2.2.2 分子的空间结构与分子性质 学案

skybamboo

第二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构型
第2课时　分子的空间结构与分子性质


1.能根据分子结构特点和键的极性来判分子属于极性分子还是非极性分子，据此对分子的一些典型性质（如溶解性）及其应用做出解释。
2.知道分子的某些性质与分的对称性有关，结合实例初感受手性性化学在现代化学学，生命科学，医药的不对称合成等领域中的重大意义。


    分子的对称性及极性


1.写出下列分子的空间构型
水分子：；CO2分子：；
氨分子：；甲烷水分子：；
2.极性键：。
非极性键：。


【交流研讨】请你以水、二氧化碳、氨、甲烷等分子为例，分析它们具有怎样的对称性。找出各分子的对称轴或对称面。
二.分子的空间结构与分子性质
1.分子中的原子排布与对称性
（1）分子的对称性
      依据的旋转或借助的反映能够复原的分子称为，分子所具有的这种性质称为对称性。 分子的、等都与分子的对称性有关。

• 分子的手性
  

• 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      ，这类分子表现出手性。具有手性的分子叫作           。手性分子是一类对称性比较      的分子，不具有        。
  

• 
  

• 仅通过单键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         。大多数手性分子都含有                 碳原子。
  

• 【迁移应用】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”。下列分子中含有“手性碳原子”的是(　　)
  

A．CBr2F2         B．CH3CH2OH
C．CH3CH2CH3         D．CH3CH(OH)COOH
2.分子中的电荷分布与极性
【实验探究】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馏水，打开活塞，并将用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近水流
现象
结论
解释

• 
  

（1）极性分子与非极性分子
极性分子：分子内存在的分子，极性分子中正负电荷重心。
非极性分子：分子内不存在的分子，非极性分子中正负电荷重心。
【交流研讨】分析水、氨、二氧化碳和甲烷等分子中各原子的带电情况，指出其中的极性分子和非极性分子，并说明理由。
（2）分子的极性判断方法
双原子分子：分子的极性与一致，极性键形成的分子为分子，非极性键形成的分子为分子。
多原子分子：分子的极性与空间结构有关，形成分子的化学键均为非极性键，分子的正、负电荷重心重合
为分子；形成分子的化学键为极性键，分子的正、负电荷重心重合为分子，不重合为分子。
（3）分子的极性对分子性质的影响
熔沸点的影响：在相对分子质量相同的情况下，极性分子比非极性分子的沸点。
对分子溶解性的影响：极性分子易溶于溶剂，非极性分子易溶于溶剂。
【迁移应用】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________________________。


1.
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。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
B．A是非极性分子，B是极性分子
C．A、B都是极性分子
D．A、B都是非极性分子
2．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．XY2
C．XY3         D．XY4
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
4．下列分子为手性分子的是(　　)


5．下列叙述不正确的是(　　)
A．卤化氢分子中，卤素的非金属性越强，共价键的极性越强，稳定性也越强
B．以极性键结合的分子，不一定是极性分子
C．判断A2B或AB2型分子是极性分子的依据是：具有极性键且分子构型不对称，键角小于180°，为非直线形结构
D．非极性分子中，各原子间都应以非极性键结合
6．下列含有极性键的非极性分子是(　　)
①CCl4　②NH3　③CH4　④CO2　⑤N2
⑥H2S　⑦SO2　⑧CS2　⑨H2O　⑩HF
A．②③④⑤⑧         B．①③④⑤⑧
C．①③④⑧         D．以上均不对
7．实验测得BeCl2为共价化合物，两个Be—Cl键间的夹角为180°。由此可见，BeCl2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．由非极性键构成的极性分子
D．由非极性键构成的非极性分子
8．下列说法正确的是(　　)
A．甘油(CH2OH—CHOH—CH2OH)分子含有1个手性分子
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

