化学同步鲁科版选修3学案：第2章第2节第2课时分子的空间构型与分子性质含解析

第2课时

分子的空间构型与分子性质

［课标要求］

1.了解极性分子和非极性分子。

2.了解“手性分子”在生命科学等方面的应用。

晨背•重点语句

1.对称分子：依据对称轴的旋转或借助对称面的反映能够复原的分子。

尸、2.手性碳原子：连接四个不同原子或原子团的碳原子。

3.手性分子：含有手性碳原子的分子。

4.极性分子：分子内存在正、负两极的分子；

非极性分子：分子内没有正、负两极的分子。

5.含有极性键的双原子分子是极性分子，只含有非极性键的分子和分子空间构型对称

荒子是非极性分子。

USD

霞国•自主落实

1.对称分子

概念依据对称轴的旋转或借助对称面的反映能够复原的分子

性质对称性

与分子性质

分子的极性、旋转性及化学性质都与分子的对称性有关

的关系

2.手性分子

一种分子和它在镜中的像，就如同人的左手和右手，相似而不完全相同，即

手性

它们不能重叠

具有手性的分子。一个手性分子和它的镜像分子构成一对异构体，分别用D

手性分子

和L标记

手性碳原子四个不同的原子或原子团连接的碳原子

演练

1.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”，凡具有一个手性碳原子的化合物一定具有光学活性。下列分子中含有“手性

碳原子”的是（）

A.CBr2F2B.CH3cH20H

C.CH3cH2cH3D.CH3CH（OH）COOH

解析：选D手性碳原子连接四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（）

0

A.H—i—ClB.H2NCH2COOH

CHO

C.LeuD.CH2CH2

I

CH2OH

解析：选C抓住“手性”的含义，C原子上连接有四个不同的原子或原子团，即为

手性碳原子。

座耍画@分子的极性

基础•自主落实

1.分子极性的实验探究

在一酸式滴定管中加入四氯化碳，打在另一酸式滴定管中加入蒸储水，打

实验

开活塞，将用毛皮摩擦过的橡胶棒靠开活塞，并将用毛皮摩擦过的橡胶棒

操作

近四氯化碳液流靠近水液流

现象四氯化碳液流方向丕变水流方向发生改变

结论四氯化碳液流与橡胶棒无电性作用水流与橡胶棒间有电性作用

水分子中存在带正电荷的正极和带

四氯化碳分子中无正极和负极之分

负电荷的负极

2.极性分子和非极性分子

类别极性分子非极性分子

概念分子内存在正、负两极的分子分子内没有正、负两极的分子

双原子分子分子内含极性键分子内含非极性键

分子内含极性键,分子空间构型丕分子内只含非极性键或分子空间构

多原子分子

对称型对称

［特别提醒］

相似相溶原理是指极性溶质易溶于极性溶剂，非极性溶质易溶于非极性溶剂。

探究•思考发现

1.极性分子中一定含有极性键，一定不含非极性键吗？

提示：一定含有极性键，可能含有非极性键。

2.非极性分子中一定含有非极性键吗？

提示：分子结构对称时，可能含有极性键，而不含有非极性键。

生成

判断分子极性的方法

（1）根据分子的对称性判断

分子结构对称，正电荷重心和负电荷重心重合，则为非极性分子，正、负电荷重心不

重合，则为极性分子。

（2）根据键的极性判断

I只含非极性键］--------------二＞|非极性分子|

I只含极性键匕间结构不对称OE

（3）经验规律

①化合价法：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，否则为极性分子。

②孤对电子法：若中心原子有孤对电子则为极性分子，否则为非极性分子。如BF3、

CO2等为非极性分子，NH3、H2O,SO2等为极性分子。

（4）常见分子极性与非极性的判断

分子类型键的极性分子构型分子极性代表物

。2、

双原A?非极性键直线形（对称）非极性

C12、N2等

子分

HF、HCk

子AB极性键直线形（不对称）极性

CO、NO等

CO2、CS2等

极性键直线形（对称）非极性

三原（键角180°）

A2B

子分（或$0（键角104.5°）、

子AB2）极性键V形（不对称）极性SO2（键角

119.5°）等

四原极性键平面三角形（对称）非极性BF3、BCb等

子分AB3NH3（键角

极性键三角锥形（不对称）极性

子107.3°）等

CHcCC14

AB极性键正四面体形(对称)非极性（键角

五原4

109.5°）等

子分

ABC4-H

子M

（〃V4且极性键四面体形(不对称)极性CHCh，CH2cL等

为整数）

演练・应用体验

1.实验测得BeCL为共价化合物，两个Be—C1键间的夹角为180°。由此可见，BeCL

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

解析：选ABe—Cl共价键为不同元素的原子间形成的极性键，BeCL为直线形对称

结构，故为非极性分子。

2.下列分子中，属于含有极性键的非极性分子的是()

