2019-2020年高中化学 专题4 第1单元 第2课时 分子的极性与手性分子教案 苏教版选修3

第2课时分子的极性与手性分子目标与素养：1.初步认识分子的极性、手性分子等概念。(微观探析)2.认识分子的空间构型与分子极性的关系。(宏观辨识)一、分子的极性1．极性分子与非极性分子(1)极性分子：正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子。(2)非极性分子：正电荷重心和负电荷重心相重合的分子。2．分子极性的判断方法分子的极性是由分子中所含共价键的极性与分子的空间构型两方面共同决定的。判断分子极性时，可根据以下原则进行：(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，空间结构中心对称的是非极性分子；空间结构中心不对称的是极性分子。3．分子的极性对物质溶解性的影响——相似相溶规则非极性分子构成的物质一般易溶于非极性溶剂，极性分子构成的物质一般易溶于极性溶剂。二、手性分子1．观察比较下图所示两种分子的结构(1)相同点是分子组成相同、都是CHFClBr，从平面上看相似。(2)不同点是在空间上不同，它们构成实物和镜像关系。(3)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做手性分子。2．手性分子的判断判断一种有机物是否具有手性异构体，关键是看其含有的碳原子是否连有4个不同的原子或基团，即有机物分子中是否存在手性碳原子，如，R1、R2、R3、R4互不相同，含有手性碳原子，该有机物分子具有手性。3．手性分子的重要用途由于手性分子对生命及生理活动有其特殊的活性，化学工作者期望可以找到对癌症和一些目前的疑难杂症有治疗作用的手性药品；同时也期望早日实现“手性分子”的合成和分离的工业化；期望能制造出可以利用的“手性分子”作为高分子聚合物的单体，用以合成易降解的高分子化合物，减少环境污染。(1)手性异构体(又称对映异构体、光学异构体)的两个分子互为镜像关系，即分子形式的“左撇子和右撇子”。(2)构成生命体的有机物绝大多数为手性分子。两个手性分子的性质不同，且手性有机物中必定含手性碳原子。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子()(2)以极性键结合起来的分子一定是极性分子()(3)非极性分子只能是双原子单质分子()(4)非极性分子中，一定含有非极性共价键()[答案](1)√(2)×(3)×(4)×2．下列说法不正确的是()A．互为手性异构体的分子互为镜像B．利用手性催化剂合成可得到一种或主要得到一种手性分子C．手性异构体分子构成相同D．手性异构体性质相同D[互为手性异构体的分子互为镜像关系，其组成相同，但性质不同。利用手性催化剂合成可得到一种或主要得到一种手性分子，A、B、C正确，D错误。]3．用一带静电的玻璃棒靠近A、B两种纯液体流，据图分析，这两种液体分子的溶解性正确的是()A．A极易溶于水B．B极易溶于水C．A与B能相互溶解D．A和B都难溶于水B键的极性和分子的极性1.键的极性的判断方法(1)从组成元素同种元素A—A型为非极性键不同种元素A—B型为极性键(2)从电子对偏移有偏移为极性键无偏移为非极性键(3)从电负性电负性相同，即同种元素为非极性键电负性不同，即不同种元素为极性键2．分子极性的判断方法(1)化合价法ABm型分子中，中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数时，该分子为非极性分子，此时分子的空间结构对称；若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数，则分子的空间结构不对称，其分子为极性分子，具体实例如下：分子BF3CO2PCl5SO3H2ONH3SO2中心原子化合价绝对值3456234中心原子价电子数3456656分子极性非极性非极性非极性非极性极性极性极性(2)根据分子所含键的类型及分子立体构型判断分子键的极性键角立体构型分子极性单原子分He、Ne－－－非极性分子子双原子分子H2非极性键－直线形非极性分子HCl极性键－直线形极性分子三原子分子H2O极性键105°V形极性分子CO2极性键180°直线形非极性分子四原子分子BF3极性键120°平面三角形非极性分子NH3极性键107°三角锥形极性分子五原子分子CH4极性键109.5°正四面体形非极性分子CH3Cl极性键－四面体形极性分子(3)根据中心原子最外层电子是否全部成键判断中心原子即其他原子围绕它成键的原子。分子中的中心原子最外层电子若全部成键不存在孤电子对，此分子一般为非极性分子；分子中的中心原子最外层电子若未全部成键，存在孤电子对，此分子一般为极性分子。CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键，它们都是非极性分子。H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键，它们都是极性分子。对键的极性和分子极性的认识误区(1)极性分子中一定有极性键，非极性分子中不一定含有非极性键。例如CH4是非极性分子，只有极性键。(2)含有非极性键的分子不一定为非极性分子，如H2O2是含有非极性键的极性分子。【典例1】(双选)经验规律(相似相溶规则)：一般来说，由极性分子构成的溶质易溶于极性分子构成的溶剂，非极性分子构成的溶质易溶于非极性分子构成的溶剂。以下事实中可以用相似相溶规则说明的是()A．HCl易溶于水B．I2可溶于水C．Cl2可溶于水D．NH3易溶于水AD[HCl、NH3是极性分子，I2、Cl2是非极性分子，H2O是极性溶剂。]分子的极性对物质性质的影响(1)分子的极性对物质熔沸点的影响分子的极性越大，分子间作用力越强，克服分子间的作用力使物质熔化或汽化所需的外界能量就越多，则物质的熔沸点越高。在相对分子质量相同的情况下，极性分子比非极性分子有更高的沸点。(2)分子的极性对物质溶解性的影响一般情况下，由极性分子构成的物质易溶于极性溶剂，由非极性分子构成的物质易溶于非极性溶剂，即遵循“相似相溶规则”。1．下列叙述正确的是()A．