(共39张PPT)
第二课时 分子间的作用力 分子的手性
素养目标
1.熟悉两种常见的分子间作用力:范德华力和氢键;了解分子内氢键和分子间氢键在自然界中的广泛存在及重要作用,培养宏观辨识与微观探析的核心素养。
2.结合实例初步认识分子的手性以及手性分子在生命科学和药物合成中的应用,培养科学态度和社会责任方面的核心素养。
知识铺垫
必备知识
正误判断
1.HF、HCl、HBr、HI中,HF沸点较高是因为HF分子间存在氢键;而HCl、HBr、HI的沸点逐渐升高的原因是分子间作用力依次
增大。
2.分子式为C4H10的丁烷有两种,其结构简式分别是CH3CH2CH2CH3和
,二者互为同分异构体,其熔、沸点不同(填“相同”或“不同”)。
知识铺垫
必备知识
正误判断
1.分子间的作用力
(1)范德华力及其对物质性质的影响。
知识铺垫
必备知识
正误判断
(2)氢键及其对物质性质的影响。
①定义:由已经与电负性很大的原子(如N、F、O)形成共价键的
氢原子与另一个电负性很大的原子之间产生的作用力。
②表示方法:氢键通常用X—H…Y—表示,“—”表示共价键,“…”表示形成的氢键。
③分类:氢键可分为分子间氢键和分子内氢键。
④氢键对物质性质的影响:氢键主要影响物质的熔、沸点,分子间氢键使物质熔、沸点升高,分子内氢键使物质熔、沸点降低。
知识铺垫
必备知识
正误判断
【微思考1】“氢键是一种特殊的共价键,即电负性很大的原子和氢原子形成的共价键”的说法对吗?为什么?
提示:该说法不对。氢键不属于化学键,它属于一种较强的分子间作用力,其强度:共价键>氢键>范德华力。
知识铺垫
必备知识
正误判断
(3)溶解性。
①影响物质溶解性的外界因素主要有温度、压强等。
②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,难溶于四氯化碳;萘和碘易溶于四氯化碳,难溶于水。
③氢键:溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好(填“越好”或“越差”)。
④分子结构的相似性:溶质和溶剂的分子结构相似程度越大,其溶解性越好。如乙醇与水互溶,而戊醇在水中的溶解度相对较小。
知识铺垫
必备知识
正误判断
2.手性
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(或对映异构体)。有手性异构体的分子叫做手性分子。
手性分子在生命科学和药物生产方面有广泛的应用。对于手性药物,一个异构体可能是有效的,而另一个异构体可能是无效甚至是有害的。
【微思考2】判断一个碳原子是否手性碳原子的关键是什么?
提示:分析该碳原子是否连有四个互不相同的原子或基团。
知识铺垫
必备知识
正误判断
1.氢键的形成都会使物质的熔、沸点升高。
( )
2.氢键是一种特殊的化学键,它广泛存在于自然界中的物质中。
( )
3.HF的沸点较高,是因为H—F键的键能很大。( )
4.CH4难溶于水,NH3易溶于水。( )
5.HOCH2CH2OH比CH3OH在水中的溶解度小。( )
6.分子
中含有两个手性碳原子。( )
答案:1.× 2.× 3.× 4.√ 5.× 6.×
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
分子间作用力对物质性质的影响
问题探究
1.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。
(1)PtCl2(NH3)2是平面四边形结构还是四面体结构?
提示:根据PtCl2(NH3)2可以形成两种固体,即其有两种不同结构的同分异构体,故其结构应为平面四边形结构,若为四面体结构则无同分异构体。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
(2)淡黄色的PtCl2(NH3)2是极性分子还是非极性分子?其分子的空间结构是怎样的?
提示:淡黄色的PtCl2(NH3)2在水中溶解度较小,根据相似相溶规律应为非极性分子,其分子的空间结构为
。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
(3)黄绿色的PtCl2(NH3)2是极性分子还是非极性分子?其分子的空间结构是怎样的?
提示:黄绿色的PtCl2(NH3)2在水中溶解度较大,应为极性分子,其分子的空间结构为
。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
(1)工业上用水蒸气蒸馏法将A和B进行分离,首先被蒸出的成分是哪一种?为什么?
