新編魯科版化學選修3教師用書：第2章 第2節(jié) 第2課時 分子的空間構型與分子性質(zhì) Word版含解析

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1、新編化學精品資料 第2課時　分子的空間構型與分子性質(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)構之間的關系。(重點) 分 子 的 對 稱 性 [基礎·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原的分子。 2．性質(zhì) 具有對稱性。 3．與分子性質(zhì)的關系 分子的極性、旋光性及化學性質(zhì)都與分子的對稱性有關。 (1)CH4分子是面對稱。(√) (2)NH3和H2O分子是面對稱

2、。(×) (3)CH3—CH3分子是軸對稱。(√) (4)分子的對稱性對物質(zhì)的化學性質(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成一對異構體，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。 【提示】　2個。 [核心·突破] 1．對稱軸：以通

3、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反應相互轉(zhuǎn)化。 4．含有手性碳原子的分子是手性分子。 [題組·沖關] 1．下列分子為手性分子的是(　　) A．CH2Cl2 B． C． D．CH3CH2COOCH2CH3 【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。 【答案】

4、　B 2．有機物具有手性，發(fā)生下列反應后，生成的分子仍有手性的是(　　) ①與H2發(fā)生加成反應?、谂c乙酸發(fā)生酯化反應?、郯l(fā)生水解反應?、馨l(fā)生消去反應 A．①② B．②③ C．①④ D．②④ 【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)生消去反應時，原手性碳原子生成雙鍵后不再具有手性。故選B項。 【答案】　B 3．如下圖中兩分子的關系是(　　) A．互為同分異構體 B．是同一種物質(zhì)

5、 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，構型相同，是同一種物質(zhì)。 【答案】　B 【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·初探] 教材整理1　極性分子與非極性分子

6、 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型和化學鍵類型等結(jié)構特征。 2．應用：(1)判斷一些簡單分子或離子的空間結(jié)構。 ①SO、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，呈四面體空間構型。 ②S

7、O、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)構和性質(zhì)，完成填空。 1．兩分子中化學鍵都為σ鍵(填σ或π)，屬于極性共價鍵。 2．CH4為非極性分子，CH3Cl為極性分子。 3．通常情況下，更易發(fā)生取代反應的是CH3Cl。 [核心·突破] 1．分子的極性與分子空間構型 分子類型 鍵的極性 分子構型 分子極性 代表物 單原子分子 非極性

8、 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

9、 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 ABnC4－n（0＜n＜4且為整數(shù)） 極性鍵 四面體形(不對稱) 極性 CHCl3、CH2Cl2等 2.分子或離子空間構型的確定——等電子原理 (1)互為等電子體應滿足的條件 ①化學通式相同。 ②價電子總數(shù)相等。 (2)等電子原理的應用 ①利用等電子原理可以判斷一些簡單分子或離子的立體構型。如NH3和H3O＋的空間構型相似(三角錐形)；SiCl4、SO、PO都呈正四面體構型。 ②等電子體不僅有相似的空間構型，且有相似的性質(zhì)。 [題組·沖關] 1．

10、下列分子中，各原子均處于同一平面上的是(　　) A．NH3 B．CCl4 C．H2O D．CH4 【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】　C 2．下列說法正確的是(　　) A．由極性鍵構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】　由極性鍵構成的分子若空間構型均勻?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

11、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】　D 3．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(　　) A．A是極性分子，B是非極性分子 B．A是非極性分子，B是極性分子 C．A、B都是極性分子 D．A、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】　B 4．在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2分子

12、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)構的分子是__________________。 【解析】　HF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；CS2與CO2相似

13、，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，正四面體構型，非極性分子；N2是由非極性鍵結(jié)合的非極性分子。 【答案】　(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 ①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。 ②孤對電子法：若中心原子有孤對電子則為極性

14、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(　　) A．NO B．BF3 C．PO D．SO3 【答案】　C 6．下列各組微粒屬于等電子體的是(　　) A．12CO2和14CO B．H2O和NH3 C．NO＋和CN－ D．NO和CO 【解析】　根據(jù)等電子體的條件①原子總數(shù)相同，②最外層電子數(shù)之和相等判斷，NO＋和CN－屬于等電子體。 【答案】　C 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)構相似、物理性質(zhì)相近。 (1)

15、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________。 【解析】　(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是三原子構成的離子，其外層電子數(shù)(即價電子)之和為5＋6×2＋1＝18，SO2、O3也是三原子，價電子總數(shù)為6×3＝18。 【答案】　(1)N2　CO　N2O　CO2　(2)SO2、O3