第3課時分子的空間結構與分子性質(基礎課)第2章微粒間相互作用與物質性質第2節共價鍵與分子的空間結構素養目標1．知道分子可以分為極性分子和非極性分子，知道分子極性與分子中鍵的極性、分子的空間結構密切相關。2．結合實例初步認識分子的手性對其性質的影響。舊知回顧1．極性鍵和非極性鍵——按共用電子是否偏移分類類型形成元素共用電子是否偏移原子電性非極性鍵同種元素兩原子電負性相同，共用電子對不偏移兩原子都不顯電性極性鍵不同種元素共用電子偏向電負性較大的原子電負性較大的原子帶部分負電荷，電負性較小的原子帶部分正電荷舊知回顧2．CH4是正四面體形，BF3是平面三角形，CO2是直線形，這些分子對稱程度較高；NH3是三角錐形，H2O是角形，這些分子的對稱程度較低。3．鹵素單質不易溶于水，易溶于苯、四氯化碳等有機溶劑。必備知識自主預習一、分子中的原子排布與對稱性1．對稱分子(1)概念依據______的旋轉或借助______的反映能夠復原的分子。(2)性質具有____性。(3)與分子性質的關系分子的許多性質如____、旋光性等都與分子的對稱性有關。對稱軸對稱面對稱極性想一想

(1)什么是對稱軸？舉例說明。提示：以甲烷分子為例，以通過碳原子和氫原子的連線為軸旋轉120°或240°時，分子完全恢復原狀，我們稱這條連線為對稱軸。(2)什么是對稱面？舉例說明。提示：以甲烷分子為例，通過碳原子和其中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。2．手性分子旋光性在光通過某些化合物時，光波振動的方向會________________，這種性質稱為旋光性手性具有旋光性的分子本身和它們在鏡中的像，就如同人的左手和右手，相似但不能____，因而稱這類分子表現出手性手性分子具有____的分子叫作手性分子旋轉一定的角度重疊手性不對稱碳原子對于僅通過____連接其他原子的碳原子，當其所連接的四個原子或基團均______時，這個碳原子稱為不對稱碳原子應用①手性分子縮合制蛋白質和核酸；②分析藥物有效成分、異構體的生物活性和毒副作用；③藥物的不對稱合成單鍵不相同判一判

(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)所有的分子都有一定的對稱性。 (

)(2)對稱分子都具有旋光性。 (

)(3)對稱分子一定與物質化學性質有關。 (

)×××二、分子中的電荷分布與極性1．分子極性的實驗探究實驗操作在酸式滴定管中加入四氯化碳，打開活塞讓四氯化碳緩緩流下，將用毛皮摩擦過的橡膠棒靠近四氯化碳液流再向另一酸式滴定管中加入蒸餾水，打開活塞讓蒸餾水緩緩流下，并將用毛皮摩擦過的橡膠棒靠近液流現象四氯化碳液流方向____水流方向________不變發生改變結論四氯化碳液流與橡膠棒之間__電性作用水流與橡膠棒之間__電性作用解釋四氯化碳分子中無正極和負極之分水分子中存在正、負兩極無有2．極性分子和非極性分子類別極性分子非極性分子概念分子內存在__________的分子分子內不存在____________的分子雙原子分子分子內含____鍵分子內含______鍵多原子分子分子內含____鍵，分子空間結構______分子內只含______鍵或分子空間結構對稱正、負兩極正、負兩極

極性非極性極性不對稱非極性3．分子極性的判斷(1)(2)4．分子的極性與分子的性質(1)影響熔、沸點在相對分子質量相同的情況下，極性分子構成的物質比非極性分子構成的物質具有____的沸點。(2)影響溶解度極性分子易溶于__性溶劑，非極性分子易溶于____性溶劑。更高極

