第2章 第2节 第3课时 分子的空间结构与分子性质-【优化探究】2025-2026学年新教材高中化学选择性必修2同步导学案配套PPT课件（鲁科版）双选

优化探究 第2章　微粒间相互作用与物质性质 第2节　共价键与分子的空间结构 第3课时　分子的空间结构与分子性质   [课程标准要求]　1.了解手性分子的概念,会判断不对称碳原子。2.学会判断简单分子的极性情况,知道分子的空间结构与分子极性的关系。 任务一　分子中的原子排布与对称性 任务二　分子中的电荷分布与极性 课时作业　巩固提升 任务一　分子中的原子排布与对称性 1.CH3CH3、H2O、NH3三种分子如图所示 (1)若将三种分子分别绕C1、C2、C3轴旋转一定角度后可与原分子重合,C1、C2、C3分别为相应分子的　　 　　。  (2)通过甲烷分子中碳原子和其中两个氢原子所构成的平面,分子被分割成相同的两部分,这个平面称为甲烷分子的　　　　。  对称轴 对称面 (3)依据　　　　的旋转或借助　　　　的反映能够　　　　的分子称为对称分子,分子所具有的这种性质称为对称性。  (4)分子的许多性质如　　　　、　　　　等都与分子的对称性有关。  (5)旋光性:_____________________________________________________    　。  对称轴　 对称面　 复原 极性　 旋光性 在光通过某些化合物时,光波振动的方向会旋转一定的角度, 这种性质称为旋光性 2.观察比较如图所示两种分子的结构   (1)它们的相同点是　 。  不同点是从平面上看相似,在空间上完全不同,它们构成实物和镜像的关系。 (2)手性和手性分子:_________________________________________________   , 具有　　　的分子叫作手性分子。  分子组成相同,都是CHFClBr 具有旋光性的分子本身和它们在镜中的像,相似但不能 重叠,因而称这类分子表现出手性 手性 (3)对映异构体　 构成一对对映异构体。  (4)不对称碳原子:仅通过单键连接其他原子的碳原子,当其所连接的四个 原子或基团均不相同时,这个碳原子称为不对称碳原子。如 , R1、R2、R3、R4互不相同,含有不对称碳原子,该有机物分子为手性分子。 一个手性分子和它的镜像分子 1.所有分子均具有对称性。(　　) 2.从对称性的角度看,手性分子是一类对称性较高的分子。 (　　) 3.互为对映异构体的两种手性分子具有相反的旋光性。 (　　) 4.互为对映异构体的两种分子若以等物质的量浓度形成混合溶液,溶液不表现旋光性。(　　) × × √ √ 有机物 　　　　(填“具有”或“不具有”,下同)手性,其与H2发生加成反应后,其产物　　　　手性。  具有 不具有 1.下列化合物中含有不对称碳原子的是(　　) A.CCl2F2　　　 B.CH3CH2OH C. D. D 连有四个不同的原子或基团的碳原子才是不对称碳原子。A中C原子只 连有Cl、F两种原子,故A项错误; 分子中两个C原子分别连 有2种和3种不同的原子或基团,故B项错误; 分子中1、3号 C原子结构对称,故2号C原子连有3种原子或基团,1、3号C原子相同,连有 2个氢原子,即连有3种不同原子或基团,故C项错误; 分 子中2号C原子连有—CH3、—H、—COOH、—OH四种不同的原子或基团,故2号C原子是不对称碳原子,故D项正确。 2.下列说法不正确的是(　　) A.互为对映异构体的分子互为镜像 B.利用手性催化剂可主要得到一种手性分子 C.对映异构体分子组成相同 D.对映异构体性质相同 D 在手性合成中,与催化剂手性匹配的分子在反应过程中会与手性催化剂形成一种最稳定的过渡态,从而只诱导生成一种手性分子,故B正确。 任务二　分子中的电荷分布与极性 1.下列分子中的电荷分布情况如表所示 共价分子 HF N2 H2O CO2 键的极性 极性键 非极性键 极性键 极性键 整个分子 电荷分布 不对称 对称 不对称 对称 正电荷与 负电荷重心 不重合 重合 不重合 重合 结论 分子有 极性 分子无 极性 分子有 极性 分子无 极性 由上述分析可知: (1)极性分子是电荷分布　　　　,正电荷重心和负电荷重心　　　　的分子;非极性分子是电荷分布　　 ,正电荷重心和负电荷重心　　　　的分子。  (2)分子的极性是分子中化学键的极性的向量和。当分子中各个键的极性的向量和为零时,该分子是非极性分子,否则是极性分子。 (3)只含非极性键的分子　　　　是非极性分子。只含极性键的分子 　　　　是极性分子。  不对称 不重合　 对称 一定　 不一定 重合　 2.分子极性对分子性质的影响 在相对分子质量相同的情况下,极性分子构成的物质比非极性分子构成的物质具有　　　　的沸点。极性分子易溶于　　 　　(如水),非极性分子易溶于　　　　　　(如四氯化碳)。这就是我们常说的“相似相溶”原理中的一种类型,如油脂、石油的成分难溶于水,而溶于非极性或极性较小的溶剂。  更高　 极性溶剂　 非极性溶剂 1.以非极性键结合的双原子分子一定是非极性分子。(　　) 2.键的极性与分子的极性是一致的。 (　　) 3.以极性键结合的分子一定是极性分子。 (　　) 4.非极性分子只能是双原子单质分子。 (　　) √ × × × 1.判断下列分子是极性分子还是非极性分子。 ①P4(白磷)　②CH2==CH2　③CH≡CH　④C2H5OH　⑤ 极性分子:　　　(填序号,下同);非极性分子:　　 　。  ④　 ①②③⑤ 2.双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂。H2O2分子不是直线形的,两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上,书面角为93°52',而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52'。试回答: (1)H2O2分子的电子式为　　　　　　　　,结构式为　　　　　　　　。  (2)H2O2分子中存在　　　　(填“极性”或“非极性”,下同)键和　　　　键, 为　　　　分子。  (3)H2O2难溶于CS2,其原因是_______________________________________   　。  (4)H2O2分子中氧元素的化合价为　　,原因是__________________________ 　 。 H︰︰H H—O —O —H 极性　 非极性 H2O2为极性分子,CS2为非极性分子,根据 “相似相溶”原理可知H2O2难溶于CS2 极性　 -1 O —O键为非极性键,O —H键 为极性键,共用电子对偏向于氧,故氧元素显-1价 (教参独具) 1.判断分子极性的一般思路 2.分子极性的判断方法 (1)根据所含键的类型及分子的空间结构判断 含极性键的分子不一定是极性分子,还与分子的空间结构有关。常见分子是否为极性分子与空间结构的关系如下: ①AB型分子一定是极性分子,如HCl、HF。 ② AB2型分子除直线形结构B—A—B为非极性分子外,其他均为极性分子。如CO2、CS2为非极性分子,H2O、H2S为极性分子。 ③AB3型分子除平面正三角形结构 为非极性分子外,其他均为 极性分子。如BF3为非极性分子,NH3、PCl3为极性分子。 ④AB4型分子除正四面体结构 及平面正四边形结构 为非 极性分子外,其他均为极性分子。如CH4、CCl4、SiF4为非极性分子。 (2)根据中心原子对应元素的化合价判断 若中心原子A对应元素的化合价的绝对值等于该元素原子的价电子数,则该分子为非极性分子;若中心原子A对应元素的化合价的绝对值不等于其价电子数,则分子为极性分子。例如: 化学式 BF3 CO2 PCl5 SO3 H2O NH3 SO2 中心原子对应元素的化合价绝对值 3 4 5 6 2 3 4 中心原子价电子数 3 4 5 6 6 5 6 分子极性 非极性 非极性 非极性 非极性 极性 极性 极性 1.下列分子中,属于含有极性键的非极性分子的是(　　) A.NH3　　　　　　 B.Cl2 C.H2O D.CCl4 D NH3分子中的N—H键是极性键,分子的空间结构是三角锥形,N位于锥顶,电荷分布不对称,是极性分子;Cl2是双原子单质分子,Cl—Cl键是非极性键,故Cl2是含有非极性键的非极性分子;H2O分子中O—H键是极性键,分子的空间结构是角形,电荷分布不对称,是极性分子;CCl4分子中的C—Cl键是极性键,分子的空间结构是正四面体形,C位于正四面体的中心,四个Cl原子位于正四面体的四个顶点,电荷分布对称,是非极性分子。 2.PF3、PCl5、SF4、SF6分子中,属于极性分子的是(　　) A.PF3和PCl5 B.SF4和SF6 C.PF3和SF4 D.PCl5和SF6 C 本题分析如表: 化学式 PF3 PCl5 SF4 SF6 中心原子对应元素的化合价绝对值 3 5 4 6 中心原子价电子数 5 5 6 6 分子极性 极性 非极性 极性 非极性 3.下列现象不能用“相似相溶”原理解释的是(　　) A.硫黄易溶于CS2 B.氯气易溶于NaOH溶液 C.碘易溶于CCl4 D.二氧化硫易溶于水 B 硫黄、CS2都是非极性分子,所以硫黄易溶于CS2,能用“相似相溶”原理解释,故A不符合题意;氯气易溶于NaOH溶液是因为氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,不能用“相似相溶”原理解释,故B符合题意;碘、CCl4都是非极性分子,所以碘易溶于CCl4,能用“相似相溶”原理解释,故C不符合题意;二氧化硫、水都是极性分子,所以二氧化硫易溶于水,能用“相似相溶”原理解释,故D不符合题意。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [A组　基础落实] 题组一　分子中的原子排布与对称性 1.下列分子中,不含不对称碳原子的是(　　) A.　　　 B. C. D.CH3CHClCH2CHO 9 10 B 11 12 在有机物分子中,连接着四个不同的原子或基团的碳原子就是不对称碳原子。A、C、D中均有碳原子连有四个不同的原子或基团,B中不含不对称碳原子。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 2.含有不对称碳原子的物质一定具有光学活性, 具有光学活性,此有机物分子中不对称碳原子的个数为(　　) A.1　　　　　　　　　 B.2 C.3 D.4 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 根据不对称碳原子的定义可知,不对称碳原子一定是饱和碳原子且所连 接的四个原子或基团是不同的,则 中只有与醛基 相连的碳原子为不对称碳原子。