2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 專題4 分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì) 第一單元 第2課時(shí) 分子的極性與手性分子學(xué)案 蘇教版選修3.docx

第2課時(shí)分子的極性與手性分子目標(biāo)導(dǎo)航1.理清共價(jià)鍵的極性與分子極性之間的關(guān)系，學(xué)會(huì)判斷分子極性的方法。2.能夠根據(jù)“相似相溶規(guī)則”會(huì)分析物質(zhì)在不同溶劑中溶解性的變化。3.知道手性異構(gòu)體和手性分子，會(huì)判斷手性碳原子。一、鍵的極性和分子的極性1鍵的極性共價(jià)鍵2分子的極性分子3分子的極性對(duì)物質(zhì)物理性質(zhì)的影響(1)在其他條件相同時(shí)，分子的極性越大，范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。(2)對(duì)物質(zhì)溶解度的影響相似相溶規(guī)則。由于極性分子間的電性作用，使得極性分子組成的溶質(zhì)易溶于極性分子組成的溶劑，難溶于非極性分子組成的溶劑；非極性分子組成的溶質(zhì)易溶于非極性分子組成的溶劑，難溶于極性分子組成的溶劑。議一議1寫出H2O、CCl4、I2的電子式和結(jié)構(gòu)式，并指出它們的空間構(gòu)型，它們分子中的共價(jià)鍵是極性鍵還是非極性鍵，屬于極性分子還是非極性分子？答案HHHOHV形極性鍵極性分子正四面體極性鍵非極性分子II直線形非極性鍵非極性分子2為什么NH3極易溶于水，而CH4難溶于水？答案NH3是極性分子，CH4為非極性分子，而水是極性分子，根據(jù)“相似相溶規(guī)則”，NH3易溶于水，而CH4不易溶于水。并且NH3與H2O分子之間還可以形成氫鍵，使得NH3更易溶于水。二、手性分子1手性異構(gòu)體、手性分子具有完全相同的組成和原子排列方式的一對(duì)分子，如同左手與右手一樣互為鏡像，卻在三維空間里不能重疊，這對(duì)分子互稱手性異構(gòu)體。有手性異構(gòu)體的分子叫做手性分子。2手性碳原子當(dāng)四個(gè)不同的原子或基團(tuán)連接在同一碳原子上時(shí)，形成的化合物存在手性異構(gòu)體。連接四個(gè)不同原子或基團(tuán)的碳原子稱為手性碳原子。議一議如何判斷手性分子？手性碳原子的雜化類型是什么？答案判斷一種有機(jī)物是否具有手性異構(gòu)體，關(guān)鍵是看其含有的碳原子是否連有4個(gè)不同的原子或基團(tuán)，即有機(jī)物分子中是否存在手性碳原子。如，R1、R2、R3、R4互不相同，含有手性碳原子，該有機(jī)物分子具有手性。手性碳原子的雜化類型是sp3。一、鍵的極性和分子的極性1鍵的極性(1)鍵的極性具有方向性，由正電荷的重心指向負(fù)電荷的重心。(2)形成極性鍵的兩個(gè)鍵合原子的電負(fù)性相差越大，鍵的極性就越強(qiáng)。如鍵的極性由強(qiáng)到弱順序?yàn)镠F>HO>NH>CH，HF>HCl>HBr>HI。2分子的極性與鍵的極性和分子空間構(gòu)型的關(guān)系分子類型鍵的極性分子空間構(gòu)型分子極性代表分子雙原子分子A2非極性鍵直線(對(duì)稱)非極性N2等AB極性鍵直線(對(duì)稱)極性CO、HF等三原子分子AB2直線(對(duì)稱)非極性CO2、CS2、BeCl2等V形(不對(duì)稱)極性H2O、H2S、SO2等四原子分子AB3平面三角形(對(duì)稱)非極性BF3、BCl3、SO3等三角錐型極性NH3、PCl3、NF3等五原子分子AB4正四面體型(對(duì)稱)非極性CH4、SiF4等ABnC4n四面體型(不對(duì)稱)極性CH2Cl2等3.分子極性的判斷方法分子的極性是由分子中所含共價(jià)鍵的極性與分子的空間構(gòu)型兩方面共同決定的。判斷分子的極性時(shí)，可根據(jù)以下原則進(jìn)行：(1)只含有非極性鍵的雙原子分子或多原子分子大多是非極性分子，如O2、H2、P4、C60。(2)含有極性鍵的雙原子分子都是極性分子，如HCl、HF、HBr。(3)含有極性鍵的多原子分子，空間結(jié)構(gòu)對(duì)稱的是非極性分子；空間結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的是極性分子。