化學同步魯科版選修3學案：第2章第2節(jié)第2課時分子的空間構(gòu)型與分子性質(zhì)含解析

第2課時

分子的空間構(gòu)型與分子性質(zhì)

［課標要求］

1.了解極性分子和非極性分子。

2.了解“手性分子”在生命科學等方面的應用。

晨背?重點語句

1.對稱分子：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。

尸、2.手性碳原子：連接四個不同原子或原子團的碳原子。

3.手性分子：含有手性碳原子的分子。

4.極性分子：分子內(nèi)存在正、負兩極的分子；

非極性分子：分子內(nèi)沒有正、負兩極的分子。

5.含有極性鍵的雙原子分子是極性分子，只含有非極性鍵的分子和分子空間構(gòu)型對稱

荒子是非極性分子。

USD

霞國?自主落實

1.對稱分子

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

性質(zhì)對稱性

與分子性質(zhì)

分子的極性、旋轉(zhuǎn)性及化學性質(zhì)都與分子的對稱性有關

的關系

2.手性分子

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

手性

它們不能重疊

具有手性的分子。一個手性分子和它的鏡像分子構(gòu)成一對異構(gòu)體，分別用D

手性分子

和L標記

手性碳原子四個不同的原子或原子團連接的碳原子

演練

1.在有機物分子中，當碳原子連有4個不同的原子或原子團時，這種碳原子稱為“手

性碳原子”，凡具有一個手性碳原子的化合物一定具有光學活性。下列分子中含有“手性

碳原子”的是（）

A.CBr2F2B.CH3cH20H

C.CH3cH2cH3D.CH3CH（OH）COOH

解析：選D手性碳原子連接四個不同的原子或原子團。

2.下列分子含有“手性”碳，屬于手性分子的是（）

0

A.H—i—ClB.H2NCH2COOH

CHO

C.LeuD.CH2CH2

I

CH2OH

解析：選C抓住“手性”的含義，C原子上連接有四個不同的原子或原子團，即為

手性碳原子。

座耍畫@分子的極性

基礎?自主落實

1.分子極性的實驗探究

在一酸式滴定管中加入四氯化碳，打在另一酸式滴定管中加入蒸儲水，打

實驗

開活塞，將用毛皮摩擦過的橡膠棒靠開活塞，并將用毛皮摩擦過的橡膠棒

操作

近四氯化碳液流靠近水液流

現(xiàn)象四氯化碳液流方向丕變水流方向發(fā)生改變

結(jié)論四氯化碳液流與橡膠棒無電性作用水流與橡膠棒間有電性作用

水分子中存在帶正電荷的正極和帶

四氯化碳分子中無正極和負極之分

負電荷的負極

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(nèi)存在正、負兩極的分子分子內(nèi)沒有正、負兩極的分子

雙原子分子分子內(nèi)含極性鍵分子內(nèi)含非極性鍵

分子內(nèi)含極性鍵,分子空間構(gòu)型丕分子內(nèi)只含非極性鍵或分子空間構(gòu)

多原子分子

對稱型對稱

［特別提醒］

相似相溶原理是指極性溶質(zhì)易溶于極性溶劑，非極性溶質(zhì)易溶于非極性溶劑。

探究?思考發(fā)現(xiàn)

1.極性分子中一定含有極性鍵，一定不含非極性鍵嗎？

提示：一定含有極性鍵，可能含有非極性鍵。

2.非極性分子中一定含有非極性鍵嗎？

提示：分子結(jié)構(gòu)對稱時，可能含有極性鍵，而不含有非極性鍵。

生成

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(gòu)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

I只含非極性鍵］--------------二＞|非極性分子|

I只含極性鍵匕間結(jié)構(gòu)不對稱OE

（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構(gòu)型分子極性代表物

。2、

雙原A?非極性鍵直線形（對稱）非極性

C12、N2等

子分

HF、HCk

子AB極性鍵直線形（不對稱）極性

CO、NO等

CO2、CS2等

極性鍵直線形（對稱）非極性

三原（鍵角180°）

A2B

子分（或$0（鍵角104.5°）、

子AB2）極性鍵V形（不對稱）極性SO2（鍵角

119.5°）等

四原極性鍵平面三角形（對稱）非極性BF3、BCb等

子分AB3NH3（鍵角

極性鍵三角錐形（不對稱）極性

子107.3°）等

CHcCC14

AB極性鍵正四面體形(對稱)非極性（鍵角

五原4

109.5°）等

子分

ABC4-H

子M

（〃V4且極性鍵四面體形(不對稱)極性CHCh，CH2cL等

為整數(shù)）

演練?應用體驗

1.實驗測得BeCL為共價化合物，兩個Be—C1鍵間的夾角為180°。由此可見，BeCL

屬于()

