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(共54张PPT)
专题4　分子空间结构与物质性质
第一单元　分子的空间结构
第二课时　分子的极性　手性分子
学习目标：1.厘清共价键的极性与分子极性之间的关系，学会判断分子极性的方法。 2.能够根据“相似相溶规则”分析物质在不同溶剂中溶解性的变化。3.知道手性异构 体和手性分子，会判断手性碳原子。
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研习任务一　分子的极性
教材　认知
1. 极性分子和非极性分子
（1）极性分子：正电荷重心和负电荷重心 的分子。如HCl、CO、 NH3等。
（2）非极性分子：正电荷重心和负电荷重心 的分子。如H2、CO2、 CH4等。
不相重合　
相重合　
2. 分子极性的判断方法
（1）双原子分子
相同元素原子构成的单质分子，分子的正、负电荷重心重合，为 分子。
不同元素原子构成的双原子分子，分子的正、负电荷重心不重合，为 分子。
（2）多原子分子
如果形成分子的共价键为极性键，若分子空间结构为中心对称结构，则为 分子，如CO2；若分子空间结构为非中心对称结构，则为 分子，如H2O。
非极性　
极性　
非极
性　
非极性　
极性　
3. 分子的极性对物质性质的影响
（1）分子的极性对物质的 、 、 等物理性质有显著的影 响。一般情况下，极性分子的熔、沸点比非极性分子的熔、沸点高。
（2）相似相溶规则
一般情况下，由极性分子构成的物质易溶于 溶剂，如NH3易溶于水；由非极 性分子构成的物质易溶于 溶剂，如I2易溶于CCl4。
熔点　
沸点　
溶解性　
极性　
非极性　
√
√



问题　探讨
1. 由极性键形成的分子中，怎样判断正电荷的重心和负电荷的重心是否重合？
提示：通过分子的空间结构，对称分子正、负电荷的重心重合；不对称分子正、负电 荷重心不重合。
2. 含极性键的分子一定是极性分子吗？
提示：不一定。CO2为含极性键的非极性分子；H2O 为含极性键的极性分子。
3. 判断HCl、CO2、NH3、CH4分子的极性。
提示：极性分子：HCl、NH3；非极性分子：CO2、CH4。
4. 判断CH3Cl分子的极性。
提示：CH3Cl为极性分子。
5. 如何理解NH3与CH4在水中的溶解度不同？
提示：NH3分子是三角锥形分子，具有较强的极性，根据相似相溶规则，NH3易溶于 极性溶剂水中；另外，由于NH3与H2O分子间可形成氢键，也促进了NH3的溶解；NH3 与H2O反应，也是NH3在水中溶解度大的原因之一。而CH4分子是正四面体结构，尽 管C—H键也有极性，但CH4分子为非极性分子，根据相似相溶规则，CH4分子难溶于 极性溶剂水中。
应用　体验
A. SO2、H2O、NH3
B. CH4 、C2H4、C6H6
C. N2、Cl2、O3
D. H2O2、C2H6、PCl3
解析：SO2、H2O、NH3三种分子都是含有极性键的极性分子，A错误；CH4中碳氢键 为极性键，分子为正四面体结构，是非极性分子，C2H4是平面结构，是非极性分子， C6H6 是平面正六边形结构，是非极性分子，B正确；N2、Cl2、O3都只含非极性键，C 错误；H2O2、PCl3都是极性分子，D错误。
B
A. CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子
B. NH3、CO、CO2都是极性分子
C. HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强
D. CS2、H2O、C2H2都是直线形分子
解析：CH4和CCl4均为正四面体结构，均是含极性键的非极性分子，A正确；CO2是直 线形的非极性分子，B错误；非金属性：F＞Cl＞Br＞I，气态氢化物稳定性：HF＞ HCl＞HBr＞HI，C错误；CS2、C2H2为直线形，H2O是V形，D错误。
A
A. NCl3晶体为共价晶体
B. 分子中N—Cl键是非极性共价键
