第2章 第2节 第2课时 分子的空间结构与分子性质（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（鲁科版）

本讲义聚焦分子的空间结构与分子性质，先系统梳理分子的原子排布与对称性，涵盖对称分子的对称轴、对称面及手性分子（含不对称碳原子）的判断，再深入分析分子的电荷分布与极性，包括极性分子和非极性分子的判断依据及性质（如沸点、溶解性），构建从结构到性质的学习支架。 该资料突出科学思维与科学探究，通过高考题改编例题（如手性碳原子判断、分子极性分析）和问题提示引导学生推理，结合分子结构模型辅助理解。课中助力教师高效授课，课后学生可通过例题解析和方法总结查漏补缺，强化对抽象概念的掌握。

第2课时　分子的空间结构与分子性质 [素养目标]　1.了解分子中原子排布与对称性的关系，会判断分子的手性。2.能根据键的极性和分子的空间结构特点判断分子的极性。 知识点一　分子中的原子排布与对称性 1．对称分子 研究表明，许多分子具有对称性。例如，对于甲烷分子而言，如图所示： (1)以通过碳原子和氢原子的连线为轴旋转120°或240°时，分子完全恢复原状，我们称这条连线为对称轴。 (2)甲烷分子中碳原子和其中两个氢原子所构成的平面为甲烷分子的对称面。 (3)依据对称轴的旋转或借助对称面的反映能够复原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)分子的许多性质如极性、旋光性等都与分子的对称性有关。 2．手性分子 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，因而称这类分子表现出手性 手性分子 是指具有手性的分子。一个手性分子和它的镜像分子构成一对对映异构体。互为对映异构体的两种手性分子具有相反的旋光性 不对称碳原子(也叫手性碳原子) 通过单键连接的四个原子或基团均不相同的碳原子 1．如何判断一个分子为手性分子？ 提示：由于大多数的手性分子都含有不对称碳原子，因此有机化学中常用有无不对称碳原子推测分子是否为手性分子，进而判断分子有无旋光性，这是一个简单实用但并不全面的判断标准。 2．观察比较如图所示两种分子的结构： 分析这两种分子在结构上是怎样的关系？ 提示：它们的相同点是分子组成相同，分子式都是CHFClBr；不同点是在空间排布上不同，它们构成实物与其镜像的关系，互为对映异构体。 1．手性同分异构体(又称对映异构体)的两个分子互为镜像关系。 2．一般情况下，含不对称碳原子的分子称手性分子。 3．构成生命体的有机物绝大多数为手性分子。 4．从对称性的角度看，手性分子是一类对称性比较低的分子，如它们不具有对称面。 1．如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　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，根本找不到不对称碳原子，所以不是手性分子；分子组成相同，空间结构相同，是同一种物质。 答案　B 2．下列有关有机物中手性碳原子的判断错误的是(　　) A．(2024·重庆卷节选)精油成分分子存在2个手性碳原子 B．(2024·海南卷节选)海南暗罗分子中含有4个手性碳原子 C．(2024·甘肃卷节选)鹰爪甲素分子中有5个手性碳原子 D．(2024·江西卷改编)蛇孢菌素分子中含有7个手性碳原子 解析　连接四种不同原子或基团的碳为手性碳原子，A、B、C、D四项有机物中手性碳原子的标注如图所示：、、、，手性碳原子的个数分别为2、4、5、8，D项错误。 答案　D 3.3­氯­2­丁氨酸的结构简式为 ，该有机物分子中含有________个手性碳原子；手性碳原子的杂化轨道类型是________。 解析　连接4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子，如图所示：，标“*”的碳原子为手性碳原子，所以1个该有机物分子中含有2个手性碳原子；手性碳原子均形成4个单键，均采取sp3杂化。 答案　2　sp3 分子是否表现手性的判断 分子表现手性，是因为其含有不对称碳原子。如果一个碳原子所连接的四个原子或基团各不相同，那么该碳原子称为不对称碳原子，用*C来表示。例如，其中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。　 知识点二　分子中的电荷分布与极性 1．极性分子：正、负电荷重心不重合，分子内存在正、负两极的分子。 2．非极性分子：正、负电荷重心重合，分子内没有正、负两极的分子。 3．分子极性的判断 4．分子的极性与分子的性质 (1)沸点：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更高的沸点。 (2)“相似相溶”原理：极性分子易溶于极性溶剂(如水)，非极性分子易溶于非极性溶剂(如CCl4)。 1．极性分子的电荷分布不均匀，非极性分子的电荷分布均匀吗？ 提示：非极性分子的空间结构对称，但电荷分布不一定均匀，如CO2分子由不同原子构成，电荷分布不均匀，O带部分负电荷，C带部分正电荷，但正负电荷重心重合，如P4由同种原子构成，电荷分布均匀。 2．含非极性键的分子不一定是非极性分子，而含极性键的分子不一定是极性分子，所以键的极性与分子的极性没有关系，该观点正确吗？ 提示：不正确。分子的极性除与键的极性有关外，还与分子的空间结构有关。含非极性键的分子如果结构不对称，正负电荷重心不重合，则为极性分子，如H2O2；由极性键形成的分子，如果结构对称，正负电荷重心重合，则为非极性分子，如CH4。 分子极性的判断 1．键的极性和分子极性的关系 2．判断ABn型分子极性的经验规律 (1) (2) 1．