(4)判斷ABm型分子極性的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律：若中心原子A的化合價(jià)的絕對(duì)值等于該元素所在的主族序數(shù)，則為非極性分子，若不等則為極性分子。若中心原子有孤電子對(duì)，則為極性分子；若無(wú)孤電子對(duì)，則為非極性分子。如CS2、BF3、SO3、CH4、PCl5為非極性分子；H2S、SO2、NH3、PCl3為極性分子。例1下列分子中，屬于極性分子的是()ACO2BBeCl2CBBr3DCOCl2解析根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型可得四種分子的結(jié)構(gòu)如下：O=S= O、ClBeCl、。CO2分子中含有極性鍵，各鍵空間排列對(duì)稱，為非極性分子；B、C選項(xiàng)中，雖然分子中都含有極性鍵，但各鍵的空間排列對(duì)稱，都為非極性分子；D項(xiàng)，分子中正負(fù)電荷的重心不重合，為極性分子。答案D解題反思含極性鍵的多原子分子變式訓(xùn)練1下列分子是極性分子的是()APCl3BSO3CBF3DCS2答案A解析PCl3中P的最外層有5個(gè)電子，其化合價(jià)為3價(jià)，中心原子的化合價(jià)的絕對(duì)值不等于原子的最外層電子數(shù)，屬于極性分子，A正確；SO3中的S的最外層有6個(gè)電子，其化合價(jià)為6，中心原子的化合價(jià)的絕對(duì)值等于原子的最外層電子數(shù)，屬于非極性分子，B錯(cuò)誤；BF3中B的最外層有3個(gè)電子，其化合價(jià)為3，中心原子的化合價(jià)的絕對(duì)值等于原子的最外層電子數(shù)，屬于非極性分子，C錯(cuò)誤；CS2中C的最外層有4個(gè)電子，其化合價(jià)為4，中心原子的化合價(jià)的絕對(duì)值等于原子的最外層電子數(shù)，屬于非極性分子，D錯(cuò)誤。解題反思ABm型分子二、物質(zhì)的溶解性1物質(zhì)溶解性的判斷與比較(1)依據(jù)“相似相溶規(guī)則”非極性溶質(zhì)一般易溶于非極性溶劑，難溶于極性溶劑；極性溶質(zhì)一般易溶于極性溶劑，難溶于非極性溶劑。(2)依據(jù)溶質(zhì)與溶劑之間是否存在氫鍵如果溶質(zhì)與溶劑之間能形成氫鍵，則溶質(zhì)溶解度增大，且氫鍵作用力越大，溶解性越好。如：NH3、HF極易溶于水；甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、甲酸、乙酸、甲醛、乙醛、氨基乙酸、乙胺等易溶于水，就是因?yàn)樗鼈兣c水形成分子間氫鍵。(3)依據(jù)分子結(jié)構(gòu)的相似性溶質(zhì)與溶劑分子結(jié)構(gòu)的相似程度越大，其溶解度越大。如烴基越大的醇(羧酸、醛)在水中的溶解度越小。2注意的問(wèn)題(1)“相似相溶規(guī)則”是從分子結(jié)構(gòu)的角度，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的觀察和研究而得出的關(guān)于物質(zhì)溶解性的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，也有不符合此規(guī)律的例外情況，如CO、NO等極性分子難溶于水。(2)“相似相溶規(guī)則”可以解釋一些物質(zhì)在某些溶劑中溶解的情況。例2PtCl2(NH3)2可以形成兩種固體，一種為淡黃色，在水中的溶解度較小，另一種為黃綠色，在水中的溶解度較大。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)PtCl2(NH3)2是平面正方形結(jié)構(gòu)，還是四面體結(jié)構(gòu)_。(2)請(qǐng)?jiān)谝韵聶M線上畫出這兩種固體分子的空間構(gòu)型圖：淡黃色固體_，黃綠色固體_。(3)淡黃色固體物質(zhì)由_(填“極性分子”或“非極性分子”，下同)組成，黃綠色固體物質(zhì)由_組成。(4)黃綠色固體在水中溶解度比淡黃色固體大，原因是_。解析(1)根據(jù)PtCl2(NH3)2可以形成兩種固體，即其有兩種同分異構(gòu)體，可知其結(jié)構(gòu)應(yīng)為平面正方形結(jié)構(gòu)，若為四面體結(jié)構(gòu)則無(wú)同分異構(gòu)體。