C. NCl3是一种含极性键的极性分子
D. N—Cl键能大，故NCl3沸点高
解析：由题意可知，三氯化氮常温下为液体，则NCl3晶体为分子晶体，故A错误；不 同非金属元素之间形成极性共价键，则分子中N—Cl键是极性共价键，故B错误； NCl3分子中存在N—Cl极性键，分子呈三角锥形，分子结构不对称，为极性分子，故 C正确；分子晶体的相对分子质量决定其沸点，则虽然N—Cl键能大，但NCl3沸点 低，故D错误。
C
①HCl易溶于水　②NH3易溶于水　③N2难溶于水　④HClO4是强酸　⑤盐酸是强酸　 ⑥氢氟酸是弱酸　⑦HF很稳定　⑧白磷难溶于水而易溶于二硫化碳
A. ①④⑤⑥ B. ①②③⑧
C. ⑥⑦⑧ D. ④⑤
B
解析：HCl属于极性分子易溶于极性溶剂水，①正确；NH3属于极性分子易溶于极性 溶剂水，②正确；N2属于非极性分子难溶于极性溶剂水，③正确；HClO4在溶液中完 全电离，是强酸，与相似相溶规则无关，④错误；盐酸中的HCl在溶液中完全电离， 是强酸，与相似相溶规则无关，⑤错误；氢氟酸在溶液中部分电离，是弱酸，与相似 相溶规则无关，⑥错误；HF很稳定，是因为H—F键能很大，不易被破坏，与相似相 溶规则无关，⑦错误；白磷属于非极性分子，难溶于极性溶剂水，二硫化碳是直线形 结构，属于非极性分子，因此白磷易溶于非极性溶剂二硫化碳，⑧正确。
5. 回答下列问题：
①H2 ②O2 ③HCl ④P4 ⑤C60
⑩NH3 BF3 CH4 SO3 CH3Cl Ar H2O2
（2）属于非极性分子的是 ，
属于极性分子的是 。
①②④⑤　
③⑥⑧
⑨⑩ 　
⑦ 　
①②④⑤⑥⑦
③⑧⑨⑩ 　
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AB n 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、PCl3为极性分子。
（5）键极性、空间结构判断
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研习任务二　手性分子
教材　认知
1. 手性异构体和手性分子
和 完全相同，如同左手和右手一样互为镜像，在三维空 间里不能 的一对分子互称手性异构体。有手性异构体的分子称为手性分子。
组成　
原子的排列方式　
重叠　
2. 分子是否表现为手性的判断
有机物具有手性是由于其分子中含有手性碳原子。如果1个碳原子所连接的4个原子或 基团各不相同，那么该碳原子为手性碳原子，用*C来表示。如： —R3， R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基团。所以，判断一种有机物是否具有手性异构 体，就看其含有的碳原子是否连有4个不同的原子或基团。例如， 中含有的手性碳原子是 （标“*”号的碳原子表示手性碳原子）。
3. 手性异构体的性质
（1）相同点
一对手性异构体的 性质（如熔点、沸点、密度等）基本相同。
（2）不同点
它们的 和 往往不同。例如，苧烯的一对手性异构体的气味就 完全不同，其中一种异构体存在于云杉的球果中，具有松节油的气味；而另一种存在 于橙子中，具有橙子的气味。
物理　
旋光性　
生理作用　
问题　探讨
1. 乳酸的结构为 ，其分子结构中有几个手性碳原子？用*将手性 碳原子标出来。
提示：只有一个手性碳原子：
。
2. 有机物 具有手性，若它与H2发生加成反应后，其产物还有 手性吗？
提示：该有机物与H2发生加成反应后的产物是 ，该物质不存在 手性碳原子，无手性。
A. 互为手性异构体的分子互为镜像
B. 利用手性催化剂催化合成可主要得到一种手性分子
C. 手性异构体分子组成相同
D. 手性异构体性质完全相同
解析：具有完全相同的组成和原子排列方式的一对分子，如同左手与右手一样互为镜 像，却在三维空间里不能重叠，互为手性异构体，但手性异构体的分子结构不同，其 性质也不完全相同，故A、C项正确，D项不正确；手性催化剂只催化或主要催化一种 手性分子的合成，故可以只得到或主要得到一种手性分子，B项正确。
