【同步讲义】高中化学（苏教版2019）选修第二册--4.1.3 分子的极性+手性分子 讲义

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第3课时 分子的极性 手性分子1．认识分子的极性和空间构型的关系。2．能根据分子的组成与空间构型预测分子的极性。3．了解手性分子的概念。知识点01  分子的极性1．极性分子和非极性分子（1）极性分子：正电荷重心和负电荷重心________的分子。（2）非极性分子：正电荷重心和负电荷重心________的分子。2．分子极性的判断方法（1）双原子分子：相同元素原子构成的单质分子，分子的正、负电荷重心重合，为________分子。不同元素原子构成的双原子分子，分子的正、负电荷重心不重合，为________分子。（2）多原子分子：分子是否有极性取决于分子的________，分子的空间结构为对称结构，为________分子；分子的空间构型为不对称结构，为________分子。3．分子的极性对物质性质的影响（1）分子的极性对物质的________、________、________等物理性质有显著的影响。一般情况下，极性分子的熔、沸点比非极性分子的熔、沸点______。（2）相似相溶规则：一般情况下，由极性分子构成的物质易溶于________溶剂，如NH3易溶于水；由非极性分子构成的物质易溶于________溶剂，如I2易溶于CCl4。【即学即练1】下列有关分子的叙述中正确的是(　　)A．以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子B．以极性键结合起来的分子一定是极性分子C．非极性分子只能是双原子单质分子D．非极性分子中一定含有非极性共价键【即学即练2】下列化合物中，化学键的类型和分子的极性(极性或非极性)皆相同的是　(　　)A．CO2和SO2       B．CH4和SO2       C．BF3和NH3        D．HCl和HI【即学即练3】已知硫磺不溶于水，易溶于CS2，由此判断硫磺属于________分子（填“极性”、“非极性”） 知识点02  手性分子1．手性异构体和手性分子________和________________________完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠，这对分子互称手性异构体。含有手性异构体的分子称为________。            2．手性碳原子当四个不同的原子或基团连接在_____________上时，形成的化合物存在手性异构体。其中，连接四个不同的原子或基团的________称为手性碳原子。一对手性异构体的物理性质基本相同，但它们的________和___________往往不同。【即学即练4】指出下列分子中哪些是手性分子，并用*标出手性碳原子。（1）(CH3)2CHCOOH                  （2）CHBrCl2 （3）CH3CH2COOH                   （4）CH3CH(NH2)COOH  考法01  分子极性的判断方法1．双原子分子分子的极性取决于成键原子之间的共价键是否有极性。(1)单质分子由同种元素组成，原子之间以非极性键结合，是非极性分子。(2)化合物由不同种元素组成，原子之间以极性键结合，是极性分子。2．多原子分子(1)分子的极性取决于分子的空间构型，与键的极性无关。①若分子的空间构型是对称的，则是非极性分子，例：CH4、CO2、BF3；②若分子的空间构型是不对称的，则是极性分子，例：NH3、H2O、CCl3F、CH2Cl2。③只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多数是非极性分子。如O2、H2、P4、C60。(2)ABm型分子的极性①空间构型为直线形、平面三角形、正四面体型，为非极性分子；空间构型为V形、三角锥型，为极性分子。②中心原子的价电子对有不参与成键，即存在孤电子对，分子的空间构型不对称的，为极性分子。(3)不是ABm型分子，一般是极性分子。3．根据中心原子的价电子参与成键情况判断(1)常见的多原子分子，若中心原子的价电子全部参与成键，形成的分子空间构型往往是对称的，该分子是非极性分子，如三原子分子CO2、CS2(直线形)、四原子分子BF3(平面三角形)、五原子分子CH4、CCl4(正四面体)以及C2H2、C2H4、C6H6等都是非极性分子。(2)若中心原子有不参与成键的电子，形成的分子空间构型往往是不对称的，其分子是极性分子。