2019-2020学年高中化学 第二章 分子结构与性质 第三节 第2课时 溶解性 手性 无机含氧酸分

第2课时溶解性手性无机含氧酸分子的酸性课程目标素养目标1.能够根据“相似相溶规律”会分析物质在不同溶剂中的溶解性的变化。2．了解手性分子及在生命科学等方面的应用。3．了解无机含氧酸分子酸性强弱的原因。1.宏观辨识与微观探析：通过掌握“相似相溶规律”，并能灵活加以应用，能从物质的微观层面理解其组成、结构和性质。2．科学态度与社会责任：通过对手性异构体及手性碳原子的了解，培养严谨求实的科学态度；崇尚真理，形成真理面前人人平等的意识。01基础自主落实02要点系统认知03检测课堂达标04演练效果检测一、溶解性1．“相似相溶”规律非极性溶质一般能溶于溶剂，极性溶质一般都溶于溶剂。非极性极性2．影响因素[微思考]为什么乙醇与水互溶，而戊醇在水中溶解度明显减小？[提示]乙醇中的—OH与水分子的—OH相近，因而乙醇能与水互溶；而戊醇CH3CH2CH2CH2CH2OH中的烃基较大，其中的—OH跟水分子的—OH的相似因素小得多，故溶解度明显减小。二、手性1．手性异构体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，却在三维空间里不能，互称手性异构体。镜像重叠2．手性分子有的分子叫作手性分子。手性异构体三、无机含氧酸的酸性1．已知无机含氧酸分子中的氢原子多与酸根上的氧原子相连，形成羟基。请完成下表：含氧酸次氯酸磷酸硫酸高氯酸结构简式非羟基氧原子数酸性由上表分析可知：含氧酸分子结构中含非羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性。0123弱酸中强酸强酸最强酸越强2．氯元素能形成多种价态的含氧酸，通过计算它们分子中非羟基氧原子数，比较它们酸性的强弱：含氧酸HClOHClO2HClO3HClO4氯元素价态非羟基氧原子数酸性由上表分析可知：同种元素的含氧酸中，成酸元素的化合价越高，其含氧酸的酸性。＋1＋3＋5＋70123弱酸中强酸强酸最强酸越强3．根据元素周期律比较含氧酸的酸性强弱(1)同一主族，自上而下，非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐。(2)同一周期，从左到右，非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐。减弱增强■多维思考·自主预习1．利用相似相溶这一经验规律可说明的事实是()①HCl易溶于水②I2微溶于水③Cl2能溶于水④NH3易溶于水A．①②③④B．①③④C．②③④D．①②④答案：A2．下列最适合溶解硫粉(S8)的溶剂是()A．水B．CH3OHC．CS2D．CH3COOH答案：C3．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．手性异构体分子性质相同解析：手性异构体结构不同，性质不同。答案：D4．下列物质中不存在手性异构体的是()A．BrCH2CHOHCH2OHC．CH3CHOHCOOHD．CH2===CH2答案：D5．下列无机含氧酸分子中酸性最强的是()A．HNO2B．H2SO3C．HClO3D．HClO4解析：对于同一种元素的含氧酸，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强，如HNO2＜HNO3，H2SO3＜H2SO4，HClO3＜HClO4。观察A、B、C、D四个选项，HNO2、H2SO3、HClO3中的中心原子N、S、Cl都未达到其最高价，其酸性不够强，只有D选项中的HClO4中的Cl为＋7价，是Cl原子的最高价，酸性最强。答案：D6．下列物质的酸性强弱比较中，错误的是()A．HClO4＞HBrO4＞HIO4B．HClO4＞H2SO4＞H3PO4C．HClO4＞HClO3＞HClOD．H2SO3＞H2SO4＞H2S2O3答案：D要点一物质溶解性的影响因素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．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。3．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。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。[题组训练]1．经验规律(相似相溶原理)：一般来说，由极性分子组成的溶质易溶于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。以下事实中不能用相似相溶原理说明的是()A．HCl易溶于水B．I2易溶于CCl4C．Cl2可溶于水D．NH3难溶于苯解析：HCl是极性分子，H2O是极性分子，A正确；I2是非极性分子，CCl4是非极性分子，B正确；Cl2是非极性分子，H2O是极性分子，故不符合相似相溶原理，C错；NH3是极性分子，苯是非极性分子，D正确。答案：C2.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都难溶于水解析：当带电体靠近时，极性分子形成的液体能偏转，故A为由非极性分子形成的液体，B为极性分子形成的液体，根据“相似相溶”原理，可知只有B项正确。