資源簡介

(共54張PPT)
專題4　分子空間結構與物質性質
第一單元　分子的空間結構
第二課時　分子的極性　手性分子
學習目標：1.厘清共價鍵的極性與分子極性之間的關系，學會判斷分子極性的方法。 2.能夠根據“相似相溶規則”分析物質在不同溶劑中溶解性的變化。3.知道手性異構 體和手性分子，會判斷手性碳原子。
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研習任務一　分子的極性
教材　認知
1. 極性分子和非極性分子
（1）極性分子：正電荷重心和負電荷重心 的分子。如HCl、CO、 NH3等。
（2）非極性分子：正電荷重心和負電荷重心 的分子。如H2、CO2、 CH4等。
不相重合　
相重合　
2. 分子極性的判斷方法
（1）雙原子分子
相同元素原子構成的單質分子，分子的正、負電荷重心重合，為 分子。
不同元素原子構成的雙原子分子，分子的正、負電荷重心不重合，為 分子。
（2）多原子分子
如果形成分子的共價鍵為極性鍵，若分子空間結構為中心對稱結構，則為 分子，如CO2；若分子空間結構為非中心對稱結構，則為 分子，如H2O。
非極性　
極性　
非極
性　
非極性　
極性　
3. 分子的極性對物質性質的影響
（1）分子的極性對物質的 、 、 等物理性質有顯著的影 響。一般情況下，極性分子的熔、沸點比非極性分子的熔、沸點高。
（2）相似相溶規則
一般情況下，由極性分子構成的物質易溶于 溶劑，如NH3易溶于水；由非極 性分子構成的物質易溶于 溶劑，如I2易溶于CCl4。
熔點　
沸點　
溶解性　
極性　
非極性　
√
√



問題　探討
1. 由極性鍵形成的分子中，怎樣判斷正電荷的重心和負電荷的重心是否重合？
提示：通過分子的空間結構，對稱分子正、負電荷的重心重合；不對稱分子正、負電 荷重心不重合。
2. 含極性鍵的分子一定是極性分子嗎？
提示：不一定。CO2為含極性鍵的非極性分子；H2O 為含極性鍵的極性分子。
3. 判斷HCl、CO2、NH3、CH4分子的極性。
提示：極性分子：HCl、NH3；非極性分子：CO2、CH4。
4. 判斷CH3Cl分子的極性。
提示：CH3Cl為極性分子。
5. 如何理解NH3與CH4在水中的溶解度不同？
提示：NH3分子是三角錐形分子，具有較強的極性，根據相似相溶規則，NH3易溶于 極性溶劑水中；另外，由于NH3與H2O分子間可形成氫鍵，也促進了NH3的溶解；NH3 與H2O反應，也是NH3在水中溶解度大的原因之一。而CH4分子是正四面體結構，盡 管C—H鍵也有極性，但CH4分子為非極性分子，根據相似相溶規則，CH4分子難溶于 極性溶劑水中。
應用　體驗
A. SO2、H2O、NH3
B. CH4 、C2H4、C6H6
C. N2、Cl2、O3
D. H2O2、C2H6、PCl3
解析：SO2、H2O、NH3三種分子都是含有極性鍵的極性分子，A錯誤；CH4中碳氫鍵 為極性鍵，分子為正四面體結構，是非極性分子，C2H4是平面結構，是非極性分子， C6H6 是平面正六邊形結構，是非極性分子，B正確；N2、Cl2、O3都只含非極性鍵，C 錯誤；H2O2、PCl3都是極性分子，D錯誤。
B
A. CH4、CCl4都是含有極性鍵的非極性分子
B. NH3、CO、CO2都是極性分子
C. HF、HCl、HBr、HI的穩定性依次增強
D. CS2、H2O、C2H2都是直線形分子
解析：CH4和CCl4均為正四面體結構，均是含極性鍵的非極性分子，A正確；CO2是直 線形的非極性分子，B錯誤；非金屬性：F＞Cl＞Br＞I，氣態氫化物穩定性：HF＞ HCl＞HBr＞HI，C錯誤；CS2、C2H2為直線形，H2O是V形，D錯誤。
A
A. NCl3晶體為共價晶體
B. 分子中N—Cl鍵是非極性共價鍵
C. NCl3是一種含極性鍵的極性分子
D. N—Cl鍵能大，故NCl3沸點高
解析：由題意可知，三氯化氮常溫下為液體，則NCl3晶體為分子晶體，故A錯誤；不 同非金屬元素之間形成極性共價鍵，則分子中N—Cl鍵是極性共價鍵，故B錯誤； NCl3分子中存在N—Cl極性鍵，分子呈三角錐形，分子結構不對稱，為極性分子，故 C正確；分子晶體的相對分子質量決定其沸點，則雖然N—Cl鍵能大，但NCl3沸點 低，故D錯誤。