A.H2OB.Ch

C.NH3D.ecu

解析：选DH2O分子中O—H键为极性键，BhO分子为V形，结构不对称，是极性

分子；CL是双原子单质分子，Cl—C1键是非极性键，属含非极性键的非极性分子；NH3

分子中N—H键是极性键，分子构型是三角锥形，N原子位于顶端，电荷分布不对称，是

极性分子；CCL分子中C—C1键是极性键，分子构型呈正四面体形，C原子位于正四面体

中心，四个C1原子分别位于正四面体的四个顶点，电荷分布对称，是非极性分子。

3.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。

解析：HF是含有极性键的双原子分子，为极性分子；HzO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；N%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；CH_i中C原子采取sp3杂

化方式与H原子形成极性键，为正四面体构型的非极性分子；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

［三级训练•节节过关］

巩固练

1.下列化合物中含有手性碳原子的是()

A.CH2=CH2B.甘油

CN

C.CH3cH3D.CH3—C—OH

I

H

解析：选D判断手性碳原子的方法：(1)写出各项物质分子的结构式；(2)判断是否有

碳原子连接四个不同的原子或原子团。经分析可判断只有D项符合。

2.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。V“

I，

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i

I、、

B.A是非极性分子，B是极性分子AB

C.A、B都是极性分子

D.A、B都是非极性分子

解析：选B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。

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

解析：选D由极性键构成的分子若空间构型对称，则分子是非极性分子，A项说法

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CH3cH20H等，B项

说法错误；CO2是由极性键形成的非极性分子，C项说法错误；以极性键结合的双原子分

子都是极性分子，D项说法正确。

4.下列含有极性键的非极性分子是（）

①CCL②NH3@CH4④CO2⑤N2

⑥H2s⑦SO2⑧CS2@H2O⑩HF

A.B.①③④⑤⑧

C.①③④⑧D.以上均不对

解析：选CNH3、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。

5.A、B、C、D、E为五种由短周期元素构成的微粒，它们都有10个电子，其结构特

点如下：

微粒ABCDE

原子核数双核多核单核多核多核

电荷数1-02+1+0

其中：B是由极性键构成的4原子分子，A和D可以形成B和E。

（1）A、C、E的化学式是：A,C,E.

（2）B分子是分子（填“极性”或“非极性”），室温下，等物质的量的B与盐酸

反应后，溶液pH―7（填">”或“=”）。

（3）B、E两种分子的空间构型分别为：B,E«

+

解析：常见的10电子微粒有：（1）分子：CH4、N%、H2O>HF、Ne;（2）离子：Na.

Mg2+、AP+、F-,O2\MIOH\NHl、H3O+等。据题给信息可知A为OH，C为

Mg2+、B为N%、D为NHj、E为H2OO

答案：（DOMMg?+H2O（2）极性<（3）三角锥形V形

全面练

1.下列有机物分子中属于手性分子的是（）

①CH2cL②CH3cHeH2cH3

OH

③CH—CH3④乙酸

OH

A.只有①B.①和②

C.D.①②③④

解析：选C有机物分子中含有手性碳原子的分子是手性分子，手性碳原子连接四个

不同的原子或原子团。

2.下列分子中，属于含极性键的非极性分子的是（）

A.SO2B.H2

C.BBr3D.COCh

解析：选CSO2、COC12属于含极性键的极性分子；H2属于含非极性键的非极性分子。

3.下列叙述中正确的是（）

A.离子化合物中不可能存在非极性键

B.非极性分子中不可能既含极性键又含非极性键

C.非极性分子中一定含有非极性键

D.不同非金属元素原子之间形成的化学键都是极性键

解析：选DA项，离子化合物中可能存在非极性键，如Na+[：0：0：？-Na+

B项，非极性分子中可能既含极性键又含非极性键，如CH三CH、CH2=CH2；C项，非

极性分子中不一定含有非极性键，如、

CO2CH4,BF3.

