：依据对称轴的旋转或借助对称面的反映能够复原的分子。尸、2.手性碳原子：连接四个不同原子或原子团的碳原子。3.手性分子：含有手性碳原子的分子。4.极性分子：分子内存在正、负两极的分子；非极性分子：分子内没有正、负两极的分子。5 .含有极性键的双原子分子是极性分子，只含有非极性键的分子和分子空间构型对称荒子是非极性分子。USD霞国自主落实1.对称分子概念依据对称轴的旋转或借助对称面的反映能够复原的分子性质对称性与分子性质的关系分子的极性、旋转性及化

2、学性质都与分子的对称性有关2.手性分子手性一种分子和它在镜中的像，就如同人的左手和右手，相似而不完全相同，即它们不能重叠手性分子具有手性的分子。一个手性分子和它的镜像分子构成一对异构体，分别用D和 L 标记手性碳原子四个不同的原子或原子团连接的碳原子演练1.在有机物分子中，当碳原子连有4 个不同的原子或原子团时，这种碳原子称为“手性碳原子”，凡具有一个手性碳原子的化合物一定具有光学活性。下列分子中含有“手性碳原子”的是（）A.CBr2F2 B.CH3cH20HC.CH3cH2cH3 D.CH3CH（OH）COOH解析：选 D 手性碳原子连接四个不同的原子或原子团。2.下列分子含有“手性”碳，属

3、于手性分子的是（）0A.Hi Cl B.H2NCH2COOHCHOC.L e u D.CH2CH2ICH2OH解析：选 C 抓 住“手性”的含义，C 原子上连接有四个不同的原子或原子团，即为手性碳原子。座耍画 分子的极性基础自主落实1.分子极性的实验探究实验操作在一酸式滴定管中加入四氯化碳，打开活塞，将用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近四氯化碳液流在另一酸式滴定管中加入蒸储水，打开活塞，并将用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近水液流现象四氯化碳液流方向丕变水流方向发生改变结论四氯化碳液流与橡胶棒无电性作用水流与橡胶棒间有电性作用四氯化碳分子中无正极和负极之分水分子中存在带正电荷的正极和带负电荷的负极2.极性分子和非

4、极性分子类别极性分子非极性分子概念分子内存在正、负两极的分子分子内没有正、负两极的分子双原子分子分子内含极性键分子内含非极性键多原子分子分子内含极性键,分子空间构型丕对称分子内只含非极性键或分子空间构型对称 特别提醒相似相溶原理是指极性溶质易溶于极性溶剂，非极性溶质易溶于非极性溶剂。探究思考发现1.极性分子中一定含有极性键，一定不含非极性键吗？提示：一定含有极性键，可能含有非极性键。2.非极性分子中一定含有非极性键吗？提示：分子结构对称时，可能含有极性键，而不含有非极性键。生成判断分子极性的方法（1）根据分子的对称性判断分子结构对称，正电荷重心和负电荷重心重合，则为非极性分子，正、负电荷重心不

5、重合，则为极性分子。（2）根据键的极性判断I只含非极性键-二|非极性分子|I只 含 极 性 键 匕 间 结 构 不 对 称OE（3）经验规律化合价法：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，否则为极性分子。孤对电子法：若中心原子有孤对电子则为极性分子，否则为非极性分子。如 BF3、CO2等为非极性分子，NH3、H2O,SO2等为极性分子。（4）常见分子极性与非极性的判断分子类型键的极性分子构型分子极性代表物双原子分子A?非极性键直线形（对称）非极性。2、C12、N2 等AB极性键直线形（不对称）极性HF、HCkCO、NO 等三原子分子A2B（或A B2）极性键直

6、线形（对称）非极性CO2、CS2 等（键 角 180）极性键V 形（不对称）极性$0（键角 104.5 ）、SO2（键角119.5 ）等四原子分子AB3极性键平面三角形（对称）非极性BF3、BCb 等极性键三角锥形（不对称）极性NH3（键角107.3）等五原子分子AB4极性键正四面体形(对称)非极性CHc CC14（键角109.5 ）等ABMC4-H（V4 且为整数）极性键四面体形(不对称)极性CHCh，CH2cL 等演练 应用体验1.实验测得BeCL为共价化合物，两个BeC1键间的夹角为1 8 0。由此可见，BeCL属于()A.由极性键构成的非极性分子B.由极性键构成的极性分子C.由非极性键