C
①HCl易溶于水　②NH3易溶于水?、跱2難溶于水?、蹾ClO4是強酸　⑤鹽酸是強酸　 ⑥氫氟酸是弱酸　⑦HF很穩定?、喟琢纂y溶于水而易溶于二硫化碳
A. ①④⑤⑥ B. ①②③⑧
C. ⑥⑦⑧ D. ④⑤
B
解析：HCl屬于極性分子易溶于極性溶劑水，①正確；NH3屬于極性分子易溶于極性 溶劑水，②正確；N2屬于非極性分子難溶于極性溶劑水，③正確；HClO4在溶液中完 全電離，是強酸，與相似相溶規則無關，④錯誤；鹽酸中的HCl在溶液中完全電離， 是強酸，與相似相溶規則無關，⑤錯誤；氫氟酸在溶液中部分電離，是弱酸，與相似 相溶規則無關，⑥錯誤；HF很穩定，是因為H—F鍵能很大，不易被破壞，與相似相 溶規則無關，⑦錯誤；白磷屬于非極性分子，難溶于極性溶劑水，二硫化碳是直線形 結構，屬于非極性分子，因此白磷易溶于非極性溶劑二硫化碳，⑧正確。
5. 回答下列問題：
①H2 ②O2 ③HCl ④P4 ⑤C60
⑩NH3 BF3 CH4 SO3 CH3Cl Ar H2O2
（2）屬于非極性分子的是 ，
屬于極性分子的是 。
①②④⑤　
③⑥⑧
⑨⑩ 　
⑦ 　
①②④⑤⑥⑦
③⑧⑨⑩ 　
分子極性的判斷方法
（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，空間結構對稱的是非極性分子；空間結構不對稱的 是極性分子。
（4）判斷AB n 型分子極性的經驗規律
①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，則為非極性分子；若 不等，則為極性分子。
②若中心原子有孤電子對，則為極性分子；若無孤電子對，則為非極性分子。
如CS2、BF3、SO3、CH4為非極性分子；H2S、SO2、NH3、PCl3為極性分子。
（5）鍵極性、空間結構判斷
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研習任務二　手性分子
教材　認知
1. 手性異構體和手性分子
和 完全相同，如同左手和右手一樣互為鏡像，在三維空 間里不能 的一對分子互稱手性異構體。有手性異構體的分子稱為手性分子。
組成　
原子的排列方式　
重疊　
2. 分子是否表現為手性的判斷
有機物具有手性是由于其分子中含有手性碳原子。如果1個碳原子所連接的4個原子或 基團各不相同，那么該碳原子為手性碳原子，用*C來表示。如： —R3， R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基團。所以，判斷一種有機物是否具有手性異構 體，就看其含有的碳原子是否連有4個不同的原子或基團。例如， 中含有的手性碳原子是 （標“*”號的碳原子表示手性碳原子）。
3. 手性異構體的性質
（1）相同點
一對手性異構體的 性質（如熔點、沸點、密度等）基本相同。
（2）不同點
它們的 和 往往不同。例如，苧烯的一對手性異構體的氣味就 完全不同，其中一種異構體存在于云杉的球果中，具有松節油的氣味；而另一種存在 于橙子中，具有橙子的氣味。
物理　
旋光性　
生理作用　
問題　探討
1. 乳酸的結構為 ，其分子結構中有幾個手性碳原子？用*將手性 碳原子標出來。
提示：只有一個手性碳原子：
。
2. 有機物 具有手性，若它與H2發生加成反應后，其產物還有 手性嗎？
提示：該有機物與H2發生加成反應后的產物是 ，該物質不存在 手性碳原子，無手性。
A. 互為手性異構體的分子互為鏡像
B. 利用手性催化劑催化合成可主要得到一種手性分子
C. 手性異構體分子組成相同
D. 手性異構體性質完全相同
解析：具有完全相同的組成和原子排列方式的一對分子，如同左手與右手一樣互為鏡 像，卻在三維空間里不能重疊，互為手性異構體，但手性異構體的分子結構不同，其 性質也不完全相同，故A、C項正確，D項不正確；手性催化劑只催化或主要催化一種 手性分子的合成，故可以只得到或主要得到一種手性分子，B項正確。