A.由極性鍵構(gòu)成的非極性分子

B.由極性鍵構(gòu)成的極性分子

C.由非極性鍵構(gòu)成的極性分子

D.由非極性鍵構(gòu)成的非極性分子

解析：選ABe—Cl共價鍵為不同元素的原子間形成的極性鍵，BeCL為直線形對稱

結(jié)構(gòu)，故為非極性分子。

2.下列分子中，屬于含有極性鍵的非極性分子的是()

A.H2OB.Ch

C.NH3D.ecu

解析：選DH2O分子中O—H鍵為極性鍵，BhO分子為V形，結(jié)構(gòu)不對稱，是極性

分子；CL是雙原子單質(zhì)分子，Cl—C1鍵是非極性鍵，屬含非極性鍵的非極性分子；NH3

分子中N—H鍵是極性鍵，分子構(gòu)型是三角錐形，N原子位于頂端，電荷分布不對稱，是

極性分子；CCL分子中C—C1鍵是極性鍵，分子構(gòu)型呈正四面體形，C原子位于正四面體

中心，四個C1原子分別位于正四面體的四個頂點，電荷分布對稱，是非極性分子。

3.在HF、H2O,NH3、CS2、CH4>N2、BF3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；

(6)以極性鍵結(jié)合的具有sp2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；HzO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；N%中有極性鍵，N原子采取sp3雜化，為三角錐形

結(jié)構(gòu)；CS2與CO2相似，為由極性鍵形成的直線形非極性分子；CH_i中C原子采取sp3雜

化方式與H原子形成極性鍵，為正四面體構(gòu)型的非極性分子；N2是由非極性鍵結(jié)合的非極

性分子；BF3中B原子采取sp2方式雜化，與F形成極性鍵，為非極性分子。

答案：(1)N2(2)CS2(3)CH4(4)NH3

(5)NH3,H2O,CH4(6)BF3

［三級訓練?節(jié)節(jié)過關］

鞏固練

1.下列化合物中含有手性碳原子的是()

A.CH2=CH2B.甘油

CN

C.CH3cH3D.CH3—C—OH

I

H

解析：選D判斷手性碳原子的方法：(1)寫出各項物質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)式；(2)判斷是否有

碳原子連接四個不同的原子或原子團。經(jīng)分析可判斷只有D項符合。

2.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。V“

I，

據(jù)此分析，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i

I、、

B.A是非極性分子，B是極性分子AB

C.A、B都是極性分子

D.A、B都是非極性分子

解析：選B觀察圖示實驗現(xiàn)象可知，液體A在電場中不偏轉(zhuǎn)，A分子是非極性分子；

液體B在電場中偏轉(zhuǎn)，B分子是極性分子。

3.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：選D由極性鍵構(gòu)成的分子若空間構(gòu)型對稱，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性鍵，也可能是極性分子，如CH3cH20H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。

4.下列含有極性鍵的非極性分子是（）

①CCL②NH3@CH4④CO2⑤N2

⑥H2s⑦SO2⑧CS2@H2O⑩HF

A.B.①③④⑤⑧

C.①③④⑧D.以上均不對

解析：選CNH3、H2S>SO2、H2O、HF是含極性鍵的極性分子，N2是含非極性鍵的

非極性分子。

5.A、B、C、D、E為五種由短周期元素構(gòu)成的微粒，它們都有10個電子，其結(jié)構(gòu)特

點如下：

微粒ABCDE

原子核數(shù)雙核多核單核多核多核

電荷數(shù)1-02+1+0

其中：B是由極性鍵構(gòu)成的4原子分子，A和D可以形成B和E。

（1）A、C、E的化學式是：A,C,E.

（2）B分子是分子（填“極性”或“非極性”），室溫下，等物質(zhì)的量的B與鹽酸

反應后，溶液pH―7（填">”或“=”）。

（3）B、E兩種分子的空間構(gòu)型分別為：B,E?

+

解析：常見的10電子微粒有：（1）分子：CH4、N%、H2O>HF、Ne;（2）離子：Na.