7、构成的极性分子D.由非极性键构成的非极性分子解析：选 A BeC l共价键为不同元素的原子间形成的极性键，BeCL为直线形对称结构，故为非极性分子。2.下列分子中，属于含有极性键的非极性分子的是()A.H2O B.ChC.NH3 D.e c u解析：选 D H2O分子中OH 键为极性键，BhO分子为V 形，结构不对称，是极性分子；CL是双原子单质分子，ClC1键是非极性键，属含非极性键的非极性分子；NH3分子中NH 键是极性键，分子构型是三角锥形，N 原子位于顶端，电荷分布不对称，是极性分子；CCL分子中CC1键是极性键，分子构型呈正四面体形，C 原子位于正四面体中心，四个C1原子分别位于正四

8、面体的四个顶点，电荷分布对称，是非极性分子。3.在 HF、H2O,NH3、CS2、CH4 N2、BF3分子中：(1)以非极性键结合的非极性分子是；(2)以 极 性 键 结 合 的 具 有 直 线 形 结 构 的 非 极 性 分 子 是;(3)以 极 性 键 结 合 的 具 有 正 四 面 体 形 结 构 的 非 极 性 分 子 是；(4)以 极 性 键 结 合 的 具 有 三 角 锥 形 结 构 的 极 性 分 子 是；(5)以极性键结合的具有sp3杂化轨道结构的分子是；(6)以极性键结合的具有sp2杂化轨道结构的分子是。解析：HF是含有极性键的双原子分子，为极性分子；HzO中氧原子采取sp3

9、杂化方式,与 H 原子形成极性键，为极性分子；N%中有极性键，N 原子采取sp3杂化，为三角锥形结构；CS2与 CO2相似，为由极性键形成的直线形非极性分子；CH_i中 C 原子采取sp3杂化方式与H 原子形成极性键，为正四面体构型的非极性分子；N2是由非极性键结合的非极性分子；BF3中 B 原子采取sp2方式杂化，与 F 形成极性键，为非极性分子。答案：(1)N2(2)CS2(3)CH4(4)NH3(5)NH3,H2O,CH4(6)BF3 三级训练节节过关巩固练1.下列化合物中含有手性碳原子的是()A.CH2=C H2 B.甘油CNC.CH3cH3 D.CH3COHIH解析：选 D 判断手性

10、碳原子的方法：(1)写出各项物质分子的结构式；(2)判断是否有碳原子连接四个不同的原子或原子团。经分析可判断只有D 项符合。2.用一带静电的玻璃棒靠近A、B 两种纯液体流，现象如图所示。V“I，据此分析，A、B 两种液体分子的极性判断正确的是()A.A 是极性分子，B 是非极性分子 iI、B.A 是非极性分子，B 是极性分子 A BC.A、B 都是极性分子D.A、B 都是非极性分子解析：选 B 观察图示实验现象可知，液体A 在电场中不偏转，A 分子是非极性分子；液体B 在电场中偏转，B 分子是极性分子。3.下列说法正确的是()A.由极性键构成的分子都是极性分子B.含非极性键的分子一定是非极性分

11、子C.极性分子一定含有极性键，非极性分子一定含有非极性键D.以极性键结合的双原子分子，一定是极性分子解析：选 D 由极性键构成的分子若空间构型对称，则分子是非极性分子，A 项说法错误；含非极性键的分子也可能含有极性键，也可能是极性分子，如 CH3cH20H等，B 项说法错误；CO2是由极性键形成的非极性分子，C 项说法错误；以极性键结合的双原子分子都是极性分子，D 项说法正确。4.下列含有极性键的非极性分子是（）CCL NH3 CH4 CO2 N2 H2s SO2 CS2 H2O HFA.B.C.D.以上均不对解析：选 C NH3、H2S SO2、H2O、HF是含极性键的极性分子，N2是含非极

12、性键的非极性分子。5.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，其结构特点如下：微粒ABCDE原子核数双核多核单核多核多核电荷数1-02+1+0其中：B 是由极性键构成的4 原子分子，A 和 D 可以形成B 和 E。（1）A、C、E 的化学式是：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pH7（填”或“=”）。（3）B、E 两种分子的空间构型分别为：B,E解析：常见的10电子微粒有：（1）分子：CH4、N%、H2O HF、Ne;（2）离子：Na+.Mg2+、AP+、F-,O2 M I O H NHl、H3

13、O+等。据题给信息可知 A 为 OH，C 为Mg2+、B 为 N%、D 为 NHj、E 为 H2OO答案：（DOM Mg?+H2O（2）极 性 B,则 C 为 N。A 与 D 可形成化合物 HzO和 H2O2,含非极性键的是H2O2。B 与 D 形成化合物为CO和 C O 2,三原子分子为CO2 A 与 C 形成化合物为N H 3,空间构型为三角锥形。答案：%。2非极性 直线形：0：C：0：(3)三角锥形1 0.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