非極想一想

NH3、CH4、H2O、CO2四種分子正、負電荷重心重合的是哪些？正、負電荷重心不重合的是哪些？提示：NH3、CH4、H2O、CO2四種分子正、負電荷重心重合的是CH4和CO2，正、負電荷重心不重合的是NH3、H2O。關鍵能力情境探究[情境探究]手性分子的判斷及應用1．有人說“手性分子和鏡像分子完全相同，能重合”，對嗎？二者什么關系？提示：不對。手性分子化學中結構上鏡像對稱而又不能完全重合的分子。一個手性分子和它的鏡像分子互為對映異構體。2．構成不對稱碳原子的條件是什么？提示：與碳原子連接的四個原子或基團均不相同。[歸納總結]1．對映異構體與手性分子具有完全相同的組成和原子排列的一對分子，如同左手與右手一樣互為鏡像，卻在三維空間里不能重疊，互為對映異構體。有對映異構體的分子叫作手性分子。2．手性分子的成因當四個不同的原子或基團連接在同一個碳原子上時，這個碳原子是不對稱碳原子。例如，CHBrClF是一個簡單的手性分子，如圖1所示的兩個分子互為鏡像。又如，丙氨酸分子(不對稱碳原子上連接—H、—CH3、—NH2、—COOH)的手性如圖2所示。3．手性分子的應用生產手性藥物必須把對映異構體分離開，因為對映異構體藥物分子中往往是一種能治病、沒有毒副作用，而另一種卻有毒副作用。按照獲得2001年諾貝爾化學獎的三位科學家的合成方法，可以只得到一種或者主要只得到一種手性分子，不得到或者基本上不得到它的對映異構體，這種獨特的合成方法稱為手性合成。手性催化劑只催化或者主要催化一種手性分子的合成。手性分子在生命科學和生產手性藥物方面有廣泛的應用。[能力達成]1．下列物質中，具有旋光性的是(

)A．甲烷(CH4)B．乙酸(CH3COOH)C．乙醇(C2H6O)D．乳酸(CH3CHOHCOOH)√D

[甲烷分子中C原子連接4個相同的H原子，故甲烷中沒有不對稱碳原子，A錯誤；乙酸分子中沒有不對稱碳原子，B錯誤；乙醇分子中，沒有不對稱碳原子，C錯誤；CH3CHOHCOOH中2號碳原子上分別連有甲基、羥基、氫原子、羧基四種基團，屬于不對稱碳原子，具有旋光性，D正確。]2．(雙選)關于丙氨酸的說法正確的是(

)A．Ⅰ和Ⅱ的結構和性質完全不相同R．Ⅰ和Ⅱ呈鏡面對稱，具有不同的分子極性C．Ⅰ和Ⅱ互為同分異構體D．Ⅰ和Ⅱ中化學鍵的種類與數目完全相同√√CD

[Ⅰ與Ⅱ互為對映異構體，具有相同的官能團，故A錯誤；Ⅰ和Ⅱ呈鏡面對稱，均為極性分子，分子極性相同，故B錯誤；二者分子式相同、結構不同，Ⅰ和Ⅱ互為同分異構體，故C正確；Ⅰ和Ⅱ中化學鍵、官能團均相同，化學鍵的種類與數目完全相同，故D正確。]3．莽草酸的結構簡式如圖所示，其分子中不對稱碳原子的個數為(

)A．1 B．2C．3 D．4√[情境探究]分別在兩個水槽中盛水和CCl4，再分別滴入一滴苯和水，然后用條形磁鐵接近液面，并緩慢移動，水滴跟著移動，而苯滴不移動。判斷分子極性的方法1．產生上述實驗現象的原因是什么？提示：苯分子的空間結構對稱，因此電荷分布均勻，為非極性分子；水分子的空間結構不對稱，因此電荷分布不均勻，為極性分子。2．極性分子中一定含有極性鍵，一定不含非極性鍵嗎？提示：極性分子中一定含有極性鍵，也可能存在非極性鍵。[歸納總結]1．根據分子的對稱性判斷分子極性分子結構對稱，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．根據鍵的極性判斷分子極性3．判斷ABn型分子極性的經驗規律(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，則為非極性分子，否則為極性分子。(2)孤電子對法：若中心原子有孤電子對則為極性分子，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。4．常見分子極性與非極性的判斷分子類型鍵的極性分子對稱性分子極性代表物雙原子分子A2非極性鍵直線形(對稱)非極性H2、O2、Cl2、N2等AB極性鍵直線形(不對稱)極性HF、HCl、CO、NO等分子類型鍵的極性分子對稱性分子極性代表物三原子分子A2B(或AB2)極性鍵直線形(對稱)非極性CO2、CS2等(鍵角180°)極性鍵角形(不對稱)極性H2O(鍵角104.5°)、SO2(鍵角119.5°)等分子類型鍵的極性分子對稱性分子極性代表物四原子分子AB3極性鍵平面三角形(對稱)非極性BF3、BCl3等極性鍵三角錐形(不對稱)極性NH3(鍵角107.3°)等分子類型鍵的極性分子對稱性分子極性代表物五原子分子AB4極性鍵正四面體形(對稱)非極性CH4、CCl4(鍵角109°28′)等ABnC4－n(n<4且為整數)極性鍵四面體形(不對稱)極性CHCl3、CH2Cl2等[能力達成]1．已知BeCl2為共價化合物，兩個Be—Cl鍵間的夾角為180°，則BeCl2屬于(

