2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第2章 化學(xué)鍵與分子間作用力 第2節(jié) 第2課時 分子的空間構(gòu)型與分子性質(zhì)學(xué)案 魯科版選修3.doc

第2課時分子的空間構(gòu)型與分子性質(zhì)1知道手性分子的概念，會判斷手性碳原子。2了解等電子原理。3了解分子的手性以及手性分子在生產(chǎn)、生活和醫(yī)療中的應(yīng)用。4了解分子的極性以及分子的極性與共價鍵的極性、分子的空間結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。(重點)分 子 的 對 稱 性基礎(chǔ)初探教材整理1對稱分子1概念依據(jù)對稱軸的旋轉(zhuǎn)或借助對稱面的反映能夠復(fù)原的分子。2性質(zhì)具有對稱性。3與分子性質(zhì)的關(guān)系分子的極性、旋光性及化學(xué)性質(zhì)都與分子的對稱性有關(guān)。(1)CH4分子是面對稱。()(2)NH3和H2O分子是面對稱。()(3)CH3CH3分子是軸對稱。()(4)分子的對稱性對物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)有一定影響。()教材整理2手性分子1手性一種分子和它在鏡中的像，就如同人的左手和右手，相似而不完全相同，即它們不能重疊。2手性分子具有手性的分子。一個手性分子和它的鏡像分子構(gòu)成一對異構(gòu)體，分別用D和L標記。3手性碳原子四個不同的原子或原子團連接的碳原子。4應(yīng)用(1)手性分子縮合制蛋白質(zhì)和核酸。(2)分析藥物有效成分異構(gòu)體的活性和毒副作用。(3)藥物的不對稱合成。分子中含幾個手性碳原子?！咎崾尽?個。核心突破1對稱軸：以通過兩個碳原子的連線為軸線旋轉(zhuǎn)120或240時，分子完全恢復(fù)原狀，我們稱這條連線為對稱軸。2對稱面：如甲烷分子，通過與碳原子相連的兩個氫原子所構(gòu)成的平面，分子被分割成相同的兩部分，我們稱這個平面為對稱面。3碳原子形成雙鍵或叁鍵時不是手性碳原子，手性碳原子和非手性碳原子可以通過化學(xué)反應(yīng)相互轉(zhuǎn)化。4含有手性碳原子的分子是手性分子。題組沖關(guān)1下列分子為手性分子的是()ACH2Cl2BC DCH3CH2COOCH2CH3【解析】B項乳酸分子的中間碳原子連CH3、H、OH、COOH四種不同的原子和原子團，為手性分子?！敬鸢浮緽2有機物具有手性，發(fā)生下列反應(yīng)后，生成的分子仍有手性的是()與H2發(fā)生加成反應(yīng)與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)發(fā)生水解反應(yīng)發(fā)生消去反應(yīng)A BC D【解析】原有機物中與OH相連的碳原子為手性碳原子，與H2加成后，該碳原子連有兩個乙基，不再具有手性；與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)后，該碳原子所連四個取代基不同，仍具有手性；發(fā)生水解反應(yīng)后，該碳原子所連四個取代基也不同，仍具有手性；當發(fā)生消去反應(yīng)時，原手性碳原子生成雙鍵后不再具有手性。故選B項。【答案】B3如下圖中兩分子的關(guān)系是()A互為同分異構(gòu)體 B是同一種物質(zhì)C是手性分子 D互為同系物【解析】本題很容易看成為鏡面對稱結(jié)構(gòu)而選擇手性分子，但根據(jù)手性分子的判斷方法，根本找不到手性碳原子，所以不是手性分子；分子相同，構(gòu)型相同，是同一種物質(zhì)?！敬鸢浮緽【規(guī)律方法】分子是否表現(xiàn)手性的判斷分子表現(xiàn)手性，是因為其含有手性碳原子。