D
A. B.
C. D.
C
解析：由题意可知，A、B、D项中的物质均各有1个手性碳原子，C项中物质有2个手 性碳原子。
A. CH3CH（CH3）2 B. CH3CH2OH
C. HOCH2CHBrCH3 D. CH3CHO
解析：有机物分子中只要有手性碳原子，该有机物就属于手性分子，只有C项中有手 性碳原子。
C
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
解析：由莽草酸的结构简式 看出，连有羟基的3个碳原子都是手性碳原子 （标记“*”的碳原子）。
C
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课时作业
A. SO2 B. NH3
C. BBr3 D. COCl2
解析：根据价层电子对互斥模型可得四种分子的结构如 下： 、 、 、 。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BBr3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，COCl2分子中正、负电荷的重心不重合，为极性 分子。
C
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A. SO2 B. HCHO
C. CCl4 D. C2H5OH
解析：SO2、HCHO、C2H5OH均为极性分子，根据相似相溶规则，它们均易溶于水， CCl4为非极性分子，难溶于水。
C
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A. CH4和H2O B. CO2和HCl
C. NH3和H2S D. HCN和BF3
解析：极性键是存在于不同元素原子之间的共价键；极性分子是分子的正电荷重心和 负电荷重心不重合的分子。NH3是呈三角锥形的极性分子；CO2是呈直线形的非极性 分子；H2O、H2S都是呈V形的极性分子；HCl、HCN都是呈直线形的极性分子；CH4 是呈正四面体形的非极性分子，BF3是呈平面三角形的非极性分子。
C
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A. NH3是极性分子，分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心
B. CCl4是非极性分子，分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心
C. H2O是极性分子，分子中O原子不处在2个H原子连线的中央
D. CO2是非极性分子，分子中C原子不处在2个O原子连线的中央
解析：NH3中的N原子以sp3杂化，形成三角锥形结构，电荷分布不对称，是极性分 子，A错误；CCl4分子中C—Cl键为极性键，碳原子采取sp3杂化，且无孤电子对，分 子空间结构为正四面体形，碳原子位于正四面体的中心，B错误；H2O分子中H—O键 为极性键，氧采取sp3杂化，且有两对孤电子对，分子空间结构为V形，整个分子电荷 分布不对称，为极性分子，C正确；CO2分子中碳采取sp杂化，分子空间结构为直线 形，分子为非极性分子，碳原子位于2个氧原子连线的中央，D错误。
C
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A. CCl4与I2的相对分子质量相差较小，而H2O与I2的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中含氢元素
D. CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子
解析：因水分子为极性分子，CCl4、I2分子均为非极性分子，根据“相似相溶规 则”，碘单质在水中的溶解度很小，但在CCl4中的溶解度很大，故选D。
D
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A. 卤化氢易溶于水，也易溶于CCl4
B. 白磷（P4）易溶于CS2，但难溶于水
C. 碘易溶于苯，微溶于水
D. NaCl易溶于水，难溶于CCl4
解析：卤化氢、水是极性分子，CCl4、P4、CS2、碘、苯都是非极性分子，根据“相 似相溶规则”，卤化氢难溶于CCl4。
A
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①乳酸[CH3CH（OH）COOH]
