2023-2024學年蘇教版選擇性必修2 專題4　第1單元　課時3　分子的極性　手性分子 學案

課時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.認識分子空間構型與極性的關系，能運用有關理論預測分子的極性。3.結合實例初步認識分子的手性對其性質的影響。[學生用書P97]eq\a\vs4\al(活動一：探究分子極性，學習極性分子、非極性分子的概念)【實驗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，觀察水滴的運動?！緦嶒?】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.由上述實驗1，可推出水分子帶電嗎？由實驗2可得出什么結論，為什么？【答案】實驗1：可以看到水滴會隨著帶電的玻璃棒或塑料棒運動，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)生運動的原因是水分子出現(xiàn)正負兩極，即水分子有極性。實驗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：__正電荷重心和負電荷重心不重合__。(2)非極性分子：__正電荷重心和負電荷重心重合__。eq\a\vs4\al(活動二：空間構型、鍵的極性和分子極性的關系)1.結合下表中的實例，結合極性分子、非極性分子的概念，判斷對應分子的極性，填入下表。類型實例鍵的極性分子的極性空間結構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.結合教材中關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鍵是否有極性，以極性鍵結合的雙原子分子是極性分子，如HCl、CO、NO等；以非極性鍵結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構。如CO2、BF3、CH4等分子，雖然分子中的共價鍵都是極性鍵，但由于配位原子對稱地分布在中心原子周圍，整個分子的正、負電荷重心相重合，所以這些分子都是非極性分子。(1)對雙分子的極性分子決定于__成鍵原子之間形成的共價鍵是否有極性__。__以極性鍵結合的__的雙分子是極性分子，如HCl、CO、NO等；__以非極性鍵結合__的雙原子分子是非極性分子，如H2、O2、N2等。(2)對多原子分子，判斷分子的極性，能否簡單看分子中共價鍵的極性？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構，不能簡單看分子中共價鍵的極性。CO2、BF3、CH4等分子中的配位原子對稱地分布在中心原子周圍，整個分子的正、負電荷重心相重合，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.閱讀跨學科鏈接，從物理學視角理解共價鍵和分子極性的關系。共價鍵和簡單分子極性的力學分析示意圖雙原子分子中只有一個化學鍵且該化學鍵在受力分析中只有一個合力，所以該化學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化學鍵，最終分子的極性是由多個化學鍵的極性共同作用決定的。5.了解分子的極性對物質性質的影響。分子的極性對物質的熔點、沸點、溶解性等物理性質有顯著的影響。一般情況下，由極性分子構成的物質易溶于__極性__溶劑，由非極性分子構成的物質易溶于__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，碘單質在水中溶解度小，討論I2與I－反應生成的Ieq\o\al(－,3)也是非極性的，為什么溶解性大？分析Ieq\o\al(－,3)微觀的空間結構?！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)價層電子互斥理論，Ieq\o\al(－,3)價電子對數(shù)為5，只有兩個成鍵電子對，有3個孤電子對，微粒構型為直線形。eq\a\vs4\al(活動三：認識手性異構體、手性分子、手性碳原子)觀察下圖，圖中兩只相對的手能否重疊？圖中的兩個乳酸分子能否重疊？手與其鏡像及乳酸分子的對映異構1.分析上圖所示的有機物結構，你認為這兩種物質是否是同一種物質？【答案】不屬于同一種物質。2.具有完全相同的組成和原子排列方式的一對分子，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__手性異構體__。有手性異構體的分子叫作__手性分子__。互為手性異構的兩個分子不是同一種分子。3.連接四個不同的原子或基團的碳原子稱為__手性碳原子__。每個手性碳原子所連接的原子基團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(活動四：討論手性分子的性質與應用)1.構成生命體的絕大多數(shù)分子為手性分子，兩個手性分子的性質不同，且手性有機物中必含手性碳原子。苧烯分子手性異構體的結構與存在閱讀教材，討論一對手性分子的物理性質、化學性質是否相似？【答案】一對手性異構體的物理性質(如沸點、熔點、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相同，所以化學性質應該相同或相似。2.閱讀拓展視野，了解手性分子的應用。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。[學生用書P100]1.