化学新导学笔记人教选修三讲义第二章第三节分子性质第3课时.docx
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化学新导学笔记人教选修三讲义第二章第三节分子性质第3课时
第3课时 溶解性 手性 无机含氧酸分子的酸性
[学习目标定位] 1.能够根据“相似相溶”规律分析物质在不同溶剂中的溶解性的变化。
2.认识手性异构体和手性分子,会判断手性碳原子。
3.学会常见无机含氧酸酸性的判断方法。
一、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。
2.影响物质溶解性的因素
(1)外界条件——温度、压强等。
(2)分子结构——“相似相溶”规律。
(3)氢键——如果溶质与溶剂之间能形成氢键,则溶解度增大。
(4)反应——溶质与水发生反应时可增大其溶解度,如SO2与H2O反应生成H2SO3,NH3与H2O反应生成NH3·H2O等。
“相似相溶”规律的应用
根据“相似相溶”规律,可以判断溶质在溶剂中的溶解度的大小、萃取剂的选择、以及物质之间分离提纯方法的确立。
例1 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和I2都不含氢元素,而H2O中含有氢元素
B.CCl4和I2都是非极性分子,而H2O是极性分子
C.CCl4与I2都是直线形分子,而H2O不是直线形分子
D.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
【考点】溶解性
【题点】依据“相似相溶”规律比较物质的溶解性
答案 B
解析 CCl4和I2都是非极性分子,而H2O是极性分子,根据“相似相溶”规律可知碘单质在水溶液中溶解度很小,但在CCl4中溶解度很大,与相对分子质量、是否是直线形分子、是否含有氢元素等没有直接的关系,B正确。
二、手性
1.概念
(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镜像,却在三维空间里不能重叠,互称为手性异构体。
(2)手性分子:
具有手性异构体的分子叫做手性分子。
2.手性分子的判断
(1)判断方法:
有机物分子中是否存在手性碳原子。
(2)手性碳原子:
有机物分子中连有四个各不相同的原子或原子团的碳原子。
如,R1、R2、R3、R4互不相同,即*C是手性碳原子。
手性分子的理解
(1)手性同分异构体(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。
例2 当一个碳原子连接四个不同的原子或原子团时,该碳原子叫“手性碳原子”。
下列化合物中含有两个手性碳原子的是( )
A.B.
C.D.
【考点】手性分子
【题点】手性碳原子的判断
答案 C
解析 由题意可知,A项、B项与D项中各有1个手性碳原子;C项中有2个手性碳原子。
三、无机含氧酸分子的酸性
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
Cl—OH
非羟基氧原子数
0
1
2
3
酸性
弱酸
中强酸
强酸
最强酸
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
HClO
HClO2
HClO3
HClO4
氯元素价态
+1
+3
+5
+7
非羟基氧原子数
0
1
2
3
酸性
弱酸
中强酸
强酸
最强酸
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减弱。
(2)同一周期,从左到右,非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐增强。
无机含氧酸分子的酸性强弱的判断
(1)利用(HO)mROn比较酸性强弱时,n值越大酸性越强,当n相同时,可参考R元素的非金属性,如H2CO3和H2SO3的n相同,但非金属性:
S>C,所以酸性:
H2SO3>H2CO3。
(2)酸性强弱与—OH数目即m数值大小无关。
例3 下列各组物质中,酸性由强到弱排列顺序错误的是( )
A.HClO4 H2SO4 H3PO4
B.HClO4 HClO3 HClO2
C.HClO HBrO4 HIO4
D.H2SO4 H2SO3 H2CO3
【考点】无机含氧酸分子的酸性
【题点】根据元素性质判断
答案 C
解析 不同中心元素的酸性比较时,非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,A项正确;无机含氧酸酸性强弱的判断:
同一元素时,价态越高,酸性越强,B项正确;HClO中的氯不是最高价,C项错误;酸性:
H2SO4(强酸)>H2SO3(中强酸)>H2CO3(弱酸),D项正确。
例4 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。
鲍林认为含氧酸的酸性强弱与非羟基氧原子数(m-n)的关系如下表:
m-n
0
1
2
3
含氧酸酸性强弱
弱
中强
强
很强
实例
HClO
H3PO4
HNO3
HClO4
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)H3PO3和H3AsO3的形式一样,但酸性强弱相差很大。
已知H3PO3为中强酸,H3AsO3为弱酸,试推断H3PO3和H3AsO3的分子结构:
____________________________________。
(3)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?
