2023-2024學(xué)年蘇教版選擇性必修2 專題4　第1單元　課時(shí)3　分子的極性　手性分子 學(xué)案

課時(shí)3分子的極性手性分子1.了解分子的極性、手性分子等概念。2.認(rèn)識(shí)分子空間構(gòu)型與極性的關(guān)系，能運(yùn)用有關(guān)理論預(yù)測(cè)分子的極性。3.結(jié)合實(shí)例初步認(rèn)識(shí)分子的手性對(duì)其性質(zhì)的影響。[學(xué)生用書P97]eq\a\vs4\al(活動(dòng)一：探究分子極性，學(xué)習(xí)極性分子、非極性分子的概念)【實(shí)驗(yàn)1】在培養(yǎng)皿中加入少量四氯化碳，用滴管滴一滴水(也可滴一滴加過紅墨水的水)于培養(yǎng)皿中，將摩擦帶電的玻璃棒或塑料棒接近水滴，觀察水滴的運(yùn)動(dòng)?！緦?shí)驗(yàn)2】在盛有一小粒固體碘的試管中加2mL水，振蕩，觀察其溶解情況。再向上述試管中加入1mL四氯化碳，振蕩。比較碘在水中和在四氯化碳中的溶解情況。1.由上述實(shí)驗(yàn)1，可推出水分子帶電嗎？由實(shí)驗(yàn)2可得出什么結(jié)論，為什么？【答案】實(shí)驗(yàn)1：可以看到水滴會(huì)隨著帶電的玻璃棒或塑料棒運(yùn)動(dòng)，異種電荷相互吸引、同種電荷相互排斥，但水是中性的不帶電的分子，所以只能推出水分子發(fā)生運(yùn)動(dòng)的原因是水分子出現(xiàn)正負(fù)兩極，即水分子有極性。實(shí)驗(yàn)2：可以看到碘在水中顏色較淡，在四氯化碳中顏色較深，可得出碘在四氯化碳中溶解度大，在水中溶解度小。2.閱讀教材，了解極性分子、非極性分子概念。(1)極性分子：__正電荷重心和負(fù)電荷重心不重合__。(2)非極性分子：__正電荷重心和負(fù)電荷重心重合__。eq\a\vs4\al(活動(dòng)二：空間構(gòu)型、鍵的極性和分子極性的關(guān)系)1.結(jié)合下表中的實(shí)例，結(jié)合極性分子、非極性分子的概念，判斷對(duì)應(yīng)分子的極性，填入下表。類型實(shí)例鍵的極性分子的極性空間結(jié)構(gòu)X2H2、N2非極性鍵非極性分子直線形XYHCl、NO極性鍵極性分子直線形XY2(X2Y)CO2、CS2極性鍵非極性分子直線形SO2極性鍵極性分子V形H2O、H2S極性鍵極性分子V形XY3BF3極性鍵非極性分子平面三角形NH3極性鍵極性分子三角錐形XY4CH4、CCl4極性鍵非極性分子正四面體形2.結(jié)合教材中關(guān)于雙原子分子和多原子分子的極性的分析：雙原子分子的極性取決于成鍵原子之間的共價(jià)鍵是否有極性，以極性鍵結(jié)合的雙原子分子是極性分子，如HCl、CO、NO等；以非極性鍵結(jié)合的雙原子分子是非極性分子，如H2、O2、N2等。同種原子形成的雙原子分子都是非極性分子。以極性鍵結(jié)合的多原子分子(ABm，A為中心原子，B為配位原子)，分子是否有極性取決于分子的空間結(jié)構(gòu)。如CO2、BF3、CH4等分子，雖然分子中的共價(jià)鍵都是極性鍵，但由于配位原子對(duì)稱地分布在中心原子周圍，整個(gè)分子的正、負(fù)電荷重心相重合，所以這些分子都是非極性分子。(1)對(duì)雙分子的極性分子決定于__成鍵原子之間形成的共價(jià)鍵是否有極性__。__以極性鍵結(jié)合的__的雙分子是極性分子，如HCl、CO、NO等；__以非極性鍵結(jié)合__的雙原子分子是非極性分子，如H2、O2、N2等。(2)對(duì)多原子分子，判斷分子的極性，能否簡單看分子中共價(jià)鍵的極性？如何分析多原子分子的極性？CO2、BF3、CH4為什么是非極性分子？【答案】不能。多原子分子的極性決定于分子的空間結(jié)構(gòu)，不能簡單看分子中共價(jià)鍵的極性。