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 3.手性分子是指在分子结构 中,当a、b、x、y为彼此不相同的 原子或基团时,称此分子为手性分子,中心碳原子为不对称碳原子。下列分子中指定的碳原子(用*标记)不属于不对称碳原子的是(　　) A.苹果酸HOOC—*CH2—CHOH—COOH B.丙氨酸 C.葡萄糖 D.甘油醛 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 A项的指定碳原子上连有两个一样的氢原子,不是不对称碳原子,故A项符合题意;B项的指定碳原子上连有四个不一样的原子或基团:氢原子、甲基、羧基和氨基,是不对称碳原子,故B项不符合题意;C项的指定碳原子上连有四个不一样的原子或基团:氢原子、—CH2OH、羟基以及剩余的取代基,是不对称碳原子,故C项不符合题意;D项的指定碳原子上连有四个不一样的原子或基团:氢原子、—CH2OH、羟基以及醛基,是不对称碳原子,故D项不符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 题组二　分子中的电荷分布与极性 4.(2024·山东日照一模)下列属于非极性分子的是(　　) A.O3 B.H2O2 C.PCl3 D.CS2 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 O3为角形,为极性分子,A错误;H2O2为半开书页形,两个O在书轴上,两个H分别与两个O相连,但不在同一平面上,为极性分子,B错误;PCl3为三角锥形,为极性分子,C错误;CS2为直线形,为非极性分子,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 5.下列化学键中,键的极性最强的是(　　) A.H—F B.H—O C.H—N D.H—C 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 同周期元素随着核电荷数的增加,电负性逐渐增大,F、O、N、C这四种元素中C的电负性最小,F的电负性最大,所以H—F键的极性最强。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 6.(双选)下列叙述正确的是(　　) A.离子化合物中可能存在非极性键 B.非极性分子中不可能既含有极性键又含有非极性键 C.非极性分子中一定含有非极性键 D.不同非金属元素的原子之间形成的共价键都是极性键 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 AD 11 12 过氧根离子的电子式为[︰︰]2-,其中含有非极性键,A项正确;CH2== CH2、CH≡CH均为非极性分子,分子中C—H键为极性键,C==C键和C≡C键均为非极性键,B项错误;CO2、BF3、CCl4等是由极性键形成的非极性分子,C项错误;不同非金属元素原子形成的共用电子对发生偏移,形成极性键,D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 7.下列各组物质中,都是由极性键构成的非极性分子的是(　　) A.O2和N2 B.NH3和H2O C.CO2和CH4 D.H2O2和C2H4 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 分子内正电荷重心和负电荷重心不重合的分子是极性分子,正电荷重心和负电荷重心重合的分子是非极性分子,根据概念解该题。 O2和N2都是由非极性键构成的非极性分子,A错误; NH3是由极性键构成的极性分子,H2O是由极性键构成的极性分子,B错误;CO2和CH4都是由极性键构成的非极性分子,C正确; H2O2是极性分子,由O —H极性键和O —O非极性键构成,C2H4结构对称是非极性分子,有极性键和非极性键,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 8.(双选)下列各组物质性质的比较,结论不正确的是(　　) A.分子的极性:BCl3>NCl3 B.分子稳定性:CH4>SiH4 C.在CS2中的溶解度:CCl4<H2O2 D.基态原子中未成对电子数:Mn>Si>Cl 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 AC 11 12 BCl3为平面三角形结构、NCl3为三角锥形结构,因此分子的极性:BCl3< NCl3,故A错误;C的非金属性强于Si,则分子稳定性:CH4>SiH4,故B正确;四氯化碳为非极性分子,过氧化氢为极性分子,二硫化碳为非极性分子,根据“相似相溶”原理可知在CS2中的溶解度:CCl4>H2O2,故C错误;基态Mn、Si、Cl的未成对电子数分别为5、2、1,基态原子中未成对电子数:Mn>Si>Cl,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 [B组　培优训练] 9.(2024·北京朝阳高二检测)COCl2又称为光气,是一种重要的有机试剂,其结构如图,下列关于COCl2的说法不正确的是(　　) A.它是一种非极性分子 B.