(2)PtCl2(NH3)2的兩種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)分別為。由于淡黃色固體在水中的溶解度較小，因此其分子無(wú)極性，其結(jié)構(gòu)為，則黃綠色固體為極性分子，其結(jié)構(gòu)為。(3)根據(jù)“相似相溶規(guī)則”可知：黃綠色固體是由極性分子構(gòu)成的，故其在水中的溶解度要大于由非極性分子構(gòu)成的淡黃色固體。答案(1)平面正方形結(jié)構(gòu)(2)(3)非極性分子極性分子(4)黃綠色固體是由極性分子構(gòu)成的，而淡黃色固體是由非極性分子構(gòu)成的，根據(jù)“相似相溶規(guī)則”可知前者在水中的溶解度大于后者解題反思物質(zhì)在水溶液中溶解能力大小比較的思路(1)是否符合“相似相溶規(guī)則”；(2)是否與水形成氫鍵；(3)是否與水發(fā)生反應(yīng)；(4)溶質(zhì)的結(jié)構(gòu)與水分子結(jié)構(gòu)相似程度的大小。變式訓(xùn)練2碘單質(zhì)在水溶液中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大，這是因?yàn)?)ACCl4與I2相對(duì)分子質(zhì)量相差較小，而H2O與I2相對(duì)分子質(zhì)量相差較大BCCl4與I2都是直線形分子，而H2O不是直線形分子CCCl4和I2都不含氫元素，而H2O中含有氫元素DCCl4和I2都是非極性分子，而H2O是極性分子答案D解析根據(jù)“相似相溶規(guī)則”：極性分子組成的溶質(zhì)易溶于極性分子組成的溶劑，難溶于非極性分子組成的溶劑；非極性分子組成的溶質(zhì)易溶于非極性分子組成的溶劑，難溶于極性分子組成的溶劑。CCl4和I2都是非極性分子，而H2O是極性分子，所以碘單質(zhì)在水溶液中溶解度很小，在CCl4中溶解度很大。解題反思利用“相似相溶規(guī)則”判斷分子的極性根據(jù)“相似相溶規(guī)則”，極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑，非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑。通過(guò)溶劑是否有極性，就可判斷出溶質(zhì)分子是否有極性。如苯易溶于四氯化碳，而難溶于水，水為極性分子，而四氯化碳為非極性分子，則苯為非極性分子。三、手性分子1手性碳原子連接四個(gè)不同原子或基團(tuán)的碳原子，稱為手性碳原子，常用*C表示：如，R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基團(tuán)。2手性分子含手性碳原子的分子稱手性分子。例3某鏈烴B的分子式為C7H10，在B的各種結(jié)構(gòu)(不考慮結(jié)構(gòu))中，含有手性碳原子且與足量H2發(fā)生加成反應(yīng)后仍具有光學(xué)活性的有機(jī)物有五種，已知其中兩種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為寫出另外三種的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式并標(biāo)出分子中的手性碳原子。答案解析鏈烴C7H10與足量H2發(fā)生加成反應(yīng)生成烷烴C7H16，若它具有光學(xué)活性，必須有1個(gè)碳原子連接4個(gè)不同的原子或基團(tuán)。變式訓(xùn)練3有機(jī)物具有手性，發(fā)生下列反應(yīng)后，仍為手性分子的是()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 B C D答案B解析原有機(jī)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(gè)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(gè)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(gè)取代基也不同，仍具有手性；當(dāng)發(fā)生消去反應(yīng)時(shí)，原手性碳原子生成雙鍵后不再具有手性。故選B。解題反思含雙鍵或叁鍵的碳原子不可能是手性碳原子。