第二章分子结构与性质第三节分子的性质第3课时 溶解性 手性 无机含氧酸分子的酸性(导学案)

第3课时溶解性手性无机含氧酸分子的酸性
▍课标要求▍
1．了解物质溶解性及其影响因素。

2．了解分子手性与物质性质之间的关系。

3．掌握无机含氧酸的酸性判断方法。

要点一溶解性
1．“相似相溶”规律
非极性溶质一般能溶于溶剂，极性溶质一般能溶于溶剂。

2．影响物质溶解性的因素
(1)外界因素主要有、等。

(2)分子结构的角度：“相似相溶”。

如CH3OH中的—OH与H2O的—OH相似，甲醇能与H2O ，而CH3CH2CH2CH2CH2OH中的烃基较大，其中的—OH跟水分子中的—OH相似的因素小得多，因而戊醇在水中的溶解度明显减小。

(3)氢键角度：如果溶质与溶剂之间能形成，则溶解度增大，且作用力越大，溶解度越大。

(4)反应角度：如果溶质与水发生反应时可其溶解度，如SO2与H2O发生反应生成H2SO3，NH3与H2O发生反应生成NH3·H2O等。

思考1：是否所有的极性分子都溶于极性溶剂？
要点二手性
1．手性异构体
具有完全相同的和的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体。

2．手性分子
有的分子叫作手性分子。

如乳酸分子。

思考2：手性分子的性质相同吗？
要点三无机含氧酸分子的酸性
1．对于同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价，其含氧酸的酸性。

2．含氧酸的通式可写成(HO)m RO n，如果成酸元素R相同，则n值，酸性。

思考3：无机含氧酸能否以含H原子的个数判断其为几元酸？
考点一“相似相溶”规律的适用范围
1．“相似相溶”中“相似”指的是分子的极性相似。

如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。

相反，无氢键作用的溶质在有氢键的水中的溶解度就比较小。

2．“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。

低级的羧酸(如甲酸、乙酸等)可以与水以任意比例互溶，而高级脂肪酸(如硬脂酸、软脂酸和油酸等)不溶于水。

3．如果溶质与水发生化学反应，则可以增大其溶解度。

【例题1】碘单质在水中的溶解度很小，但在CCl4中的溶解度很大，这是因为() 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中都不含有氢元素，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
【变式1】下列物质在水中的溶解度最大的是()
A．HCl B．HBr
C．CO2D．NH3
考点二手性碳原子和手性分子的确定
1．手性原子和手性碳原子的确定
如，其中*C即为手性碳原子。

不饱和碳原子(如
等中的碳原子)一定不是手性碳原子。

2．手性分子的确定
(1)观察实物与其镜像能否重合，如果不能重合，说明是手性分子。

如图：
(2)观察有机物分子中是否有手性碳原子，如果只含有一个手性碳原子，则该有机物分子就是手性分子，具有手性异构体。

含有两个手性碳原子的有机物分子不一定是手性分子。

【例题2】下列化合物中含有手性碳原子的是()
A．CCl2F2B．
C．CH3CH2OH D．
【变式2】丙氨酸[CH3CH(NH2)COOH]分子为手性分子，它存在对映异构，如图所示。

下列关于丙氨酸[CH3CH(NH2)COOH]的两种对映异构(Ⅰ和Ⅱ)的说法正确的是()
A．Ⅰ和Ⅱ结构和性质完全不相同
B．Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，具有不同的分子极性
C．Ⅰ和Ⅱ都属于非极性分子
D．Ⅰ和Ⅱ中化学键的种类与数目完全相同
考点三无机含氧酸的酸性强弱规律
1．无机含氧酸分子的结构
无机含氧酸分子中含有—OH，—OH在水分子的作用下断裂H—O键生成H＋而显示一
定的酸性。

如HNO3、H2SO4的结构式。

2．无机含氧酸的酸性强弱判断方法与规律
(1)对于同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。

如H2SO4与HNO3是强酸，其—OH上的H能够完全电离成H＋；而H2SO3和HNO2却是弱酸。

其他含氧酸也有类似的情况，如酸性强弱HClO＜HClO2＜HClO3＜HClO4。

(2)把含氧酸的通式写成(HO)m RO n的形式，成酸的元素R相同时，n值越大，R的正电性越高，R—O—H中O的电子越向R偏移，在水分子的作用下越容易电离出H＋，酸性越强。