如果一個碳原子所連接的四個原子或基團各不相同，那么該碳原子稱為手性碳原子，用*C來表示。例如，R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基團。所以，判斷一種有機物分子是否具有手性，就看其含有的碳原子是否連有四個不同的原子或基團。分 子 的 極 性基礎(chǔ)初探教材整理1極性分子與非極性分子NH3、CH4、H2O、CO2四種分子正負電荷重心重合的是CH4、CO2，正負電荷重心不重合的是NH3、H2O。教材整理2分子極性的判斷1. 2.1由極性鍵形成的分子，一定是極性分子嗎？【提示】不一定。2由非極性鍵形成的分子一定是非極性分子嗎？【提示】一定。教材整理3等電子原理1內(nèi)容：化學(xué)通式相同且價電子總數(shù)相等的分子或離子具有相同的空間構(gòu)型和化學(xué)鍵類型等結(jié)構(gòu)特征。2應(yīng)用：(1)判斷一些簡單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。SO、PO等離子具有AX4通式，價電子總數(shù)為32，中心原子采取sp3雜化，呈四面體空間構(gòu)型。SO、PO等離子具有AX3通式，價電子總數(shù)為26，中心原子采取sp3雜化，由于存在一對孤對電子，分子空間構(gòu)型呈三角錐形。(2)利用等電子體在性質(zhì)上的相似性制造新材料。(3)利用等電子原理針對某物質(zhì)找等電子體。合作探究探究問題對CH4和CH3Cl分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，完成填空。1兩分子中化學(xué)鍵都為鍵(填或)，屬于極性共價鍵。2CH4為非極性分子，CH3Cl為極性分子。3通常情況下，更易發(fā)生取代反應(yīng)的是CH3Cl。核心突破1分子的極性與分子空間構(gòu)型分子類型鍵的極性分子構(gòu)型分子極性代表物單原子分子非極性He、Ne等稀有氣體雙原子分子A2非極性鍵直線形(對稱)非極性H2、O2、Cl2、N2等單質(zhì)AB極性鍵直線形(不對稱)極性HF、HCl、CO、NO等三原子分子AB2極性鍵直線形(對稱)非極性CO2、CS2(鍵角180)等A2B極性鍵V形(不對稱)極性H2O(鍵角104.5) 等四原子分子AB3極性鍵平面三角形(對稱)非極性BF3、BCl3等AB3極性鍵三角錐形(不對稱)極性NH3(鍵角107.3)等A4非極性鍵正四面體形(對稱)非極性P4五原子分子AB4極性鍵正四面體形(對稱)非極性CH4、CCl4(鍵角109.5)等ABnC4n（0n4且為整數(shù)）極性鍵四面體形(不對稱)極性CHCl3、CH2Cl2等2.分子或離子空間構(gòu)型的確定等電子原理(1)互為等電子體應(yīng)滿足的條件化學(xué)通式相同。價電子總數(shù)相等。(2)等電子原理的應(yīng)用利用等電子原理可以判斷一些簡單分子或離子的立體構(gòu)型。如NH3和H3O的空間構(gòu)型相似(三角錐形)；SiCl4、SO、PO都呈正四面體構(gòu)型。等電子體不僅有相似的空間構(gòu)型，且有相似的性質(zhì)。題組沖關(guān)1下列分子中，各原子均處于同一平面上的是()ANH3BCCl4CH2ODCH4【解析】NH3中氮原子為sp3雜化，呈三角錐形；CCl4、CH4中碳原子為sp3雜化，呈正四面體形；H2O中的氧原子也為sp3雜化，呈V形，三點共面。【答案】C2下列說法正確的是()A由極性鍵構(gòu)成的分子都是極性分子B含非極性鍵的分子一定是非極性分子C極性分子一定含有極性鍵，非極性分子一定含有非極性鍵D以極性鍵結(jié)合的雙原子分子一定是極性分子【解析】由極性鍵構(gòu)成的分子若空間構(gòu)型均勻?qū)ΨQ，則分子是非極性分子，A項說法錯誤；含非極性鍵的分子也可能含有極性鍵，分子也可能是極性分子，如CH3CH2OH等，B項說法錯誤；CO2是由極性鍵形成的非極性分子，C項說法錯誤；以極性鍵結(jié)合的雙原子分子都是極性分子，D項說法正確。