1下列敘述中不正確的是()A鹵化氫分子中，鹵素的非金屬性越強(qiáng)，共價(jià)鍵的極性越強(qiáng)，穩(wěn)定性也越強(qiáng)B以極性鍵結(jié)合的分子，一定是極性分子C判斷A2B或AB2型分子為極性分子必須具有極性鍵且空間構(gòu)型不對(duì)稱D非極性分子中，各原子間可能既有極性鍵又有非極性鍵答案B解析在HF、HCl、HBr、HI分子中，鹵素的非金屬性越強(qiáng)，HX鍵的極性越強(qiáng)；以極性鍵結(jié)合的雙原子分子一定是極性分子，但以極性鍵結(jié)合的多原子分子也可能是非極性分子，如CO2是非極性分子；A2B型分子如H2O、H2S等，AB2型分子如SO2等，判斷其是極性分子的根據(jù)是必有極性鍵，且空間構(gòu)型不對(duì)稱。2下列說(shuō)法正確的是()AHOCH2CH(OH)CH2OH與CH3CHClCH2CH3都是手性分子BNH和CH4的空間構(gòu)型相似CBF3與都是平面三角形分子DCO2和H2O都是直線形分子答案B解析手性分子是化學(xué)中結(jié)構(gòu)上鏡像對(duì)稱而又不能完全重合的分子，連有四個(gè)不同原子或基團(tuán)的碳原子稱為手性碳原子，HOCH2CH(OH)CH2OH不是手性分子，A項(xiàng)錯(cuò)誤；NH和CH4的空間構(gòu)型都是正四面體，B項(xiàng)正確；BF3是平面三角形，苯是平面結(jié)構(gòu)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；CO2是直線形分子，而H2O是V形分子，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3下列化合物中含有手性碳原子的是()ACCl2F2BCCH3CH2OHD答案D解析根據(jù)手性碳原子的定義可知，手性碳原子是一個(gè)碳原子上連接4個(gè)不同的原子或基團(tuán)，只有D中物質(zhì)的分子含有連接了4個(gè)不同原子和基團(tuán)的碳原子。4在H2O、NH3、CS2、CH4、N2中：(1)以非極性鍵結(jié)合的非極性分子是_；(2)以極性鍵相結(jié)合，具有直線形結(jié)構(gòu)的非極性分子是_；(3)以極性鍵相結(jié)合，具有三角錐型結(jié)構(gòu)的極性分子是_；(4)以極性鍵相結(jié)合，具有正四面體結(jié)構(gòu)的非極性分子是_；(5)以極性鍵相結(jié)合，具有V形結(jié)構(gòu)的極性分子是_。答案(1)N2(2)CS2(3)NH3(4)CH4(5)H2O5雙氧水(H2O2)是一種醫(yī)用消毒殺菌劑，已知H2O2分子的結(jié)構(gòu)如右圖所示：H2O2分子不是直線形的，兩個(gè)H原子猶如在半展開(kāi)的書的兩面紙上，書面夾角為9352，而兩個(gè)OH鍵與OO鍵的夾角均為9652。試回答下列問(wèn)題：(1)下列關(guān)于H2O2的說(shuō)法中正確的是_。a分子中有極性鍵b分子中有非極性鍵c氧原子的軌道發(fā)生sp2雜化d分子是非極性分子(2)H2O2分子間易形成氫鍵，該氫鍵的表示式是_。(3)H2O2難溶于CS2，主要原因是_。(4)H2O2易溶于水，主要原因是_。(5)H2O2分子中氧元素的化合價(jià)為_(kāi)，原因是_。答案(1)ab(2)HOH(3)因?yàn)镠2O2為極性分子，CS2為非極性分子，根據(jù)“相似相溶規(guī)則”可知H2O2難溶于CS2(4)H2O2易與H2O分子間形成氫鍵且H2O和H2O2均為極性分子(5)1因?yàn)镺O鍵為非極性鍵，OH鍵為極性鍵，共用電子對(duì)偏向于氧，故氧元素顯1價(jià)解析(1)在H2O2中HO鍵為極性鍵，OO鍵為非極性鍵；根據(jù)H2O2的空間構(gòu)型可知，H2O2為極性分子；O原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為4，O原子為sp3雜化。(2)H2O2中含有HO鍵，故分子間能形成氫鍵，表示為HOH。(3)H2O2為極性分子，CS2為非極性分子，根據(jù)“相似相溶規(guī)則”知H2O2難溶于CS2。(4)H2O2和H2O分子均為極性分子，且H2O2與H2O分子之間易形成氫鍵，因此H2O2易溶于水。(5)只有共用電子對(duì)發(fā)生偏移才能決定元素在化合物中的化合價(jià)。