(2021·啟東中學月考)下列有關氯氣的說法不正確的是()A.Cl2是由共價鍵構成的非極性分子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與石灰乳反應制備漂白粉，B錯誤；Cl2與KI反應生成I2，從而使?jié)駶櫟牡矸?KI試紙變藍，故可用該方法檢驗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。【答案】B2.(2021·東臺創(chuàng)新高級中學檢測)“中國芯”的主要原材料是高純單晶硅，反應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原子的結構示意圖為【解析】SiCl4和CH4的空間結構一樣，都是正四面體構形，結構對稱，為非極性分子，A錯誤；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構相似，為空間網(wǎng)狀結構，為共價晶體，C錯誤；Si原子的結構示意圖為，D錯誤?！敬鸢浮緽3.(2021·徐州一中質檢)下列物質在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·大橋高級中學學情調研)用短線“－”表示共用電子對，用“‥”表示未成鍵孤對電子的式子叫路易斯結構式。以下路易斯結構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溶液吸收是因為發(fā)生了化學反應，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，其分子空間結構與氨分子相似，下列對NCl3的有關描述正確的是()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到8電子穩(wěn)定結構C.NCl3分子是非極性分子，NCl3的沸點低于NH3的沸點D.NBr3比NCl3易揮發(fā)【解析】共價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錯誤；根據(jù)NCl3分子的電子式可知，分子中的所有原子均達到8電子穩(wěn)定結構，B正確；由于NCl3分子N原子周圍形成了3個σ鍵，孤電子對數(shù)為eq\f(1,2)(5－3×1)＝1，故為三角錐形結構，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的沸點高于NH3的沸點，C錯誤；根據(jù)等電子體原理可知，NBr3與NCl3結構相似，且NBr3的相對分子質量比NCl3大，故NBr3的分子間作用力比NCl3大，NBr3的沸點比NCl3高，故NBr3比NCl3更難揮發(fā)，D錯誤?！敬鸢浮緽7.下列敘述正確的是()A.以非極性鍵結合的雙原子分子一定是非極性分子B.以極性鍵結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、負電荷重心重合，則該分子是非極性分子，如CH4、BF3、CO2等，B、C錯誤；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錯誤。【答案】A8.根據(jù)“相似相溶”規(guī)律判斷，下列物質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。【答案】C9.(2020·天津靜海一中月考)已知H2O2分子的空間結構如圖所示，下列有關H2O2的說法正確的是()A.1個H2O2分子中有3個σ鍵、1個π鍵B.H2O2為非極性分子C.H2O2中氧原子為sp雜化D.H2O2沸點高達158℃，可推測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，該物質中不含π鍵，A錯誤；根據(jù)題中結構知，該分子正電中心與負電中心不重合，為極性分子，B錯誤；H2O2中氧原子為sp3雜化，C錯誤；H2O2的沸點較高，可推測H2O2分子間可形成氫鍵，D正確?！敬鸢浮緿10.下列有機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】含有不對稱碳原子的分子為手性分子。根據(jù)各分子的結構簡式：可知①②③中存在手性碳原子(用“*”標記的)，而④中不存在手性碳原子，C正確?！敬鸢浮緾11.(2021·蘇大附中月考)氯化鉻酰(CrO2Cl2)在有機合成中可作氧化劑或氯化劑，能與許多有機物反應。請回答下列問題：(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)。(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、⑥SO3六種有機溶劑中，中心原子采取sp2雜化的分子有__①③⑥__(填序號)，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σ鍵，無孤電子對，故為sp2雜化；②SOeq\o\al(2－,3)中S原子周圍形成了3個σ鍵，故價層電子對數(shù)為1＋3＝4，故為sp3雜化；③BF3中B原子周圍形成了3個σ鍵，故價層電子對數(shù)為0＋3＝3，故為sp2雜化；④H2O中O原子周圍形成了2個σ鍵，故價層電子對數(shù)為2＋2＝4，故為sp3雜化；⑤CCl4中C原子周圍形成了4個σ鍵，故價層電子對數(shù)為0＋4＝4，故為sp3雜化；⑥SO3中周圍形成了3個σ鍵，故價層電子對數(shù)為0＋3＝3，故為sp2雜化，六種有機溶劑中，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分子的空間結構關系是__相似__(填“相同