②2－丁醇[CH3CH（OH）CH2CH3]
③
④丙三醇（ ）
A. 只有① B. ①和②
C. ①②③ D. ①②③④
C
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A. 二者互为同分异构体
B. 二者是同一物质
C. 二者是手性分子
D. 二者互为同系物
解析：手性分子中应含有不对称碳原子，即同一个碳原子上连有四个不同的原子或基 团，所以二者不是手性分子；二者的分子式相同，结构也相同，故二者是同一物质。
B
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A. 分子中N、O间形成的共价键是非极性键
B. 分子中四个氮原子共平面
C. 该物质的分子是极性分子
D. 该物质分子中氮原子之间的共价键为π键
解析：N和O两种原子之间形成的共价键是极性键，A错误；该分子中四个氮原子不 可能共平面，B错误；由该分子的空间结构可知，分子空间结构不对称，是极性分 子，C正确；该物质分子中氮原子之间的共价键为σ键，D错误。
C
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A. T元素有一种单质的立体构型为正四面体形
B. ZQ分子中含有1个σ键和2个π键
C. X和Q元素能形成两种只含极性键的极性分子
D. Z与X、Q元素均能形成直线形非极性分子
C
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解析：X元素原子的M能层的p轨道上有两个未成对电子且无空轨道，X为S；Z元素原 子的L能层的p轨道有一个空轨道，Z为C；Q元素原子的L能层的p轨道上只有一对成 对电子，Q为O；T元素原子M能层上p轨道有3个未成对电子，T为P。白磷的立体构型 为正四面体形，A正确；CO分子的结构式为C≡O，其中含有1个σ键和2个π键，B正 确；SO2为V形分子，属于极性分子，SO3为平面三角形分子，属于非极性分子，C错 误；CS2与CO2的结构相似，均为直线形分子，属于非极性分子，D正确。
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11. 在HF、H2S、NH3、CO2、CCl4、N2、C60、SO2分子中：
（1）以非极性键结合的非极性分子是 。
解析：HF是以极性键形成的极性分子；H2S中心原子S上的孤电子对数为2，成键电子 对数为2，价层电子对数为4，为V形结构，H2S是极性键形成的极性分子；NH3中心原 子N上的孤电子对数为1，成键电子对数为3，价层电子对数为4，NH3为三角锥形结 构，NH3是极性键形成的极性分子；CO2中心原子C上的孤电子对数为0，成键电子对 数为2，价层电子对数为2，CO2为直线形结构，CO2是极性键形成的非极性分子； CCl4中心原子C上的孤电子对数为0，成键电子对数为4，价层电子对数为4，CCl4为正 四面体结构，CCl4是极性键形成的非极性分子；N2是非极性键形成的非极性分子； C60是非极性键形成的非极性分子；SO2中心原子S上的孤电子对数为1，成键电子对数 为2，价层电子对数为3，SO2为V形结构，SO2是极性键形成的极性分子。（1）以非 极性键相结合的非极性分子是N2、C60。
N2、C60
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（2）以极性键相结合，具有直线形结构的非极性分子是 。
解析：HF是以极性键形成的极性分子；H2S中心原子S上的孤电子对数为2，成键电子 对数为2，价层电子对数为4，为V形结构，H2S是极性键形成的极性分子；NH3中心原 子N上的孤电子对数为1，成键电子对数为3，价层电子对数为4，NH3为三角锥形结 构，NH3是极性键形成的极性分子；CO2中心原子C上的孤电子对数为0，成键电子对 数为2，价层电子对数为2，CO2为直线形结构，CO2是极性键形成的非极性分子； CCl4中心原子C上的孤电子对数为0，成键电子对数为4，价层电子对数为4，CCl4为正 四面体结构，CCl4是极性键形成的非极性分子；N2是非极性键形成的非极性分子； C60是非极性键形成的非极性分子；SO2中心原子S上的孤电子对数为1，成键电子对数 为2，价层电子对数为3，SO2为V形结构，SO2是极性键形成的极性分子。（2）以极 性键相结合，具有直线形结构的非极性分子是CO2。
CO2
1