基礎(chǔ)過(guò)關(guān)一、鍵的極性與分子的極性1下列物質(zhì)中，由極性鍵構(gòu)成的非極性分子是()A氯仿 B干冰 C石炭酸 D白磷答案B解析A項(xiàng)，氯仿是極性鍵形成的極性分子，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，干冰是直線形，分子對(duì)稱，是極性鍵形成的非極性分子，故B正確；C項(xiàng)，石炭酸是非極性鍵形成的非極性分子，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，白磷是正四面體結(jié)構(gòu)，非極鍵形成的非極性分子，故D錯(cuò)誤；故選B項(xiàng)。2可確定乙二醇分子是否有極性的實(shí)驗(yàn)是()A測(cè)定沸點(diǎn)B測(cè)靜電對(duì)液流影響C測(cè)定蒸氣密度D測(cè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體摩爾體積答案B解析極性分子的正電荷重心與負(fù)電荷重心不重合，極性分子雖然整體不帶電，但每一個(gè)乙醇分子都有帶電的極性端，也可以理解為部分區(qū)域帶電，所以它在電場(chǎng)作用下，會(huì)定向運(yùn)動(dòng)，所以測(cè)靜電對(duì)液流影響，可以判斷分子是否有極性；而測(cè)定沸點(diǎn)、測(cè)定蒸氣密度、測(cè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體摩爾體積等均不能判斷分子極性；故選B。二、極性分子與非極性分子的判斷3已知CO2、BF3、CH4、SO3都是非極性分子，NH3、H2S、H2O、SO2都是極性分子，由此可推知ABn型分子是非極性分子的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律是()A分子中不能含有氫原子B在 ABn分子中A原子沒(méi)有孤對(duì)電子(或A原子最外層電子均已成鍵)C在ABn分子中每個(gè)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)和鍵能都相等D分子中所有原子均在同一平面內(nèi)答案B解析CO2、CH4、BF3中所有電子都參與形成了共價(jià)鍵，都不含孤電子對(duì)，分子都是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，為非極性分子。HF、H2O、NH3都含有孤電子對(duì)，分子都是不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，為極性分子。ABn分子的極性取決于分子的空間構(gòu)型是否對(duì)稱，而對(duì)稱性與分子是否含有孤電子對(duì)有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)。4NF3分子中的中心原子采取sp3雜化，下列有關(guān)敘述正確的是()ANF3分子的空間構(gòu)型為三角錐型BNF3分子的空間構(gòu)型為平面三角形CNF3分子的NF鍵夾角與CH4分子中的CH鍵的夾角相等DNF3分子是非極性分子答案A解析N原子以sp3雜化形成4個(gè)雜化軌道，其中1個(gè)軌道已填入孤電子對(duì)，另外3個(gè)則與F原子的p電子形成共價(jià)鍵，所以NF3為三角錐型，由于孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用，NF鍵的鍵角小于CH4分子中的鍵角。5下列敘述正確的是()ANO、N2O、NO2、NH3都是非極性分子BCO2、SO3、BCl3、NF5都是非極性分子CH2O、NH3是極性分子，HCl、CH4是非極性分子DPCl5、NCl3、SO3、BF3、CCl4都是非極性分子答案B解析根據(jù)ABn型分子中，中心原子的化合價(jià)的絕對(duì)值等于該元素的價(jià)電子數(shù)時(shí)，該分子為非極性分子，若不相等則為極性分子，可判斷：A項(xiàng)中中心原子N原子價(jià)電子數(shù)為5，四種化合物中沒(méi)有一種氮元素的化合價(jià)為5，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)中心原子C、S、B、N的化合價(jià)等于其價(jià)電子數(shù)，CO2、SO3、BCl3、NF5均為非極性分子，故B項(xiàng)正確；HCl是極性分子，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；NCl3分子中N原子化合價(jià)與其價(jià)電子數(shù)不等，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。