2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第2章第3節(jié)第2課時(shí)溶解性手性無(wú)機(jī)含氧酸分子的酸性教案新人教版選修3

PAGE7-第2課時(shí)溶解性、手性、無(wú)機(jī)含氧酸分子的酸性目標(biāo)與素養(yǎng)：1.了解影響分子溶解性的因素。(宏觀辨識(shí)與微觀探析)2.了解簡(jiǎn)潔手性分子的推斷方法。(微觀探析與模型認(rèn)知)3.駕馭常見(jiàn)含氧酸酸性強(qiáng)弱的推斷方法。(宏觀辨識(shí)與模型認(rèn)知)一、分子的溶解性1．“相像相溶”規(guī)律非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑，極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑，如蔗糖和氨易溶于水，難溶于四氯化碳；萘和碘易溶于四氯化碳，難溶于水。2．影響物質(zhì)溶解性的因素(1)外界因素：主要有溫度、壓強(qiáng)等。(2)氫鍵：溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大，溶解性越好(填“好”或“差”)。(3)分子結(jié)構(gòu)的相像性：溶質(zhì)和溶劑的分子結(jié)構(gòu)相像程度越大，其溶解性越大，如乙醇與水互溶，而戊醇在水中的溶解度明顯減小。(4)溶質(zhì)是否與水反應(yīng)：溶質(zhì)與水發(fā)生反應(yīng)，溶質(zhì)的溶解度會(huì)增大，如SO2與水反應(yīng)生成的H2SO3可溶于水，故SO2的溶解度增大。NH3極易溶于水的緣由有哪些？[答案]①NH3與水均為極性分子，相像相溶。②NH3與水分子間形成氫鍵。③NH3與水反應(yīng)生成NH3·H2O。二、手性1．手性異構(gòu)體具有完全相同的組成和原子排列的一對(duì)分子，猶如左手與右手一樣互為鏡像，卻在三維空間里不能重疊，互稱(chēng)手性異構(gòu)體。2．手性分子有手性異構(gòu)體的分子叫做手性分子，如乳酸()分子。三、無(wú)機(jī)含氧酸分子的酸性1．對(duì)于同一種元素的含氧酸來(lái)說(shuō)，該元素的化合價(jià)越高，其含氧酸的酸性越強(qiáng)。如酸性：HClO＜HClO2＜HClO3＜HClO4(填“＞”或“＜”)。2．同主族相同化合價(jià)的不同種元素，中心原子R的原子半徑越小，酸性越強(qiáng)，如原子半徑：Cl＜Br＜I，故酸性：HClO3＞HBrO3＞HIO3。3．同周期從左到右，最高價(jià)含氧酸的酸性漸漸增加，如H3PO4＜H2SO4＜HClO4。4．酸分子中不與氫原子相連的氧原子的數(shù)目越多，酸性越強(qiáng)。含氧酸通式[(HO)mROn]中，n為非羥基氧原子(即不與氫相連的氧原子)的數(shù)目，n值越大，酸性越強(qiáng)，如酸性：H3BO3＜H2SO3＜H2SO4＜HClO4。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)依據(jù)相像相溶原理，可以得出CH4難溶于水，NH3易溶于水()(2)HOCH2CH2OH比CH3OH在水中的溶解度小()(3)有手性異構(gòu)體()(4)HMnO4為強(qiáng)酸()[答案](1)√(2)×(3)×(4)√2．下列各組酸中，酸性依次增加的是()A．H2CO3、H2SiO3、H3PO4B．HNO3、H3PO4、H2SO4C．HI、HCl、H2SD．HClO、HClO3、HClO4[答案]D3．將幾種物質(zhì)在水和四氯化碳中的溶解狀況填入下表：蔗糖磷酸碘苯水四氯化碳[答案]蔗糖磷酸碘苯水易溶易溶難溶難溶四氯化碳難溶難溶易溶易溶物質(zhì)溶解性的影響因素1.