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（3）以极性键相结合，具有正四面体结构的非极性分子是 。
解析：HF是以极性键形成的极性分子；H2S中心原子S上的孤电子对数为2，成键电子 对数为2，价层电子对数为4，为V形结构，H2S是极性键形成的极性分子；NH3中心原 子N上的孤电子对数为1，成键电子对数为3，价层电子对数为4，NH3为三角锥形结 构，NH3是极性键形成的极性分子；CO2中心原子C上的孤电子对数为0，成键电子对 数为2，价层电子对数为2，CO2为直线形结构，CO2是极性键形成的非极性分子； CCl4中心原子C上的孤电子对数为0，成键电子对数为4，价层电子对数为4，CCl4为正 四面体结构，CCl4是极性键形成的非极性分子；N2是非极性键形成的非极性分子； C60是非极性键形成的非极性分子；SO2中心原子S上的孤电子对数为1，成键电子对数 为2，价层电子对数为3，SO2为V形结构，SO2是极性键形成的极性分子。（3）以极 性键相结合，具有正四面体结构的非极性分子是CCl4。
CCl4
1
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4
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（4）以极性键相结合，具有三角锥形结构的极性分子是 。
解析：HF是以极性键形成的极性分子；H2S中心原子S上的孤电子对数为2，成键电子 对数为2，价层电子对数为4，为V形结构，H2S是极性键形成的极性分子；NH3中心原 子N上的孤电子对数为1，成键电子对数为3，价层电子对数为4，NH3为三角锥形结 构，NH3是极性键形成的极性分子；CO2中心原子C上的孤电子对数为0，成键电子对 数为2，价层电子对数为2，CO2为直线形结构，CO2是极性键形成的非极性分子； CCl4中心原子C上的孤电子对数为0，成键电子对数为4，价层电子对数为4，CCl4为正 四面体结构，CCl4是极性键形成的非极性分子；N2是非极性键形成的非极性分子； C60是非极性键形成的非极性分子；SO2中心原子S上的孤电子对数为1，成键电子对数 为2，价层电子对数为3，SO2为V形结构，SO2是极性键形成的极性分子。（4）以极 性键相结合，具有三角锥形结构的极性分子是NH3。
NH3
1
2
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4
5
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（5）以极性键相结合，具有V形结构的极性分子是 。
解析：HF是以极性键形成的极性分子；H2S中心原子S上的孤电子对数为2，成键电子 对数为2，价层电子对数为4，为V形结构，H2S是极性键形成的极性分子；NH3中心原 子N上的孤电子对数为1，成键电子对数为3，价层电子对数为4，NH3为三角锥形结 构，NH3是极性键形成的极性分子；CO2中心原子C上的孤电子对数为0，成键电子对 数为2，价层电子对数为2，CO2为直线形结构，CO2是极性键形成的非极性分子； CCl4中心原子C上的孤电子对数为0，成键电子对数为4，价层电子对数为4，CCl4为正 四面体结构，CCl4是极性键形成的非极性分子；N2是非极性键形成的非极性分子； C60是非极性键形成的非极性分子；SO2中心原子S上的孤电子对数为1，成键电子对数 为2，价层电子对数为3，SO2为V形结构，SO2是极性键形成的极性分子。（5）以极 性键相结合，具有V形结构的极性分子是H2S、SO2。
H2S、SO2
1
2
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4
5
6
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（6）以极性键相结合，而且极性最大的分子是 。
解析：HF是以极性键形成的极性分子；H2S中心原子S上的孤电子对数为2，成键电子 对数为2，价层电子对数为4，为V形结构，H2S是极性键形成的极性分子；NH3中心原 子N上的孤电子对数为1，成键电子对数为3，价层电子对数为4，NH3为三角锥形结 构，NH3是极性键形成的极性分子；CO2中心原子C上的孤电子对数为0，成键电子对 数为2，价层电子对数为2，CO2为直线形结构，CO2是极性键形成的非极性分子； CCl4中心原子C上的孤电子对数为0，成键电子对数为4，价层电子对数为4，CCl4为正 四面体结构，CCl4是极性键形成的非极性分子；N2是非极性键形成的非极性分子； C60是非极性键形成的非极性分子；SO2中心原子S上的孤电子对数为1，成键电子对数 为2，价层电子对数为3，SO2为V形结构，SO2是极性键形成的极性分子。（6）以极 性键相结合的极性分子是HF、H2S、NH3、SO2，而且极性最大的分子是HF。