三、溶解性6含硫單質(zhì)的水可防治皮膚病，而硫難溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，要增大硫在水中的分散程度，可將硫先放入溶劑R中，再將所得液體分散在水中，則R可以是()ACS2 B酒精 CCCl4 D鹽酸答案B解析硫難溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，要增大硫在水中的分散程度，可將硫先放入溶劑R中，再將所得液體分散在水中，則S應(yīng)該易溶于R中且和水互溶，CS2、CCl4和水不互溶，S難溶于稀鹽酸，所以CS2、CCl4和鹽酸都不符合條件，S微溶于酒精且酒精和水互溶，所以R可以是酒精，故選B。7根據(jù)“相似相溶規(guī)則”，你認(rèn)為下列物質(zhì)在水中溶解度較大的是()A乙烯B二氧化碳C二氧化硫D氫氣答案C解析水分子為極性分子，水是極性溶劑，C2H4、CO2、H2三種分子均為非極性分子，SO2是極性分子，根據(jù)“相似相溶規(guī)則”可知C項(xiàng)正確。8二甘醇可作溶劑、紡織助劑等，一旦進(jìn)入人體會(huì)導(dǎo)致急性賢衰竭，危及生命。二甘醇的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是HOCH2CH2OCH2CH2OH。下列有關(guān)二甘醇的敘述正確的是()A符合通式CnH2nO3B分子間能形成氫鍵C分子間不存在范德華力D能溶于水，不溶于乙醇答案B解析二甘醇的分子式為C4H10O3，符合通式CnH2n2O3。二甘醇分子之間能形成OHO氫鍵，也存在范德華力。由“相似相溶規(guī)則”可知，二甘醇能溶于水和乙醇。四、手性碳原子和手性分子9下列有機(jī)物分子中屬于手性分子的是()乳酸CH3CH(OH)COOH2丁醇丙三醇A只有 B和 C D答案C解析先寫出各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：、中存在手性碳原子(用*標(biāo)記的)，而中中間的碳原子連有兩個(gè)相同的CH2OH，不是手性碳原子，故選C。10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互為同系物答案B解析本題很容易看成鏡面對(duì)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)。能力提升11已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第一個(gè)長(zhǎng)周期，短周期元素Y原子的最外層電子數(shù)比內(nèi)層電子總數(shù)少3，它們形成化合物的分子式是XY4。試回答下列問(wèn)題：(1)X元素的原子基態(tài)時(shí)電子排布式為_(kāi)，Y元素原子的外圍軌道表示式為_(kāi)。(2)若X、Y兩元素電負(fù)性分別為1.8和3.0，試判斷XY4中X與Y之間的化學(xué)鍵為_(kāi)(填“共價(jià)鍵”或“離子鍵”)。(3)該化合物的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)型，中心原子的軌道雜化類型為_(kāi)，分子為_(kāi)(填“極性分子”或“非極性分子”)。(4)該化合物在常溫下為液體，該液體微粒間的作用力是_。(5)該化合物的沸點(diǎn)與SiCl4比較：_(填化學(xué)式)的沸點(diǎn)高，原因是_。答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2(2)共價(jià)鍵(3)正四面體sp3雜化非極性分子(4)范德華力(5)GeCl4組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，熔、沸點(diǎn)越高解析依題意，X為第4周期第A族元素Ge，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2，Y元素原子的最外層電子數(shù)比內(nèi)層電子總數(shù)少3，則Y是氯，Y元素原子的外圍軌道表示式為。