鲁科版 (2019)选择性必修2第2节 共价键与分子的空间结构第3课时导学案及答案

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第3课时　分子的空间结构与分子性质必备知识·自主学习一、分子中的原子排布与对称性1.分子的对称性(1)依据对称轴的旋转或借助对称面的反映能够复原的分子。(2)对称性与分子性质:分子的许多性质如极性、旋光性及化学性质等都与分子的对称性有关。2.手性分子(1)判断下列说法是否正确:①所有的分子都有一定的对称性。(×)提示:只有依据对称轴的旋转或者借助对称面的反映能够复原的分子才能称之为对称分子。②对称分子都具有旋光性。(×)提示:对称分子不一定具有旋光性,只有手性异构体才有旋光性。③对称分子与物质化学性质有关。(×)提示:对称分子不一定与物质的化学性质有关。(2) 如何判断一个分子为手性分子?提示:由于大多数的手性分子都含有不对称碳原子,因此常用有无不对称碳原子推测分子是否为手性分子,进而判断分子有无旋光性,这是一个简单实用但并不全面的判断标准。(3)(情境思考)根据如图回答:【思考】①手性分子是一种分子吗?二者是同种物质吗?②手性分子有什么特点?提示:手性分子并非一种分子,二者互为对映异构体;手性分子的特点是一个碳原子连接4个不同的原子或原子团的时候,这个分子才具有对映异构体。二、分子中的电荷分布与极性1.极性分子与非极性分子(1)极性分子:分子内存在正、负两极的分子。(2)非极性分子:分子内不存在正、负两极的分子。2.分子极性的判断(1)NH3、CH4、H2O、CO2四种分子正、负电荷重心重合的是哪些?正、负电荷重心不重合的是哪些?提示:NH3、CH4、H2O、CO2四种分子正负电荷重心重合的是CH4和CO2,正负电荷重心不重合的是NH3、H2O。(2)判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。①由极性键构成的分子都是极性分子。(×)提示:由极性键构成的分子不一定是极性分子,如CO2。②双原子单质分子都是非极性分子。(√)提示:同种元素的原子构成的双原子分子形成非极性键一定是非极性分子。③既含极性键又含非极性键的分子一定是极性分子。(×)提示:既含极性键又含非极性键的分子可能是极性分子,如CH3CH2OH等,也可能是非极性分子,如CH≡CH等。④极性分子中不可能含非极性键。(×)提示:极性分子中也可能含有非极性键,如H2O2。⑤非极性分子中只含有非极性键。(×)提示:非极性分子中也可以有极性键,如二氧化碳等。(3)(情境思考)2020年,新冠病毒引起的肺炎疫情席卷全球,我国积极进行应对。网传瑞德西韦可能是治疗新冠病毒的特效药。已知瑞德西韦的结构简式如图所示。据此回答以下问题:①在瑞德西韦中标“☆”的碳原子是手性碳原子吗?为什么?提示:不是。因为图中标“☆”的碳原子上连接有两个相同的原子团——乙基,所以不是手性碳原子。②根据瑞德西韦的结构简式分析,结合你所学过的知识,瑞德西韦是极性分子还是非极性分子?提示:瑞德西韦分子不具有对称性,所以该分子是极性分子。③结合瑞德西韦的极性以及其分子中含有的官能团分析,瑞德西韦的溶解性如何?提示:由于瑞德西韦分子是极性分子,且分子中含有羟基和氨基等,可以与水分子形成氢键,增加其水溶性,所以瑞德西韦应该是可以溶解在水中的。关键能力·合作学习　 知识点　分子极性的判断 1.键的极性和分子极性的关系2.判断分子极性的一般思路3.判断ABn型分子极性的经验规律(1)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,若不等则为极性分子。(2)若中心原子有孤电子对,则为极性分子;若无孤电子对,则为非极性分子。如CS2、BF3、SO3、CH4为非极性分子;H2S、SO2、NH3为极性分子。4.常见分子的极性 键的极性对分子的极性的影响根据分子构型可以判断分子的极性,但必须注意键对极性的影响。例如,同是直线形的O＝C＝O和H—C≡N,前者为非极性分子,后者为极性分子;同是四面体形的CH4和CH3Cl,前者为非极性分子,后者为极性分子。(1)(思维升华)观察比较下图所示两种分子的结构:分析这两种分子在结构上是怎样的关系? 提示:它们的相同点是分子组成相同,分子式都是CHFClBr;不同点是在空间上完全不同,它们构成实物与其镜像的关系。