第2章 第2节 第2课时 分子的空间结构与分子性质-【创新教程】2025-2026学年高中化学选择性必修2五维课堂同步Word教案（鲁科版2019）

第2课时　分子的空间结构与分子性质 课标要点 核心素养 1.知道分子可以分为极性分子和非极性分子，知道分子极性与分子中键的极性、分子的空间结构密切相关 2.结合实例初步认识分子的手性对其性质的影响 1.宏观辨识与微观探析：通过认识极性键与非极性键、极性分子与非极性分子的区别，形成“结构决定性质”的观念 2.证据推理与模型认知：键的极性与分子极性关系的判断，建立能运用模型解释化学现象观点的意识 [知识梳理] [知识点一]　分子中的原子排布与对称性　 1．对称分子 (1)概念 依据　对称轴　的旋转或借助　对称面　的反映能够复原的分子。 (2)性质 具有　对称　性。 (3)与分子性质的关系 分子的许多性质如　极性　、旋光性等都与分子的对称性有关。 2．手性分子 (1)手性 一些分子本身和它们在镜中的像，就如同人的左手和右手，相似但不能　重叠　。 (2)手性分子 具有　手性　的分子叫作手性分子。一个手性分子和它的镜像分子构成一对对映异构体。 (3)不对称碳原子 对于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。 (4)应用 ①手性分子缩合制蛋白质和核酸。 ②分析药物有效成分异构体的生物活性和毒副作用。 ③药物的不对称合成。 [知识点二]　分子中的电荷分布与极性　 1．分子极性的实验探究 实验操作 在酸式滴定管中加入四氯化碳，打开活塞，将用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近四氯化碳液流 在另一酸式滴定管中加入蒸馏水，打开活塞，并将用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近水流 现象 四氯化碳液流方向　不变　 水流方向　发生改变　 结论 四氯化碳液流与橡胶棒之间　无　电性作用 水流与橡胶棒之间　有　电性作用 解释 四氯化碳分子中无正极和负极之分 水分子中存在着带正电荷的正极和带负电荷的负极 2.极性分子和非极性分子 类别 极性分子 非极性分子 概念 分子内存在　正、负两极　的分子 分子内不存在　正、负两极　的分子 双原子 分子 分子内含　极性　键 分子内含　非极性　键 多原子 分子 分子内含　极性　键，分子空间结构　不对称　 分子内只含　非极性　键或分子空间结构对称 微点拨：“相似相溶”原理是指极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。 3．分子极性的判断 [自我评价] 1．[判一判](对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”) (1)极性分子中不可能含有非极性键。(×) 提示：极性分子H2O2中含有非极性键。 (2)非极性分子中不可能含有极性键。(×) 提示：以极性键结合形成的分子，若分子空间结构对称，则为非极性分子，如CH4、CO2等。 (3)极性分子中一定含有极性键。(×) 提示：极性分子O3中只含有非极性键。 (4)H2O、CO2、CH4都是非极性分子。(×) 2．[填一填] 请写出表中分子的空间结构，判断其中哪些属于极性分子，哪些属于非极性分子。 解析：由于O2、CO2、BF3、CCl4空间结构对称，所以它们均为非极性分子；HF、H2O、NH3的空间结构不对称，所以它们均为极性分子。 答案： 　手性分子 [情境素材] “手性”指一个物体不能与其镜像相重合。如我们的双手，左手与互成镜像的右手不重合。一个手性分子与其镜像不重合，分子的手性通常是由不对称碳引起，即一个碳上的四个基团互不相同。通常用(RS)、(DL)对其进行识别。例如： [思考探究] (1)互为手性分子的物质是同一种物质吗？二者具有什么关系？ 提示：不是同一种物质，二者互为同分异构体。 (2)互为手性分子的物质化学性质几乎完全相同，分析其原因。 提示：物质结构决定其性质。互为手性分子的物质组成、结构几乎完全相同，所以其化学性质几乎完全相同。 [核心突破] 1．手性异构体与手性分子 具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称为手性异构体。有手性异构体的分子叫作手性分子。 2．手性分子的成因 当四个不同的原子或基团连接在同一个碳原子上时，这个碳原子是不对称碳原子。这种分子和它“在镜中的像”就不能重叠，因而表现为“手性”。