4.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.二氧化碳D.乙焕

解析：选D分子中既有极性键又有非极性键，则分子中必须既有同种元素原子间所

成的键，又有不同种元素原子间所成的键，而在A、B选项中同种原子间没有成键，也就没

有非极性键。要求分子为非极性分子，则分子中原子的排列一定是对称的，只有这样才能

使分子中正、负电荷的中心重合，使分子无极性。

5.下列各组物质中，都是由极性键构成为极性分子的一组是（）

A.CH』和H2OB.CO2和HC1

C.N%和H2sD.HCN和BF3

解析：选CCH4.CO2、BF3是由极性键构成的非极性分子；H2O.HCRNH3、H2S、

HCN是由极性健构成的极性分子。

6.瞬（P%）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P%的叙述正确的是（）

A.P%是非极性分子

B.PM分子中有未成键的电子对

C.P%是一种强氧化剂

D.P%分子中的P—H键是非极性键

解析：选B分子中P原上的价电子对数l/2X（5+3）=4,孤对电子数4-3=1,

分子中含孤对电子，故为极性分子；一3价P还原性较强，是一种强还原剂；P—H键是极

性键。

7.常温下三氯化氮（NCb）是一种淡黄色液体，其分子结构呈三角锥形，以下关于NCb

说法正确的是（）

A.分子中N—C1键是非极性键

B.分子中不存在孤对电子

C.NCb分子是极性分子

D.因N—C1键的键能大，它的沸点高

解析：选CNC13分子氮原子上的价电子对数l/2X(5+3)=4,孤对电子数4-3=1,

N原子上还有一对孤对电子，结构不对称，为三角锥形，为极性分子。N—C1键为极性键，

键能大说明分子稳定，而物质熔沸点的高低与共价键的强弱无关。

8.微波炉加热时，电炉内的微波场以极高的频率改变电场的方向，使水分子迅速摆动

而产生热效应。在高频改变方向的电场中水分子会迅速摆动的原因是()

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、氧两元素的原子组成

D.水分子是极性分子

解析：选D水分子在电场中摆动，说明水分子中存在正极和负极，即水分子是极性

分子。

9.A、B、C、D四种元素位于短周期内，它们的原子序数依次增大。A原子核内仅有

1个质子，B原子的电子总数与D原子最外层电子数相等，A原子与B原子最外层电子数

之和与C原子的最外层电子数相等，D原子与B原子电子总数之和是C原子电子总数的2

倍，D原子最外层电子数是其电子层数的3倍，由此推断：

(DA与D形成的化合物中，含有非极性键的是(写化学式)。

(2)B与D形成的化合物中，其中三原子分子是(填“极性”或“非极性”)分

子，空间构型为,电子式为o

(3)A与C形成的化合物的分子空间构型为。

解析：A原子核内仅有1个质子，则A为H,D原子最外层电子数是电子层数的3倍，

则为O,B原子电子总数与D原子最外层电子数相等，则B为碳(C)。A原子与B原子最外

层电子数之和与C原子最外层电子数相等且原子序数C>B,则C为N。A与D可形成化合

物HzO和H2O2,含非极性键的是H2O2。B与D形成化合物为CO和CO2,三原子分子为

CO2«A与C形成化合物为NH3,空间构型为三角锥形。

答案：⑴%。2

⑵非极性直线形：0：：C：：0：

(3)三角锥形

10.主族元素A、B、C、D的原子序数都小于18,A与D同主族，B与C在同一周期，

A、D原子的价电子数都是1,C原子最外层电子数比B原子少2个，且最外层电子数是次

外层电子数的2倍。A、B的单质在常温下均为气体，它们在高温下以体积比2:1完全反

应，生成物在常温下为液体。此液体与D单质能剧烈反应生成A的单质。所得溶液滴入酚

儆显红色，同时溶液中含有与筑原子的电子层结构相同的阳离子。

试回答下列问题:

(1)写出元素符号：B,Do

(2)写出元素原子的价电子排布：A,C.

(3)B与C在高温下完全反应后的生成物的化学式为,它是由________(填“极

性”或“非极性”)键形成的分子，分子的空间构型呈________。

(4)A与B的单质以体积比2：1形成的化合物的中心原子的杂化方式为

,分子的空间构型呈________o

解析：由题意知A、B、C、D四种元素分别为H、O、C、Na,C与O2完全反应的生

成物为CO2,它是由极性键构成的非极性分子，为直线形结构。出0中氧原子采取sp3杂化，

为V形分子。

J

答案：(1)0Na(2)ls*2s22P2(3)CO2极性非极性直线形(4)spV形

提能练

1.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.XYB.XY2

C.XY3D.XY4

解析：选A由极性键构成的双原子分子一定是极性分子。

2.N%、112s等是极性分子，CO2、BF3、CCL等是极性键形成的非极性分子。根据上

述事实可推出AB“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AB“分子中A原子的所有价电子都参与成键

