2023-2024学年苏教版新教材选择性必修二 专题4第一单元 分子的空间结构（第2课时） 学案

第一单元分子的空间结构第2课时分子的极性手性分子学习目标课程标准学业评价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。结合实例初步认识分子的手性对其性质的影响。1.能判断键的极性和分子的极性。2.能根据分子的极性对分子的一些典型性质及其应用作出解释。3.能描述手性分子的结构特征和性质特点,能够判断有机化合物分子是否具有手性。素养解读:1.宏观辨识与微观探析:从电负性角度和电荷分布角度认识键的极性与分子极性的关系,能够根据宏观现象解释分子极性,培养宏观辨识与微观探析核心素养。2.证据推理与模型认知:能够根据手性分子的结构特点形成判断手性分子的认知模型,依据认知模型判断有机化合物分子是否具有极性。知识点一分子的极性1.极性分子与非极性分子(1)极性分子:正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子称为极性分子。(2)非极性分子:正电荷重心和负电荷重心相重合的分子称为非极性分子。键的极性与非极性:两种非金属元素之间形成化学键,如果两种元素相同,则形成非极性键,若两者不同,则形成极性键。2.键的极性与分子极性的关系(1)以极性键结合的双原子分子是极性分子,以非极性键结合的双原子分子是非极性分子。(2)多原子分子的极性与分子的空间结构有关,非极性分子中不一定含有非极性键。如CH4是非极性分子,但只含有极性键。3.分子的极性对物质溶解性的影响——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。[想一想1]用毛皮摩擦过的橡胶棒能使水流方向发生改变而不能改变四氯化碳液流的方向,说明了什么?提示:说明水分子中存在着带正电荷的正极和带负电荷的负极,而四氯化碳分子中无正极和负极之分。[想一想2]水分子和二氧化碳分子都是由三个原子组成的分子,为什么水分子是极性分子,而二氧化碳分子为非极性分子?提示:二氧化碳分子为直线形,分子内两个碳氧极性键位于碳原子的两侧,使正、负电荷重心重合,因此二氧化碳分子是非极性分子。在水分子中,分子内的两个O—H键的夹角为104.5°,这两个O—H键极性不能相互抵消,正、负电荷重心不重合,所以水分子是极性分子。[想一想3]含有极性键的分子一定是极性分子吗?提示:不一定。键的极性与分子的空间结构共同决定着分子的极性。含有极性键的分子,如果空间结构对称,则为非极性分子,如甲烷和二氧化碳;如果空间结构不对称,则为极性分子。判断分子极性的方法1.判断分子极性的一般思路2.判断ABm型分子极性的方法(1)化合价法ABm型分子中(A为中心原子,B为配位原子),中心原子的化合价的绝对值等于该原子的价电子数时,该分子为非极性分子,此时分子的空间结构对称;若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数,则分子的空间结构不对称,该分子为极性分子。如:分子BF3CO2SO3H2ONH3SO2中心原子的化合价的绝对值346234中心原子的价电子数346656分子极性非极性非极性非极性极性极性极性(2)根据键的极性、分子立体结构判断类型实例键的极性立体结构分子极性A2H2、N2非极性键直线形非极性分子ABHCl、NO极性键直线形极性分子AB2或A2BCO2、CS2极性键直线形非极性分子SO2极性键V形极性分子H2O、H2S极性键V形极性分子AB3BF3极性键平面三角形非极性分子NH3极性键三角锥形极性分子AB4CH4、CCl4极性键正四面体形非极性分子题点一键的极性与分子的极性1.下列物质中既有极性键,又有非极性键的非极性分子是(D)A.二氧化硫 B.四氯化碳C.过氧化氢 D.乙烯解析:SO2只含极性键,是极性分子;四氯化碳是只含极性键的非极性分子;H2O2是既含极性键(O—H)又含非极性键(O—O)的极性分子;乙烯是既含极性键(C—H)又含非极性键(CC)的非极性分子,故D正确。2.根据分子的空间结构,下面对分子极性的判断正确的是(A)①PH3的分子结构为三角锥型②BeCl2的分子结构为直线形③CH4的分子结构为正四面体型④CO2的分子结构为直线形⑤BF3的分子结构为平面正三角形⑥NF3的分子结构为三角锥型A.①⑥为极性分子,②③④⑤为非极性分子B.只有④为非极性分子,其余为极性分子C.只有②⑤为极性分子,其余为非极性分子D.只有①③为非极性分子,其余为极性分子解析:CO2分子为直线形,键的极性可抵消,为非极性分子。CH4分子为正四面体型,键的极性也可抵消,为非极性分子。NF3中由于N原子的孤电子对与成键电子对间有排斥作用,使电子不能均匀分布,为极性分子,同理,PH3也为极性分子。BeCl2分子结构为直线形,键的极性可抵消,为非极性分子。BF3分子结构为平面三角形,键的极性可抵消,为非极性分子。故A正确。题点二“相似相溶规则”3.下列现象中,不能用“相似相溶规则”解释的是(B)A.酒精与水以任意比互溶B.用纯碱洗涤油脂C.氨易溶于水D.用苯将溴水中的溴萃取出来解析:酒精与水均为极性分子,且两者之间能形成氢键,酒精易溶于水,A正确;用纯碱洗涤油脂利用的是水解原理,B错误;NH3与H2O均是极性分子,相似相溶,且两者还能形成氢键,增大了其溶解性,C正确;苯与Br2均为非极性分子,互相溶解,D正确。4.经验规律(“相似相溶规则”):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“相似相溶规则”说明的是(C)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,故选C。知识点二手性分子1.手性异构体:具有完全相同的组成和原子排列方式的分子,如左手和右手一样互为镜像(对映异构),在三维空间里不能重叠,这对分子互称手性异构体。2.手性分子:含有手性异构体的分子。3.手性碳原子:在有机物分子中,连接四个不同的原子或基团的碳原子。4.手性异构体的性质:一对手性异构体的物理性质(如熔点、沸点、密度等)基本相同,但它们的旋光性和生理作用往往不同。5.手性分子的主要用途(1)生产手性药物人工合成的手性药物百分之八十以上是手性异构体各半的消旋药,它像一把双刃剑,一手可治病,另一手却可能致病。因此,手性制药要求必须把手性异构体分离开,出售药品中只含能治病的那种手性异构体。(2)生产手性催化剂手性催化剂是只催化或主要催化一种手性分子的合成,不得到或基本上得不到它的手性异构体分子。