D
A. B.
C. D.
C
解析：由題意可知，A、B、D項中的物質均各有1個手性碳原子，C項中物質有2個手 性碳原子。
A. CH3CH（CH3）2 B. CH3CH2OH
C. HOCH2CHBrCH3 D. CH3CHO
解析：有機物分子中只要有手性碳原子，該有機物就屬于手性分子，只有C項中有手 性碳原子。
C
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
解析：由莽草酸的結構簡式 看出，連有羥基的3個碳原子都是手性碳原子 （標記“*”的碳原子）。
C
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課時作業
A. SO2 B. NH3
C. BBr3 D. COCl2
解析：根據價層電子對互斥模型可得四種分子的結構如 下： 、 、 、 。SO2、NH3分子中含有極性鍵， 各鍵空間排列不對稱，為極性分子；C項，雖然BBr3分子中含有極性鍵，但各鍵的空 間排列對稱，為非極性分子；D項，COCl2分子中正、負電荷的重心不重合，為極性 分子。
C
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A. SO2 B. HCHO
C. CCl4 D. C2H5OH
解析：SO2、HCHO、C2H5OH均為極性分子，根據相似相溶規則，它們均易溶于水， CCl4為非極性分子，難溶于水。
C
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A. CH4和H2O B. CO2和HCl
C. NH3和H2S D. HCN和BF3
解析：極性鍵是存在于不同元素原子之間的共價鍵；極性分子是分子的正電荷重心和 負電荷重心不重合的分子。NH3是呈三角錐形的極性分子；CO2是呈直線形的非極性 分子；H2O、H2S都是呈V形的極性分子；HCl、HCN都是呈直線形的極性分子；CH4 是呈正四面體形的非極性分子，BF3是呈平面三角形的非極性分子。
C
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A. NH3是極性分子，分子中N原子處在3個H原子所組成的三角形的中心
B. CCl4是非極性分子，分子中C原子處在4個Cl原子所組成的正方形的中心
C. H2O是極性分子，分子中O原子不處在2個H原子連線的中央
D. CO2是非極性分子，分子中C原子不處在2個O原子連線的中央
解析：NH3中的N原子以sp3雜化，形成三角錐形結構，電荷分布不對稱，是極性分 子，A錯誤；CCl4分子中C—Cl鍵為極性鍵，碳原子采取sp3雜化，且無孤電子對，分 子空間結構為正四面體形，碳原子位于正四面體的中心，B錯誤；H2O分子中H—O鍵 為極性鍵，氧采取sp3雜化，且有兩對孤電子對，分子空間結構為V形，整個分子電荷 分布不對稱，為極性分子，C正確；CO2分子中碳采取sp雜化，分子空間結構為直線 形，分子為非極性分子，碳原子位于2個氧原子連線的中央，D錯誤。
C
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A. CCl4與I2的相對分子質量相差較小，而H2O與I2的相對分子質量相差較大
B. CCl4與I2都是直線形分子，而H2O不是直線形分子
C. CCl4和I2都不含氫元素，而H2O中含氫元素
D. CCl4和I2都是非極性分子，而H2O是極性分子
解析：因水分子為極性分子，CCl4、I2分子均為非極性分子，根據“相似相溶規 則”，碘單質在水中的溶解度很小，但在CCl4中的溶解度很大，故選D。
D
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A. 鹵化氫易溶于水，也易溶于CCl4
B. 白磷（P4）易溶于CS2，但難溶于水
C. 碘易溶于苯，微溶于水
D. NaCl易溶于水，難溶于CCl4
解析：鹵化氫、水是極性分子，CCl4、P4、CS2、碘、苯都是非極性分子，根據“相 似相溶規則”，鹵化氫難溶于CCl4。
A
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①乳酸[CH3CH（OH）COOH]
②2－丁醇[CH3CH（OH）CH2CH3]