CO2、BF3、CH4等分子中的配位原子對(duì)稱地分布在中心原子周圍，整個(gè)分子的正、負(fù)電荷重心相重合，所以這些分子都是非極性分子。3.討論。(1)非極性分子中是否一定含有非極性鍵？【答案】非極性分子中不一定含有非極性鍵，例如CH4是非極性分子，只有極性鍵。（2）含有非極性鍵的分子是否一定為非極性分子？【答案】含有非極性鍵的分子不一定是非極性分子，如H2O2是含有非極性鍵的極性分子。4.閱讀跨學(xué)科鏈接，從物理學(xué)視角理解共價(jià)鍵和分子極性的關(guān)系。共價(jià)鍵和簡單分子極性的力學(xué)分析示意圖雙原子分子中只有一個(gè)化學(xué)鍵且該化學(xué)鍵在受力分析中只有一個(gè)合力，所以該化學(xué)鍵的受力就是分子的受力情況，鍵的極性就是分子的極性。而多原子分子中含有多個(gè)化學(xué)鍵，最終分子的極性是由多個(gè)化學(xué)鍵的極性共同作用決定的。5.了解分子的極性對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。分子的極性對(duì)物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解性等物理性質(zhì)有顯著的影響。一般情況下，由極性分子構(gòu)成的物質(zhì)易溶于__極性__溶劑，由非極性分子構(gòu)成的物質(zhì)易溶于__非極性__溶劑，所以碘__易__溶于非極性的四氯化碳。6.閱讀教材批判性思維，碘單質(zhì)在水中溶解度小，討論I2與I－反應(yīng)生成的Ieq\o\al(－,3)也是非極性的，為什么溶解性大？分析Ieq\o\al(－,3)微觀的空間結(jié)構(gòu)?！敬鸢浮縄2分子是非極性分子，水是極性分子，極性不相似，所以碘單質(zhì)在水中溶解度??；Ieq\o\al(－,3)雖然也是非極性的，但該離子是帶電的微粒，所以所以溶解性增大。根據(jù)價(jià)層電子互斥理論，Ieq\o\al(－,3)價(jià)電子對(duì)數(shù)為5，只有兩個(gè)成鍵電子對(duì)，有3個(gè)孤電子對(duì)，微粒構(gòu)型為直線形。eq\a\vs4\al(活動(dòng)三：認(rèn)識(shí)手性異構(gòu)體、手性分子、手性碳原子)觀察下圖，圖中兩只相對(duì)的手能否重疊？圖中的兩個(gè)乳酸分子能否重疊？手與其鏡像及乳酸分子的對(duì)映異構(gòu)1.分析上圖所示的有機(jī)物結(jié)構(gòu)，你認(rèn)為這兩種物質(zhì)是否是同一種物質(zhì)？【答案】不屬于同一種物質(zhì)。2.具有完全相同的組成和原子排列方式的一對(duì)分子，如同左手和右手一樣互為鏡像，卻在三維空間里不能重疊，互稱__手性異構(gòu)體__。有手性異構(gòu)體的分子叫作__手性分子__?；槭中援悩?gòu)的兩個(gè)分子不是同一種分子。3.連接四個(gè)不同的原子或基團(tuán)的碳原子稱為__手性碳原子__。每個(gè)手性碳原子所連接的原子基團(tuán)在空間的排布相似但不能重疊。4.思考：不飽和的碳原子有可能是手性碳原子嗎？【答案】不飽和的碳原子一定不是手性碳原子。eq\a\vs4\al(活動(dòng)四：討論手性分子的性質(zhì)與應(yīng)用)1.構(gòu)成生命體的絕大多數(shù)分子為手性分子，兩個(gè)手性分子的性質(zhì)不同，且手性有機(jī)物中必含手性碳原子。苧烯分子手性異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)與存在閱讀教材，討論一對(duì)手性分子的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)是否相似？【答案】一對(duì)手性異構(gòu)體的物理性質(zhì)(如沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、密度等)基本相同，但他們的旋光性和生理作用往往不同。