2020高中化学 专题四 分子空间结构与物质性质 第一单元 第三课时 分子的极性 手性分子讲义+测试（含解析）苏教版选修3.doc

第三课时分子的极性手性分子学习目标1.初步认识分子的极性、手性分子等概念。2.认识分子的空间构型与分子极性的关系。自主学习区一、分子的极性1.极性分子和非极性分子2.键的极性和分子极性的关系双原子分子的极性取决于成键原子之间的共价键是否有极性，以极性键结合的双原子分子是极性分子，如HCl、CO、NO等；以非极性键结合的双原子分子是非极性分子，如H2、O2、N2等。同种原子形成的双原子分子都是非极性分子。以极性键结合的多原子分子(ABm，A为中心原子，B为配位原子)，分子是否有极性取决于分子的空间构型。如CO2、BF3、CH4等分子，虽然分子中的共价键都是极性键，但由于配位原子对称地分布在中心原子周围，整个分子的正、负电荷重心相重合，所以这些分子都是非极性分子。二、相似相溶规则一般情况下，由极性分子构成的物质易溶于极性溶剂，由非极性分子构成的物质易溶于非极性溶剂。三、手性分子1.手性异构体具有完全相同的组成和原子排列方式的一对分子，如同左手和右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体。2.手性分子有手性异构体的分子叫做手性分子。3.手性碳原子连接四个不同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。1.如何判断多原子分子的极性？提示：多原子分子，如果为单质，为非极性分子；如果为化合物，则看分子的空间构型，若整个分子正负电荷重心重合则为非极性分子，若整个分子正负电荷重心不重合则为极性分子。2.CH4、CH3Cl、CCl4分别是极性分子还是非极性分子？提示：CH4和CCl4为非极性分子，CH3Cl为极性分子。3.互为手性异构的两个分子是同一种分子吗？提示：不是。虽然互为手性异构的两个分子有极大的相似性，但两个分子不能重合，即结构不完全相同，不属于同种分子。教师点拨区对应学生用书P051一、分子极性的判断1.分子极性的判断方法(1)从分子组成上看(2)从形成的化学键看非极性键电子对不偏移正负电荷重心重合非极性分子极性键2.空间构型、键的极性和分子极性的关系类型实例两个键之间的夹角键的极性分子的极性空间构型X2H2、N2非极性键非极性分子直线形XYHCl、NO极性键极性分子直线形XY2(X2Y)CO2、CS2180极性键非极性分子直线形SO2119.5极性键极性分子V形H2O、H2S104.5极性键极性分子V形XY3BF3120极性键非极性分子平面三角形NH3107.3极性键极性分子三角锥形XY4CH4、CCl4109.5极性键非极性分子正四面体形特别提醒 (1)极性分子中一定有极性键，非极性分子中不一定含有非极性键。例如CH4是非极性分子，只有极性键。(2)含有非极性键的分子不一定为非极性分子，如H2O2是含有非极性键的极性分子。练习与实践1.下列说法正确的是()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无关答案C解析含有非极性键的分子如果正、负电荷重心不重合，则为极性分子，如H2O2；由极性键形成的分子，如果正、负电荷重心重合(如CH4)，则为非极性分子；分子的极性除与键的极性有关，还与分子的空间构型有关。2.请指出表中分子的空间构型，判断其中哪些属于极性分子，哪些属于非极性分子。答案解析对于多原子分子CO2、BF3、CCl4、H2O、NH3，它们中心原子分别以sp、sp2、sp3、sp3、sp3杂化，分子空间构型分别为直线形、平面三角形、正四面体形、V形和三角锥形。由于O2、CO2、BF3、CCl4正负电荷重心重合，所以它们均为非极性分子。HF、H2O、NH3正负电荷重心不重合，均为极性分子。方法规律判断分子极性的一般思路二、手性分子和手性碳原子1.手性分子(1)具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体。(2)有手性异构体的分子叫手性分子。如：乳酸分子(CHCH3OHCOOH)(3)手性分子的用途手性分子：构成生命体的绝大多数分子为手性分子。两个手性分子的性质不同，且手性有机物中必含手性碳原子。手性分子的应用：生产手性药物、生产手性催化剂(手性催化剂只催化或主要催化一种手性分子的合成)。2.手性碳原子如果一个碳原子所连接的四个原子或原子团各不相同，则该碳原子称为手性碳原子，用*C表示。如，R1、R2、R3、R4互不相同。特别提醒不饱和碳原子(如CC、CC等中的碳原子)一定不是手性碳原子。 练习与实践3.下列有机物分子中属于手性分子的是()乳酸CH3CH(OH)COOH丙三醇A. B. C. D.答案C解析中有手性碳原子(标*的)；、中没有手性碳原子。4.3氯2丁氨酸的结构简式为，一个该有机物分子中含有_个手性碳原子。