鲁科版 (2019)选择性必修2第2章 微粒间相互作用与物质性质第2节 共价键与分子的空间结构第3课时导学案

第3课时　分子的空间结构与分子性质

课程标准

1．认识对映异构和手性分子。

2．知道分子可以分为极性分子和非极性分子，知道分子极性与分子中键的极性、分子的空间结构密切相关。

3．结合实例初步认识分子的手性对其性质的影响。

学法指导

1.通过阅读教材，结合教材P51“交流·研讨”了解分子的对称性。

2．通过阅读教材，结合教材P53“观察·思考”了解分子的极性以及分子极性与分子空间结构、分子性质的联系

必备知识·自主学习——新知全解一遍过

知识点一分子中的原子排布与对称性

1.分子的对称性

(1)依据________的旋转或借助________的反映能够复原的分子称为对称分子，分子所具有的这种性质称为对称性。

(2)对称性与分子性质：分子的许多性质如________、________等都与分子的对称性有关。

2．手性分子

(1)手性：一种分子和它在镜中的像，就如人的左手和右手，________而不完全相同，即它们不能重叠。

(2)手性分子：具有手性的分子。手性分子和它的镜像分子构成一对对映异构体。

(3)不对称碳原子

①定义：对于仅通过________连接其他原子的碳原子，当其所连接的四个原子或基团均________时，这个碳原子称为不对称碳原子。

②应用：常用有无不对称碳原子推测分子是否为________分子，进而判断分子有无________。

微点拨

(1)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。

(2)一个手性分子和它的镜像分子构成一对对映异构体。互为对映异构体的两种手性分子具有相反的旋光性。这两种分子若以等物质的量浓度形成混合溶液，由于旋光性相互抵消，而使溶液不表现旋光性。

学思用

1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)所有的分子都有一定的对称性。(　　)

(2)对称分子都具有旋光性。(　　)

(3)对称分子与物质化学性质有关。(　　)

(4)互为对映异构体的化合物，在三维空间不能重合，但性质相同。(　　)

(5)手性碳原子连4个不同的原子或原子团。(　　)

2．下列分子含有“手性”碳，属于手性分子的是(　　)

知识点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

学思用

1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)双原子形成的分子一定是非极性分子。(　　)

(2)极性分子的电荷分布不均匀。(　　)

(3)分子内正、负电荷重心重合，为非极性分子。(　　)

(4)由极性键构成的分子一定是极性分子。(　　)

(5) H2O2是非极性分子。(　　)

2．下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是(　　)

A．CO2、H2S        B．C2H4、CH4

C．Cl2、C2H2        D．NH3、HCl

关键能力·课堂探究——学科素养全通关

提升点分子极性的判断

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

互动探究

问题1　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？

问题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？

典例示范

[典例]　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

素养训练

[训练]　下列化合物中，化学键的类型和分子的极性(或非极性)皆相同的是(　　)

A．CO2和SO2        B．CH4和SiO2

C．BF3和NH3        D．HCl和HI

课 堂 总 结

[知识导图]

[误区警示]

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。

随堂检测·强化落实——基础知能练到位

1．下列说法正确的是(　　)

A．甘油(CH2OH—CHOH—CH2OH)分子含有1个手性碳原子

B．互为对映异构体的化合物，所含的化学键的种类和数目完全相同

C．互为对映异构体的化合物，在三维空间不能重合，但物理和化学性质完全相同

D．互为对映异构体的化合物，分子组成不同，所以物理和化学性质也不同

2．下列各组分子中，都是由极性键构成的极性分子的一组是(　　)

A．CH4　Br2 B．H2O　NH3

C．CCl4　H2S        D．CO2　HCl

3．(双选)膦(PH3)又称为磷化氢，在常温下是一种无色有大蒜臭味的有毒气体，它的分子呈三角锥形。下列关于PH3的叙述正确的是(　　)

A．PH3是极性分子

B．PH3分子中有未成键的电子对

C．PH3是一种强氧化剂

D．PH3分子中的P—H键是非极性键

4．CO2、CH4、BF3都是非极性分子，SO2、H2O、NH3都是极性分子，由此推测ABn型分子是非极性分子的经验规律是(　　)

A．所有原子在同一平面上

B．分子中每个键的键长应相等

C．A的相对原子质量小于B

D．在ABn中A原子没有孤电子对

5．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____________。

第3课时　分子的空间结构与分子性质

必 备 知 识·自 主 学 习

[知识点一]

1．(1)对称轴　对称面　(2)极性　旋光性

2．(1)相似　(3)单键　不相同　手性　旋光性

[学思用]

1．答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√

2．解析：抓住“手性”的含义：碳原子上连接有四个不同的原子或原子团，即为手性碳原子。

答案：C

[知识点二]

2．非极性　极性　非极性　非极性　极性

[学思用]

1．答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×

2．解析：CO2和H2S都含极性键，但前者是非极性分子，后者是极性分子，A项错误；C2H4是平面形分子，CH4是正四面体形分子，均含极性键且均为非极性分子，B项正确；Cl2不含极性键，C项错误；NH3、HCl均为极性分子，D项错误。

答案：B

关 键 能 力·课 堂 探 究

提升点

[互动探究]

提示1：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。

提示2：①四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]　

解析：

答案：C

[训练]　解析：A中CO2为极性键构成的非极性分子，为直线形结构，SO2为V形结构，是极性分子；B中CH4为极性键构成的非极性分子，是正四面体结构，SiO2不是分子；C中BF3为极性键构成的非极性分子，是平面三角形结构，NH3为极性键构成的极性分子，是三角锥形结构；D中HCl和HI都是极性键构成的直线形结构，故都是极性分子。

答案：D

随 堂 检 测·强 化 落 实

1．解析：甘油分子中不含手性碳原子，A错误；互为对映异构体的化合物是具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，所含的化学键的种类和数目完全相同，在手性分子中，化学性质不同，光学活性不同，则物理性质不同，B正确，C、D错误。

答案：B

2．解析：Br2是由非极性键构成的非极性分子，H2S、HCl、NH3和H2O是由极性键构成的极性分子，CH4、CCl4、CO2是由极性键构成的非极性分子。

答案：B

3．解析：PH3的电子式为，分子中含孤电子对，空间结构是三角锥形，为极性分子；－3价P还原性较强，是一种强还原剂；P—H键是极性键。

答案：AB

4．解析：CO2、CH4、BF3的中心原子的所有价层电子都参与成键，没有孤电子对，都是对称结构，而SO2、H2O、NH3的中心原子上都有未参与成键的孤电子对，都不是对称结构。

答案：D

5．解析：HF是含有极性键的双原子分子，为极性分子；H2O中氧原子采取sp3杂化方式，与H原子形成极性键，为极性分子；NH3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；CH4中C原子采取sp3杂化方式与H原子形成极性键，为正四面体形结构的非极性分子；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