鲁科版高中化学选择性必修2第2章微粒间相互作用与物质性质2.2.3分子的空间结构与分子性质教学课件

(共37张PPT)
第3课时　分子的空间结构与分子性质
1.知道手性分子的定义,会判断不对称碳原子。形成证据推理与模型认知的化学核心素养。
2.理解共价键的极性、分子的空间结构与分子极性的关系,学会判断简单分子极性的方法。培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
必备知识
正误判断
一、分子中的原子排布与对称性
1.对称分子
CH3CH3(乙烷)、H2O、NH3三种分子的空间结构如图所示:
必备知识
正误判断
①若将三种分子分别绕C1轴、C2轴、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。
必备知识
正误判断
【微思考1】什么是对称轴
提示:以甲烷分子为例,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。
【微思考2】什么是对称面
提示:以甲烷分子为例,通过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,我们称这个平面为对称面。
必备知识
正误判断
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 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。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
不对称碳原子(也叫手性碳原子) 通过单键连接其他原子,所连接的四个原子或基团均不相同
必备知识
正误判断
【微思考3】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。
必备知识
正误判断
二、分子中的电荷分布与极性
1.极性分子与非极性分子
分子内存在正、负两极的分子,通常称为极性分子,分子内不存在正、负两极的分子,称为非极性分子。
2.对于一个分子来说,可以设想它的全部正电荷集中于一点,这一点叫作正电荷重心;同样,可以设想它的全部负电荷集中于一点,这一点叫作负电荷重心。正、负电荷重心所带电荷相同但电性相反。在极性分子中,正、负电荷重心不重合,因此分子内存在正、负两极,在非极性分子中,正、负电荷重心重合,因此分子内不存在正、负两极。
必备知识
正误判断
【微思考4】NH3、CH4、H2O、CO2四种分子正、负电荷重心重合的是哪些 正、负电荷重心不重合的是哪些
提示:NH3、CH4、H2O、CO2四种分子正负电荷重心重合的是CH4和CO2,正负电荷重心不重合的是NH3、H2O。
必备知识
正误判断
3.双原子分子的极性
对双原子分子来说,键的极性与分子的极性是一致的:化学键有极性,分子就有极性;反之,化学键无极性,分子也无极性。
4.多原子分子的极性
多原子分子的极性除了与键的极性有关外,还与分子的空间结构有关:
必备知识
正误判断
5.相似相溶原理
分子的极性会影响分子的性质。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。极性分子易溶于极性溶剂,如氨、乙醇等极性分子易溶于水;非极性分子易溶于非极性溶剂,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。
必备知识
正误判断
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
1.CH4分子是面对称。(　　)
2.NH3和H2O分子是面对称。(　　)
3.由极性键构成的分子都是极性分子。(　　)
4.双原子单质分子都是非极性分子。(　　)
5.完全由极性键形成的分子不可能是非极性分子。(　　)
6.极性分子中不可能含非极性键。(　　)
7.非极性分子中只含有非极性键。(　　)
答案:1.√　2.×　3.×　4.√　5.×　6.×　7.×
探究1
探究2
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分子的手性
问题探究
观察比较下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;不同点是在空间上完全不同,它们构成实物与其镜像的关系。
探究1
探究2
素养脉络
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深化拓展
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。
探究1
探究2
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素能应用
典例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
答案:B
解析:本题很容易看成为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。
探究1
探究2
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规律方法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。
探究1
探究2
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变式训练1-1下列化合物中含有不对称碳原子的是(　　)
A.CCl2F2 B.CH3CH2OH
答案:D
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变式训练1-2下列分子属于手性分子的是(　　)
答案:B
解析:B项分子中的一个碳原子连—CH3、—Cl、—OH、
—CH2CH3四种不同的原子和原子团,该碳原子属于不对称碳原子,该分子属于手性分子。
探究1
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分子的极性
问题探究
1.在一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液流。
(1)你会观察到什么现象
(2)你会得到什么结论 原因是什么
提示:(1)四氯化碳液流方向不变,水流方向发生改变。
(2)四氯化碳液流与橡胶棒无电性作用,水流与橡胶棒之间有电性作用。因为四氯化碳是非极性分子,分子中无正极和负极之分;水分子是极性分子,水分子中存在带正电荷的正极和带负电荷的负极。
探究1
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2.极性分子中一定含有极性键,一定不含非极性键吗