__________,其可能的原因是_______________________________________________。
【考点】无机含氧酸分子的酸性
【题点】根据非羟基氧原子的个数判断
答案
(1)H3AsO4(2)
(3)中强 不一致 溶于水的那部分CO2并不能完全转化为H2CO3
解析
(1)根据题中非羟基氧原子数与酸性强弱的关系可得:
H3AsO4 H2CrO4 HMnO4
m-n 1 2 3
酸性:
H3AsO4(2)因为酸性H3PO3>H3AsO3,则H3PO3中非羟基氧原子的数目应大于H3AsO3中非羟基氧原子的数目,且H3AsO3为弱酸,所以可推知H3AsO3中没有非羟基氧原子,它们的分子结构分别为。
(3)H2CO3中非羟基氧原子数为1,应为中强酸,与通常认为的碳酸是弱酸不一致。
其可能的原因是溶于水的那部分CO2并不能完全转化为H2CO3。
1.根据“相似相溶”规律判断,下列物质在水中溶解度最大的是( )
A.乙烯B.二氧化碳 C.二氧化硫D.氢气
【考点】溶解性
【题点】依据“相似相溶”规律比较物质的溶解性
答案 C
解析 乙烯、二氧化碳和氢气都是非极性分子,二氧化硫属于极性分子,易溶于极性分子组成的溶剂,水属于极性溶剂,所以极性分子二氧化硫在水中的溶解度最大,C项正确。
2.下列分子中含有手性碳原子的是( )
A.CH2Cl2B.
C.D.CH3CH2COOCH2CH3
【考点】手性分子
【题点】手性碳原子的判断
答案 B
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。
3.下列三种有机物:
①苯酚,②花生油,③木糖醇[CH2OH(CHOH)3CH2OH],它们在常温下的水溶性大小顺序正确的是( )
A.①>②>③B.③>①>②
C.③>②>①D.②>①>③
【考点】溶解性
【题点】依据氢键比较物质的溶解性
答案 B
解析 苯酚以及木糖醇都含有羟基,可形成氢键,含有羟基数目越多,越易溶于水,溶解性③>①,花生油为酯类物质,难溶于水,溶解性最小。
4.374℃、22.1MPa以上的超临界水具有很强的溶解有机物的能力,并含有较多的H+和OH-,由此可知超临界水( )
A.显中性,pH等于7
B.表现出非极性溶剂的特性
C.显酸性,pH小于7
D.表现出极性溶剂的特性
【考点】溶解性
【题点】依据“相似相溶”规律比较物质的溶解性
答案 B
解析 超临界水仍然呈中性,但pH不为7,故A、C错误;根据“相似相溶”的规律,B正确、D错误。
5.下列叙述中正确的是( )
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
【考点】无机含氧酸分子的酸性
【题点】无机含氧酸酸性强弱的综合判断
答案 C
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,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。
[对点训练]
题组一 物质的溶解性规律
1.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CCl4中
C.Cl2可溶于水D.NH3难溶于苯中
【考点】溶解性
【题点】依据“相似相溶”规律比较物质的溶解性
答案 C
解析 HCl、NH3是极性分子,I2、Cl2是非极性分子,H2O是极性溶剂,CCl4、苯是非极性溶剂,所以选C。
2.下列化合物在水中的溶解度,排列次序正确的是( )
a.HOCH2CH2CH2OH b.CH3CH2CH2OH c.CH3CH2COOCH3 d.HOCH2CH(OH)CH2OH
A.d>a>b>cB.c>d>a>b
C.d>b>c>aD.c>d>b>a
【考点】溶解性
【题点】依据氢键比较物质的溶解性
答案 A
解析 a.HOCH2CH2CH2OH,b.CH3CH2CH2OH,c.CH3CH2COOCH3,d.HOCH2CH(OH)CH2OH,这些物质中CH3CH2COOCH3不能与水形成氢键,则溶解度最小,分子中含有羟基数目越多,与水形成的氢键越多,则溶解度越大,所以溶解度:
HOCH2CH(OH)CH2OH>HOCH2CH2CH2OH>CH3CH2CH2OH>CH3CH2COOCH3,即d>a>b>c。
3.物质在不同溶剂中的溶解性一般都遵循“相似相溶”规律。
下列装置不宜用于HCl尾气的吸收的是( )
【考点】溶解性
【题点】依据“相似相溶”规律比较物质的溶解性
答案 C
解析 HCl是极性分子,易溶于水而不溶于CCl4。
C项装置易发生倒吸,而A、D项装置分别使用了倒置漏斗和球形干燥管,能防止倒吸。
B项装置中HCl气体先通过CCl4,由于HCl不溶于CCl4,HCl经过CCl4后再被上层的水吸收,也可以有效防止倒吸。
题组二 手性分子及其判断方法
4.下列有机物分子中属于手性分子的是( )
①乳酸[CH3CH(OH)COOH] ②2-丁醇[CH3CH(OH)CH2CH3] ③ ④
A.只有①B.①和②
C.①②③D.①②③④
【考点】手性分子
【题点】手性分子的判断
答案 C
解析 写出各分子的结构简式:
①、②、③、④,可知①②③中存在手性碳原子(用*标记的),而④中间的碳原子连有两个