提示:首先被蒸出的物质为A。因为A易形成分子内氢键,B易形成分子间氢键,B的沸点比A的高。
(2)在第ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的氢化物中,NH3、H2O、HF三者的相对分子质量分别小于同主族其他元素的氢化物,为什么其熔、沸点却比其他元素的氢化物高?
提示:因为NH3、H2O、HF分子间分别能形成氢键,同主族其他元素的氢化物分子间不能形成氢键,所以NH3、H2O、HF的熔点和沸点高于同主族其他元素的氢化物。
探究1
探究2
素养脉络
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深化拓展
1.分子间作用力对物质性质的影响
(1)分子间作用力对物质熔、沸点的影响。
一般来说,组成和结构相似的分子构成的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高。
(2)分子间作用力对物质溶解性的影响。
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。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
②氢键:若溶剂与溶质分子之间可以形成氢键,则溶解性好;若溶质分子不能与水分子形成氢键,在水中溶解度就相对较小。如NH3极易溶于水,甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶,就是因为这些物质的分子与水分子之间能够形成氢键。
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,能与H2O形成氢键也是其互溶的原因。而戊醇(CH3CH2CH2CH2CH2OH)分子中的烃基较大,烃基是非极性基团,是疏水亲油基团,导致戊醇在水中的溶解度比乙醇小。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。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
2.范德华力、氢键、化学键的比较
概念
范德华力
氢键
共价键
定义
物质分子之间普遍存在的一种作用力
已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的静电作用
原子间通过共用电子对所形成的相互作用
作用微粒
分子
H与N、O、F
原子
特征
无方向性和饱和性
有方向性和饱和性
有方向性和饱和性
强度
共价键>氢键>范德华力
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
概念
范德华力
氢键
共价键
影响
强度的
因素
①随分子极性的增大而增大
②分子组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大
对于X—H…Y,X、Y的电负性越大,Y原子的半径越小,作用越强
成键原子半径和共用电子对数目。键长越小,键能越大,共价键越稳定
对物质
性质的
影响
①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质
②组成和结构相似的物质,随相对分子质量的增大,物质的熔、沸点升高,如CF4①分子间氢键的存在,使物质的熔、沸点升高,在水中的溶解度增大。如熔、沸点:H2O>H2S
②分子内氢键降低物质的熔、沸点
共价键键能越大,分子稳定性越强
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例1下列说法错误的是( )
A.卤化氢中,以HF沸点最高,是由于HF分子间可以形成氢键
B.邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点低
C.H2O的沸点比HF的沸点高,是由于水分子间形成的氢键键能大
D.氨气极易溶于水与氨气分子和水分子之间可以形成氢键有关
答案:C
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
解析:因HF分子间可以形成氢键,所以沸点:HF>HI>HBr>HCl,A正确;邻羟基苯甲醛可以形成分子内氢键,而对羟基苯甲醛的氢键只存在于分子间,所以对羟基苯甲醛的熔、沸点高,B正确;根据F原子半径小于O原子半径,可知(HF)n中氢键键长比水中氢键键长小、键能大,但由于一个HF分子只能与两个相邻的HF分子形成氢键,而一个H2O分子可与四个相邻的H2O分子形成氢键,故H2O的沸点比HF的沸点高,C错误;氨气在水中的溶解性与NH3分子和H2O分子之间形成氢键有关,D正确。
探究1
探究2
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规律总结
氢键对物质性质的影响
(1)对物质熔、沸点的影响。
①某些氢化物分子间可以形成氢键,如H2O、NH3、HF等,氢键会使这些氢化物沸点较高,如H2O>H2Te>H2Se>H2S。
②分子内氢键对物质性质的影响与分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。邻羟基苯甲醛可以形成分子内氢键,对羟基苯甲醛可以形成分子间氢键,因此对羟基苯甲醛的熔、沸点分别比邻羟基苯甲醛的熔、沸点高。
(2)对物质密度的影响:氢键的存在,会使某些物质的密度出现反常,如液态水变为冰,密度会变小。
探究1
探究2
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(3)对物质溶解度的影响:若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键,则溶解性好;若溶质分子不能与水分子形成氢键,则在水中溶解度就相对较小。如NH3极易溶于水,甲醇、乙醇、乙酸等能与水以任意比混溶,就是因为它们与水形成了分子间氢键。
(4)氢键对物质结构的影响:氢键的存在使一些物质具有一些特殊结构,如冰晶体的孔穴结构使其体积膨胀。
探究1
探究2
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随堂检测
变式训练1-1下列物质的变化中,破坏的主要是范德华力的是( )
A.碘单质的升华
B.NaCl溶于水
C.将冰加热变为液态
D.NH4Cl受热分解
答案:A
解析:碘升华只是状态发生了变化,破坏的是范德华力,没有破坏化学键;NaCl溶于水,会破坏离子键;冰由固态变为液态,破坏的主要是氢键;NH4Cl受热分解,破坏的是化学键(包括共价键和离子键)。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
变式训练1-2关于氢键的下列说法正确的是( )
A.每个水分子内含有两个氢键
B.在水蒸气、水和冰中都含有氢键
C.分子间形成氢键能使物质的熔点和沸点升高
D.HF的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键
答案:C
解析:氢键不属于化学键,它主要影响物质的物理性质。水分子内只有共价键而无氢键,A项不正确;水蒸气分子间距离太大,不能形成氢键,B项不正确;HF稳定性很强与氢键无关,是因为H—F键键能大。
探究1
探究2
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随堂检测
分子的手性
问题探究
1.两种乳酸分子在结构上的相同点和差异点是什么?