XY4中X與Y形成的是共價(jià)鍵，空間構(gòu)型為正四面體型，中心原子為sp3雜化，為非極性分子，微粒間的作用力是范德華力。12已知N、P同屬于元素周期表的第A族元素，N在第2周期，P在第3周期。NH3分子呈三角錐型，N原子位于錐頂，3個(gè)H原子位于錐底，NH鍵間的夾角是107.3。(1)PH3分子與NH3分子的空間構(gòu)型關(guān)系是_(填“相同”、“相似”或“不相似”)，PH鍵_(填“有”或“無(wú)”，下同)極性，PH3分子_極性。(2)NH3與PH3相比，熱穩(wěn)定性更強(qiáng)的是_。(3)NH3與PH3在常溫、常壓下都是氣體，但NH3比PH3易液化，其主要原因是_(填字母，下同)。A鍵的極性NH比PH強(qiáng)B分子的極性NH3比PH3強(qiáng)C相對(duì)分子質(zhì)量PH3比NH3大DNH3分子之間存在特殊的分子間作用力(4)NCl3是一種淡黃色油狀液體，下列對(duì)NCl3的有關(guān)描述正確的是_。a該分子呈平面三角形b該分子為非極性分子c它的沸點(diǎn)比PCl3的低d因NCl鍵的鍵能大，所以NCl3沸點(diǎn)高答案(1)相似有有(2)NH3(3)D(4)c解析(1)N原子與P原子結(jié)構(gòu)相似，NH3分子與PH3分子的結(jié)構(gòu)也相似，PH鍵為不同元素原子之間形成的共價(jià)鍵，為極性鍵。(2)由N、P在元素周期表中的位置關(guān)系和元素周期律知，N比P的非金屬性強(qiáng)。由元素的非金屬性與氫化物之間的熱穩(wěn)定性關(guān)系知，NH3比PH3的熱穩(wěn)定性強(qiáng)。(3)“易液化”屬于物質(zhì)的物理性質(zhì)，NH3與PH3都是通過(guò)共價(jià)鍵形成的分子，物理性質(zhì)與化學(xué)鍵無(wú)關(guān)。按照范德華力與物質(zhì)的物理性質(zhì)的關(guān)系分析，應(yīng)該是PH3比NH3的沸點(diǎn)高，PH3比NH3易液化。但由于NH3存在分子間氫鍵，故NH3比PH3易液化。(4)NCl3中N原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為4，孤電子對(duì)數(shù)為1，所以該分子為三角錐型，由于3個(gè)NCl極性鍵的排列不對(duì)稱，所以該分子為極性分子。NCl3與PCl3的組成和結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量NCl3小于PCl3，沸點(diǎn)NCl3低于PCl3。NCl3的沸點(diǎn)與NCl鍵的鍵能無(wú)關(guān)。13如圖是元素周期表的一部分。表中所列的字母分別代表一種化學(xué)元素。試回答下列問(wèn)題：(1)請(qǐng)寫出H的單質(zhì)與二氧化碳反應(yīng)的方程式：_。(2)D的氣態(tài)氫化物的價(jià)層電子對(duì)互斥模型為_(kāi)，其中心原子的雜化類型為_(kāi)。(3)G、H和I的第一電離能數(shù)值由大到小的順序?yàn)開(kāi)(用元素符號(hào)作答)。(4)由A、C、D形成的ACD分子中，含有_個(gè)鍵，_個(gè)鍵。(5)要證明太陽(yáng)上是否含有R 元素，可采用的方法是_。(6)元素M的化合物(MO2Cl2)在有機(jī)合成中可作氧化劑或氯化劑，能與許多有機(jī)物反應(yīng)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：與M同周期的所有元素的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與M原子相同的元素還有_(填元素符號(hào))。MO2Cl2常溫下為深紅色液體，能與CCl4、CS2等互溶，據(jù)此可判斷MO2Cl2是_(填“極性”或“非極性”)分子。答案(1)2MgCO22MgOC(2)四面體型sp3(3)MgAlNa(4)22(5)對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行光譜分析(6)K、Cu非極性解析根據(jù)元素在周期表中的位置知，從AR分別是H、Li、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Cr、Fe、He元素，(1)H單質(zhì)是鎂，鎂在二氧化碳中燃燒生成氧化鎂和C，方程式為2MgCO22MgOC。