(2)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馏水,打开活塞,并将用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近水液流。①你会观察到什么现象?②你会得到什么结论?原因是什么?提示:①四氯化碳液流方向不变,水流方向发生改变。②四氯化碳液流与橡胶棒无电性作用,水流与橡胶棒之间有电性作用。因为四氯化碳是非极性分子,分子中无正极和负极之分;水分子是极性分子,水分子中存在带正电荷的正极和带负电荷的负极。【典例】(2021·惠州高二检测)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【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)分子的极性与分子的对称性有关;(2)分子的极性与化学键的极性没有必然联系。【解析】选C。【母题追问】(1)该分子可能为正四面体吗?为什么?提示:该分子不可能为正四面体,主要原因是A与B之间形成的化学键的键长和A与C之间形成的化学键的键长不等长。(2)该分子为平面四边形时是非极性分子的形状是什么?提示:若该分子是平面四边形,是非极性分子应该在分子完全对称的情况下,具体构型是。PH3又称磷化氢,在常温下是一种无色、有大蒜气味的气体,电石气的杂质中常含有它。它的结构与NH3分子结构相似。如果遇到痕量其他磷的氢化物如乙磷化氢,会引起自燃。磷化氢按照高毒性且自燃的气体处理。吸入磷化氢会对心脏、呼吸系统、肾、肠胃、神经系统和肝脏造成影响。思考:(1)PH3分子的中心磷原子的杂化类型是什么?空间构型是什么?提示:根据杂化轨道的判断方法可知,PH3分子的中心磷原子的杂化类型为sp3杂化;根据价电子对互斥理论,由于磷原子有1对孤电子对,所以其空间构型是三角锥形。(2)PH3分子中的P—H键是何种共价键?该分子是极性分子还是非极性分子?提示:PH3分子中的P—H键是极性键,PH3是极性分子。三言两语话重点1.理解分子的对称性和手性分子。2.分子的极性与键的极性的关系。3.掌握常见的极性分子和非极性分子:课堂检测·素养达标1.下列物质中既有极性键,又有非极性键的非极性分子是(　　)A.二氧化硫 B.四氯化碳C.双氧水 D.乙烯【解析】选D。SO2只含极性键,是极性分子;四氯化碳是只含极性键的非极性分子;H2O2是既含极性键(O—H)又含非极性键(O—O)的极性分子;乙烯是既含极性键(C—H)又含非极性键(C＝C)的非极性分子。2.(2021·衡水高二检测)手性分子是指在分子结构中,当a、b、c、d为彼此互不相同的原子或原子团时,称此分子为手性分子,中心碳原子为手性碳原子。下列分子中指定的碳原子(用标记)属于手性碳原子的是(　　)A.降冰片烯B.乳酸C.苯甲醇 D.甘油【解析】选B。只有B答案中标有的碳原子连接四个不同的原子或原子团。【补偿训练】　　下列化合物中含有3个“手性碳原子”的是(　　)A.　　 B.C. D.【解析】选C。A、B、C三个选项中的有机物中含有的手性碳原子的数目分别为1、2、3,D项中的有机物中不含有手性碳原子。3.(双选)下列叙述中正确的是(　　)A.NH3、CO都是极性分子,CO2是非极性分子B.CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子C.HCl、H2S、NH3中的非氢原子的杂化方式分别是sp、sp2、sp3D.CS2、H2O、C2H2都是直线形分子【解析】选A、B。分子的极性一般与分子的空间构型有关,键的极性只与成键原子的电负性有关。杂化轨道类型与中心原子形成σ键数目和容纳未成键的孤电子对数有关。分子空间构型可用价电子对互斥理论预测。A项中NH3、CO为极性分子CO2属于非极性分子;C项中中心原子S、N均采取sp3杂化方式;D项中的H2O分子中的O原子有两对成键电子和两对孤电子对,故分子呈角形结构。4.(2021·泰安高二检测)用一带静电的玻璃棒靠近A、B两种纯液体流,根据图分析,这两种液体分子的极性正确的是(　　)A.A是极性分子,B是非极性分子B.A是非极性分子,B是极性分子C.A和B都是极性分子D.A和B都是非极性分子【解析】选B。根据实验现象可知,A液体不偏转,说明A是非极性分子。B液体偏转,说明B是极性分子,答案选B。5.(双选)(2021·济南高二检测)膦(PH3)在常温下是一种无色有大蒜臭味的有毒气体,电石气的杂质中常含有它。它的分子是三角锥形。