1、课堂探究探究一 物质的溶解性问题导引1为什么NH3在水中溶解度极大？提示：NH3在水中的溶解度极大，除了NH3为极性溶质，H2O为极性溶剂之外，还因为NH3分子与水分子之间形成氢键“”和“”，从而使其在水中的溶解度增大。由此可见，若溶质分子能与溶剂分子形成氢键，可使其溶解度增大。2当向碘水溶液中加入CCl4时，为什么会出现分层的现象？而向分层后的溶液中加入浓KI水溶液时为什么溶液的紫色又变浅？提示：当向碘水中加入CCl4时，由于I2为非极性溶质，CCl4为非极性溶剂，H2O为极性溶剂，所以I2在CCl4中的溶解度大于其在水中的溶解度，所以溶液分层后下层为CCl4层，上层为水层，而溶解在CCl4
2、中的I2较多，故下层为紫红色，上层为无色。再加入KI时，I2KI=KI3，此时的水溶液为KI3溶液。由于I2能与I反应从而增大其在水中的溶解度，故CCl4层溶液的紫色变浅。名师精讲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。如蔗糖和氨易溶于水，难溶于CCl4，因为蔗糖、氨、水都是极性分子；而萘和碘易溶于CCl4，难溶于水，因为萘、碘和CCl4都是非极性分子。离子化合物是强极性物质，很多易溶于水。2氢键溶剂与溶质之间存在氢键，溶解性好，溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就比较小。如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶，就是因为它们与水形成
3、了分子间氢键的原因。3分子结构的相似性“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇分子中的OH与水分子中的OH相近，因而乙醇能与水互溶。当然，乙醇分子由于OH的极性较强，易与H2O形成氢键也是其互溶的原因。而戊醇CH3CH2CH2CH2CH2OH中的烃基较大，烃基是非极性基团，是疏水亲油基团。戊醇在水中的溶解度明显减小。烃基越大的醇在水中的溶解度就越小。羧酸也是如此。4反应如果溶质与水能发生化学反应，也会增大溶质的溶解度。如SO2与水发生反应生成H2SO3，而H2SO3可溶于水，因此，SO2的溶解度较大。【例题1】 将几种物质在水和四氯化碳中的溶解情况填入下表：蔗糖磷酸碘萘(1)水(2)四氯化
4、碳其原因是_。解析：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，得出结论。答案：(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，即极性溶质易溶于极性溶剂，非极性溶质易溶于非极性溶剂方法技巧 一种试剂溶解度的大小一般从以下几个方面进行分析：(1)分子的极性；(2)能否与水分子形成氢键；(3)分子的结构是否相似；(4)是否与水反应。变式训练1 从溴水中提取溴的过程中，可供选择的有机试剂是()A苯、酒精B汽油、甘油C四氯化碳、直馏汽油 D二硫化碳、乙醇解析：从溴水中提取溴要求该有机试剂(萃取剂)必须易溶解溴
5、，且与水难溶，只有这样才能使溴转移到有机溶剂中与水分离。Br2属于非极性分子，易溶于苯、汽油、CCl4、乙醇等有机溶剂，但甘油、酒精由于分子中存在OH能与水互溶，所以不能用作萃取剂，故正确答案为C。答案：C探究二 手性分子问题导引乳酸分子的手性关系手性分子之间有何异同？手性分子有什么用途？提示：手性分子的分子式相同，但空间结构互为镜像，互为同分异构体。手性分子用于生产手性药物、生产手性催化剂等。名师精讲1手性碳原子连接四个互不相同的原子或原子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造成的。如：R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或原子团。判断一种有机物
6、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原子团。2手性异构体和手性分子如果一对分子，它们的组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠，这对分子互称为手性异构体，又叫对映异构体、光学异构体。有手性异构体的分子称为手性分子。如上图所示的两个分子，化学组成完全相同，但是无论如何旋转都不能使二者重叠，它们具有不同的三维结构。显然，结构不同的分子，性质也不同。构成生命体的有机分子绝大多数是手性分子，许多主要的生物活性是通过严格的手性匹配产生分子识别而实现的。3手性分子的用途(1)常见手性分子：构成生命体的绝大多数分子为手性分子。两个手性分子
7、的性质不同，且手性有机物中必含手性碳原子。(2)手性分子的应用：生产手性药物、手性催化剂(手性催化剂只催化或主要催化一种手性分子的合成)。【例题2】 下列化合物中含有手性碳原子的是()ACCl2F2 BCH3CH2OHC D解析：中心原子连有四个不同的原子或基团，化合物的分子才具有手性。A中C原子只连有Cl、F 2种原子，故A项错误；分子中两个C原子分别连有2种和3种不同的原子或原子团，故B项错误；分子中1、3号C原子结构对称，故2号C原子连有3种原子或原子团，1、3号相同均连有3种不同原子或原子团，故C项错误；分子中2号C原子连有CH3、H、COOH、OH 4种不同的原子或原子团，故D项正确