答案：B要点二判断无机含氧酸酸性强弱的方法1．根据元素周期表判断元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物酸性越强。如：H4SiO4H3PO4HClO4。2．根据化合价判断相同元素的含氧酸，成酸元素化合价越高，酸性越强。如：H2SO4H2SO3，HClO4HClO3HClO2HClO。3．根据非羟基氧原子数判断HnROm：m－n＝0弱酸如HClO1中强酸如H2SO32强酸如HNO33很强酸如HClO44．根据化学反应判断相对强酸可以制备相对弱酸。如：H2SO4＋Na2SO3===Na2SO4＋H2O＋SO2↑，酸性：H2SO4H2SO3H2O＋CO2＋Ca(ClO)2===CaCO3↓＋2HClO，酸性：H2CO3HClO。注意：CuSO4＋H2S===CuS↓＋H2SO4，但酸性H2SH2SO4。5．根据电离常数判断如：K(H3PO4)K(HClO)酸性：H3PO4HClO。[题组训练]1．下列酸按其酸性由强至弱排列的一般顺序是(R相同)()①HRO3②(HO)RO3③HRO④(HO)ROA．②＞①＞④＞③B．①＞②＞③＞④C．④＞③＞②＞①D．③＞①＞④＞②解析：将各化学式都改写为(HO)mROn形式，则①～④的非羟基氧原子数分别为2、3、0、1，n越大，酸性越强。答案：A2．已知含氧酸可用通式XOn(OH)m表示，如X是S，m＝2，n＝2，则这个式子表示为H2SO4。一般而言，该式中n大的是强酸，n小的是弱酸。下列各含氧酸中酸性最强的是()A．HClO3B．H2SeO3C．H3BO3D．HMnO4解析：HClO3可写成ClO2(OH)，n＝2；H2SeO3可写成SeO(OH)2，n＝1；H3BO3可写成B(OH)3，n＝0；HMnO4可写成MnO3(OH)，n＝3。答案：D3．下列叙述正确的是()A．无机含氧酸分子中含有几个氢原子，它就属于几元酸B．同周期非金属元素的氧化物对应水化物的酸性从左到右依次增强C．同一元素的含氧酸，该元素的化合价越高，酸性越强D．H3PO4和H2CO3分子中非羟基氧的个数均为1，它们的酸性相近，均为中强酸解析：H3PO3的分子结构为它是二元酸，所以A项错误；B项所述规律对非金属元素的最高价氧化物对应的水化物才适合；C项是比较无机含氧酸酸性强弱的重要规律，C项正确；D项中H3PO4和H2CO3的非羟基氧原子数均为1，但H2CO3酸性弱于H3PO4，这是由于溶于水的CO2只有很少的一部分与水结合成碳酸。答案：C练后反思：对无机含氧酸的认识误区1利用元素周期律中的非金属性强弱比较的是最高价含氧酸的酸性，元素的非金属性越强，其最高价含氧酸的酸性越强。低价态的含氧酸不符合此规律。2酸HOmROn的酸性强弱与m的大小无关。3含氧酸在水中电离出的H＋来源于酸分子中的—OH原子团，与中心原子相连的氢原子不能电离成H＋。[系统归纳][课堂达标]1．欲提取碘水中的碘，不能选用的萃取剂是()A．酒精B．四氯化碳C．直馏汽油D．苯解析：单质碘(I2)是含有非极性键的非极性分子，根据“相似相溶”规律，可知碘易溶于非极性溶剂。而CCl4、直馏汽油、C6H6等为非极性溶剂，且它们与水的密度差别较大，容易分层，所以B、C、D选项可以作为碘的萃取剂。而酒精容易与水、碘互溶，不分层，故不能用作萃取剂。答案：A2．下列分子中含有手性碳原子的是()解析：B项乳酸分子的中间碳原子连—CH3、—H、—OH、—COOH四种不同的原子或原子团，为手性分子。答案：B3．科学家发现铂的两种化合物(短线表示化学键)，a为二者有不同的特性，a具有抗癌作用，而b没有。a和b互为()A．同分异构体B．同素异形体C．同位素D．同一物质解析：观察a、b的组成和结构可知：二者分子式相同，空间结构不同，属于同分异构体。答案：A4．下列说法错误的是()A．Be(OH)2是两性氢氧化物B．硫粉不溶于水，易溶于CS2C．O3与SO2的结构不相似D．由下图知酸性：H3PO4HClO，因为H3PO4的非羟基氧原子数大于次氯酸的非羟基氧原子数次氯酸磷酸Cl—OH解析：Be(OH)2是两性氢氧化物，A正确；硫粉不溶于水，易溶于CS2，故B正确；O3与SO2原子个数相同、价电子数相同，O3与SO2的结构相似，故C错误；非羟基氧原子数越多，酸性越强，故D正确。答案：C5．20世纪60年代美国化学家鲍林提出了一个经验规则：设含氧酸的化学式为HnROm，其中(m－n)为非羟基氧原子数。鲍林认为含氧酸的强弱与非羟基氧原子数(m－n)的关系见下表。m－n0123含氧酸强度弱酸中强强很强实例HClOH3PO4HNO3HClO4试回答下列问题：(1)按此规则判断H3AsO4、H2CrO4、HMnO4酸性由弱到强的顺序为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)按此规则判断碳酸应属于________酸，与通常认为的碳酸的强度是否一致？________________________________________________________________________。解析：(1)根据题中非羟基氧原子数与酸性强弱的关系可得：H3AsO4H2CrO4HMnO4m－n123酸性：H3AsO4H2CrO4HMnO4。(2)根据经验规则，H2CO3中非羟基氧原子数目为1，应为中强酸，与通常认为碳酸是弱酸不一致。答案：(1)H3AsO4H2CrO4HMnO4(2)中强不一致