第二章第三节第2课时 溶解性、手性、无机含氧酸分子的酸性

第2课时 溶解性、手性、无机含氧酸分子的酸性

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

手性异构体的手性分子，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。

溶解性[学生用书P32]

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。例如：蔗糖和氨易溶于水，难溶于四氯化碳；萘和碘易溶于四氯化碳，难溶于水。

2．影响物质溶解性的因素

(1)外界因素：主要有温度、压强等。

(2)氢键：溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好(填“好”或“差”)。 (3)分子结构的相似性：溶质和溶剂的分子结构相似程度越大，其溶解性越大。如乙醇与水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。

(4)溶质是否与水反应：溶质与水发生反应，溶质的溶解度会增大。如SO2与水反应生成的H2SO3可溶于水，故SO2的溶解度增大。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)CS2在水中的溶解度很小，是由于其属于非极性分子。( ) (2)I2在酒精中易溶，故可用酒精萃取碘水中的碘。( )

(3)SO2和HCl均易溶于水，原因之一是它们都是极性分子。( ) (4)硫在CS2中的溶解度比在酒精中的小。( )

(5)NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子有极性。( ) 答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)×

2．根据“相似相溶”规律，你认为下列物质在水中溶解度较大的是( ) A．乙烯 C．氨气 答案：C

“相似相溶”规律及其适用范围

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。离子化合物可看作

B．二氧化碳 D．氢气

是强极性物质，故很多离子化合物都易溶于水。

2．“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。

(1)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)将几种物质在水和四氯化碳中的溶解情况填入下表：

①水 ②四氯化碳 其原因是

________________________________________________________________________。 [解析] (1)HX(X为卤素)、H2O为极性分子，I2、CH4为非极性分子，CCl4、汽油为非极性溶剂。根据“相似相溶”规律，可知A、B、D项正确；NaCl为离子化合物，易溶于水，不溶于有机溶剂，故C项不正确。

(2)分析题给物质和溶剂的分子极性可知，蔗糖、磷酸、水是极性分子，而碘、萘、四氯化碳是非极性分子。根据“相似相溶”的规律，可得出结论。

[答案] (1)C

(2)①易溶 易溶 难溶 难溶 ②难溶 难溶 易溶 易溶 根据“相似相溶”规律判断，极性溶质易溶于极性溶剂，非极性溶质易溶于非极性溶剂

溶解性规律

1．(2017·重庆高二联考)下列物质在水中溶解度由大到小的顺序正确的是( ) A．NH3>HCl>CO2>SO2>Cl2 B．SO2>CS2>H2S>S8

蔗糖 磷酸 碘 萘 C．HOCH2(CHOH)4CHO>C17H35COOH>CH3COOH D．NH3>CO2>N2

解析：选D。水为极性分子，与水形成氢键、与水反应的气体，其溶解度大。A项，二氧化硫是极性分子，二氧化碳是非极性分子，所以二氧化硫在水中的溶解度较二氧化碳的大，A项错误；B项，CS2是非极性分子，难溶于水，H2S是极性分子，H2S在水中的溶解度大于CS2的溶解度，B项错误；同类有机物，碳原子数越多，分子极性越弱，C17H35COOH的极性比CH3COOH弱，乙酸与水互溶，硬脂酸难溶于水，C项错误；D项，氨气是极性分子，且与水形成氢键，二氧化碳和氮气都是非极性分子，但是二氧化碳与水反应，所以氨气溶解度最大，氮气溶解度最小，D项正确。

2．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与I2中都不含氢元素，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

解析：选D。根据“相似相溶”原理；极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，难溶于非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，难溶于极性分子组成的溶剂。CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子，所以碘单质在水中的溶解度很小，在CCl4中的溶解度很大。

手性 无机含氧酸分子的酸性[学生用书P33]

1．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，如同左手和右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体。

(2)手性分子：有手性异构体的分子。

(3)手性碳原子：连接四个互不相同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子，用*C来标

记。具有手性的有机物，是因为其含有手性碳原子。如

R3、R4是互不

相同的原子或基团，*C是手性碳原子。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四个互不相同的原子或基团。