由于手性分子中基團(tuán)相同，所以化學(xué)性質(zhì)應(yīng)該相同或相似。2.閱讀拓展視野，了解手性分子的應(yīng)用。人們把含有手性分子的藥物稱為手性藥物，目前所用的很多藥物都具有手性。[學(xué)生用書P100]1.(2021·啟東中學(xué)月考)下列有關(guān)氯氣的說法不正確的是()A.Cl2是由共價(jià)鍵構(gòu)成的非極性分子B.制備漂白粉的方法是用石灰水吸收Cl2C.利用濕潤的淀粉KI試紙可檢驗(yàn)Cl2D.工業(yè)上可用電解飽和食鹽水制得Cl2【解析】Cl2含有非極性共價(jià)鍵，且屬于非極性分子，A正確；工業(yè)上采用Cl2與石灰乳反應(yīng)制備漂白粉，B錯(cuò)誤；Cl2與KI反應(yīng)生成I2，從而使?jié)駶櫟牡矸?KI試紙變藍(lán)，故可用該方法檢驗(yàn)Cl2，C正確；電解飽和食鹽水又叫氯堿工業(yè)，可獲得NaOH、H2、Cl2等產(chǎn)品，D正確?！敬鸢浮緽2.(2021·東臺(tái)創(chuàng)新高級(jí)中學(xué)檢測(cè))“中國芯”的主要原材料是高純單晶硅，反應(yīng)SiCl4(g)＋2H2(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(s)＋4HCl(g)可用于純硅的制備。下列有關(guān)說法正確的是()A.SiCl4為極性分子B.HCl的電子式為Heq\o\al(·,·)eq\o(Cl,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)C.單晶硅為分子晶體D.Si原子的結(jié)構(gòu)示意圖為【解析】SiCl4和CH4的空間結(jié)構(gòu)一樣，都是正四面體構(gòu)形，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，為非極性分子，A錯(cuò)誤；HCl的電子式為Heq\o\al(·,·)eq\o(Cl,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)，B正確；單晶硅與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)相似，為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，為共價(jià)晶體，C錯(cuò)誤；Si原子的結(jié)構(gòu)示意圖為，D錯(cuò)誤。【答案】B3.(2021·徐州一中質(zhì)檢)下列物質(zhì)在CCl4中比在水中更易溶的是()A.NH3B.HFC.HID.Br2【解析】NH3、HF和HI是極性分子，由相似相溶原理可知，在非極性溶劑四氯化碳中的溶解度小于極性溶劑水中的溶解度，A、B、C錯(cuò)誤；Br2是非極性分子，由相似相溶規(guī)則可知，在非極性溶劑四氯化碳中的溶解度大于極性溶劑水中的溶解度，D正確?！敬鸢浮緿4.(2021·大橋高級(jí)中學(xué)學(xué)情調(diào)研)用短線“－”表示共用電子對(duì)，用“‥”表示未成鍵孤對(duì)電子的式子叫路易斯結(jié)構(gòu)式。以下路易斯結(jié)構(gòu)式表示的分子屬極性分子的是()①②③④A.①②③④B.①②③C.②③④D.③④【解析】①表示的分子是直線形，分子中正負(fù)電中心重合，屬非極性分子，不符合題意；②表示的分子是平面三角形，分子中正負(fù)電中心重合，屬于非極性分子，不符合題意；③表示的是三角錐形的分子，分子中正負(fù)電中心不重合，是極性分子，符合題意；④表示的是V形分子，分子中正負(fù)電中心不重合，是極性分子，符合題意；故選D。【答案】D5.下列現(xiàn)象不能用“相似相溶”規(guī)律解釋的是()A.氯化氫易溶于水B.氯氣能被氫氧化鈉溶液吸收C.碘易溶于四氯化碳D.