【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

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

【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—COOH

B．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．XY

4．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sp

3．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∶29

C．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”)。