內(nèi)因(1)“相像相溶”規(guī)律：非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑，極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑。如蔗糖和氨易溶于水，難溶于CCl4，因?yàn)檎崽恰?、水都是極性分子；而萘和碘易溶于CCl4，難溶于水，因?yàn)檩?、碘和CCl4都是非極性分子。離子化合物是強(qiáng)極性物質(zhì)，許多易溶于水。(2)“相像相溶”還適用于分子結(jié)構(gòu)的相像性。如低級(jí)羧酸(甲酸、乙酸等)可以與水以隨意比例互溶，而高級(jí)脂肪酸(硬脂酸、軟脂酸和油酸等)不溶于水。(3)氫鍵：溶劑與溶質(zhì)之間存在氫鍵，溶解性好，溶質(zhì)分子不能與水分子形成氫鍵，在水中溶解度就比較小。如NH3極易溶于水，甲醇、乙醇、乙酸等能與水混溶，就是因?yàn)樗鼈兣c水形成了分子間氫鍵的緣由。(4)化學(xué)反應(yīng)——溶質(zhì)與溶劑發(fā)生反應(yīng)可增大其溶解度。如SO2與H2O反應(yīng)生成H2SO3，SO3與H2O反應(yīng)生成H2SO4，NH3與H2O反應(yīng)生成NH3·H2O。2．外因(1)溫度——一般來(lái)說(shuō)，溫度上升，固體物質(zhì)的溶解度增大，氣體物質(zhì)的溶解度減小。(2)壓強(qiáng)——壓強(qiáng)越大，氣體的溶解度越大。1．下列現(xiàn)象不能用“相像相溶規(guī)則”原理說(shuō)明的是()A．氯化氫易溶于水B．氯氣易溶于氫氧化鈉溶液C．碘易溶于四氯化碳D．碘難溶于水B[Cl2與NaOH反應(yīng)而使Cl2易溶于NaOH溶液。]2．PtCl2(NH3)2可以形成兩種固體，一種為淡黃色，在水中的溶解度較小，另一種為黃綠色，在水中的溶解度較大。已知PtCl2(NH3)2是平面四邊形結(jié)構(gòu)，Cl－、NH3為配體，Pt為中心離子。則淡黃色固體的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)_______，黃綠色固體的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)_______。[解析]淡黃色的PtCl2(NH3)2在水中溶解度小，依據(jù)相像相溶規(guī)律，應(yīng)為非極性分子，其立體構(gòu)型為。黃綠色的PtCl2(NH3)2在水中溶解度較大，應(yīng)為極性分子，其立體構(gòu)型為。[答案]手性異構(gòu)體與含氧酸的酸性1.分子是否表現(xiàn)為手性的推斷有機(jī)物具有手性是由于其分子中含有手性碳原子。假如1個(gè)碳原子所連接的4個(gè)原子或基團(tuán)各不相同，那么該碳原子為手性碳原子，用*C來(lái)表示。如：是互不相同的原子或基團(tuán)。所以，推斷一種有機(jī)物是否具有手性異構(gòu)體，就看其含有的碳原子是否連有4個(gè)不同的原子或基團(tuán)。例如，中含有1個(gè)手性碳原子(標(biāo)“*”號(hào)的碳原子)。2．無(wú)機(jī)含氧酸酸性比較(1)同一元素的不同含氧酸的酸性強(qiáng)弱規(guī)律無(wú)機(jī)含氧酸分子(HO)mROn中，對(duì)于同一種元素的含氧酸來(lái)說(shuō)，R元素的化合價(jià)越高，其含氧酸的酸性越強(qiáng)。如HClO<HClO2<HClO3<HClO4，HNO2<HNO3，H2SO3<H2SO4。(2)無(wú)機(jī)含氧酸酸性與非羥基氧原子數(shù)的關(guān)系無(wú)機(jī)含氧酸的通式可寫(xiě)成(HO)mROn，其中含有n個(gè)非羥基氧原子。