碘難溶于水【解析】氯化氫分子和水分子都是極性分子，符合“相似相溶”規(guī)律，A不符合題意；氯氣分子是非極性分子，氫氧化鈉是離子化合物，氯氣能被NaOH溶液吸收是因?yàn)榘l(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，B符合題意；碘分子和四氯化碳分子都是非極性分子，符合“相似相溶”規(guī)律，C不符合題意；I2是非極性分子，H2O是極性分子，碘難溶于水可用“相似相溶”規(guī)律解釋，D不符合題意?！敬鸢浮緽6.(2021·蘇大附中月考)通常狀態(tài)下，NCl3是一種油狀液體，其分子空間結(jié)構(gòu)與氨分子相似，下列對(duì)NCl3的有關(guān)描述正確的是()A.NCl3分子中N—Cl鍵鍵長比CCl4分子中C—Cl鍵鍵長長B.NCl3分子中的所有原子均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)C.NCl3分子是非極性分子，NCl3的沸點(diǎn)低于NH3的沸點(diǎn)D.NBr3比NCl3易揮發(fā)【解析】共價(jià)鍵的鍵長是指相鄰兩原子之間的核間距，由于C原子的半徑大于N原子的半徑，故NCl3分子中N—Cl鍵鍵長比CCl4分子中C—Cl鍵鍵長短，A錯(cuò)誤；根據(jù)NCl3分子的電子式可知，分子中的所有原子均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，B正確；由于NCl3分子N原子周圍形成了3個(gè)σ鍵，孤電子對(duì)數(shù)為eq\f(1,2)(5－3×1)＝1，故為三角錐形結(jié)構(gòu)，故是極性分子，由題干可知通常狀態(tài)下NCl3為無色液體，而NH3為無色氣體，故NCl3的沸點(diǎn)高于NH3的沸點(diǎn)，C錯(cuò)誤；根據(jù)等電子體原理可知，NBr3與NCl3結(jié)構(gòu)相似，且NBr3的相對(duì)分子質(zhì)量比NCl3大，故NBr3的分子間作用力比NCl3大，NBr3的沸點(diǎn)比NCl3高，故NBr3比NCl3更難揮發(fā)，D錯(cuò)誤。【答案】B7.下列敘述正確的是()A.以非極性鍵結(jié)合的雙原子分子一定是非極性分子B.以極性鍵結(jié)合的分子一定是極性分子C.非極性分子只能是雙原子單質(zhì)分子D.既含極性鍵又含非極性鍵的分子一定是極性分子【解析】若雙原子分子中化學(xué)鍵為非極性鍵，則該分子一定是非極性分子，如O2、N2等，A正確；以極性鍵結(jié)合的分子不一定是極性分子，若分子中極性鍵的極性的向量和等于0，分子的正、負(fù)電荷重心重合，則該分子是非極性分子，如CH4、BF3、CO2等，B、C錯(cuò)誤；既含極性鍵又含非極性鍵的分子可能是極性分子，如CH3CH2OH等，也可能是非極性分子，如CH≡CH等，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼8.根據(jù)“相似相溶”規(guī)律判斷，下列物質(zhì)在水中溶解度最大的是()A.乙烯B.二氧化碳C.二氧化硫D.氫氣【解析】乙烯分子、二氧化碳分子和氫氣分子都是非極性分子，二氧化硫分子屬于極性分子，二氧化硫易溶于極性分子組成的溶劑，水屬于極性溶劑，所以二氧化硫在水中的溶解度最大，C正確?！敬鸢浮緾9.(2020·天津靜海一中月考)已知H2O2分子的空間結(jié)構(gòu)如圖所示，下列有關(guān)H2O2的說法正確的是()A.1個(gè)H2O2分子中有3個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵B.H2O2為非極性分子C.H2O2中氧原子為sp雜化D.H2O2沸點(diǎn)高達(dá)158℃，可推測(cè)H2O2分子間可形成氫鍵【解析】H2O2分子的電子式為Heq\o\al(·,·)eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)H，該物質(zhì)中不含π鍵，A錯(cuò)誤；根據(jù)題中結(jié)構(gòu)知，該分子正電中心與負(fù)電中心不重合，為極性分子，B錯(cuò)誤；H2O2中氧原子為sp3雜化，C錯(cuò)誤；H2O2的沸點(diǎn)較高，可推測(cè)H2O2分子間可形成氫鍵，D正確?！