手性分子1.手性分子的理解(1)手性同分异构体(又称对映异构体、光学异构体)的两个分子互为镜像关系,即分子形式的“左撇子和右撇子”。(2)构成生命体的有机物绝大多数为手性分子,两个手性分子的性质不同,且手性有机物中必定含手性碳原子。2.手性分子的判断方法

(1)观察实物与其镜像能否重叠,如果不能重叠,说明是手性分子。如图:

(2)观察是否有手性碳原子

有机物具有手性是由于其分子中含有手性碳原子。如果1个碳原子所连接的4个原子或基团各不相同,那么该碳原子称为手性碳原子,用*C来表示。

例如:中含有1个手性碳原子。1.某研究性学习小组对手性分子提出了以下四个观点:①互为手性异构体的分子互为镜像;②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;③手性异构体分子组成相同;④手性异构体性质相同。你认为正确的是(A)A.①②③ B.①②④C.②③④ D.①②③④解析:手性异构体结构不同,性质不同,故④错误,其他①②③均正确。2.下列物质中不存在手性异构体的是(D)A.BrCH2CHOHCH2OH B.C.CH3CHOHCOOH D.CH3COCH2CH3解析:若同一个碳原子上连接四个不同的原子或基团,则该碳原子称为手性碳原子,含有手性碳原子的物质存在手性异构体,D项中不存在手性碳原子。判断分子是否是手性分子就要判断分子中是否含有手性碳原子,双键或三键碳不可能是手性碳原子。*分子的极性会影响分子的性质。请回答以下问题:(1)双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂,已知H2O2分子的结构如下图所示: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,书面夹角为93°52′,而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′。试回答:①下列关于H2O2的说法中正确的是(填字母)。A.分子中有极性键B.分子中有非极性键C.氧原子的轨道发生sp2杂化 D.分子是非极性分子②H2O2分子的电子式为。(2)已知白磷(P4)的结构如图所示,可知每个磷原子以个共价键与另外的个磷原子结合成正四面体形结构,它应该是(填“极性”或“非极性”)分子,磷原子的杂化轨道类型为。解析:(1)①H2O2中H—O键为极性键,O—