非羥基氧原子數(shù)越多，酸性越強(qiáng)，見(jiàn)下表：次氯酸磷酸硫酸高氯酸含氧酸Cl—OH非羥基氧原子數(shù)0123酸性弱酸中強(qiáng)酸強(qiáng)酸超強(qiáng)酸規(guī)律：n＝0時(shí)為弱酸；n＝1時(shí)為中強(qiáng)酸；n＝2時(shí)為強(qiáng)酸；n＝3時(shí)為超強(qiáng)酸。3．酸性改變緣由假如把含氧酸的通式寫(xiě)成(HO)mROn，成酸元素R相同，則n值越大，R的正電性越高，導(dǎo)致R—O—H中O的電子向R偏移，因而在水分子的作用下，也就越簡(jiǎn)潔電離出H＋，即酸性越強(qiáng)。3．下列分子為手性分子的是()B[B項(xiàng)，分子的中間碳原子連接—CH3、—H、—OH、—COOH四種不同的原子或原子團(tuán)，應(yīng)是手性分子。]4．已知無(wú)機(jī)含氧酸[(HO)mROn]中，當(dāng)n＝0時(shí)為弱酸；當(dāng)n＝1時(shí)，為中強(qiáng)酸；當(dāng)n＝2時(shí)，為強(qiáng)酸。依據(jù)無(wú)機(jī)含氧酸[(HO)mROn]與非羥基氧原子數(shù)(n)的關(guān)系回答下列問(wèn)題：(1)按此規(guī)則推斷H3AsO4、H2CrO4、HMnO4的酸性由弱到強(qiáng)的依次為_(kāi)________________________。(2)H3PO3和H3AsO3的形式一樣，但酸性強(qiáng)弱相差很大。已知H3PO3為中強(qiáng)酸，H3AsO3為弱酸，試依據(jù)所給信息推斷H3PO3和H3AsO3的分子結(jié)構(gòu)。H3PO3：________；H3AsO3：________。(3)按此規(guī)則推斷H2CO3應(yīng)屬于________酸，與通常認(rèn)為的H2CO3的酸性強(qiáng)弱是否一樣？________，其可能的緣由是_______________。[解析](1)依據(jù)題中非羥基氧原子數(shù)與酸性強(qiáng)弱的關(guān)系可得：H3AsO4H2CrO4HMnO4n123酸性：H3AsO4＜H2CrO4＜HMnO4。(2)H3PO3為中強(qiáng)酸，H3AsO3為弱酸，結(jié)合信息可知，H3PO3分子中有1個(gè)非羥基氧原子，H3AsO3中有0個(gè)非羥基氧原子。據(jù)此來(lái)寫(xiě)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。(3)H2CO3中非羥基氧原子數(shù)為1，應(yīng)為中強(qiáng)酸，與通常認(rèn)為的碳酸是弱酸不一樣。其可能的緣由是溶于水的那部分CO2并不能完全轉(zhuǎn)化為H2CO3。[答案](1)H3AsO4＜H2CrO4＜HMnO4(2)(3)中強(qiáng)不一樣溶于水的那部分CO2并不能完全轉(zhuǎn)化為H2CO3推斷物質(zhì)酸性強(qiáng)弱的方法(1)依據(jù)元素周期表推斷①同一主族元素最高價(jià)含氧酸的酸性從上到下漸漸減弱，如HClO4>HBrO4>HIO4；HNO3>H3PO4；H2CO3>H2SiO3。②同一周期元素最高價(jià)含氧酸的酸性從左向右漸漸增加，如H3PO4<H2SO4<HClO4。(2)依據(jù)化合價(jià)推斷同一元素的含氧酸，中心原子的化合價(jià)越高，酸性越強(qiáng)。如H2SO4>H2SO3；HClO4>HClO3>HClO2>HClO。(3)依據(jù)非羥基氧原子數(shù)推斷HnROm：m－n＝eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(0弱酸如HClO,1中強(qiáng)酸如H3PO4,2強(qiáng)酸如HNO3,3超強(qiáng)酸如HClO4))(4)依據(jù)電離常數(shù)來(lái)推斷如K(H3PO4)>K(HClO)，酸性H3PO4>HClO。