)A．由極性鍵構成的極性分子B．由極性鍵構成的非極性分子C．由非極性鍵構成的極性分子D．由非極性鍵構成的非極性分子√B

[BeCl2中Be—Cl鍵是不同元素形成的共價鍵，為極性鍵，兩個Be—Cl鍵間的夾角為180°，說明分子是對稱的，正電荷重心與負電荷重心重合，BeCl2屬于非極性分子，故BeCl2是由極性鍵構成的非極性分子，B項正確。]2．“相似相溶”原理：一般來說，由極性分子組成的溶質易溶于極性分子組成的溶劑，非極性分子組成的溶質易溶于非極性分子組成的溶劑。以下事實不能用“相似相溶”原理解釋的是(

)A．HCl易溶于水

B．I2易溶于CCl4C．Cl2可溶于水

D．NH3難溶于苯C

[Cl2為非極性分子，H2O為極性分子，Cl2可溶于水不能用“相似相溶”原理解釋。]√3．(雙選)已知以下信息：①臭氧分子的結構為角形(如圖)②臭氧分子中正電荷和負電荷重心不重合③臭氧在四氯化碳中的溶解度大于在水中的溶解度請根據上述信息判斷下列說法正確的是(

)A．臭氧分子為極性分子

B．臭氧分子為非極性分子C．臭氧分子的極性很大

D．臭氧分子的極性很微弱√√AD

[由于分子中正電荷和負電荷重心不重合，說明臭氧分子為極性分子；由于四氯化碳為非極性分子、水為極性分子，根據分子的溶解性規律，臭氧在四氯化碳中的溶解度大于在水中的溶解度，說明臭氧分子的極性微弱。][教材鏈接][教材觀察·思考]雙氧水是一種醫用消毒殺菌劑。已知H2O2分子的結構如圖所示，H2O2分子不是直線形的，兩個H原子猶如在半展開的書的兩面紙上，書面夾角為93°52′，而兩個O—H鍵與O—O鍵的夾角均為96°52′。試回答：(1)寫出H2O2的電子式，分析H2O2分子中共價鍵的種類有哪些？(2)H2O2分子中正電荷、負電荷重心是否重合？H2O2屬于極性分子還是非極性分子？(3)極性分子和非極性分子有何區別？[答案]

(1)H2O2的電子式為

，分子中H—O鍵為極性共價鍵，O—O鍵為非極性共價鍵。(2)不重合。H2O2屬于極性分子。(3)看分子的空間結構是否對稱，若對稱則為非極性分子，反之則為極性分子。學習效果隨堂評估1．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C．是手性分子 D．互為同系物243題號15√B

[本題很容易看成鏡面對稱結構而選擇手性分子，但根據手性分子的判斷方法根本找不到不對稱碳原子，所以不是手性分子；分子相同，結構相同，是同一種物質。]243題號15√√243題號15243題號15243題號153．用一帶靜電的有機玻璃棒分別靠近A、B兩種純液體流，現象如圖所示，下列關于A、B兩種液體分子的極性判斷正確的是(

)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√B

[有機玻璃棒帶電，靠近純液體流后，B液體流發生偏移，說明B的分子有極性，故A是非極性分子，B是極性分子。]243題號154．(雙選)A、B、C、D均為18電子分子。A為雙原子分子且為淺黃綠色氣體；B