其中一对对映异构体用简单的投影表示为，则另一对对映异构体的简单投影式为和_。答案2 解析若同一个碳原子上连接四个不同的原子或原子团，则该碳原子被称为手性碳原子，所以3氯2丁氨酸中的手性碳原子共2个，表示为；参照题目给出的例子知，对映异构体的关系就像照镜子一样，另一种对映异构体就是该对映异构体在镜子中的“镜像”。本课小结1.极性分子中一定有极性键，非极性分子中可能有极性键，也可能有非极性键。2.非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。3.如果一个碳原子连接的四个原子或原子团各不相同，则该原子称为手性碳原子，含有手性碳原子的分子存在手性异构体。学习效果检测对应学生用书P053 1.下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的一组是()A.CH4和Br2 B.NH3和H2OC.H2S和CCl4 D.CO2和HCl答案B解析CH4、CCl4、CO2都是由极性键形成的非极性分子，NH3、H2O、H2S、HCl都是由极性键形成的极性分子。2.实验测得BeCl2为共价化合物，两个BeCl键之间的夹角为180并有对称性，由此可判断BeCl2属于()A.由极性键形成的极性分子B.由非极性键形成的极性分子C.由极性键形成的非极性分子D.由非极性键形成的非极性分子答案C解析BeCl2由Be、Cl两种元素构成，故其中的键为极性键。BeCl键之间的夹角为180并有对称性，为非极性分子，C正确。3.从碘水中提取碘，可供选择的有机试剂是()A.苯、酒精 B.汽油、甘油C.四氯化碳、汽油 D.二硫化碳、乙醇答案C解析从碘水中提取碘要求该有机溶剂(萃取剂)必须易溶解碘，且与水难溶，只有这样才能使碘转移到有机溶剂中与水分离。碘属于非极性分子，易溶于苯、汽油、CCl4等有机溶剂，但甘油、酒精(乙醇)由于分子中存在OH，能与水互溶，所以不能用作萃取剂，故正确答案为C。4.经验规律(“相似相溶”原理)：一般来说，由极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂。以下事实中不能用“相似相溶”原理说明的是()A.HCl易溶于水 B.I2易溶于CCl4中C.Cl2可溶于水 D.NH3难溶于苯中答案C解析HCl、NH3是极性分子，I2、Cl2是非极性分子，H2O是极性溶剂，CCl4、苯是非极性溶剂，所以选C。5.下列化合物中含有手性碳原子的是()A. B.CH3CH2OHC. D. 答案D解析中心原子连有四个不同的原子或基团，化合物的分子才具有手性，故D正确。6.下列分子不是手性分子的是()A. B. C. D. 答案B解析B中分子中不含手性碳原子，故不是手性分子。 课时作业对应学生用书P0991.把下列液体分别装在酸式滴定管中，并使其成细流流下，当用带有静电的玻璃棒接近液体细流时，细流不会发生偏移的是()A.CH3COOH B.C2H5OHC.H2O D.CCl4答案D解析静电能吸引极性分子，CH3COOH、C2H5OH、H2O均为极性分子，而CCl4为非极性分子，故D项符合题意。2.下列有关键的极性和分子的极性的叙述正确的是()A.由极性键构成的分子一定是极性分子B.非极性键只存在于双原子单质分子中C.非极性分子一定含有非极性键D.一般情况下，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂答案D解析分子的极性取决于键的极性和分子的空间构型，如CH4由极性键构成，但为非极性分子，A错误；非极性键还能存在于化合物中，如C2H6中CC键，Na2O2中OO键均为非极性键，B错误；非极性分子可能含有非极性键(如O2)，也可能不含非极性键(如CH4)，C错误。3.X、Y为两种不同元素，由它们组成的下列物质的分子中，肯定是极性分子的是()A.XY4 B.XY3 C.XY2 D.XY答案D解析XY为直线形分子，不同种元素原子对电子对吸引能力不同，分子必有极性。4.某物质分子结构式为，六个原子位于同一平面，键角为120，下列说法不正确的是()A.该分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键B.该分子是非极性分子C.该分子是极性分子D.该物质难溶于水答案C解析该分子中含有CH极性键，C=C非极性键，该分子空间结构对称，是非极性分子，难溶于水。5.偶极矩是电荷量与正、负电荷重心间的距离的乘积。用偶极矩可判断分子的极性；一般来说极性分子的偶极矩不为零；非极性分子的偶极矩是零。下列分子中偶极矩不为零的是()A.BeCl2 B.BF3 C.NF3 D.CH4答案C解析由题意可知，非极性分子的偶极矩为零。在题给四种分子中，只有NF3(结构与NH3相似)是极性分子。6.下列说法不正确的是()A.互为手性异构体的分子互为镜像B.