Mg2+、AP+、F-,O2\MIOH\NHl、H3O+等。據(jù)題給信息可知A為OH，C為

Mg2+、B為N%、D為NHj、E為H2OO

答案：（DOMMg?+H2O（2）極性<（3）三角錐形V形

全面練

1.下列有機物分子中屬于手性分子的是（）

①CH2cL②CH3cHeH2cH3

OH

③CH—CH3④乙酸

OH

A.只有①B.①和②

C.D.①②③④

解析：選C有機物分子中含有手性碳原子的分子是手性分子，手性碳原子連接四個

不同的原子或原子團。

2.下列分子中，屬于含極性鍵的非極性分子的是（）

A.SO2B.H2

C.BBr3D.COCh

解析：選CSO2、COC12屬于含極性鍵的極性分子；H2屬于含非極性鍵的非極性分子。

3.下列敘述中正確的是（）

A.離子化合物中不可能存在非極性鍵

B.非極性分子中不可能既含極性鍵又含非極性鍵

C.非極性分子中一定含有非極性鍵

D.不同非金屬元素原子之間形成的化學鍵都是極性鍵

解析：選DA項，離子化合物中可能存在非極性鍵，如Na+[：0：0：？-Na+

B項，非極性分子中可能既含極性鍵又含非極性鍵，如CH三CH、CH2=CH2；C項，非

極性分子中不一定含有非極性鍵，如、

CO2CH4,BF3.

4.下列物質(zhì)中既有極性鍵，又有非極性鍵的非極性分子是（）

A.二氧化硫B.四氯化碳

C.二氧化碳D.乙煥

解析：選D分子中既有極性鍵又有非極性鍵，則分子中必須既有同種元素原子間所

成的鍵，又有不同種元素原子間所成的鍵，而在A、B選項中同種原子間沒有成鍵，也就沒

有非極性鍵。要求分子為非極性分子，則分子中原子的排列一定是對稱的，只有這樣才能

使分子中正、負電荷的中心重合，使分子無極性。

5.下列各組物質(zhì)中，都是由極性鍵構(gòu)成為極性分子的一組是（）

A.CH』和H2OB.CO2和HC1

C.N%和H2sD.HCN和BF3

解析：選CCH4.CO2、BF3是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子；H2O.HCRNH3、H2S、

HCN是由極性健構(gòu)成的極性分子。

6.瞬（P%）又稱為磷化氫，在常溫下是一種無色有大蒜臭味的有毒氣體，它的分子呈三

角錐形。下列關于P%的敘述正確的是（）

A.P%是非極性分子

B.PM分子中有未成鍵的電子對

C.P%是一種強氧化劑

D.P%分子中的P—H鍵是非極性鍵

解析：選B分子中P原上的價電子對數(shù)l/2X（5+3）=4,孤對電子數(shù)4-3=1,

分子中含孤對電子，故為極性分子；一3價P還原性較強，是一種強還原劑；P—H鍵是極

性鍵。

7.常溫下三氯化氮（NCb）是一種淡黃色液體，其分子結(jié)構(gòu)呈三角錐形，以下關于NCb

說法正確的是（）

A.分子中N—C1鍵是非極性鍵

B.分子中不存在孤對電子

C.NCb分子是極性分子

D.因N—C1鍵的鍵能大，它的沸點高

解析：選CNC13分子氮原子上的價電子對數(shù)l/2X(5+3)=4,孤對電子數(shù)4-3=1,

N原子上還有一對孤對電子，結(jié)構(gòu)不對稱，為三角錐形，為極性分子。N—C1鍵為極性鍵，

鍵能大說明分子穩(wěn)定，而物質(zhì)熔沸點的高低與共價鍵的強弱無關。

8.微波爐加熱時，電爐內(nèi)的微波場以極高的頻率改變電場的方向，使水分子迅速擺動

而產(chǎn)生熱效應。在高頻改變方向的電場中水分子會迅速擺動的原因是()

A.水分子具有極性共價鍵

B.水分子中有共用電子對

C.水由氫、氧兩元素的原子組成

D.水分子是極性分子

解析：選D水分子在電場中擺動，說明水分子中存在正極和負極，即水分子是極性

分子。

9.A、B、C、D四種元素位于短周期內(nèi)，它們的原子序數(shù)依次增大。A原子核內(nèi)僅有

1個質(zhì)子，B原子的電子總數(shù)與D原子最外層電子數(shù)相等，A原子與B原子最外層電子數(shù)