C.在AB“分子中每个共价键都相同

D.在AB,,分子中A的相对原子质量应小于B的相对原子质量

解析：选BNH3：H：N：H、H2S：H：S：H,二者是极

H

：F：

性分子；C02：0：：C：:0.BF3：:F：B：F：、

:C1:

CCU：：C1：C:C1：,三者均是非极性分子，可知分子

•・••••

：C1:

内中心原子的所有价电子都参与成键时为非极性分子。

3.下列叙述正确的是()

A.N%是极性分子，分子中N原子处于3个H原子所组成的三角形的中心

B.CCL,是非极性分子，分子中C原子处在4个C1原子所组成的正方形的中心

C.出0是极性分子，分子中O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央

D.CO2是非极性分子，分子中C原子不处在2个。原子所连成的直线的中央

解析：选CA项，Nh分子为三角锥形，N原子处于锥顶，3个H原子位于锥底；B

项，CCL分子为正四面体形，C原子处在正四面体的中心，4个C1原子位于四个顶点；D

项，CO2分子为直线形，结构式为O==C==O,C原子处在2个O原子所连成的直线的中

央。H2N

4.三聚氨胺的结构简式为下列关于三聚氨胺分子的说法中正

N»NH2

确的是（

A.所有氮原子均采取sp3杂化

B.一个三聚氟胺分子中共含有15个。键

C.属于极性分子，故极易溶于水

D.三聚鼠胺分子中同时含有极性键和非极性键

解析：选B三聚氯胺分子中，处于环上的氮原子采取sp2杂化，A选项错误；由三聚

氯胺分子的结构知，它是对称结构，为非极性分子，而水为极性溶剂，故三聚氧胺在水中

的溶解度不大，C选项错误；三聚氯胺分子中不存在由同种元素的原子形成的共价键，故

不存在非极性键，D选项错误。

5.研究表明生命起源于火山爆发，是因为火山爆发产生的气体中含有1%的谈基硫

（COS）,已知短基硫分子中所有原子最外层均满足8电子结构，结合元素周期表知识，判断

下列有关说法正确的是（）

①埃基硫属于非极性分子

②谈基硫属于极性分子

③埃基硫的电子式为：S：C：0：

④埃基硫分子中三个原子处于同一直线上

A.①0B.②③

C.®（§）D.②④

解析：选D在裁基硫分子中，中心原子为C原子，其价电子对数为gx4=2,孤对电

子数为2—2=0,则为直线形分子，结构式S=C=0,电子式：S：：C：：O：，结

构不对称，属于极性分子。

6.已知H2O2分子的空间结构可在二面角中表示，如图所示，则有关H2O2的结构的说

法中正确的是（）

①分子的正、负电荷重心重合

②分子正、负电荷重心不重合

③H2O2是含极性键的非极性分子

@H2O2是含非极性键的极性分子

A.①@B.①③

C.（2X3）D.②④

解析：选D据图示可知％。2分子的正、负电荷重心不重合，属于极性分子；H2O2

分子中存在H—O极性键和0—0非极性键。

7.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C

I

D.假设为四面体形，则该分子可能为非极性分子A

I

解析：选C若AB2c2为平面结构，可能为对称结构,也可能是不对称

BC

结

——

A

I

构C

,若为四面体结构，则一定是不对称结构。

8.已知三角锥形分子E和直线形分子G反应，生成两种直线形分子L和M（组成E、

G、L、M分子的元素原子序数均小于10）,如下图所示，则下列判断错误的是（）

EGLM

A.G是最活泼的非金属单质

B.L是极性分子

C.E能使紫色石蕊溶液变蓝色

D.M化学性质活泼

解析：选D据题意可知E为N%、G为F2、L为HF、M为N2»N2分子中存在稳定

的N^N叁键，故化学性质稳定。

9.有A、B、C、D,E五种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20。其中C、

E是金属元素；A和E属同一族，它们原子的最外层电子排布为"s'B和D也属同一族,

它们原子最外层的p能级电子数是S能级电子数的两倍，C原子最外层上电子数等于D原

子最外层上电子数的一半。请回答下列问题：

(1)写出A、B、C、D、E五种元素的元素符号：

A是,B是,C是,D是,E是。

(2)D元素在周期表中的位置为.

(3)用电子排布式表示B元素原子的价电子构型_____»

(4)元素电负性的大小关系是B-D(填“>”“V”或“=")，C与E的第一电离能

的大小关系是C-E(填“>”“V”或“=”)。

(5)AzD属于(填“极性”或“非极性”)分子，其分子的空间构型为,

其中所含化