手性分子中的不对称碳原子称为手性碳原子。例如，CHBrClF是一个简单的手性分子，如图1所示的两个分子互为镜像。又如，丙氨酸分子(手性碳原子上连接－H、－CH3、－NH2、－COOH)的手性如图2所示。 3．手性合成 生产手性药物必须把手性异构体分离开，因为手性异构体药物分子中往往是一种能治病、没有毒副作用，而另一种却有毒副作用。按照获得2001年诺贝尔化学奖的三位科学家的合成方法，可以只得到一种或者主要只得到一种手性分子，不得到或者基本上不得到它的手性异构体，这种独特的合成方法称为手性合成。手性催化剂只催化或者主要催化一种手性分子的合成。手性分子在生命科学和生产手性药物方面有广泛的应用。手性合成是当代化学的热点之一，是21世纪化学研究的重要领域。 [典例示范] [典例1]　下列有机物分子具有手性异构体的是(　　) [解析]　C　[存在手性异构体的分子中至少存在1个连有四个不同原子或基团的碳原子。因此4个选项中只有C项中存在手性异构体，中标有“*”的碳原子是手性碳原子，其余碳原子均不是手性碳原子。] 分子是否表现手性的判断 分子表现手性，是因为其含有手性碳原子。如果一个碳原子所连接的四个原子或基团各不相同，那么该碳原子称为手性碳原子，用*C来表示。例如*CR1R2R4R3，R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基团。所以，判断一种有机物分子是否具有手性，就看其含有的碳原子是否连有四个不同的原子或基团。 [学以致用] 1．下图中两分子的关系是(　　) A．互为同分异构体　　　　 B．是同一种物质 C．是手性分子 D．互为同系物 解析：B　[本题很容易看成镜面对称结构而选择手性分子，但根据手性分子的判断方法，根本找不到手性碳原子，所以不是手性分子；分子相同，结构相同，是同一种物质。] 2．下列分子含有手性碳原子，属于手性分子的是(　　) 解析：C　[抓住“手性”的含义，碳原子上连接有四个不同的原子或基团，即为手性碳原子。] 　　　　分子的极性与键的极性和分子空间 结构的关系 [情境素材] 微波加热的原理是当微波辐射到食品上时，食品中总是含有一定量的水分，而水是由极性分子(分子的正负电荷中心，即使在外电场不存在时也是不重合的)组成的，这种极性分子的取向将随微波场而变动。由于食品中水的极性分子的这种运动以及相邻分子间的相互作用，产生了类似摩擦的现象，使水温升高，因此，食品的温度也就上升了。 [思考探究] (1)水分子中氧原子的杂化类型和水分子的空间结构是怎样的？液态水分子间存在哪些作用力？是否属于化学键？ 提示：水分子中氧原子采取sp3杂化，是V形分子。液态水分子间存在范德华力和氢键，二者都不属于化学键。 (2)已知H2O2的分子空间结构可在二面角中表示，如图所示： ①分析H2O2分子中共价键的种类有哪些？ 提示：H2O2分子中H－O键为极性共价键，O－O键为非极性共价键。 ②H2O2分子中正电、负电重心是否重合？H2O2属于极性分子还是非极性分子？ 提示：不重合。H2O2属于极性分子。 [核心突破] 1．分子的极性与键的极性和分子空间结构的关系 2.分子极性的判断方法 (1)只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多是非极性分子。如O2、H2、P4、C60。 (2)含有极性键的双原子分子都是极性分子。如HCl、HF、HBr。 (3)含有极性键的多原子分子，空间结构对称的是非极性分子；空间结构不对称的是极性分子。 (4)判断ABn型分子极性的经验规律 ①若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子；若不等，则为极性分子。 ②若中心原子有孤电子对，则为极性分子；若无孤电子对，则为非极性分子。 如CS2、BF3、SO3、CH4均为非极性分子；H2S、SO2、NH3、PCl3均为极性分子。 [典例示范] [典例2]　下列物质中既有极性键又有非极性键的极性分子是(　　) A．CS2　　　　　 B．CH4 C．H2O2 D．CH2＝CH2 [思维建模] 解析有关ABx分子极性问题的经验规律如下： ①|中心原子化合价|＝中心原子价电子数⇒非极性分子， ②|中心原子化合价|≠中心原子价电子数⇒极性分子。 [解析]C　[CS2分子结构式为S＝C＝S，分子中共价键为碳硫极性键，不存在非极性键，故A错误；CH4分子中共价键为碳氢极性键，不存在非极性键，故B错误；H2O2分子结构式为H－O－O－H，分子中含有氢氧极性共价键和氧氧非极性共价键，但是分子结构不对称，属于极性分子，故C正确；CH2＝CH2中含有碳氢极性键和碳碳非极性键，由于CH2＝CH2分子结构对称，CH2＝CH2分子为非极性分子，故D错误。] [学以致用] 3．