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C.手性异构体分子组成相同D.手性异构体性质相同 答案D解析手性异构体结构不同，性质不同。7.碘单质在水中的溶解度很小，但在CCl4中的溶解度很大，这是因为()A.CCl4与I2相对分子质量相差较小，而H2O与I2相对分子质量相差较大B.CCl4与I2都是直线形分子，而H2O不是直线形分子C.CCl4与I2都不含氢元素，而H2O中含有氢元素D.CCl4与I2都是非极性分子，而H2O是极性分子答案D解析因水分子为极性分子，CCl4、I2分子为非极性分子，根据“相似相溶”可知，碘单质在水中的溶解度很小，但在CCl4中的溶解度很大，故A、B、C项不正确。8.当一个碳原子所连四个原子或原子团不同时，该碳原子叫“手性碳原子”。下列化合物中含有2个手性碳原子的是()A. B. C. D. 答案C解析由题干可知，A项与B项、D项中各有1个手性碳原子；C项中有2个手性碳原子。9.科学家发现铂的两种化合物a和b(如图)，实验测得a和b具有不同的性质，且a具有抗癌作用，而b没有。下列关于a、b的叙述错误的是()A.a和b互为同分异构体B.a和b互为镜像关系C.a和b的空间构型是平面四边形D.a和b分别是非极性分子和极性分子答案B解析A项，a和b的分子式相同而结构不同，二者互为同分异构体，正确；B项，a和b不关于面对称，不互为镜像关系，错误；C项，若a、b是四面体结构，则无同分异构现象，但二者的性质不同，所以二者是平面结构，正确；D项，化合物a的结构对称且正负电荷的重心重合，故为非极性分子，化合物b的结构不对称，正负电荷的重心不重合，故为极性分子，正确。10.二氯化硫(S2Cl2)是广泛用于橡胶工业的硫化剂，其分子结构如图所示。常温下，S2Cl2是一种橙黄色的液体，遇水易水解，并产生能使品红褪色的气体。下列说法中错误的是()A.S2Cl2的电子式为B.S2Cl2为含有极性键和非极性键的非极性分子C.S2Br2与S2Cl2结构相似，熔沸点：S2Br2S2Cl2D.S2Cl2与H2O反应的化学方程式可能为2S2Cl22H2O SO23S4HCl答案B解析根据图示看出S2Cl2的结构不对称，应为极性分子，B项不正确。11.微波炉加热时，炉内频率极高的电磁波使水分子迅速振动而产生热效应。在高频改变方向的电场中水分子会迅速振动的原因是()A.水分子具有极性共价键B.水分子中有共用电子对C.水由氢、氧两种元素组成D.水分子是极性分子答案D解析水分子在不断改变方向的电场中迅速振动，其根本原因是水分子是极性分子。12.有一种AB2C2型分子，在该分子中A为中心原子。下列关于该分子的空间结构和极性的说法中，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答案C解析13.在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2分子中：(1)以非极性键结合的非极性分子是_。(2)以极性键相结合，具有直线形结构的非极性分子是_。(3)以极性键相结合，具有三角锥形结构的极性分子是_。(4)以极性键相结合，具有正四面体结构的非极性分子是_。(5)以极性键相结合，具有V形结构的极性分子是_。(6)以极性键相结合，而且分子极性最大的是_。答案(1)N2(2)CS2(3)NH3(4)CH4(5)H2O(6)HF解析不同元素间形成的共价键均为极性键，以极性键形成的分子，正负电荷重心完全重合的为非极性分子，不完全重合的为极性分子。14.已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第一个长周期，短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3，它们形成化合物的分子式是XY4。试回答：(1)X元素的原子基态时电子排布式为_，Y元素原子最外层电子的电子排布图为_。(2)若X、Y两元素电负性分别为2.1和2.85，试判断XY4中X与Y之间的化学键为_ (填“共价键”或“离子键”)。(3)该化合物的空间结构为_形，中心原子的轨道杂化类型为_，分子为_ (填“极性分子”或“非极性分子”)。(4)该化合物在常温下为液体，该液体微粒间的作用力是_。(5)该化合物的沸点与SiCl4比较：_(填化学式)的高，原因是_。答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2(2)共价键(3)正四面体sp3杂化非极性分子(4)范德华力(5)GeCl4组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高解析第4周期A族元素为Ge，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2，Y元素原子的最外层电