之和與C原子的最外層電子數(shù)相等，D原子與B原子電子總數(shù)之和是C原子電子總數(shù)的2

倍，D原子最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的3倍，由此推斷：

(DA與D形成的化合物中，含有非極性鍵的是(寫化學式)。

(2)B與D形成的化合物中，其中三原子分子是(填“極性”或“非極性”)分

子，空間構(gòu)型為,電子式為o

(3)A與C形成的化合物的分子空間構(gòu)型為。

解析：A原子核內(nèi)僅有1個質(zhì)子，則A為H,D原子最外層電子數(shù)是電子層數(shù)的3倍，

則為O,B原子電子總數(shù)與D原子最外層電子數(shù)相等，則B為碳(C)。A原子與B原子最外

層電子數(shù)之和與C原子最外層電子數(shù)相等且原子序數(shù)C>B,則C為N。A與D可形成化合

物HzO和H2O2,含非極性鍵的是H2O2。B與D形成化合物為CO和CO2,三原子分子為

CO2?A與C形成化合物為NH3,空間構(gòu)型為三角錐形。

答案：⑴%。2

⑵非極性直線形：0：：C：：0：

(3)三角錐形

10.主族元素A、B、C、D的原子序數(shù)都小于18,A與D同主族，B與C在同一周期，

A、D原子的價電子數(shù)都是1,C原子最外層電子數(shù)比B原子少2個，且最外層電子數(shù)是次

外層電子數(shù)的2倍。A、B的單質(zhì)在常溫下均為氣體，它們在高溫下以體積比2:1完全反

應，生成物在常溫下為液體。此液體與D單質(zhì)能劇烈反應生成A的單質(zhì)。所得溶液滴入酚

儆顯紅色，同時溶液中含有與筑原子的電子層結(jié)構(gòu)相同的陽離子。

試回答下列問題:

(1)寫出元素符號：B,Do

(2)寫出元素原子的價電子排布：A,C.

(3)B與C在高溫下完全反應后的生成物的化學式為,它是由________(填“極

性”或“非極性”)鍵形成的分子，分子的空間構(gòu)型呈________。

(4)A與B的單質(zhì)以體積比2：1形成的化合物的中心原子的雜化方式為

,分子的空間構(gòu)型呈________o

解析：由題意知A、B、C、D四種元素分別為H、O、C、Na,C與O2完全反應的生

成物為CO2,它是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子，為直線形結(jié)構(gòu)。出0中氧原子采取sp3雜化，

為V形分子。

J

答案：(1)0Na(2)ls*2s22P2(3)CO2極性非極性直線形(4)spV形

提能練

1.X和Y為兩種不同的元素。下列化學式表示的分子一定為極性分子的是()

A.XYB.XY2

C.XY3D.XY4

解析：選A由極性鍵構(gòu)成的雙原子分子一定是極性分子。

2.N%、112s等是極性分子，CO2、BF3、CCL等是極性鍵形成的非極性分子。根據(jù)上

述事實可推出AB“型分子是非極性分子的經(jīng)驗規(guī)律是()

A.分子中不能含有氫原子

B.在AB“分子中A原子的所有價電子都參與成鍵

C.在AB“分子中每個共價鍵都相同

D.在AB,,分子中A的相對原子質(zhì)量應小于B的相對原子質(zhì)量

解析：選BNH3：H：N：H、H2S：H：S：H,二者是極

H

：F：

性分子；C02：0：：C：:0.BF3：:F：B：F：、

:C1:

CCU：：C1：C:C1：,三者均是非極性分子，可知分子

??????

：C1:

內(nèi)中心原子的所有價電子都參與成鍵時為非極性分子。

3.下列敘述正確的是()