14、子数的2 倍。A、B 的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，生成物在常温下为液体。此液体与D 单质能剧烈反应生成A 的单质。所得溶液滴入酚儆显红色，同时溶液中含有与筑原子的电子层结构相同的阳离子。试回答下列问题:(1)写出元素符号：B,D o(2)写出元素原子的价电子排布：A,C.(3)B与 C 在 高 温 下 完 全 反 应 后 的 生 成 物 的 化 学 式 为,它是由_ _ _ _ _ _ _ _(填“极性”或“非极性”)键形成的 分子，分子的空间构型呈_ _ _ _ _ _ _ _。(4)A 与B的 单 质 以 体 积 比 2：1 形 成 的 化 合 物 的 中

15、 心 原 子 的 杂 化 方 式 为,分子的空间构型呈_ _ _ _ _ _ _ _o解析：由题意知A、B、C、D 四种元素分别为H、O、C、Na,C 与 O2完全反应的生成物为CO2,它是由极性键构成的非极性分子，为直线形结构。出0 中氧原子采取sp3杂化，为 V 形分子。答案：(1)0 Na(2)ls*2s22P2(3)CO2极 性 非 极 性 直 线 形(4)spJ V 形提能练1.X 和 Y 为两种不同的元素。下列化学式表示的分子一定为极性分子的是()A.XY B.XY2C.XY3 D.XY4解析：选 A由极性键构成的双原子分子一定是极性分子。2.N%、112s等是极性分子，CO2、B

16、F3、CCL等是极性键形成的非极性分子。根据上述事实可推出AB“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 AB“分子中A 原子的所有价电子都参与成键C.在 AB“分子中每个共价键都相同D.在 AB,分子中A 的相对原子质量应小于B 的相对原子质量解析：选 B NH3：H：N：H、H2S：H：S：H,二者是极H：F：性分子；C 02：0 ：C：:0.B F 3：:F：B：F：、:C1:CCU：C1：C:C1：,三者均是非极性分子，可知分子 ：C1:内中心原子的所有价电子都参与成键时为非极性分子。3.下列叙述正确的是()A.N%是极性分子，分子中N 原子处于3 个 H 原子

17、所组成的三角形的中心B.CCL,是非极性分子，分子中C 原子处在4 个 C1原子所组成的正方形的中心C.出0 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。原子所连成的直线的中央解析：选 C A 项，N h 分子为三角锥形，N 原子处于锥顶，3 个 H 原子位于锥底；B项，CCL分子为正四面体形，C 原子处在正四面体的中心，4 个 C1原子位于四个顶点；D项，CO2分子为直线形，结构式为O=C=O,C 原子处在2 个 O 原子所连成的直线的中央。H2N4.三聚氨胺的结构简式为确的是（N NH2下列关于三聚氨胺分子的说法中正

18、A.所有氮原子均采取sp3杂化B.一个三聚氟胺分子中共含有15 个。键C.属于极性分子，故极易溶于水D.三聚鼠胺分子中同时含有极性键和非极性键解析：选 B 三聚氯胺分子中，处于环上的氮原子采取sp2杂化，A 选项错误；由三聚氯胺分子的结构知，它是对称结构，为非极性分子，而水为极性溶剂，故三聚氧胺在水中的溶解度不大，C 选项错误；三聚氯胺分子中不存在由同种元素的原子形成的共价键，故不存在非极性键，D 选项错误。5.研究表明生命起源于火山爆发，是因为火山爆发产生的气体中含有1%的谈基硫（COS）,已知短基硫分子中所有原子最外层均满足8 电子结构，结合元素周期表知识，判断下列有关说法正确的是（）埃基

19、硫属于非极性分子谈基硫属于极性分子埃基硫的电子式为：S：C：0 ：埃基硫分子中三个原子处于同一直线上A.0 B.C.（）D.解析：选 D 在裁基硫分子中，中心原子为C 原子，其价电子对数为g x 4=2,孤对电子数为22=0,则为直线形分子，结构式S=C=0,电 子 式：S：C：O：，结构不对称，属于极性分子。6.已知H2O2分子的空间结构可在二面角中表示，如图所示，则有关H2O2的结构的说法中正确的是（）分子的正、负电荷重心重合分子正、负电荷重心不重合H2O2是含极性键的非极性分子H2O2是含非极性键的极性分子A.B.C.（2X3）D.解析：选 D 据图示可知。2 分子的正、负电荷重心不重合