敬鸢浮緿10.下列有機(jī)物分子中屬于手性分子的是()①乳酸[CH3CH(OH)COOH]②2-丁醇③④丙三醇A.只有①B.①和②C.①②③D.①②③④【解析】含有不對(duì)稱碳原子的分子為手性分子。根據(jù)各分子的結(jié)構(gòu)簡式：可知①②③中存在手性碳原子(用“*”標(biāo)記的)，而④中不存在手性碳原子，C正確。【答案】C11.(2021·蘇大附中月考)氯化鉻酰(CrO2Cl2)在有機(jī)合成中可作氧化劑或氯化劑，能與許多有機(jī)物反應(yīng)。請(qǐng)回答下列問題：(1)寫出鉻原子的基態(tài)電子排布式：__1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1__，與鉻同周期的所有元素的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與鉻原子相同的元素有__K、Cu__(填元素符號(hào))。(2)CrO2Cl2常溫下為深紅色液體，能與CCl4、CS2等互溶，據(jù)此可判斷CrO2Cl2是__非極性__(填“極性”或“非極性”分子)。(3)在①乙烯、②SOeq\o\al(2－,3)、③BF3、④H2O、⑤CCl4、⑥SO3六種有機(jī)溶劑中，中心原子采取sp2雜化的分子有__①③⑥__(填序號(hào))，寫一種與SOeq\o\al(2－,3)互為等電子體的陰離子__ClO3－、PO33－等__?！窘馕觥?1)已知鉻為24號(hào)元素，故原子的基態(tài)電子排布式1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1，其在第4周期，最外層上有1個(gè)電子，即最外層排布為4s1，故與鉻同周期的所有元素有K、Cu的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與鉻原子相同。(2)根據(jù)“相似相溶”原理可知，已知CCl4、CS2為非極性分子，故根據(jù)CrO2Cl2常溫下為深紅色液體，能與CCl4、CS2等互溶，可判斷CrO2Cl2是非極性分子。(3)①在乙烯中C原子周圍只形成了3個(gè)σ鍵，無孤電子對(duì)，故為sp2雜化；②SOeq\o\al(2－,3)中S原子周圍形成了3個(gè)σ鍵，故價(jià)層電子對(duì)數(shù)為1＋3＝4，故為sp3雜化；③BF3中B原子周圍形成了3個(gè)σ鍵，故價(jià)層電子對(duì)數(shù)為0＋3＝3，故為sp2雜化；④H2O中O原子周圍形成了2個(gè)σ鍵，故價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2＋2＝4，故為sp3雜化；⑤CCl4中C原子周圍形成了4個(gè)σ鍵，故價(jià)層電子對(duì)數(shù)為0＋4＝4，故為sp3雜化；⑥SO3中周圍形成了3個(gè)σ鍵，故價(jià)層電子對(duì)數(shù)為0＋3＝3，故為sp2雜化，六種有機(jī)溶劑中，中心原子采取sp2雜化的分子有①③⑥，等電子體是指原子總數(shù)相同，價(jià)電子總數(shù)相等的微粒，故與SOeq\o\al(2－,3)互為等電子體的陰離子有ClOeq\o\al(－,3)、POeq\o\al(3－,3)等。12.已知N、P同屬于元素周期表的ⅤA族元素，N在第2周期，P在第3周期。NH3分子呈三角錐形，N原子位于錐頂，3個(gè)H原子位于錐底，N—H鍵間的夾角是107.3°。(1)PH3分子與NH3分子的空間結(jié)構(gòu)關(guān)系是__相似__(填“相同