③
④丙三醇（ ）
A. 只有① B. ①和②
C. ①②③ D. ①②③④
C
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A. 二者互為同分異構體
B. 二者是同一物質
C. 二者是手性分子
D. 二者互為同系物
解析：手性分子中應含有不對稱碳原子，即同一個碳原子上連有四個不同的原子或基 團，所以二者不是手性分子；二者的分子式相同，結構也相同，故二者是同一物質。
B
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A. 分子中N、O間形成的共價鍵是非極性鍵
B. 分子中四個氮原子共平面
C. 該物質的分子是極性分子
D. 該物質分子中氮原子之間的共價鍵為π鍵
解析：N和O兩種原子之間形成的共價鍵是極性鍵，A錯誤；該分子中四個氮原子不 可能共平面，B錯誤；由該分子的空間結構可知，分子空間結構不對稱，是極性分 子，C正確；該物質分子中氮原子之間的共價鍵為σ鍵，D錯誤。
C
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A. T元素有一種單質的立體構型為正四面體形
B. ZQ分子中含有1個σ鍵和2個π鍵
C. X和Q元素能形成兩種只含極性鍵的極性分子
D. Z與X、Q元素均能形成直線形非極性分子
C
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解析：X元素原子的M能層的p軌道上有兩個未成對電子且無空軌道，X為S；Z元素原 子的L能層的p軌道有一個空軌道，Z為C；Q元素原子的L能層的p軌道上只有一對成 對電子，Q為O；T元素原子M能層上p軌道有3個未成對電子，T為P。白磷的立體構型 為正四面體形，A正確；CO分子的結構式為C≡O，其中含有1個σ鍵和2個π鍵，B正 確；SO2為V形分子，屬于極性分子，SO3為平面三角形分子，屬于非極性分子，C錯 誤；CS2與CO2的結構相似，均為直線形分子，屬于非極性分子，D正確。
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11. 在HF、H2S、NH3、CO2、CCl4、N2、C60、SO2分子中：
（1）以非極性鍵結合的非極性分子是 。
解析：HF是以極性鍵形成的極性分子；H2S中心原子S上的孤電子對數為2，成鍵電子 對數為2，價層電子對數為4，為V形結構，H2S是極性鍵形成的極性分子；NH3中心原 子N上的孤電子對數為1，成鍵電子對數為3，價層電子對數為4，NH3為三角錐形結 構，NH3是極性鍵形成的極性分子；CO2中心原子C上的孤電子對數為0，成鍵電子對 數為2，價層電子對數為2，CO2為直線形結構，CO2是極性鍵形成的非極性分子； CCl4中心原子C上的孤電子對數為0，成鍵電子對數為4，價層電子對數為4，CCl4為正 四面體結構，CCl4是極性鍵形成的非極性分子；N2是非極性鍵形成的非極性分子； C60是非極性鍵形成的非極性分子；SO2中心原子S上的孤電子對數為1，成鍵電子對數 為2，價層電子對數為3，SO2為V形結構，SO2是極性鍵形成的極性分子。（1）以非 極性鍵相結合的非極性分子是N2、C60。
N2、C60
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（2）以極性鍵相結合，具有直線形結構的非極性分子是 。
解析：HF是以極性鍵形成的極性分子；H2S中心原子S上的孤電子對數為2，成鍵電子 對數為2，價層電子對數為4，為V形結構，H2S是極性鍵形成的極性分子；NH3中心原 子N上的孤電子對數為1，成鍵電子對數為3，價層電子對數為4，NH3為三角錐形結 構，NH3是極性鍵形成的極性分子；CO2中心原子C上的孤電子對數為0，成鍵電子對 數為2，價層電子對數為2，CO2為直線形結構，CO2是極性鍵形成的非極性分子； CCl4中心原子C上的孤電子對數為0，成鍵電子對數為4，價層電子對數為4，CCl4為正 四面體結構，CCl4是極性鍵形成的非極性分子；N2是非極性鍵形成的非極性分子； C60是非極性鍵形成的非極性分子；SO2中心原子S上的孤電子對數為1，成鍵電子對數 為2，價層電子對數為3，SO2為V形結構，SO2是極性鍵形成的極性分子。（2）以極 性鍵相結合，具有直線形結構的非極性分子是CO2。