如H2O、H2S、SO2(V形)，NH3(三角锥型)。(3)空间结构对称，但化学键不等性的分子也是极性分子。如CH3Cl、C6H5Br等。4．具体关系和实例分子类型分子空间构型键角键的极性分子极性常见物质A2直线形(对称)—非极性键非极性分子H2、O2、N2等AB直线形(非对称)—极性键极性分子HX、CO、NO等AB2直线形(对称)180°极性键非极性分子CO2、CS2等A2B折线形(不对称)—极性键极性分子H2O、H2S等AB3正三角形(对称)120°极性键非极性分子BF3、SO3等三角锥型(不对称)—极性键极性分子NH3、PCl3等AB4正四面体型(对称)109.5°极性键非极性分子CH4、CCl4等【典例1】三氯化氮(NCl3)在常温下是一种淡黄色液体，其分子呈三角锥型，以下关于NCl3的叙述正确的是(　　)A．NCl3晶体为共价晶体B．分子中N—Cl键是非极性共价键C．NCl3是一种含极性键的极性分子D．N—Cl键能大，故NCl3沸点高 考法02  手性分子和手性碳原子的确定1．手性分子的确定(1)观察实物与其镜像能否重合，如果不能重合，说明是手性分子。如图：(2)有机物分子中如果有一个手性碳原子，则该有机物分子就是手性分子，具有手性异构体。2．手性碳原子的确定(1)判断一种有机物是否具有手性碳原子，就看该有机物含有的碳原子是否连有四个互不相同的原子或基团。如：，R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基团，中心碳原子即为手性碳原子。如其中*C即为手性碳原子。具有手性异构的分子都具有特殊的光学性质。(2)不饱和碳原子(如碳碳双键、—C≡C—等中的碳原子)一定不是手性碳原子。【典例2】在有机物分子中，连有4个不同原子或基团的碳原子称为“手性碳原子”，具有手性碳原子的化合物具有光学活性。结构简式如图所示的有机物分子A中含有一个手性碳原子，该有机物具有光学活性。当该有机物发生下列化学变化时，生成的新有机物无光学活性的是(　　)A．分子A中的—CHO转化为—COOHB．与甲酸发生酯化反应C．与金属钠发生反应D．分子A中的—CHO与H2发生加成反应生成—CH2OH题组A  基础过关练1．下列叙述正确的是  (　　)A．含有非极性键的分子一定是非极性分子B．非极性分子中一定含有非极性键C．由极性键形成的双原子分子一定是极性分子D．键的极性与分子的极性有关2．根据物质溶解性“相似相溶”的一般规律，能说明碘、溴单质在CCl4中比在水中溶解度大的是(　　)A．溴、碘单质和CCl4中都含有卤素B．溴、碘是单质，CCl4是化合物C．Br2、I2是非极性分子，CCl4也是非极性分子，而水为极性分子D．以上说法都不对3．X、Y为两种不同元素，由它们组成的下列物质的分子中，肯定有极性的是(　　)A．XY4   B．XY3        C．XY2        D．XY4．下列叙述正确的是 (　　)A．NH3是极性分子，分子中氮原子处在3个氢原子所组成的三角形的中心B．CCl4是非极性分子，分子中碳原子处在4个氯原子所组成的正方形的中心C．H2O是极性分子，分子中氧原子不处在2个氢原子所连成的直线的中央D．CO2是非极性分子，分子中碳原子不处在2个氧原子所连成的直线的中央5．关于CS2、SO2、NH3三种物质的说法中正确的是(　　)A．CS2在水中的溶解度很小，是由于其属于极性分子B．SO2和NH3均易溶于水，原因之一是它们都是极性分子C．CS2为非极性分子，所以在三种物质中熔沸点最低D．NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子有极性6．两种非金属元素A、B所形成的下列分子中一定属于极性分子的是(　　)A．　　　B．B—A—B      C．       D．7．图中两分子所表示的物质间的关系是(　　)A．互为同分异构体　　　 B．是同一种物质C．互为手性异构体     D．互为同系物8．下列分子中，不含手性碳原子的是(　　)9．1，2-二氯乙烯的同分异构体中，一种是非极性分子，一种是极性分子。属于非极性分子的结构式为___________，属于极性分子的结构式为____________。10．已知N、P是同属于元素周期表的第ⅤA族元素，N在第2周期，P在第3周期。NH3分子呈三角锥型，N原子位于锥顶，3个H原子位于锥底，N—H键间的夹角是107.3°。（1）PH3分子与NH3分子的构型关系是____________(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。