20、，属于极性分子；H2O2分子中存在HO 极性键和0 0 非极性键。7.有一种AB2c2型分子，在该分子中A 为中心原子。下列关于该分子的空间结构和极性的说法中，正确的是（）A.假设为平面四边形，则该分子一定为非极性分子B.假设为四面体形，则该分子一定为非极性分子C.假设为平面四边形，则该分子可能为非极性分子D.假设为四面体形，则该分子可能为非极性分子解析：选 C 若 AB2c2为平面结构，可能为对称结构CIAI,也可能是不对称BAIC构,若为四面体结构，则一定是不对称结构。结C8.已知三角锥形分子E 和直线形分子G 反应，生成两种直线形分子L 和 M（组成E、G、L、M 分子的元素原子序数均小

21、于10）,如下图所示，则下列判断错误的是（）E G L MA.G 是最活泼的非金属单质B.L 是极性分子C.E 能使紫色石蕊溶液变蓝色D.M 化学性质活泼解析：选 D 据题意可知E 为 N%、G 为 F2、L 为 HF、M 为 N2 N2分子中存在稳定的 N N 叁键，故化学性质稳定。9.有 A、B、C、D,E 五种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20。其中C、E 是金属元素；A 和 E 属同一族，它们原子的最外层电子排布为 s B 和 D 也属同一族,它们原子最外层的p 能级电子数是S 能级电子数的两倍，C 原子最外层上电子数等于D 原子最外层上电子数的一半。请回答下列问题：(1)写出

22、A、B、C、D、E 五种元素的元素符号：A 是,B 是,C 是,D 是,E 是。(2)D元 素 在 周 期 表 中 的 位 置 为.(3)用电子排布式表示B 元素原子的价电子构型_ _ _ _ _(4)元素电负性的大小关系是B-D(填“”“V”或“=)，C 与 E 的第一电离能的大小关系是C-E(填“”“V”或“=”)。(5)AzD属于(填“极性”或“非极性”)分子，其 分 子 的 空 间 构 型 为,其 中 所 含 化 学 键 类 型 为(填“极性键”或“非极性键”)。(6)D、E 元 素 形 成 的 化 合 物 的 电 子 式 为.解析：A、E 同主族，且价电子排布为ns1,可知为I A

23、族元素，又因为E 为金属元素，且原子序数E D C B A,则 A 为氢元素，E 可能为钠或钾元素；B、D 同主族，且最外层的p 能级电子数是s 能级电子数的2 倍，故二者价电子排布为“s2 p 4,为VIA族元素，B 为氧元素，D 为硫元素，则 E 为钾元素；C 原子最外层电子数等于D 原子最外层电子数的一半，故 C 为铝元素。答案：(1)H O Al S K(2)第 3 周期VIA 族(3)2s22P4(4)(5)极 性 V 整 极 性 键 K+：S ：?-K+1 0.元素X 莉 Y 属于同一主族。负二价的X 的氢化物在通常状况下是一种液体，其中X 的质量分数为88.9%；元素X 和元素Y

24、 可以形成两种化合物，在这两种化合物中，X 的质量分数分别为5 0%和 60%,(1)确 定 X、Y 两种元素在周期表中的位置：X、Y。(2)在 元 素 X 和 Y 形成的化合物中，写 出 X 的质量分数为5 0%的化合物的化学式;该分子的中心原子采取 杂化，是(填“极性”或“非极性”)分子，分子的空间构型呈_ _ _ _ _ _ _ _(3)写 出 X 的质量分数为60%的 化 合 物 的 化 学 式；该分子的中心原子采取杂化，是(填“极性”或“非极性”)分子，分子的空间构型呈_ _ _o(4)由元素氢、X 和 Y 形成的化合物常见的有两种，其水溶液均呈酸性，试分别写出其分子式、,并比较酸性

25、强弱。(5)由氢元素与X 元素形成的化合物中，含 有 非 极 性 键 的 是(写 分 子 式)，分子的空间构型呈V 形 的 是(写 分 子 式)。解析：根据鱼化物的化学式为H 2X,知一 次2,X100%=88.9%,A/(X)=16o可推知，X 的相对原子质量为1 6,则 X 为 O,Y 为 S,其氧化物分别为SO2、SO3)在 S02分子中，价电子对数1/2X6=3,sp2杂化，孤电子对数32=1,S02为 V 形分子，结构不对称为极性分子；在 S03分子中，价电子对数1/2X 6=3,sp2杂化，孤电子对数3-3=0,SO3为平面三角形分子，结构对称，为非极性分子。三种元素组成的化合物为H2s03、H2SO4,酸性：H2SO4H2SO3O元 素 X 为 O,与氢元素形成两种化合物H2O 和 H2O2,其 中 H2O分子的空间构型呈V 形，H2O2分子中含有0 0 非极性键。答案：(1)第 2 周期VIA族 第 3 周期VIA族(2)SO2 sp2 极性 V 形(3)SO3 s p 2 非极性平面三角形(4)H2SO3 H2SO4 H2SO4H2SO3 H2O2 H2O