8、。答案：D方法技巧 判断手性分子，关键是找到手性碳原子，故分析手性碳原子是否存在是解这类题的关键。一般要分析目标碳原子连接的原子或原子团是否不同，所处的环境是否有差异。若是手性碳原子则连接的原子或原子团所处的环境是不同的，即连在同一个碳原子上的四个原子或原子团是互不相同的。变式训练2 下列有机物分子中属于手性分子的是()乳酸CH3CH(OH)COOH2丁醇丙三醇A BC D解析：写出各分子的结构简式：、，可知中存在手性碳原子(用*标记的)，而中中间的碳原子连有2个相同的CH2OH，不是手性碳原子。答案：C探究三 无机含氧酸分子的结构与酸性强弱判断问题导引酸性强弱比较实验1上述实验能观察到哪些现
9、象？提示：锥形瓶中CaCO3溶解，产生无色气泡。试管中产生胶状难溶物。2用化学方程式表示CH3COOH、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱。提示：2CH3COOHCaCO3=(CH3COO)2CaCO2H2O，CO2H2ONa2SiO3=Na2CO3H2SiO3。3同种元素的不同含氧酸，其酸性与该元素表现的化合价有什么关系？提示：同一种元素的含氧酸中该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。名师精讲1无机含氧酸分子的酸性无机含氧酸分子的结构无机含氧酸分子之所以能显示酸性，是因为其分子中含有OH，而OH上的H在水分子的作用下能够转化成H而显示一定的酸性。如HNO3、H2SO4、H3PO4的结构式分
10、别为：特别提醒 无机含氧酸和有机羧酸都是共价化合物而非离子化合物，它们在熔融状态(即液态)下不电离(如纯硫酸中只含有H2SO4分子)，在水溶液中OH键断裂，全部或部分电离出H而显酸性。2比较无机含氧酸酸性强弱的方法无机含氧酸分子之所以显酸性，是因为其分子中含有OH，而OH上的H在水分子的作用下能够电离出H，而显示一定的酸性。(1)对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)含氧酸可表示为(HO)mROn，若R相同，n值越大，酸性越强。(3)同主族元素或同周期元素最高价含氧酸的酸性比较，根据非金属性强弱去比较，如HClO4H2SO4，H2SO4H2SeO4。(4)根据
11、羟基氧原子数判断(5)根据电离度来判断如：(H3PO4)(HClO)，酸性H3PO4HClO(6)根据化学反应判断如H2SO4Na2SO3=Na2SO4H2OSO2，酸性：H2SO4H2SO3H2OCO2Ca(ClO)2=CaCO32HClO，酸性：H2CO3HClO【例题3】 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(mn)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(mn)的关系见下表。mn0123含氧酸酸性强弱弱中强强很强实例HClOH3PO4HNO3HClO4试简要回答下列问题：(1)按此规则判断H3AsO4、H2CrO4、HM
12、nO4酸性由强到弱的顺序为_。(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_。解析：(1)根据题中非羟基氧原子数与酸性强弱的关系可知，酸性强弱依次为：HMnO4H2CrO4H3AsO4。(2)已知H3PO3为中强酸，H3AsO3为弱酸，根据表中信息可推出H3PO3含一个非羟基氧，H3AsO3不含非羟基氧，由此可写出两者的结构式。(3)H2CO3中非羟基氧原子数目为1，应为中强酸，与通常认为它是弱酸不一致，
13、原因是溶于水的那部分CO2不能完全转化为H2CO3。答案：(1)HMnO4H2CrO4H3AsO4(2)(3)中强不一致溶于水的那部分CO2并不能完全转化为H2CO3方法技巧 从分子组成来看，无机含氧酸可以写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，导致ROH中O的电子向R偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易电离出H，即酸性越强。变式训练3 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n0为弱酸，n1为中强酸，n2为强酸，n3为很强酸。根据实验事实可知硼酸(H3BO3)是弱酸，而亚磷酸(H3PO3)是中强酸。(1)这两种酸的结构式分别为_、_。(2)亚磷酸是_元酸，它和过量的NaOH溶液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_。解析：由题给信息可知，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，其结构式为，而亚磷酸是中强酸，说明其分子中有两个羟基，则其结构式为。由结构式不难看出，亚磷酸分子中有两个羟基，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，故它的结构式为。答案：(1) (2)二H3PO32NaOH=Na2HPO32H2O(3)