(2)D的氣態(tài)氫化物是氨氣，氨氣分子中N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且含有一對(duì)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論知價(jià)層電子對(duì)互斥模型為四面體，N原子雜化方式為sp3。(3)同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢(shì)，但第A族、第A族元素第一電離能大于其相鄰元素，所以第一電離能MgAlNa。(4)由A、C、D形成的ACD分子中為HCN，其結(jié)構(gòu)式為HCN，共價(jià)單鍵為鍵、共價(jià)叁鍵中含有一個(gè)鍵、兩個(gè)鍵，所以該分子中含有兩個(gè)鍵、兩個(gè)鍵。(5)采用光譜分析可以確定元素，所以可以采用光譜分析確定He元素；(6)M是Cr元素，其原子最外層有1個(gè)電子，所以與M同周期的所有元素的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與M原子相同的元素還有K、Cu。非極性分子的溶質(zhì)極易溶于非極性分子的溶劑，溶質(zhì)都是非極性分子，所以MO2Cl2是非極性分子。拓展探究14回答下列問(wèn)題：(1)NH3在水中的溶解度是常見(jiàn)氣體中最大的。下列因素與NH3的水溶性沒(méi)有關(guān)系的是_。(填字母，下同)aNH3和H2O都是極性分子bNH3在水中易形成氫鍵cNH3溶于水建立了以下平衡：NH3H2ONH3H2ONHOHdNH3是一種易液化的氣體NH3溶于水時(shí)，大部分NH3與H2O通過(guò)氫鍵結(jié)合形成NH3H2O分子。根據(jù)氨水的性質(zhì)推知NH3H2O的結(jié)構(gòu)式為_(kāi)。a.b.c.d.(2)在苯、CH3OH、HCHO、CS2、CCl4五種有機(jī)溶劑中，碳原子采取sp2雜化的分子有_(填序號(hào))，CS2分子的空間構(gòu)型是_。CO2與CS2相比，_的熔點(diǎn)較高。(3)金屬鎳粉在CO氣流中輕微加熱，生成無(wú)色揮發(fā)性液體Ni(CO)4，呈正四面體構(gòu)型。Ni(CO)4易溶于下列_(填字母)。a水bCCl4cC6H6(苯)dNiSO4溶液(4)甲醛、甲醇和甲酸等碳原子個(gè)數(shù)較少的醛、醇和羧酸均易溶于水，而甲烷、甲酸甲酯難溶于水，試解釋其原因_。(5)下列分子中若有手性分子，請(qǐng)用“*”標(biāo)出其手性碳原子；若無(wú)手性分子，此小題不必作答。abcdCH3CHClCH2CHO答案(1)db(2)直線形CS2(3)bc(4)甲醛、甲醇和甲酸等碳原子個(gè)數(shù)較少的醛、醇、羧酸都能與H2O分子間形成氫鍵，而CH4、HCOOCH3與水分子間難形成氫鍵(5)解析(1)NH3極易溶于水主要是因?yàn)镹H3分子與H2O分子間形成氫鍵，另外還有其他原因，NH3和H2O都是極性分子，NH3和H2O能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。NH3易液化是因?yàn)镹H3分子之間易形成氫鍵，而不是NH3與H2O分子之間的作用。從氫鍵的形成原理上講，a、b都成立；但從空間構(gòu)型上講，由于氨分子是三角錐型，易于提供孤電子對(duì)，所以，以b方式結(jié)合空間位阻最小，結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定；從事實(shí)上講，依據(jù)NH3H2ONHOH，可知答案為b。(2)苯、CH3OH、HCHO、CS2、CCl4分子中碳原子的雜化方式分別是sp2、sp3、sp2、sp、sp3。CS2、CO2分子的空間構(gòu)型都是直線形，根據(jù)結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量越大范德華力越大，熔、沸點(diǎn)越高，故CS2的熔點(diǎn)高于CO2。(3)由常溫下Ni(CO)4易揮發(fā)，可知Ni(CO)4為共價(jià)化合物分子，由于Ni(CO)4為正四面體構(gòu)型，所以Ni(CO)4為非極性分子，根據(jù)“相似相溶規(guī)則”，Ni(CO)4易溶于CCl4和苯。(4)由有機(jī)物與H2O分子間能否形成氫鍵的角度思考其原因。(5)手性碳原子必須是連有4個(gè)不同的原子或基團(tuán)。