(5)依據(jù)化學(xué)反應(yīng)推斷如H2SO4＋Na2SO3=Na2SO4＋H2O＋SO2↑，酸性：H2SO4＞H2SO3；H2O＋CO2＋Ca(ClO)2=CaCO3↓＋2HClO，酸性：H2CO3＞HClO。1．下列說(shuō)法中正確的是()A．極性分子構(gòu)成的溶質(zhì)肯定易溶于極性分子構(gòu)成的溶劑之中，非極性分子構(gòu)成的溶質(zhì)肯定易溶于非極性分子構(gòu)成的溶劑中B．溴分子和水分子是極性分子，四氯化碳分子是非極性分子，所以溴難溶于水而易溶于四氯化碳C．白磷分子是非極性分子，水分子是極性分子，而二硫化碳是非極性分子，所以白磷難溶于水而易溶于二硫化碳D．水分子是極性分子，二氧化碳可溶于水，因此二氧化碳是極性分子C[許多有機(jī)物分子都是極性分子，但因?yàn)闃O性很弱，所以大部分難溶于水，而有機(jī)物之間的溶解度卻很大，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤。溴分子是非極性分子，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。二氧化碳(O=C=O)是非極性分子，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．下列對(duì)分子及其性質(zhì)的說(shuō)明中，不正確的是()A．碘易溶于四氯化碳、甲烷難溶于水都可用“相像相溶”規(guī)律說(shuō)明B．乳酸[CH3CH(OH)COOH]中存在一個(gè)手性碳原子C．H2O比H2S穩(wěn)定是由于水分子間可以形成氫鍵D．已知酸性：H3PO4>HClO，是因?yàn)镠3PO4分子中有1個(gè)非羥基氧原子，而HClO分子中非羥基氧原子數(shù)目為0C[碘是非極性分子，易溶于非極性溶劑四氯化碳，甲烷屬于非極性分子，難溶于極性溶劑水，所以都可用“相像相溶”規(guī)律說(shuō)明，A正確；碳原子連接四個(gè)不同的原子或原子團(tuán)時(shí)，該碳原子為手性碳原子，所以中加“*”的碳原子為手性碳原子，B正確；H2O的沸點(diǎn)比H2S高是由于水分子間可以形成氫鍵，H2O比H2S穩(wěn)定是由于水分子中的H—O鍵比硫化氫分子中的H—S鍵強(qiáng)，C錯(cuò)誤；H3PO4的非羥基氧原子數(shù)大于HClO的非羥基氧原子數(shù)，所以磷酸的酸性大于次氯酸，D正確。]3．當(dāng)一個(gè)碳原子連接四個(gè)不同的原子或原子團(tuán)時(shí)，該碳原子叫“手性碳原子”。下列化合物中含有2個(gè)手性碳原子的是()C[由題意可知，A項(xiàng)、B項(xiàng)與D項(xiàng)中各有1個(gè)手性碳原子；C項(xiàng)中有2個(gè)手性碳原子。]4．下列無(wú)機(jī)含氧酸分子中酸性最強(qiáng)的是()A．HNO2 B．H2SO3C．HClO3 D．HClO4D[本題考查無(wú)機(jī)含氧酸分子中酸性強(qiáng)弱的推斷。對(duì)于同一種元素的含氧酸，該元素的化合價(jià)越高，其含氧酸的酸性越強(qiáng)，如：HNO2<HNO3，H2SO3<H2SO4，HClO3<HClO4。上述四個(gè)選項(xiàng)中，HNO2、H2SO3、HClO3中的中心元素N、S、Cl均未達(dá)到其最高價(jià)，其酸性不夠強(qiáng)，只有HClO4中的Cl化合價(jià)為＋7，是Cl的最高價(jià)，使Cl—O—H中O的電子向Cl偏移，在水分子作用下，簡(jiǎn)潔電離出H＋，酸性很強(qiáng)，故選D。]5．二氯化二硫(Cl—S—S—Cl)是一種琥珀色液體，是合成硫化染料的重要原料。(1)寫(xiě)出它的電子式________。