【答案】D3用一帶靜電的玻璃棒靠近A、B兩種純液體流，現(xiàn)象如圖所示，據(jù)此分析，A、B兩種液體分子的極性正確的是()AA是極性分子，B是非極性分子BA是非極性分子，B是極性分子CA、B都是極性分子DA、B都是非極性分子【解析】由圖示用一帶靜電的玻璃棒靠近A時，A不偏轉(zhuǎn)，說明A無極性，靠近B時，B偏轉(zhuǎn)，說明B有極性。【答案】B4在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2分子中：(1)以非極性鍵結(jié)合的非極性分子是_；(2)以極性鍵結(jié)合的具有直線形結(jié)構(gòu)的非極性分子是_；(3)以極性鍵結(jié)合的具有正四面體形結(jié)構(gòu)的非極性分子是_；(4)以極性鍵結(jié)合的具有三角錐形結(jié)構(gòu)的極性分子是_；(5)以極性鍵結(jié)合的具有sp3雜化軌道結(jié)構(gòu)的分子是_?！窘馕觥縃F是含有極性鍵的雙原子分子，為極性分子；H2O中氧原子采取sp3雜化方式，與H原子形成極性鍵，為極性分子；NH3中有極性鍵，N原子采取sp3雜化，三角錐形結(jié)構(gòu)；CS2與CO2相似，極性鍵、直線形非極性分子；CH4中C原子采取sp3雜化方式與H原子形成極性鍵，正四面體構(gòu)型，非極性分子；N2是由非極性鍵結(jié)合的非極性分子?！敬鸢浮?1)N2(2)CS2(3)CH4(4)NH3(5)NH3、H2O、CH4【規(guī)律方法】判斷分子極性的方法(1)根據(jù)分子的對稱性判斷分子結(jié)構(gòu)對稱，正電荷重心和負電荷重心重合，則為非極性分子，正、負電荷重心不重合，則為極性分子。(2)根據(jù)鍵的極性判斷(3)經(jīng)驗規(guī)律化合價法：若中心原子A的化合價的絕對值等于該元素所在的主族序數(shù)，則為非極性分子，否則為極性分子。孤對電子法：若中心原子有孤對電子則為極性分子，否則為非極性分子。如BF3、CO2等為非極性分子，NH3、H2O、SO2等為極性分子。5下列微粒與SO是等電子體的是()ANOBBF3CPODSO3【答案】C6下列各組微粒屬于等電子體的是()A12CO2和14COBH2O和NH3CNO和CNDNO和CO【解析】根據(jù)等電子體的條件原子總數(shù)相同，最外層電子數(shù)之和相等判斷，NO和CN屬于等電子體?！敬鸢浮緾7 1919年，Langmuir提出等電子原理：原子數(shù)相同、電子總數(shù)相同的分子，互稱為等電子體。等電子體的結(jié)構(gòu)相似、物理性質(zhì)相近。(1)根據(jù)上述原理，僅由第二周期元素組成的共價分子中，互為等電子體的是：_和_；_和_。(2)此后，等電子原理又有所發(fā)展。例如，由短周期元素組成的粒子，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，也可互稱為等電子體，它們也具有相似的結(jié)構(gòu)特征。由短周期元素組成的物質(zhì)中，與NO互為等電子體的分子有_?！窘馕觥?1)僅由第二周期元素組成的共價分子中，即C、N、O、F組成的共價分子，N2與CO均為14個電子，N2O與CO2均為22個電子，符合題意。(2)依據(jù)等電子原理的發(fā)展，只要原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和也相同，即可互稱等電子體，NO是三原子構(gòu)成的離子，其外層電子數(shù)(即價電子)之和為562118，SO2、O3也是三原子，價電子總數(shù)為6318。【答案】(1)N2CON2OCO2(2)SO2、O3