9.甲醛分子的结构式如图所示，用2个Cl取代甲醛分子中的H可得到碳酰氯，下列描述正确的是(　　)
A．甲醛分子中有4个σ键
B．碳酰氯分子中的C原子采用sp3杂化
C．甲醛分子中的H—C—H键角与碳酰氯分子中的Cl—C—Cl键角相等
D．碳酰氯分子的空间结构为平面三角形，分子中存在一个π键
10．已知N、P是同属于元素周期表的ⅤA族元素，N在第2周期，P在第3周期。NH3分子呈三角锥形，氮原子位于锥顶，3个氢原子位于锥底，N—H 键间的夹角是107.3°。
(1)PH3分子与NH3分子的结构关系________(填“相同”“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相比，热稳定性更强的是________。
(3)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________(填字母)。
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
检测反馈答案
1.【答案】B
【解析】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。
2．【答案】A
【解析】由极性键构成的双原子分子一定是极性分子。
3．【答案】D
【解析】由极性键构成的分子若空间结构对称，则分子是非极性分子，A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CH3CH2OH等，B错误；CO2是由极性键形成的非极性分子，C错误；以极性键结合的双原子分子都是极性分子，D正确。
4．【答案】B
【解析】CH2Cl2中的碳原子所连接的4个基团分别为2个H原子、2个Cl原子，没有手性碳原子，所以不属于手性分子，A错误；
中间的碳原子连接四个不同取代基，该碳原子具有手性，所以该有机物属于手性分子，B正确；
中的碳原子为不饱和碳原子，没有手性碳原子，不属于手性分子，C错误；CH3CH2COOCH2CH3中一个中间碳原子为不饱和碳原子，另外四个碳原子所连接的四个基团有相同的，没有手性碳原子，不属于手性分子，D错误。
5．【答案】D
【解析】对比HF、HCl、HBr、HI分子中H—X极性键的强弱，可知卤素中非金属性越强，键的极性越强，A正确；以极性键结合的双原子分子，一定是极性分子，但以极性键结合的多原子分子，也可能是非极性分子，如CO2，B正确；A2B型如H2O、H2S等，AB2型如CO2、CS2等，判断其为极性分子的依据是必有极性键且电荷分布不对称，C正确；CO2、CH4等多原子分子，其电荷分布对称，这样的非极性分子中可以含有极性键，D错误。
6．【答案】C
【解析】NH3、H2S、SO2、H2O、HF是含极性键的极性分子，N2是含非极性键的非极性分子。
7．【答案】A
【解析】Be—Cl共价键为不同元素的原子间形成的极性键，BeCl2为直线形对称结构，故为非极性分子。
8．【答案】B
【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。

9.【答案】D
【解析】甲醛分子中有3个σ键，A项错误；碳酰氯分子中的C原子采用sp2杂化，B项错误；根据价电子对互斥理论可知，碳酰氯分子中的氯原子有3对孤电子对，孤电子对对成键电子对有更强的排斥作用，所以，甲醛分子中的H—C—H键角与碳酰氯分子中的Cl—C—Cl键角不相等，C项错误；碳酰氯分子的空间结构为平面三角形，碳与氧形成的双键中有一个是π键，D项正确。
10．【答案】(1)相似　有　有　(2)NH3　(3)D
【解析】(1)氮原子与磷原子结构相似，NH3分子与PH3分子的结构也相似，P—H键为不同元素原子之间形成的共价键，为极性键，所以PH3分子为极性分子。
(2)由N、P在元素周期表中的位置关系和元素周期律知，N比P的非金属性强。由元素的非金属性与其氢化物之间的热稳定性关系知，NH3比PH3的热稳定性强。
(3)“易液化”属于物质的物理性质，NH3与PH3都是通过共价键形成的分子，物理性质与化学键无关。按照范德华力与物质的物理性质的关系分析，应该是PH3比NH3的沸点高，PH3比NH3易液化。实际是NH3比PH3易液化，这种反常现象的客观存在必有特殊的原因，即NH3分子之间存在特殊的分子间作用力。