提示:极性分子中一定含有极性键,可能含有非极性键。
3.非极性分子中一定含有非极性键吗
提示:不一定。分子结构对称时,可能含有极性键,而不含有非极性键。
探究1
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深化拓展
1.分子极性的判断方法
探究1
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2.常见极性分子和非极性分子
探究1
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素能应用
典例2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　　　　　　　　。
探究1
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答案:(1)N2　(2)CS2　(3)CH4　(4)NH3
(5)NH3、H2O、CH4　(6)BF3
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杂化方式,氧原子与氢原子形成极性键,为极性分子;NH3中氮原子采取sp3杂化方式,与氢原子形成极性键,为三角锥形的极性分子;CS2与CO2相似,是由极性键形成的直线形非极性分子;CH4中碳原子采取sp3杂化方式,与氢原子形成极性键,为正四面体形的非极性分子;N2是由非极性键结合的非极性分子;BF3中硼原子采取sp2方式杂化,与F形成极性键,为非极性分子。
探究1
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规律方法判断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为非极性分子;H2S、SO2、NH3为极性分子。
探究1
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变式训练2-1下列各组分子属于含有非极性键的非极性分子的是
(　　)
A.CO2、H2S B.C2H4、CH4
C.Cl2、C2H2 D.NH3、HCl
答案:C
探究1
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变式训练2-2(1)写出H2O、NH3、CH4、CS2的电子式。
(2)通过上述分子的电子式分析分子的极性与中心原子的成键情况有何规律
(2)中心原子最外层电子全部参与成键且结合一种类型的原子时,形成的分子为非极性分子,中心原子含有孤电子对时,形成的分子为极性分子。
探究1
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探究1
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1.下列物质中不存在对映异构体的是(　　)
A.BrCH2CHOHCH2OH
C.CH3CHOHCOOH
D.CH3COCH2CH3
答案:D
解析:若同一个碳原子上连接四个不同的原子或基团,则该碳原子称为不对称碳原子,含有不对称碳原子的物质存在对映异构体,D项分子中不存在不对称碳原子,因此该分子不存在对映异构体。
探究1
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2.将用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近A、B两种纯液体流,现象如图所示,据此分析,A、B两种液体分子的极性正确的是(　　)
A.A是极性分子,B是非极性分子
B.A是非极性分子,B是极性分子
C.A、B都是极性分子
D.A、B都是非极性分子
答案:B
解析:将用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近A中液体流时,A液体流不偏转,说明A分子无极性;将用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近B中液体流时,B液体流偏转,说明B液体的分子有极性。
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3.下列分子中,属于非极性分子的是(　　)
A.SO2 B.NH3 C.BBr3 D.COCl2
答案:C
解析:根据价电子对互斥理论可得题中四种分子的结构分别为:
SO2、NH3分子中含有极性键,各键空间排列不对称,为极性分子;C项,虽然分子中含有极性键,但各键的空间排列对称,为非极性分子;D项,分子中正负电荷的重心不重合,为极性分子。
探究1
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4.下列分子是极性分子的是(　　)
A.PCl3 B.SO3 C.BF3 D.CS2
答案:A
解析:PCl3中P的最外层有5个电子,其化合价为+3,中心原子的化合价的绝对值不等于原子的最外层电子数,属于极性分子,A项符合题意;SO3中S的最外层有6个电子,其化合价为+6,中心原子的化合价的绝对值等于原子的最外层电子数,属于非极性分子,B项不符合题意;BF3中B的最外层有3个电子,其化合价为+3,中心原子的化合价的绝对值等于原子的最外层电子数,属于非极性分子,C项不符合题意;CS2中C的最外层有4个电子,其化合价为+4,中心原子的化合价的绝对值等于原子的最外层电子数,属于非极性分子,D项不符合题意。
探究1
探究2
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5.指出下列各组分子的极性和空间结构:
(1)OF2　　　　　　　　　;BeF2　　　　　　　　。
(2)PF3　　　　　　　　　;BF3　　　　　　　　。
(3)CF4　　　　　　　　　;SiF4　　　　　　　　。
答案:(1)极性分子、角形　非极性分子、直线形
(2)极性分子、三角锥形　非极性分子、三角形
(3)非极性分子、正四面体形　非极性分子、正四面体形
探究1
探究2
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解析:(1)OF2为角形结构,两个氟原子不是对称地分布在中心原子O的周围,整个分子的正、负电荷重心不重合,是极性分子。而BeF2是直线形结构,两个氟原子对称地分布在中心原子Be的周围,整个分子的正、负电荷重心重合,是非极性分子。
(2)PF3为三角锥形结构,是极性分子。BF3为三角形结构,是非极性分子。
(3)CF4为正四面体形结构,是非极性分子。SiF4为正四面体形结构,是非极性分子。