下列各组分子中，都是由极性键构成的极性分子的一组是(　　) A．C3H6和CO2　　　 B．CCl4和H2S C．H2O和NH3 D．CH≡CH和CS2 解析　CO2中含有极性键，但属于非极性分子，A错误；CCl4中含有极性键，但属于非极性分子，H2S中含有极性键，属于极性分子，B错误；H2O中含有极性键，属于极性分子，NH3中含有极性键，属于极性分子，C正确；CH≡CH中含有极性键和非极性键，属于非极性分子，CS2中含有极性键，属于非极性分子，D错误。 答案　C 2．下列有关分子极性的说法错误的是(　　) A．(2024·浙江6月卷节选)分子的极性：C2H2＞H2O2 B．(2024·甘肃卷节选)在水中的溶解度：苯<苯酚 C．(2023·北京卷节选)氟化氢分子的极性强于氯化氢分子的极性 D．(2023·海南卷节选)OF2是由极性键构成的极性分子 解析　C2H2为直线形分子，分子结构对称，分子中正负电荷的重心是重合的，为非极性分子；H2O2分子结构不对称，分子中正负电荷的重心是不重合的，为极性分子，因此，两者极性的大小关系为C2H2＜H2O2，A错误；苯是非极性分子，苯酚是极性分子，根据相似相溶规则可知，苯酚在水中的溶解度大于苯，B正确；氟的电负性大于氯的电负性，F—H键的极性大于Cl—H键的极性，导致HF分子极性强于HCl，C正确；OF2分子的价电子对数是4，有2个孤电子对，分子结构是V形，故该分子是由极性键构成的极性分子，D正确。 答案　A 3.(1)已知H2O2的分子空间结构可在二面角中表示，如图所示，则H2O2的结构是否具有对称性？________(填“是”或“否”)，是极性分子还是非极性分子？________(填“极性分子”或“非极性分子”)。 (2)SO3的空间结构为________________，分子是否具有极性？________(填“是”或“否”)，写出与SO3互为等电子体的微粒有__________________，等电子体________(填“有”或“无”)极性。 答案　(1)否　极性分子　(2)平面三角形　否　CO、NO、BF3等　无 1．关于丙氨酸的说法，下列正确的是(　　) A．Ⅰ和Ⅱ的结构和性质完全不相同 B．Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，具有不同的分子极性 C．Ⅰ和Ⅱ都属于非极性分子 D．Ⅰ和Ⅱ中化学键的种类与数目完全相同 解析　Ⅰ和Ⅱ两种分子都是极性分子，互为对映异构体，即手性异构体，手性异构体只是在物理性质上有很大不同，其化学键、化学性质和分子极性都是相同的。 答案　D 2．(2024·滁州高二联考)下列现象不能用“相似相溶”规律解释的是(　　) A．氯化氢易溶于水 B．碘易溶于CCl4 C．酒精易溶于水 D．氯气易溶于NaOH溶液 解析　氯化氢和水都是极性分子，所以氯化氢易溶于水，能用“相似相溶”规律解释，A不符合题意；碘、CCl4都是非极性分子，所以碘易溶于CCl4，能用“相似相溶”规律解释，B不符合题意；酒精、水都是极性分子，所以酒精易溶于水，能用“相似相溶”规律解释，C不符合题意；氯气易溶于NaOH溶液是因为氯气与NaOH反应生成可溶性盐，与“相似相溶”规律不相关，D符合题意。 答案　D 3．(2024·西安高二检测)下列分子为手性分子的是(　　) A．CH2Cl2　　　 B． C． D．CH3CH2COOCH2CH3 答案　B 4．(2025·河南卷改编)我国科研人员合成了一种深紫外双折射晶体材料，其由原子序数依次增大的五种短周期元素Q、W、X、Y和Z组成。基态X原子的s轨道中电子总数比p轨道中电子数多1，X所在族的族序数等于Q的质子数，基态Y和Z原子的原子核外均只有1个未成对电子，且二者核电荷数之和为Q的4倍。下列说法正确的是(　　) A．QY3为极性分子 B. ZY为极性键 C．原子半径：W>Z D. 1个X2分子中有2个π键 解析　Q、W、X、Y和Z为原子序数依次增大的短周期元素，基态X原子的s轨道中电子总数比p轨道中电子数多1，所以X是N；X所在族的族序数等于Q的质子数，Q是B，所以W是C；基态Y和Z原子的原子核外均只有1个未成对电子，且二者核电荷数之和为Q的4倍，即质子数之和为20，所以Y是F，Z是Na。BF3为平面正三角形结构，结构对称，属于非极性分子，A错误；NaF是离子键，B错误；同周期自左向右原子半径逐渐减小，同主族从上到下原子半径逐渐增大，则原子半径：C＜Li＜Na，C错误；N2分子中含有三键，所以含有2个π键，D正确。 答案　D 5．已知N、P同属于元素周期表的第ⅤA族元素，N在第2周期，P在第3周期。NH3分子呈三角锥形，N原子位于锥顶，3个H原子位于锥底，N—H键间的夹角是107.3°。 (1)氮原子最外层电子排布式为________；氮离子(N3－)核外有________种运动状态不同的电子；N4分子的空间结构为，它是一种__________(填“极性”或“非极性”)分子。 (2)PH3分子与NH3分子的空间结构关系：______(填“相同”或“不相同”)，P—H键________(填“有”或“无”)极性，PH3分子________(填“有”或“无”)极性。 解析　(1)N是7号元素，原子核外最外层有5个电子，最外层电子排布式为2s22p3；氮离子(N3－)核外有10个电子，每个电子的运动状态都不相同，故有10种运动状态不同的电子；N4分子是正四面体形结构，是一种非极性分子。 (2)NH3分子与PH3分子互为等电子体，结构相同；P—H键为不同种元素原子之间形成的共价键，为极性键；PH3分子空间结构为三角锥形，正、负电荷重心不重合，为极性分子。 答案　(1)2s22p3　10　非极性　(2)相同　有　有 学科网（北京）股份有限公司 $