A.N%是極性分子，分子中N原子處于3個H原子所組成的三角形的中心

B.CCL,是非極性分子，分子中C原子處在4個C1原子所組成的正方形的中心

C.出0是極性分子，分子中O原子不處在2個H原子所連成的直線的中央

D.CO2是非極性分子，分子中C原子不處在2個。原子所連成的直線的中央

解析：選CA項，Nh分子為三角錐形，N原子處于錐頂，3個H原子位于錐底；B

項，CCL分子為正四面體形，C原子處在正四面體的中心，4個C1原子位于四個頂點；D

項，CO2分子為直線形，結(jié)構(gòu)式為O==C==O,C原子處在2個O原子所連成的直線的中

央。H2N

4.三聚氨胺的結(jié)構(gòu)簡式為下列關于三聚氨胺分子的說法中正

N?NH2

確的是（

A.所有氮原子均采取sp3雜化

B.一個三聚氟胺分子中共含有15個。鍵

C.屬于極性分子，故極易溶于水

D.三聚鼠胺分子中同時含有極性鍵和非極性鍵

解析：選B三聚氯胺分子中，處于環(huán)上的氮原子采取sp2雜化，A選項錯誤；由三聚

氯胺分子的結(jié)構(gòu)知，它是對稱結(jié)構(gòu)，為非極性分子，而水為極性溶劑，故三聚氧胺在水中

的溶解度不大，C選項錯誤；三聚氯胺分子中不存在由同種元素的原子形成的共價鍵，故

不存在非極性鍵，D選項錯誤。

5.研究表明生命起源于火山爆發(fā)，是因為火山爆發(fā)產(chǎn)生的氣體中含有1%的談基硫

（COS）,已知短基硫分子中所有原子最外層均滿足8電子結(jié)構(gòu)，結(jié)合元素周期表知識，判斷

下列有關說法正確的是（）

①?；?qū)儆诜菢O性分子

②談基硫?qū)儆跇O性分子

③埃基硫的電子式為：S：C：0：

④?；蚍肿又腥齻€原子處于同一直線上

A.①0B.②③

C.?（§）D.②④

解析：選D在裁基硫分子中，中心原子為C原子，其價電子對數(shù)為gx4=2,孤對電

子數(shù)為2—2=0,則為直線形分子，結(jié)構(gòu)式S=C=0,電子式：S：：C：：O：，結(jié)

構(gòu)不對稱，屬于極性分子。

6.已知H2O2分子的空間結(jié)構(gòu)可在二面角中表示，如圖所示，則有關H2O2的結(jié)構(gòu)的說

法中正確的是（）

①分子的正、負電荷重心重合

②分子正、負電荷重心不重合

③H2O2是含極性鍵的非極性分子

@H2O2是含非極性鍵的極性分子

A.①@B.①③

C.（2X3）D.②④

解析：選D據(jù)圖示可知％。2分子的正、負電荷重心不重合，屬于極性分子；H2O2

分子中存在H—O極性鍵和0—0非極性鍵。

7.有一種AB2c2型分子，在該分子中A為中心原子。下列關于該分子的空間結(jié)構(gòu)和

極性的說法中，正確的是（）

A.假設為平面四邊形，則該分子一定為非極性分子

B.假設為四面體形，則該分子一定為非極性分子

C.假設為平面四邊形，則該分子可能為非極性分子C

I

D.假設為四面體形，則該分子可能為非極性分子A

I

解析：選C若AB2c2為平面結(jié)構(gòu)，可能為對稱結(jié)構(gòu),也可能是不對稱

BC

結(jié)

——

A

I

構(gòu)C

,若為四面體結(jié)構(gòu)，則一定是不對稱結(jié)構(gòu)。

8.已知三角錐形分子E和直線形分子G反應，生成兩種直線形分子L和M（組成E、

G、L、M分子的元素原子序數(shù)均小于10）,如下圖所示，則下列判斷錯誤的是（）

EGLM

A.G是最活潑的非金屬單質(zhì)

B.L是極性分子

C.E能使紫色石蕊溶液變藍色

D.M化學性質(zhì)活潑

解析：選D據(jù)題意可知E為N%、G為F2、L為HF、M為N2?N2分子中存在穩(wěn)定

的N^N叁鍵，故化學性質(zhì)穩(wěn)定。

9.有A、B、C、D,E五種元素，它們的核電荷數(shù)依次增大，且都小于20。其中C、

E是金屬元素；A和E屬同一族，它們原子的最外層電子排布為"s'B和D也屬同一族,

它們原子最外層的p能級電子數(shù)是S能級電子數(shù)的兩倍，C原子最外層上電子數(shù)等于D原

子最外層上電子數(shù)的一半。請回答下列問題：

(1)寫出A、B、C、D、E五種元素的元素符號：

A是,B是,C是,D是,E是。

(2)D元素在周期表中的位置為.

(3)用電子排布式表示B元素原子的價電子構(gòu)型_____?

(4)元素電負性的大小關系是B-D(填“>”“V”或“=")，C與E的第一電離能

的大小關系是C-E(填“>”“V”或“=”)。

(5)AzD屬于(填“極性”或“非極性”)分子，其分子的空間構(gòu)型為,

其中所含化