以下关于PH3的叙述中,正确的是(　　)A.PH3是非极性分子B.PH3分子中有未成键的电子对C.PH3中的P—H键的极性比NH3中N—H键的极性弱D.PH3分子中的P—H键是非极性键【解析】选B、C。该分子为三角锥形结构,正负电荷重心不重合,所以为极性分子,A错误;PH3分子中P原子最外层有5个电子,其中3个电子和3个H原子形成共用电子对,所以该物质中有1个未成键的孤电子对,B正确;氮元素非金属性强于磷元素,PH3中的P—H键的极性比NH3中N—H键的极性弱,C正确;同种非金属元素之间存在非极性键,不同非金属元素之间存在极性键,所以P—H是极性键,D错误。6.(2021·福州高二检测)(1)下列各组分子中属于非极性分子的是________,属于极性分子的是________。 ①H2O　②CO2　③HCl　④CCl4　⑤NH3　⑥CO　⑦CH4　⑧HClO(2)下列说法正确的是________。 ①互为对映异构体的分子互为镜像②利用手性催化剂合成可得到一种或主要得到一种手性分子③对映异构体分子组成相同④对映异构体性质相同【解析】(1)本题考查极性分子和非极性分子的判断,①H2O的空间构型为角形,属于极性分子;②CO2属于直线形分子,属于非极性分子;③HCl空间构型为直线形,但属于极性分子;④CCl4空间构型为正四面体,属于非极性分子;⑤NH3空间构型为三角锥形,属于极性分子;⑥CO空间构型为直线形,属于极性分子;⑦甲烷空间构型为正四面体形,属于非极性分子;⑧HClO属于极性分子;因此属于非极性分子的是②④⑦;属于极性分子的是①③⑤⑥⑧;(2)本题考查手性分子,①互为手性分子的分子互为镜像,故①正确;②利用手性催化剂形成一种最稳定的过渡态,从而只会诱导出一种手性分子,故②正确;③手性分子组成是相同的,故③正确;④对映异构体性质是不相同的,故④错误。答案:(1)②④⑦　①③⑤⑥⑧　(2)①②③【规律方法】判断分子是极性分子还是非极性分子,一般通过空间构型判断,空间构型为直线形的一般是非极性分子(不同元素的双原子构成的分子除外),正四面体、平面三角形、正六边形等为非极性分子。素养新思维7.(2021·三明高二检测) 双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂。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°52',而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52'。试回答:(1)H2O2分子的电子式为____________, 结构式为____________。 (2)H2O2分子中存在_____键和_____键,为_______(填“极性”或“非极性”)分子。(3)H2O2难溶于CS2,其原因是_________________。(4)H2O2分子中氧元素的化合价为______________,原因是______________。 【解析】(2)H2O2分子的立体构型为不对称结构,应为极性分子,含有O—O非极性键和O—H极性键。(3)根据“相似相溶”原理可知,H2O2难溶于非极性溶剂CS2。(4)共用电子对的偏移决定了元素在化合物中的化合价。答案:(1)　H—O—O—H(2)极性　非极性　极性(3)H2O2为极性分子,CS2为非极性分子,根据“相似相溶”原理可知H2O2难溶于CS2(4)-1　O—O键为非极性键,O—H键为极性键,共用电子对偏向于氧,故氧元素显-1价关闭Word文档返回原板块手性一些分子本身和它们在镜中的像,就如同人的左手和右手,相似但不能重叠,因而称这类分子表现出手性。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对映异构体。从对称性的角度看,手性分子是一类对称性比较低的分子,如它们不具有对称面。不对称碳原子(也叫手性碳原子)通过单键连接其他原子,所连接的四个原子或基团均不相同。分子类型键的极性分子空间构型分子极性代表分子双原子分子A2非极性键直线形(对称)无N2等AB极性键直线形(对称)有CO、HF等三原子分子AB2直线形(对称)无CO2、CS2、BeCl2等角形(不对称)有H2O、H2S、SO2等四原子分子AB3平面三角形(对称)无BF3、BCl3、SO3等三角锥形(不对称)有NH3、PCl3、NF3等五原子分子AB4正四面体形(对称)无CH4、SiF4等ABn QUOTE C4－n四面体形(不对称)有CH2Cl2等