如H2SO3可写成(HO)2SO，n＝1；H2SO4可写成(HO)2SO2，n＝2；HNO2可写成(HO)NO，n＝1；HNO3可写成(HO)NO2，n＝2。

而对氯元素所形成的几种含氧酸，可分别写成(HO)Cl、(HO)ClO、(HO)ClO2、(HO)ClO3，n分别为0、1、2、3。

故其酸性顺序为HClO＜HClO2＜HClO3＜HClO4。

(3)结构相似的含氧酸：酸分子中心原子的半径越小，电负性越大，其相应酸的酸性越强，如酸性HClO3>HBrO3>HIO3。

(4)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：H2SO4>H2SO3。

H2O＋CO2＋Ca(ClO)2===CaCO3↓＋2HClO，
酸性：H2CO3>HClO。

【例题3】含氧酸的通式可写为(HO)m RO n，酸的强度与酸中的非羟基氧原子数n有关，n 越大，酸性越强。

一般n＝0为弱酸，n＝1为中强酸，n＝2为强酸，n＝3为超强酸。

根据实验事实可知硼酸(H3BO3)是弱酸，而亚磷酸(H3PO3)是中强酸。

(1)这两种酸的结构式为________、________。

(2)亚磷酸是________元酸，它和过量的NaOH反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

(3)次磷酸是一种一元酸，化学式为H3PO2，它的结构式为
________________________________________________________________________。

【变式3】下列各组物质中，酸性由强到弱排列顺序错误的是()
A．HClO4H2SO4H3PO4
B．HClO4HClO3HClO2
C．HClO HBrO4HIO4
D．H2SO4H2SO3H2CO3
▍小结必背▍
1．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．无机含氧酸的通式(HO)m RO n，若成酸元素R相同，n值越大，酸性越强。

1．(物质的溶解性)下列叙述不正确的是()
A．卤化氢易溶于水，不易溶于四氯化碳
B．碘易溶于汽油，微溶于水
C．氯化钠易溶于水，也易溶于食用油
D．甲烷易溶于汽油，难溶于水
2．(手性碳原子判断)下列分子不含手性碳原子的是()
3．下列说法不正确的是()
A．随着碳原子数的增多，甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇在水中的溶解度减小
B．氨气易溶于水的原因：与水分子间形成氢键，能与水反应，和水分子都是极性分子C．酸性由弱到强的顺序：HClO＜HClO2＜HClO3＜HClO4
D．能电离出H＋的化合物除水外都是酸，分子中含有几个氢原子它就是几元酸4．(无机含氧酸酸性)判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律：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。

含氧酸的酸性强弱与非羟基氧原子数的关系如表所示：含氧酸次氯酸磷酸硫酸高氯酸
结构式Cl—OH
非羟基氧原子数0123酸性弱酸中强酸强酸最强酸
33
(2)H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式是_______________________。

[基础训练]
1．下列物质在水中溶解度的顺序正确的是()
A．NH3＞HCl＞CO2＞SO2＞Cl2
B．SO2＞CS2＞H2S>S8
C．HOCH2(CHOH)4CHO＞C17H35COOH＞HCOOH
D．HF＞CO2＞CH4
2．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
3．下列说法不正确的是()
A．互为手性异构的分子组成相同，官能团不同
B．手性异构体的性质不完全相同
C．手性异构体是同分异构体的一种
D．利用手性催化剂合成可得到或主要得到一种手性分子
4．已知含氧酸可用通式XO m(OH)n表示，如X是S，则m＝2，n＝2，则这个式子就表示
H2SO4。