NH3是极性分子，分子中氮原子处在3个氢原子所组成的三角形的中心B．CCl4是非极性分子，分子中碳原子处在4个氯原子所组成的正方形的中心C．H2O是极性分子，分子中氧原子不处在2个氢原子所连成的直线的中央D．CO2是非极性分子，分子中碳原子不处在2个氧原子所连成的直线的中央C[NH3是三角锥型的分子，A错；CCl4是以碳原子为中心的正四面体型结构，B错；CO2是碳原子在2个氧原子中间的直线形分子，D错；H2O是氧原子在两个氢原子中间的V形分子，C正确。]物质的溶解性1.“相似相溶”规律：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。如蔗糖和氨易溶于水，难溶于CCl4，因为蔗糖、氨、水都是极性分子；而萘和碘易溶于CCl4，难溶于水，因为萘、碘和CCl4都是非极性分子。离子化合物是强极性物质，很多易溶于水。2．分子结构的相似性：“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇分子中的—OH与水分子中的—OH相近，因而乙醇能与水互溶。当然，乙醇分子由于—OH的极性较强，易与H2O形成氢键也是其互溶的原因。而戊醇(CH3CH2CH2CH2CH2OH)中的烃基较大，烃基是非极性基团，是疏水亲油基团。戊醇在水中的溶解度明显小。烃基越大的醇在水中的溶解度就越小。羧酸也是如此。3．氢键：溶剂与溶质之间存在氢键，溶解性好，溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就比较小。如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键的原因。4．反应：如果溶质与水能发生化学反应，也会增大溶质的溶解度。如SO2与水发生反应生成H2SO3，而H2SO3可溶于水，因此，SO2的溶解度较大。【典例2】PtCl2(NH3)2可以形成两种固体，一种为淡黄色，在水中的溶解度较小，另一种为黄绿色，在水中的溶解度较大。请回答下列问题：(1)PtCl2(NH3)2是平面正方形结构，还是四面体结构________________。(2)请在以下横线上画出这两种固体分子的空间构型图：淡黄色固体________，黄绿色固体________。(3)淡黄色固体物质由________(填“极性分子”或“非极性分子”，下同)组成，黄绿色固体物质由________组成。(4)黄绿色固体在水中溶解度比淡黄色固体大，原因是_________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)根据PtCl2(NH3)2可以形成两种固体，即其有两种同分异构体，可知其结构应为平面正方形结构，若为四面体结构则无同分异构体。(2)PtCl2(NH3)2的两种同分异构体的结构分别为。由于淡黄色固体在水中的溶解度较小，因此其分子为非极性分子，其结构为①，则黄绿色固体为极性分子，其结构为②。(3)根据“相似相溶规则”可知：黄绿色固体是由极性分子构成的，故其在水中的溶解度要大于由非极性分子构成的淡黄色固体。[答案](1)平面正方形结构(2)(3)非极性分子极性分子(4)黄绿色固体是由极性分子构成的，而淡黄色固体是由非极性分子构成的，根据“相似相溶规则”可知前者在水中的溶解度大于后者2．碘单质在水溶液中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大，这是因为()A．CCl4与I2相对分子质量相差较小，而H2O与I2相对分子质量相差较大B．CCl4与I2都是直线形分子，而H2O不是直线形分子C．CCl4和I2都不含氢元素，而H2O中含有氢元素D．CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子D[根据“相似相溶规则”：极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，难溶于非极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂，难溶于极性分子组成的溶剂。CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子，所以碘单质在水溶液中溶解度很小，在CCl4中溶解度很大。]利用“相似相溶规则”判断分子的极性根据“相似相溶规则”，极性溶质一般能溶于极性溶剂，非极性溶质一般能溶于非极性溶剂。通过溶剂是否有极性，就可判断出溶质分子是否有极性。如苯易溶于四氯化碳，而难溶于水，水为极性分子，而四氯化碳为非极性分子，则苯为非极性分子。1．下列关于粒子结构的描述不正确的是()A．H2S和NH3均是价电子总数为8的极性分子B．HS－和HCl均是含1个极性键的18电子粒子C．CH2Cl2和CCl4均是四面体构型的非极性分子D．SO2和SO3的杂化轨道类型均为sp2，空间构型分别为V形、平面三角形C[C项CH2CH2为极性分子，故选C。]2．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SO2B．CH4和H2OC．BF3和NH3D．HCl和HID[A中CO2为极性键构成的非极性分子，SO2是极性分子；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。]3．已知CO2、BF3、CH4、SO3都是非极性分子，NH3、H2S、H2O、SO2都是极性分子，由此可推知ABn型分子是非极性分子的经验规律是()A．分子中所有原子都在同一平面内B．分子中不含氢原子C．在ABn型分子中，A元素为最高正价D．在ABn型分子中，A原子最外层电子都已成键D[结合所给出的实例分析可知，当A元素的最外层电子均已成键时，分子无极性，此时A元素的化合价的绝对值等于最外层电子数，所以D项正确。]4．下列分子为手性分子的是()B5．双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂。已知H2O2分子的结构如下图所示，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___