CO2
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（3）以極性鍵相結合，具有正四面體結構的非極性分子是 。
解析：HF是以極性鍵形成的極性分子；H2S中心原子S上的孤電子對數為2，成鍵電子 對數為2，價層電子對數為4，為V形結構，H2S是極性鍵形成的極性分子；NH3中心原 子N上的孤電子對數為1，成鍵電子對數為3，價層電子對數為4，NH3為三角錐形結 構，NH3是極性鍵形成的極性分子；CO2中心原子C上的孤電子對數為0，成鍵電子對 數為2，價層電子對數為2，CO2為直線形結構，CO2是極性鍵形成的非極性分子； CCl4中心原子C上的孤電子對數為0，成鍵電子對數為4，價層電子對數為4，CCl4為正 四面體結構，CCl4是極性鍵形成的非極性分子；N2是非極性鍵形成的非極性分子； C60是非極性鍵形成的非極性分子；SO2中心原子S上的孤電子對數為1，成鍵電子對數 為2，價層電子對數為3，SO2為V形結構，SO2是極性鍵形成的極性分子。（3）以極 性鍵相結合，具有正四面體結構的非極性分子是CCl4。
CCl4
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（4）以極性鍵相結合，具有三角錐形結構的極性分子是 。
解析：HF是以極性鍵形成的極性分子；H2S中心原子S上的孤電子對數為2，成鍵電子 對數為2，價層電子對數為4，為V形結構，H2S是極性鍵形成的極性分子；NH3中心原 子N上的孤電子對數為1，成鍵電子對數為3，價層電子對數為4，NH3為三角錐形結 構，NH3是極性鍵形成的極性分子；CO2中心原子C上的孤電子對數為0，成鍵電子對 數為2，價層電子對數為2，CO2為直線形結構，CO2是極性鍵形成的非極性分子； CCl4中心原子C上的孤電子對數為0，成鍵電子對數為4，價層電子對數為4，CCl4為正 四面體結構，CCl4是極性鍵形成的非極性分子；N2是非極性鍵形成的非極性分子； C60是非極性鍵形成的非極性分子；SO2中心原子S上的孤電子對數為1，成鍵電子對數 為2，價層電子對數為3，SO2為V形結構，SO2是極性鍵形成的極性分子。（4）以極 性鍵相結合，具有三角錐形結構的極性分子是NH3。
NH3
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（5）以極性鍵相結合，具有V形結構的極性分子是 。
解析：HF是以極性鍵形成的極性分子；H2S中心原子S上的孤電子對數為2，成鍵電子 對數為2，價層電子對數為4，為V形結構，H2S是極性鍵形成的極性分子；NH3中心原 子N上的孤電子對數為1，成鍵電子對數為3，價層電子對數為4，NH3為三角錐形結 構，NH3是極性鍵形成的極性分子；CO2中心原子C上的孤電子對數為0，成鍵電子對 數為2，價層電子對數為2，CO2為直線形結構，CO2是極性鍵形成的非極性分子； CCl4中心原子C上的孤電子對數為0，成鍵電子對數為4，價層電子對數為4，CCl4為正 四面體結構，CCl4是極性鍵形成的非極性分子；N2是非極性鍵形成的非極性分子； C60是非極性鍵形成的非極性分子；SO2中心原子S上的孤電子對數為1，成鍵電子對數 為2，價層電子對數為3，SO2為V形結構，SO2是極性鍵形成的極性分子。（5）以極 性鍵相結合，具有V形結構的極性分子是H2S、SO2。
H2S、SO2
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（6）以極性鍵相結合，而且極性最大的分子是 。
解析：HF是以極性鍵形成的極性分子；H2S中心原子S上的孤電子對數為2，成鍵電子 對數為2，價層電子對數為4，為V形結構，H2S是極性鍵形成的極性分子；NH3中心原 子N上的孤電子對數為1，成鍵電子對數為3，價層電子對數為4，NH3為三角錐形結 構，NH3是極性鍵形成的極性分子；CO2中心原子C上的孤電子對數為0，成鍵電子對 數為2，價層電子對數為2，CO2為直線形結構，CO2是極性鍵形成的非極性分子； CCl4中心原子C上的孤電子對數為0，成鍵電子對數為4，價層電子對數為4，CCl4為正 四面體結構，CCl4是極性鍵形成的非極性分子；N2是非極性鍵形成的非極性分子； C60是非極性鍵形成的非極性分子；SO2中心原子S上的孤電子對數為1，成鍵電子對數 為2，價層電子對數為3，SO2為V形結構，SO2是極性鍵形成的極性分子。（6）以極 性鍵相結合的極性分子是HF、H2S、NH3、SO2，而且極性最大的分子是HF。