碳原子的杂化方式为sp2 C.C==O键与C—Cl键间的排斥大于两个C—Cl键间的排斥 D.C—Cl键的键长更长与Cl原子半径较大、C—Cl键是单键有关 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 由图可知,光气分子不是正三角形,即正、负电荷重心不重合,为极性分子,故A错误;碳原子连接碳氧双键,碳原子为中心原子,价电子对数为3+(4-2×1-1×2)=3,因此为sp2杂化,故B正确;双键和单键之间的斥力大于单键与单键之间的斥力,故C正确;C—Cl键的键长更长与Cl原子半径较大、C—Cl键是单键有关,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 10.中国化学家研究出一种新型复合光催化剂(C3N4/CQDs),能利用太阳光高效分解水,原理如图所示。下列说法正确的是(　　)   A.H2O2中存在非极性共价键,是非极性分子 B.反应Ⅰ中涉及极性键的断裂和非极性键的形成 C.非极性分子中一定有非极性键,极性分子中一定有极性键 D.H2O是非极性分子 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 H2O2、H2O是极性分子,A、D错误;反应Ⅰ是H2O生成H2和H2O2的过程,涉及极性键H—O键的断裂和非极性键H—H键、O—O键的形成,B正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 11.现有部分短周期元素的性质或原子结构如表: 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 元素编号 元素性质或原子结构 T 基态原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍 X 基态原子的L层有3个未成对电子 Y 基态原子的L层p电子数比L层s电子数多2个 Z 元素的最高正价为+7价 下列说法不正确的是(　　) A.HTX分子中σ键与π键数之比为1∶1 B.ZY2分子的空间结构为直线形 C.XH3在H2Y中的溶解度大于TH4在H2Y中的溶解度 D.XZ3为极性分子,TY2为非极性分子 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 B 基态T原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍,故T为C元素;基态X原子的L层有3个未成对电子,则X为N元素;基态Y原子的L层p电子数比L层s电子数多2个,则Y为O元素;Z元素的最高正价为+7价,则Z为Cl元素,据此分析。HTX分子即HCN中σ键与π键数之比为1∶1,A正确;ZY2分子即ClO2的空间结构为角形,B错误;氨气为极性分子,水为极性分子,甲烷为非极性分子,根据“相似相溶”原理,XH3在H2Y中的溶解度大于TH4在H2Y中的溶解度,C正确;NCl3为极性分子,CO2为非极性分子,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 12.有A、B、C、D、E五种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。其中C、E是金属元素;A和E属于同一族,它们原子的最外层电子排布为ns1。B和D也属于同一族,它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍,C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半。请回答下列问题: (1)写出A、B、C、D、E五种元素的元素符号: A是　　　　,B是　　　　,C是　　　　,D是　　　　,E是　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 H　 O　 Al　 S　 K (2)D元素在周期表中的位置为　　　　 　　。  (3)B元素的价电子排布式为　　　　　　。  (4)元素的电负性的大小关系是B　　　　(填“>”“<”或“=”,下同)D,C与E的第一电离能的大小关系是C　　　　E。  (5)A2D属于　　　　(填“极性”或“非极性”)分子,其空间结构为　　　　,其中所含化学键类型为　　　　(填“极性键”或“非极性键”)。  (6)D、E元素形成的化合物的电子式为　 。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 第3周期ⅥA族 2s22p4 >　 > 极性　 角形　 极性键 K+[︰︰]2-K+ A、E同主族,且其原子的最外层电子排布为ns1,可知为ⅠA族元素,又因为E为金属元素,且原子序数:E>D>C>B>A,则A为氢元素,E可能为钠元素或钾元素;B、D同主族,且其原子的最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍,故二者价电子排布为ns2np4,为ⅥA族元素,B为氧元素,D为硫元素,则E为钾元素;C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半,故C为铝元素。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 $$