2．无机含氧酸分子的酸性

(1)对于同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。如酸性：HClO”或“<”)。

(2)含氧酸的通式可写成(HO)mROn，若成酸元素R相同，则n值越大，酸性越强。如酸性：H2SO4>H2SO3(填“>”或“<”)。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)手性分子之间，因分子式相同，故其性质相同。( ) (2)无机含氧酸分子中含有几个羟基，它就属于几元酸。( )

(3)含氧酸的通式可写成(HO)mROn，若R相同，m值越大，酸性越强。( ) (4)同一元素的含氧酸，该元素的化合价越高，其酸性越强，氧化性也越强。( ) (5)H3PO4和H2CO3分子中非羟基氧的个数均为1，但它们的酸性不相似，H3PO4是中强酸，而H2CO3是弱酸。( )

答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ 2．下列分子中，不含手性碳原子的是( )

解析：选B。如果一个碳原子连接四个不同的原子或基团，这样的碳原子叫手性碳原子，B选项中的物质不含这样的碳原子。

3．下列无机含氧酸分子中酸性最强的是( ) A．HNO2 C．HClO3

B．H2SO3 D．HClO4

解析：选D。根据无机含氧酸酸性强弱的判断方法可知，HNO2和H2SO3是弱酸，HClO3、HClO4是强酸，而HClO4的酸性最强。

1．手性分子的判断方法

(1)观察实物与其镜像能否重叠，如果不能重叠，说明是手性分子。如图：

(2)观察是否有手性碳原子

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，那么该碳原子称为手性碳原子，用*C来表示。

例如：中含有1个手性碳原子(标“*”的碳原子)。

2．无机含氧酸分子的酸性的比较

(1)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。如酸性：HClO4>HClO3>HClO2>HClO。

(2)同主族相同化合价的不同种元素，中心原子R的原子半径越小，酸性越强。如原子半径：ClHBrO3>HIO3。

(3)结构相似的含氧酸，中心原子吸引电子的能力(氧化性)越强，其相应酸的酸性越强。如酸性：H2SO3>H2SeO3>H2TeO3。

(4)酸分子中不与氢原子相连的氧原子的数目越多，酸性越强。

数”，以二氧化碳为相对标准。下表有A～I共九种气体在大气中的体积百分比及其温室效应指数：

代号 A B C D E F G H I 物质 N2 O2 H2O CO2 CH4 N2O O3 CCl3F CCl2F2 大气中的含量(体积百分比) 78 21 1 0.03 2×104 －温室效应指数 0 0 0.1 1 30 160 2 000 21 000 25 000 3×105 －4×106 －2.8×108 －4.8×108 －结合表中列出的九种气体，试回答下列各题： (1)上表中A～E五种物质中，属于由极性键形成的极性分子的化学式是________。 (2)下列说法不正确的是________。

A．N2O与CO2、CCl3F与CCl2F2分别互为等电子体 B．CCl2F2无同分异构体，说明其中碳原子采用sp3方式杂化 C．CH4是目前引起温室效应的主要原因

D．H2O沸点是九种物质中最高的，是因为水分子间能形成氢键

(3)在半导体生产或灭火剂的使用中，会向空气逸散气体，如NF3、CHClFCF3、C3F8，它们虽是微量的，但却是强温室气体，下列推测不正确的是________。

A．NF3分子呈三角锥形

B．C3F8在CCl4中的溶解度比水中大 C．CHClFCF3存在手性异构 D．第一电离能：N＜O＜F

(4)水能与多种过渡金属离子形成络合物。已知某红紫色络合物的组成为CoCl3·5NH3·H2O，该络合物中的中心离子钴离子在基态时核外电子排布式为____________，其配体除H2O外还可能为__________。

解析：(1)N2、O2、CO2、CH4、H2O五种分子中，N2、O2是以非极性键结合的非极性分子，CO2、CH4是以极性键结合的非极性分子。(3)N元素由于2p能级处于半充满状态，比较稳定，其第一电离能大于氧。

答案：(1)H2O (2)C (3)D (4)1s22s22p63s23p63d6 NH3、Cl

－

10．20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 含氧酸酸性强弱 实例 试简要回答下列问题： (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，则H3PO3和H3AsO3的分子结构分别为__________、__________。

(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_______________________________________________________。