HF
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12. 在極性分子中，正電荷重心與負電荷重心間的距離稱為偶極長，通常用 d 表示。 極性分子的極性強弱與偶極長和電荷量（ q ）有關，一般用偶極矩（μ）來衡量。分 子的偶極矩是偶極長和電荷量的乘積，即μ＝ dq 。在非極性分子中，其正、負電荷重 心重合，故μ為0。試回答下列問題：
（1）HCl、CS2、H2S、SO2四種分子中μ＝0的有 。
解析：（1）HCl是由極性鍵形成的雙原子極性分子；根據價層電子對互斥模型可 知，CS2是直線形分子，正、負電荷重心重合，為非極性分子，其偶極矩為0；H2S、 SO2都是V形結構，是極性分子，其μ＞0。
（2）實驗測得：μ（PF3）＝1.03、μ（BCl3）＝0。
①由此可知，PF3分子的空間結構為 。
②BCl3分子的空間結構為 ，中心原子的雜化方式為 。
CS2　
三角錐形　
平面正三角形　
sp2雜化　
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解析：（2）①μ（PF3）＝1.03說明PF3是極性分子，則PF3是三角錐形結構。②μ （BCl3）＝0說明BCl3是非極性分子，其正、負電荷重心重合，應該是平面正三角形 結構；中心原子B與3個Cl原子形成3個共價鍵（沒有孤電子對），即B的雜化方式是 sp2雜化。
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（3）治癌藥物Pt（NH3）2Cl2具有平面四邊形結構，Pt處在四邊形中心，NH3和Cl分 別處在四邊形的4個頂角。已知該化合物有兩種同分異構體，棕黃色化合物的μ＞0， 淡黃色化合物的μ＝0。試寫出兩種同分異構體的結構簡 式： 、 ，在水中溶解度較大的是 （填結構簡式）。
　
　
　
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解析：（3）根據題意，Pt（NH3）2Cl2具有平面四邊形結構，若μ＝0，則為非極性分 子，NH3和Cl分別對稱分布在四邊形的4個頂角上，即正、負電荷重心重合，故淡黃 色化合物的結構簡式為 ；若μ＞0，則為極性分子，NH3和Cl在四邊形 的4個頂角上的分布是不對稱的，即正、負電荷重心不重合，故棕黃色化合物的結構 簡式為 。
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根據相似相溶規則，水是極性分子，因此屬于極性分子的溶質易溶解在水中，即在水 中溶解度較大的是棕黃色化合物，其結構簡式為 。
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13.已知N、P同屬于元素周期表的第ⅤA族元素。NH3呈三角錐形，N原子位于錐頂，3個H原子位于錐底，N—H鍵間的夾角是107°。
（1）N4分子的空間結構為 ，它是一種 （填“極性”或“非極性”） 分子。
非極性　
解析：（1）N4分子呈正四面體形，是一種非極性分子。
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（2）PH3分子與NH3分子的結構 （填“相同”“相似”或“不相 似”），P—H （填“有”或“無”）極性，PH3分子 （填“有” 或“無”）極性。
相似　
有　
有　
解析：（2）NH3分子與PH3分子互為等電子體，結構相似，P—H為不同元素原子之間形成的共價鍵，為極性鍵，PH3分子的空間結構為三角錐形，正、負電荷重心不重合，為極性分子。
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（3）NCl3是一種淡黃色油狀液體，下列對NCl3的有關描述不正確的是 （填字 母）。
a.該分子呈平面三角形
b.該分子中的化學鍵為極性鍵
c.該分子為極性分子
a　
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