（2）NH3与PH3在常温、常压下都是气体，但NH3比PH3易液化，其主要原因是________。A．键的极性N—H比P—H强B．分子的极性NH3比PH3强C．相对分子质量PH3比NH3大D．NH3分子之间存在特殊的分子间作用力题组B  能力提升练1．六氟化硫在高电压下仍有良好的绝缘性，性质稳定，分子结构如图所示。下列有关六氟化硫的推测正确的是(　　)A．六氟化硫分子中各原子均为8电子稳定结构B．六氟化硫易溶于水C．六氟化硫分子中含极性键、非极性键D．六氟化硫分子中6个S—F键键长、键能都相等2．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sp3．NH3、H2S等是极性分子，CO2、BF3、CH4等是极性键形成的非极性分子。根据上述事实可推出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原子的所有价电子都参与成键C．在ABn分子中每个共价键的键长都相等D.在ABn分子中A的相对原子质量应小于B的相对原子质量4．有X、Z、Q、T四种元素，X元素原子的M能层的p轨道上有两个未成对电子且无空轨道，Z元素原子的L能层的p轨道有一个空轨道；Q元素原子的L能层的p轨道上只有一对成对电子；T元素原子M能层上p轨道有3个未成对电子。下列说法中不正确的是(　　)A．T元素有一种单质的立体构型为正四面体型B．ZQ分子中含有1个σ键和2个π键C．X和Q元素能形成两种只含极性键的极性分子D．Z与X、Q元素均能形成直线形非极性分子5．双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂。已知H2O2分子的结构如图所示，H2O2分子不是直线形的，两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上，书面角为93．9°，而两个O—H 键与O—O键的夹角均为96．9°。试回答：（1）H2O2分子的电子式为___________，结构式为__________。（2）H2O2分子为______分子。(填“极性”或“非极性”)（3）H2O2难溶于CS2，其原因是___________________________________________。（4）H2O2分子中氧元素的化合价为____价，原因是__________________________________。 题组C  培优拔尖练1．化合物Z是合成某种抗结核候选药物的重要中间体，可由下列反应制得。下列有关化合物X、Y和Z的说法错误的是(　　)A．物质X中含有1个手性碳原子B．一个Z分子中，形成π键的电子数与形成σ键的电子数之比为4∶29C．X分子中C和O的杂化方式相同D．分子中所有N原子的杂化方式相同2．有一种AB2C2型分子，在该分子中A为中心原子。下列关于该分子的立体构型和极性的说法中，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．假设为四面体型，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．假设为四面体型，则该分子可能为非极性分子3．科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°，下列有关N(NO2)3的说法正确的是(　　)A．分子中N、O间形成的共价键是非极性键B．分子中四个氮原子共平面C．该物质的分子是极性分子D．该物质分子中氮原子之间的共价键为π键4．在极性分子中，正电荷重心同负电荷重心间的距离称为偶极长，常用d表示。极性分子的极性强弱同偶极长和正(或负)电荷重心的电量(q)有关，一般用偶极矩(μ)来衡量。分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积，即μ＝ d·q。试回答下列问题： (1)HCl、CS2、H2S、SO2四种分子中μ＝0的是___________________________(2)对硝基氯苯、邻硝基氯苯、间硝基氯苯，三种分子的偶极矩由大到小的排列顺序是_________________________________________________。(3)实验测得：μ(PF3)＝1.03；μ(BCl3)＝0。由此可知，PF3分子是________构型；BCl3分子是________构型。(4)GeCl4化合物的空间结构为________，中心原子采取________杂化，分子为________(填“极性分子”或“非极性分子”)。