2024-2025学年高中化学第二章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教案新人教版选修3

PAGEPAGE12第3课时溶解性、手性、无机含氧酸分子的酸性[核心素养发展目标]1.宏观辨识与微观探析：能从微观角度理解分子的手性、分子的溶解性及无机含氧酸分子的酸性，并能进行微观说明。2.证据推理与模型认知：在理解微观结构对一、溶解性1．“相像相溶”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——“相像相溶”规律。(3)氢键——假如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。“相像相溶”规律的应用依据“相像相溶”规律，可以推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别提纯方法的确立。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“相像相溶”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，依据“相像相溶”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干脆的关系，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，犹如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。2．手性分子的推断(1)推断方法：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手性分子往往具有肯定光学活性。乳酸分子是手性分子，如图。乳酸中的手性碳原子是()A．①B．②C．③D．②③【考点】手性分子与手性碳原子的推断【题点】手性碳原子及个数的推断答案B解析②号碳原子连接CH3—、—H、—COOH、—OH四种不同的基团。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，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。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。(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＋。例3下列各组物质中，酸性由强到弱排列错误的是()A．HClO4H2SO4H3PO4B．HClO4HClO3HClO2C．HClOHBrO4HIO4D．H2SO4H2SO3H2CO3【考点】无机含氧酸分子的结构与酸性【题点】依据非羟基氧原子个数推断酸性强弱答案C解析不同中心元素的酸性比较时，中心元素非金属性越强，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推断：中心元素为同一元素时，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。方法规律——依据非羟基氧原子数推断无机含氧酸(HnROm)的酸性(1)当m－n＝0时，为弱酸，如HClO；(2)当m－n＝1时，为中强酸，如H2SO3；(3)当m－n＝2时，为强酸，如HNO3；(4)当m－n＝3时，为最强酸，如HClO4。例4(2024·遵义高二调研)已知磷酸分子中三个氢原子都可以跟重水(D2O)中D原子发生交换，又知次磷酸(H3PO2)也能跟D2O中的D原子发生交换，次磷酸钠(NaH2PO2)却不能跟D2O中的D原子发生交换，由此推断出次磷酸分子的结构是()【考点】无机含氧酸的结构与酸性【题点】无机含氧酸分子结构的推断答案B解析由题意知，无机含氧酸分子中—OH上的氢原子才能与D2O中的D原子发生交换。H3PO2分子中只有一个氢原子能与D2O中的D原子发生交换，说明H3PO2是一元酸，只有一个羟基。1．下列现象中，不能用“相像相溶”规律说明的是()A．乙醇与水以随意比例互溶B．用纯碱洗涤油脂C．氨易溶于水D．用苯将溴水中的溴萃取出来【考点】物质溶解性的推断与比较【题点】“相像相溶”规律的推断与比较答案B解析乙醇与水分子均为极性分子，且二者可形成分子间氢键，A正确；Na2CO3水解使溶液显碱性，油脂在碱性条件下水解，B错误；NH3与H2O均是极性分子，且二者还能形成分子间氢键，增大了NH3的溶解性，C正确；苯与Br2均为非极性分子，D正确。