HF
1
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12. 在极性分子中，正电荷重心与负电荷重心间的距离称为偶极长，通常用 d 表示。 极性分子的极性强弱与偶极长和电荷量（ q ）有关，一般用偶极矩（μ）来衡量。分 子的偶极矩是偶极长和电荷量的乘积，即μ＝ dq 。在非极性分子中，其正、负电荷重 心重合，故μ为0。试回答下列问题：
（1）HCl、CS2、H2S、SO2四种分子中μ＝0的有 。
解析：（1）HCl是由极性键形成的双原子极性分子；根据价层电子对互斥模型可 知，CS2是直线形分子，正、负电荷重心重合，为非极性分子，其偶极矩为0；H2S、 SO2都是V形结构，是极性分子，其μ＞0。
（2）实验测得：μ（PF3）＝1.03、μ（BCl3）＝0。
①由此可知，PF3分子的空间结构为 。
②BCl3分子的空间结构为 ，中心原子的杂化方式为 。
CS2　
三角锥形　
平面正三角形　
sp2杂化　
1
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解析：（2）①μ（PF3）＝1.03说明PF3是极性分子，则PF3是三角锥形结构。②μ （BCl3）＝0说明BCl3是非极性分子，其正、负电荷重心重合，应该是平面正三角形 结构；中心原子B与3个Cl原子形成3个共价键（没有孤电子对），即B的杂化方式是 sp2杂化。
1
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（3）治癌药物Pt（NH3）2Cl2具有平面四边形结构，Pt处在四边形中心，NH3和Cl分 别处在四边形的4个顶角。已知该化合物有两种同分异构体，棕黄色化合物的μ＞0， 淡黄色化合物的μ＝0。试写出两种同分异构体的结构简 式： 、 ，在水中溶解度较大的是 （填结构简式）。
　
　
　
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解析：（3）根据题意，Pt（NH3）2Cl2具有平面四边形结构，若μ＝0，则为非极性分 子，NH3和Cl分别对称分布在四边形的4个顶角上，即正、负电荷重心重合，故淡黄 色化合物的结构简式为 ；若μ＞0，则为极性分子，NH3和Cl在四边形 的4个顶角上的分布是不对称的，即正、负电荷重心不重合，故棕黄色化合物的结构 简式为 。
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根据相似相溶规则，水是极性分子，因此属于极性分子的溶质易溶解在水中，即在水 中溶解度较大的是棕黄色化合物，其结构简式为 。
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13.已知N、P同属于元素周期表的第ⅤA族元素。NH3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°。
（1）N4分子的空间结构为 ，它是一种 （填“极性”或“非极性”） 分子。
非极性　
解析：（1）N4分子呈正四面体形，是一种非极性分子。
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（2）PH3分子与NH3分子的结构 （填“相同”“相似”或“不相 似”），P—H （填“有”或“无”）极性，PH3分子 （填“有” 或“无”）极性。
相似　
有　
有　
解析：（2）NH3分子与PH3分子互为等电子体，结构相似，P—H为不同元素原子之间形成的共价键，为极性键，PH3分子的空间结构为三角锥形，正、负电荷重心不重合，为极性分子。
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（3）NCl3是一种淡黄色油状液体，下列对NCl3的有关描述不正确的是 （填字 母）。
a.该分子呈平面三角形
b.该分子中的化学键为极性键
c.该分子为极性分子
a　
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