下列有关分子的叙述中正确的是(　　) A．以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子 B．以极性键结合起来的分子一定是极性分子 C．非极性分子只能是双原子单质分子 D．非极性分子中一定含有非极性共价键 解析：A　[对于抽象的选择题可用举反例法以具体的物质判断正误。A项正确，如O2、H2、N2等；B项错误，以极性键结合起来的分子不一定是极性分子，若分子的空间结构对称，正电重心和负电重心重合，就是非极性分子，如CH4、CO2、CCl4、CS2等；C项错误，非极性分子不一定是双原子单质分子，如CH4等；D项错误，非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4、CO2等。] 4．PH3又称磷化氢，在常温下是一种无色、有大蒜气味的气体，电石气的杂质中常含有它。它的结构与NH3分子结构相似。以下关于PH3的叙述中正确的是(　　) A．PH3是非极性分子 B．PH3分子中有未成键的电子对 C．PH3是一种强氧化剂 D．PH3分子中的P—H是非极性键 解析：B　[PH3与NH3分子的结构相似，因此在P原子的最外层有一对孤电子对未成键。P—H是由不同种原子形成的共价键，属于极性键。根据PH3的分子结构可知该分子的正电重心和负电重心不重合，故分子有极性。PH3中P呈－3价，具有很强的还原性。] 分子的极性判断的方法 1．下列分子为手性分子的是(　　) 解析：B　[手性分子中应含有手性碳原子，根据手性碳原子的定义可知，手性碳原子上连有四个不同的原子或基团。B项分子中，中间碳原子上连有－CH3、－H、－NH2、－COOH四种不同的原子或基团，故该分子是手性分子。] 2．下列各组物质中，都是由极性键构成极性分子的一组是(　　) A．CH4和Br2　　　　 B．NH3和H2O C．H2S和CCl4 D．CO2和HCl 解析：B　[CH4、CCl4、CO2都是由极性键形成的非极性分子，NH3、H2O、H2S、HCl都是由极性键形成的极性分子。] 3．下列化合物中，化学键的极性和分子的极性(极性或非极性)皆相同的是(　　) A．CO2和SO2 B．CH4和H2O C．BF3和NH3 D．HCl和HI 解析：D　[A中CO2为极性键构成的非极性分子，SO2是极性键构成的极性分子；B中CH4为极性键构成的非极性分子，H2O是极性键构成的极性分子；C中BF3为极性键构成的非极性分子，NH3为极性键构成的极性分子；D中HCl和HI都是极性键构成的极性分子。] 4．实验测得BeCl2为共价化合物，两个Be－Cl的夹角为180°，由此可判断BeCl2属于(　　) A．由极性键形成的极性分子 B．由极性键形成的非极性分子 C．由非极性键形成的极性分子 D．由非极性键形成的非极性分子 解析：B　[BeCl2中Be－Cl是不同元素形成的共价键，为极性键，两个Be－Cl的夹角为180°，说明分子是对称的，正电重心与负电重心重合，BeCl2属于非极性分子，故BeCl2是由极性键形成的非极性分子。] 5．在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2、BF3分子中： (1)以非极性键结合的非极性分子是　________　。 (2)以极性键结合的具有直线形结构的非极性分子是　________　。 (3)以极性键结合的具有正四面体形结构的非极性分子是　________　。 (4)以极性键结合的具有三角锥形结构的极性分子是　________　。 (5)以极性键结合的具有sp3杂化轨道结构的分子是　________　。 (6)以极性键结合的具有sp2杂化轨道结构的分子是　________　。 解析：HF是含有极性键的双原子分子，为极性分子；H2O中氧原子采取sp3杂化，与H原子形成极性键，为极性分子；NH3中有极性键，N原子采取sp3杂化，为三角锥形结构；CS2与CO2相似，为由极性键形成的直线形非极性分子；CH4中C原子采取sp3杂化与H原子形成极性键，为正四面体构型的非极性分子；N2是由非极性键结合的非极性分子；BF3中B原子采取sp2杂化，与F形成极性键，为非极性分子。 答案：(1)N2　(2)CS2　(3)CH4　(4)NH3 (5)H2O、NH3、CH4　(6)BF3 [课堂小结] 学科网（北京）股份有限公司 $$