2．(2024·阜阳高二检测)下列分子为手性分子的是()A．CBr2F2 B．CH3CH2OHC．CH3CH2CH3 D．CH3CH(OH)COOH【考点】手性分子与手性碳原子的推断【题点】手性分子的推断答案D解析D项，CH3CH(OH)COOH的中间碳原子连有甲基、羟基、氢原子、羧基四个不同的原子或基团，则该碳原子是手性碳原子，故CH3CH(OH)COOH为手性分子。3．无机含氧酸的化学式可以用(HO)mXOn表示，n值越大，则该酸的酸性就越强。硫酸和磷酸的结构分别为，则下列叙述正确的是()A．硫酸和磷酸都是强酸B．硫酸是强酸，但酸性比磷酸弱C．磷酸是强酸，但酸性比硫酸弱D．硫酸是二元酸，磷酸是三元酸【考点】无机含氧酸的结构与酸性【题点】依据非羟基氧原子个数推断酸性强弱答案D解析硫酸是二元强酸，磷酸是三元中强酸。4．下列对分子的性质的说明中，不正确的是()A．水很稳定(1000℃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“相像相溶”规律说明【考点】分子结构与性质的综合考查【题点】分子结构与性质的综合考查答案A解析水分子稳定的缘由是水分子中H—O键坚固，而与氢键无关。5．数十亿年来，地球上的物质不断地发生改变，大气的成分也发生了改变。下表是原始大气和目前空气的成分：空气的成分N2、O2、CO2、水蒸气及稀有气体He、Ne等原始大气的成分CH4、NH3、CO、CO2等用上表中所涉及的分子填写下列空白。(1)含有10个电子的分子有________________________(填化学式，下同)。(2)由极性键构成的非极性分子有________。(3)与H＋可干脆形成配位键的分子有________。(4)沸点最高的是________，用所学学问说明其沸点高的缘由：_____________________。(5)分子中不含孤电子对的分子(除稀有气体外)有________，它的立体构型为________。(6)_______极易溶于水，它之所以极易溶于水是因为它的分子和水分子之间可形成________。【考点】分子结构与性质的综合考查【题点】分子结构与性质的综合考查答案(1)H2O、Ne、CH4、NH3(2)CH4、CO2(3)NH3、H2O(4)H2O液态水分子间存在氢键，使分子间作用力增加，沸点上升(5)CH4正四面体(6)NH3氢键解析(3)H＋有空轨道，与它形成配位键的分子应有孤电子对。依据和知，NH3和H2O可以和H＋以配位键结合成NHeq\o\al(＋,4)和H3O＋。(5)甲烷的电子式为，不存在孤电子对，且中心碳原子为sp3杂化，故其立体构型为正四面体。题组一物质溶解性的推断与比较1．(2024·临汾一中高二月考)溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大，这是因为()A．溴单质和四氯化碳中都含有卤素原子B．Br2是单质，CCl4是化合物C．Br2是非极性分子，CCl4也是非极性分子，而水是极性分子D．Br2、CCl4都是有机物，而H2O是无机物【考点】物质溶解性的推断与比较【题点】“相像相溶”规律的推断和比较答案C解析CCl4和Br2都是非极性分子，而H2O是极性分子，依据“相像相溶”规律可知溴单质在水中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大。2．一般来说，由极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，由非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂，这就是“相像相溶”规律。以下事实不能用“相像相溶”规律说明的是()A．HCl易溶于水 B．I2易溶于CCl4C．Cl2可溶于水 D．NH3难溶于苯【考点】物质溶解性的推断与比较【题点】“相像相溶”规律的推断和比较答案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，C项符合题意。3．下列化合物在水中的溶解度，排列次序正确的是()a．HOCH2CH2CH2OHb．CH3CH2CH2OHc．CH3CH2COOCH3d．HOCH2CH(OH)CH2OHA．d＞a＞b＞c B．c＞d＞a＞bC．d＞b＞c＞a D．c＞d＞b＞a【考点】物质溶解性的推断与比较【题点】由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。