一般而言，该式中m大的是强酸，m小的是弱酸。

下列各含氧酸酸性最强的是() A．HClO3B．H2SeO3
C．H2BeO2D．HMnO4
5．元素X和Y属于同一主族。

元素X和氢组成的化合物(X显－2价)在通常状况下是一种液体，其中X的质量分数为88.9%；元素X和元素Y可以形成两种化合物，在这两种化合物中，X的质量分数分别为50%和60%，下列说法正确的是()
A．两种元素分别为C和Si，且酸性：H2CO3>H2SiO3
B．两种元素分别为N和P，且酸性：HNO3>H3PO4
C．两种元素分别为O和S，且酸性：H2SO4>H2SO3
D．两种元素分别是Mg和Ca，且碱性：Ca(OH)2>Mg(OH)2
6．有且只有一个手性碳原子的有机物分子为手性分子，下列有机物分子中属于手性分子的是()
①新戊烷[(CH3)4C]②乳酸[CH3CH(OH)COOH]
③甘油HOCH2CH(OH)CH2OH
A．①②③B．②和④
C．①和③D．②③④
7．下列有机物中含有两个手性碳原子的是()
8．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
9．374 ℃、22.1 MPa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
10．下列无机含氧酸，酸性最强的是()
A．HNO2B．H2SO3
C．HClO3D．HClO4
11．(1)CrO2Cl2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此可判断CrO2Cl2是
________(填“极性”或“非极性”)分子。

(2)在①苯、②CH3OH、③HCHO、④CS2、⑤CCl4五种有机溶剂中，碳原子采取sp2杂化的分子有________(填序号)，CS2分子的空间构型是________。

CO2与CS2相比，________的熔点较高。

(3)试比较下列含氧酸的酸性强弱(填“>”“<”或“＝”)：
①H2SO4________H2SO3；②HNO2________HNO3；
③HClO________HClO2; ④H3PO4________H3PO3。

[能力提升]
12．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尾气吸收的是()
A B C D
13．下列对分子的性质的解释中，不正确的是()
A．水很稳定(1 000 ℃以上才会部分分解)是因为水中含有大量的氢键所致
B．乳酸分子中含有一个手性碳原子
C．碘易溶于四氯化碳，甲烷难溶于水都可用“相似相溶”原理解释
D．由图知酸性：H3PO4>HClO，因为H3PO4中非羟基氧原子数大于次氯酸中非羟基氧原子数
14．有机物具有手性，发生下列反应后，分子仍有手性的是()
①与H2发生加成反应②与乙酸发生酯化反应③发生水解反应④发生消去反应
A．①②B．②③
C．①④D．②④
15．20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H n RO m，其中(m－n)为非羟基氧原子数。

鲍林认为含氧酸酸性的强弱与非羟基氧原子数(m－n)的关系如表。

m－n0123
含氧酸酸性强弱弱中强强很强
实例HClO H3PO4HNO3HClO4
(1)按此规则判断H3AsO4、H2CrO4、HMnO4酸性由强到弱的顺序为________________________________________________________________________。

(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？
________，其可能的原因是________________________________________________。

16．(1)1848年巴斯德用手工在光学显微镜下把左型酒石酸盐晶体和右型酒石酸盐晶体分开的实验曾被选为化学史上十项最美的实验之首。

请回答下列问题：
a．左型酒石酸盐晶体和右型酒石酸盐晶体的关系是___________________________。

b．下列化合物中具有与左、右型酒石酸盐的关系相同的是________。

(填序号)
①丙烯酸甲酯②葡萄糖③CHClBrCH2F④甘油⑤2－氨基丙酸⑥乳酸
(2)化学是一个美丽的学科，它向我们展示了微观世界中分子原子的规律。

根据无机含氧酸的酸性规律，将下列四种无机含氧酸按酸性相近两两组成一组，它们是________和________，________和________。

(填序号)
①H3PO4②HClO③H3BO3④HNO2
17．回答下列问题：
(1)NH3在水中的溶解度是常见气体中最大的。

下列因素与NH3的水溶性没有关系的是__________。

(填字母)
a．NH3和H2O都是极性分子
b．NH3在水中易形成氢键
c．NH3溶于水建立了以下平衡：NH3＋H2O NH3·H2O NH＋4＋OH－
d．NH3是一种易液化的气体
(2)金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液体Ni(CO)4，呈正四面体构型。

Ni(CO)4易溶于下列________。

(填字母)
a．水B．CCl4
c．C6H6(苯)D．NiSO4溶液
(3)甲醛、甲醇和甲酸等碳原子个数较少的醛、醇和羧酸均易溶于水，而甲烷、甲酸甲酯难溶于水，试解释其原因_____________________________________________________。

(4)下列分子中若有手性碳原子，请用“*”标出；若无手性碳原子，此小题不必作答。

A．B．
C．D．CH3CHClCH2CHO。