解析：(1)根据题中非羟基氧原子数与酸性强弱的关系可得：

酸 m－n H3AsO4 1 H2CrO4 2 HMnO4 3 0 弱 HClO 1 中强 H3PO4 2 强 HNO3 3 很强 HClO4 酸性：H3AsO4＜H2CrO4＜HMnO4。 (2)因为酸性：H3PO3＞H3AsO3，则H3PO3分子中非羟基氧原子的数目应大于H3AsO3分子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，与通常认为碳酸是弱酸不一致。其可能原因是溶于水的那部分CO2并不能完全转化为H2CO3。

答案：(1)H3AsO4＜H2CrO4＜HMnO4

(2)

(3)中强 不一致 溶于水的那部分CO2不能完全转化为H2CO3

[能力提升]

11．(2017·华中师大附中检测)在有机物分子中，连有4个不同原子或基团的碳原子称为“手性碳原子”，具有手性碳原子的化合物具有光学活性。结构简式如图所示的有机物分子中含有一个手性碳原子，该有机物具有光学活性。当该有机物发生下列化学变化时，生成的

新有机物无光学活性的是( )

A．与新制银氨溶液共热 C．与金属钠发生置换反应

B．与甲酸发生酯化反应 D．与H2发生加成反应

解析：选D。若生成的新有机物为无光学活性的物质，则原有机物中的手性碳原子上至少有一个原子或基团发生转化使两个原子或基团具有相同的结构。A项，反应后—CHO转

化为—COONH4，手性碳原子仍存在；B项，反应后—CH2OH转化为，

手性碳原子仍存在；C项，反应后—CH2OH转化为—CH2ONa，手性碳原子仍存在；D项，反应后—CHO转化为—CH2OH，与原有机物手性碳原子上的一个基团结构相同，不再存在手性碳原子。

12．已知磷酸分子中三个氢原子都可以与重水(D2O)中的D原子发

生交换，又知次磷酸(H3PO2)也能跟D2O进行氢交换，次磷酸钠(NaH2PO2)却不能跟D2O发生氢交换，由此可推断出次磷酸分子的结构简式是( )

解析：选B。由题给信息可分析出能跟重水中的D原子发生交换的氢原子为羟基氢原子，由此可知次磷酸的分子结构中仅含有一个羟基，故选B项。

13．CH3COOH是一种弱酸，而氯乙酸ClCH2COOH中的—Cl 基团，属于吸电子基团，能使—OH上的氢原子具有更大的活性，有的基团属于斥电子基团，能减弱—OH上氢原子的活性，这些作用统称为“诱导效应”，据以上规律填写下列空白：

(1)已知HCOOH显酸性，而H2O显中性，这是由于HCOOH分子中存在________(填“吸”或“斥”)电子基团，这种基团是______________。

(2)已知CH3COOH的酸性弱于HCOOH，这是由于CH3COOH分子中存在________(填“吸”或“斥”)电子基团，这种基团是________。

(3)—C6H5属于吸电子基团，故C6H5COOH的酸性比CH3COOH________(填“强”或“弱”)。

(4)下列酸中：CF3COOH、CCl3COOH、CHCl2COOH、CH2ClCOOH，酸性最强的是________。

解析：据题给信息，与羟基相连的基团若为吸电子基团，则羧酸的酸性增强，若为斥电子基团，则羧酸的酸性减弱。所连的基团吸电子能力越强，羧酸的酸性越强。

答案：(1)吸 醛基(—CHO) (2)斥 甲基(—CH3) (3)强 (4)CF3COOH

14．PtCl2(NH3)2可以形成两种固体，一种为淡黄色，在水中的溶解度较小，另一种为黄绿色，在水中的溶解度较大。请回答下列问题：

(1)PtCl2(NH3)2是________(填“平面四边形”或“四面体形”)结构。 (2)请在以下横线上画出这两种固体分子的立体构型图。 淡黄色固体____________，黄绿色固体____________。

(3)淡黄色固体物质由________________(填“极性分子”或“非极性分子”，下同)组成，黄绿色固体物质由________________组成。

(4)黄绿色固体在水中的溶解度比淡黄色固体的大，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 答案：(1)平面四边形

(2)

(3)非极性分子 极性分子

(4)黄绿色固体是由极性分子构成的，而淡黄色固体是由非极性分子构成的，根据“相似相溶”原理可知，前者在水中的溶解度大于后者

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