题组二手性分子与手性碳原子的推断4．(2024·连云港高二月考)下列分子中，不含手性碳原子的是()A． B．C． D．CH3CHClCH2CHO【考点】手性分子与手性碳原子的推断【题点】手性碳原子及个数的推断答案B解析在有机物分子中，连接着四个不同的原子或基团的碳原子就是手性碳原子。A、C、D中均有碳原子连有四个不同的原子或基团，B中不含有手性碳原子。5．含有手性碳原子的物质肯定具有光学活性，具有光学活性，则此有机物分子中手性碳原子的个数为()A．1B．2C．3D．4【考点】手性分子与手性碳原子的推断【题点】手性碳原子及个数的推断答案A解析依据手性碳原子的定义可知，手性碳原子肯定是饱和碳原子且所连接的四个原子或基团是不同的，则中只有与醛基相连的碳原子为手性碳原子。6．下图中两分子所表示的物质间的关系是()A．互为同分异构体 B．为同一种物质C．互为手性异构体 D．互为同系物【考点】手性分子与手性碳原子的推断【题点】手性分子的推断答案B解析题图中的分子不含手性碳原子，所以两分子不是手性分子；两分子的分子式相同，结构相同，故两分子表示的物质是同一种物质。题组三无机含氧酸的结构与酸性7．(2024·湖北孝感期中)下列含氧酸中酸性最弱的是()A．HClOB．HNO3C．H2SO4D．HIO4【考点】无机含氧酸的结构与酸性【题点】由非羟基氧原子个数比较酸性强弱答案A解析含氧酸的通式可写为(HO)mROn，酸的强弱与酸中的非羟基氧原子数n有关，n值越大，酸性越强。一般n＝0时为弱酸，n＝1时为中强酸，n＝2时为强酸，n＝3时为最强酸。选项中各种酸可依次写为(HO)Cl、(HO)NO2、(HO)2SO2、(HO)IO3，即n分别为0、2、2、3，所以分别为弱酸、强酸、强酸、最强酸。8．小明同学在学习钠的化合物性质时，记录了以下四个化学反应方程式：①Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓②Na2CO3＋H2SO4=Na2SO4＋H2O＋CO2↑③Na2CO3＋H2SO3=Na2SO3＋H2O＋CO2↑④Na2SO3＋H2SO4=Na2SO4＋H2O＋SO2↑请你依据学过的学问推断4个反应中的4种含氧酸，其中酸性最强的是()A．H2SO4 B．H2SO3C．H2SiO3 D．H2CO3【考点】无机含氧酸的结构与酸性【题点】由反应事实比较酸性强弱答案A9．下列叙述正确的是()A．能电离出H＋的化合物除水外都是酸。酸的分子中含有几个氢原子，它就是几元酸B．无机含氧酸分子中含有几个羟基，它就属于几元酸C．同种元素的含氧酸，该元素的化合价越高，含氧酸的酸性越强，氧化性也越强D．H3PO4和H2CO3分子中非羟基氧原子的个数均为1，但它们的酸性强弱不同，H3PO4是中强酸而H2CO3是弱酸【考点】无机含氧酸的结构与酸性【题点】无机含氧酸的结构与酸性的综合答案D解析由NaHSO4、CH3COOH、H3BO3等可推断A、B均错误；由HClO的酸性很弱而氧化性很强可推断C错误；D项中H3PO4和H2CO3的非羟基氧原子数均为1，但H2CO3的酸性比H3PO4弱许多，这是因为溶于水的CO2只有很少一部分与水结合成H2CO3。题组四分子结构与性质的综合考查10．(2024·西宁高二调研)丙氨酸(C3H7NO2)分子为手性分子，它存在手性异构体，如下图所示：下列关于丙氨酸的两种手性异构体(Ⅰ和Ⅱ)的说法正确的是()A．Ⅰ和Ⅱ分子中均存在2个手性碳原子B．Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，具有不同的分子极性C．Ⅰ和Ⅱ分子都是极性分子，只含有极性键，不含非极性键D．Ⅰ和Ⅱ的化学键相同，但分子的性质不同【考点】分子结构与性质的综合考查【题点】分子结构与性质的综合考查答案D解析Ⅰ和Ⅱ分子中都只含有1个手性碳原子，都是极性分子，分子中都含有极性键和非极性键，二者互为手性异构体，具有不同的性质。11．X、Y、Z是三种短周期元素，其中X、Y位于同一主族，Y、Z位于同一周期，X原子的最外层电子排布式是2s22p4，Z原子的核外电子数比Y原子少1。下列说法不正确的是()A．CX2(C是原子核内含有6个质子的原子)分子是非极性分子B．ZH3分子的立体构型为平面三角形C．Z4分子是非极性分子D．H2YO4的酸性比H3ZO4强【考点】分子结构与性质的综合考查【题点】分子结构与性质的综合考查答案B解析X原子的最外层电子排布式是2s22p4，即X是氧元素，它在其次周期ⅥA族。