精修版魯科版化學(xué)選修3教師用書:第2章 第2節(jié) 第2課時(shí) 分子的空間構(gòu)型與分子性質(zhì) Word版含解析

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1、 精品資料 第2課時(shí) 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(huì)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(jià)鍵的極性、分子的空間結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。(重點(diǎn)) 分 子 的 對(duì) 稱 性 [基礎(chǔ)·初探] 教材整理1 對(duì)稱分子 1.概念 依據(jù)對(duì)稱軸的旋轉(zhuǎn)或借助對(duì)稱面的反映能夠復(fù)原的分子。 2.性質(zhì) 具有對(duì)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(duì)稱性有關(guān)。 (1)CH4分子是面

2、對(duì)稱。(√) (2)NH3和H2O分子是面對(duì)稱。(×) (3)CH3—CH3分子是軸對(duì)稱。(√) (4)分子的對(duì)稱性對(duì)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(gè)手性分子和它的鏡像分子構(gòu)成一對(duì)異構(gòu)體,分別用D和L標(biāo)記。 3.手性碳原子 四個(gè)不同的原子或原子團(tuán)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(duì)稱合成。 分子中含幾個(gè)手性碳原子。 【提示

3、】 2個(gè)。 [核心·突破] 1.對(duì)稱軸:以通過兩個(gè)碳原子的連線為軸線旋轉(zhuǎn)120°或240°時(shí),分子完全恢復(fù)原狀,我們稱這條連線為對(duì)稱軸。 2.對(duì)稱面:如甲烷分子,通過與碳原子相連的兩個(gè)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(gè)平面為對(duì)稱面。 3.碳原子形成雙鍵或叁鍵時(shí)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(  ) A.CH2Cl2 B. C. D.CH3CH2COOCH2CH3 【解析】 B項(xiàng)乳酸分子的中間碳原子連—CH3、—H、—OH、—COOH

4、四種不同的原子和原子團(tuán),為手性分子。 【答案】 B 2.有機(jī)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(  ) ①與H2發(fā)生加成反應(yīng) ②與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)?、郯l(fā)生水解反應(yīng) ④發(fā)生消去反應(yīng) A.①② B.②③ C.①④ D.②④ 【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項(xiàng)。 【答案】 B 3.如下圖中兩分子的關(guān)系是(  )

5、 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(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)。 【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?yàn)槠浜惺中蕴荚?。如果一個(gè)碳原子所連接的四個(gè)原子或基團(tuán)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(tuán)。所以,判斷一種有機(jī)物分子是否具有手性,就看其含有的碳原子是否連有四個(gè)不同的原子或基團(tuán)。 分 子 的 極 性 [基

6、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(fù)電荷重心重合的是CH4、CO2,正負(fù)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(jià)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(jiǎn)單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。 ①SO、PO等離子具有AX4通式,價(jià)電子總數(shù)為32,中

7、心原子采取sp3雜化,呈四面體空間構(gòu)型。 ②SO、PO等離子具有AX3通式,價(jià)電子總數(shù)為26,中心原子采取sp3雜化,由于存在一對(duì)孤對(duì)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(duì)某物質(zhì)找等電子體。 [合作·探究] [探究問題] 對(duì)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σ鍵(填σ或π),屬于極性共價(jià)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(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

8、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(duì)稱) 非極性 H2、O2、Cl2、N2等單質(zhì) AB 極性鍵 直線形(不對(duì)稱) 極性 HF、HCl、CO、NO等 三原子分子 AB2 極性鍵 直線形(對(duì)稱) 非極性 CO2、CS2(鍵角180°)等 A2B 極性鍵 V形(不對(duì)稱) 極性 H2O(鍵角104.5°) 等 四原子分子 AB3 極性鍵 平面三角形(對(duì)稱) 非極性 BF3、BCl3等 AB3 極性鍵 三角錐形(不對(duì)稱) 極性 NH3(鍵角107.3°)等

9、A4 非極性鍵 正四面體形(對(duì)稱) 非極性 P4 五原子分子 AB4 極性鍵 正四面體形(對(duì)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(duì)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 ①化學(xué)通式相同。 ②價(jià)電子總數(shù)相等。 (2)等電子原理的應(yīng)用 ①利用等電子原理可以判斷一些簡(jiǎn)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。 ②等電子體不僅有相似的空間構(gòu)型

10、,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(  ) 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(diǎn)共面。 【答案】 C 2.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

11、分子,A項(xiàng)說法錯(cuò)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(xiàng)說法錯(cuò)誤;CO2是由極性鍵形成的非極性分子,C項(xiàng)說法錯(cuò)誤;以極性鍵結(jié)合的雙原子分子都是極性分子,D項(xiàng)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(shí),A不偏轉(zhuǎn),說明A無極性,靠近B時(shí),B偏轉(zhuǎn),說明B有極性。 【答案】 B 4.

12、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__________________。 【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

13、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。 【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(duì)稱性判斷 分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱,正電荷重心和負(fù)電荷重心重合,則為非極性分子,正、負(fù)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(yàn)規(guī)律 ①化合價(jià)法: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,否則為極性分子

14、。 ②孤對(duì)電子法:若中心原子有孤對(duì)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(  ) 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

15、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(jià)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________。 【解析】 (1)僅由第二周期元素組成的共價(jià)分子中,即C、N、O、F組成的共價(jià)分子,N2與CO均為14個(gè)電子,N2O與CO2均為22個(gè)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(jià)電子)之和為5+6×2+1=18,SO2、O3也是三原子,價(jià)電子總數(shù)為6×3=18。 【答案】 (1)N2 CO N2O CO2 (2)SO2、O3

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