Y是与氧同主族的短周期元素，则Y在第三周期ⅥA族，是硫元素。Z与Y在同一周期且Z原子的核外电子数比Y原子少1，则Z在第三周期ⅤA族，是磷元素。磷元素与氮元素同主族，PH3分子与NH3分子的立体构型相像，均为三角锥形。12．(2024·西工大附中高二阶段检测)毒奶粉事务曾一度震惊全国，主要是奶粉中含有有毒的三聚氰胺()。下列关于三聚氰胺分子的说法中正确的是()A．全部氮原子均实行sp3杂化B．一个三聚氰胺分子中共含有15个σ键C．属于极性分子，故极易溶于水D．三聚氰胺分子中同时含有极性键和非极性键【考点】分子结构与性质的综合考查【题点】分子结构与性质的综合考查答案B解析三聚氰胺分子中，处于环上的氮原子实行sp2杂化，A选项错误；由三聚氰胺分子的结构知，它是对称结构，为非极性分子，而水为极性溶剂，故三聚氰胺在水中的溶解度不大，C选项错误；三聚氰胺分子中不存在由同种元素原子形成的共价键，故不存在非极性键，D选项错误。13．双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂，已知H2O2分子的结构如下图所示。H2O2分子不是直线形的，两个H原子犹如在半绽开的书的两面纸上，书面夹角为93°52′，而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′。试回答：(1)下列关于H2O2的说法中正确的是________(填字母)。a．分子中有极性键b．分子中有非极性键c．氧原子的轨道发生sp2杂化d．分子是非极性分子(2)H2O2分子间易形成氢键，该氢键的表示式是_________________________________。(3)H2O2难溶于CS2，主要缘由是______________________________________________。(4)H2O2易溶于水，主要缘由是_______________________________________________。(5)H2O2分子中氧元素的化合价为________，缘由是____________________________________________________________________________________________________。【考点】分子结构与性质的综合考查【题点】分子结构与性质的综合考查答案(1)①ab(2)O—H…O(3)H2O2为极性分子，CS2为非极性分子，依据“相像相溶”规律可知H2O2难溶于CS2(4)H2O2易与H2O分子间形成氢键且H2O和H2O2均为极性分子(5)－1O—O键为非极性键，O—H键为极性键，共用电子对偏向于氧，故氧元素显－1价解析(1)在H2O2中H—O键为极性键，O—O键为非极性键；依据H2O2的立体构型可知，H2O2为极性分子；O原子价层电子对数为eq\f(6＋2,2)＝4，O原子为sp3杂化。(2)H2O2中含有H—O键，故分子间能形成氢键，表示为O—H…O。(3)H2O2为极性分子，CS2为非极性分子，依据“相像相溶”规律知H2O2难溶于CS2。(5)共用电子对的偏移确定元素在化合物中的化合价。14．含氧酸的通式可写为(HO)mROn，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为最强酸。依据试验事实可知硼酸(H3BO3)是弱酸，而亚磷酸(H3PO3)是中强酸。(1)这两种酸的结构简式为____________、____________。(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，它的结构简式为______________。【考点】无机含氧酸结构与酸性【题点】无机含氧酸结构与酸性的综合答案(1)(2)二H3PO3＋2NaOH=Na2HPO3＋2H2O(3)解析由题目所给出的信息可知，硼酸(H3BO3)是弱酸，故H3BO3分子中无非羟基氧原子，即3个O均以羟基形式存在，故其结构简式为，而亚磷酸是中强酸，说明分子中只有一个非羟基氧原子存在，则其结构简式为。由结构简式不难看出，亚磷酸分子中有两个羟基，故为二元酸，而次磷酸是一种一元酸，化学式为H3PO2，分子中含有一个羟基，故它的结构简式为。15．(2024·唐山一中校级期末)均由两种短周期元素组成的A、B、C、D四种化合物分子都含有18个电子，四种化合物分子中所含原子的数目依次为2、3、4、6。A和C分子中各元素原子的个数比均为1∶1，B和D分子中各元素原子的个数比均为1∶2。D可作为火箭推动剂的燃料。请回答下列问题：(