提示:两种乳酸分子的组成基团完全相同,独立分析二者结构相同,但是不能“重叠”,而是呈镜像对称。
探究1
探究2
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随堂检测
提示:1个。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
3.有机物
具有手性,其与H2发生加成反应后,其产物还有手性吗?
提示:原有机物中与—OH相连的碳原子为手性碳原子;与H2加成后,与该碳原子相连的CH2=CH—变为CH3—CH2—,此时该碳原子连有两个乙基,不再具有手性。
探究1
探究2
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深化拓展
手性分子的判断方法
(1)观察实物分子与其镜像能否重合,如果不能重合,说明是手性分子,两种分子互称手性异构体(或对映异构体)。如图:
(2)观察有机物分子中是否有手性碳原子,如果有一个手性碳原子,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。
探究1
探究2
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素能应用
典例2下列化合物分子中含有手性碳原子的是( )
A.CCl2F2
B.CH3CH2OH
答案:D
探究1
探究2
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解析:中心原子连有四个不同的原子或基团时,该化合物的分子具有手性,连有四个不同原子或基团的碳原子叫手性碳原子。
规律总结
判断手性分子,一般是先找到手性碳原子,故分析目标分子中是否存在手性碳原子是解这类题的关键。若是连在同一个碳原子上的四个原子或原子团是互不相同的,则该碳原子就是手性碳原子。
探究1
探究2
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随堂检测
变式训练2-1莽草酸的结构简式如图所示(分子中只有C、H、O三种原子)。其分子中手性碳原子的个数为( )
A.1
B.2
C.3
D.4
答案:C
解析:莽草酸分子中六元环上与羟基相连的碳原子都是手性碳原子。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
变式训练2-2下列物质的分子中不具有手性碳原子的是( )
B.氨基乙酸:H2N—CH2—COOH
C.丙醛糖:CH2OH—CH(OH)—CHO
D.α-氨基丙酸:CH3—CH(NH2)—COOH
答案:B
解析:有机分子中连接四个不同原子或原子团的碳原子称为手性碳原子。A、C、D选项的分子中,处于中间位置的碳原子均连有一个氢原子和三个不同的其他原子团,该碳原子是手性碳原子,不符合题意;B项分子中间的碳原子上连有两个氢原子,不是手性碳原子。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
1.物质在不同溶剂中的溶解性,一般遵循“相似相溶”规律。下列装置中,不宜用作HCl尾气吸收的是( )
答案:C
解析:A、D项装置可防止倒吸;B项因HCl不溶于CCl4,也可防止倒吸;利用C项装置吸收HCl会发生倒吸,容易引发实验事故。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
2.下列关于氢键的说法正确的是( )
A.由于氢键的作用,使NH3、H2O、HF的沸点高于同主族其他元素气态氢化物的沸点
B.氢键只能存在于分子间,不能存在于分子内
C.根据氢键键能的大小可知,沸点高低顺序为HF>H2O>NH3
D.相同量的水在气态、液态和固态时均有氢键,且氢键的数目依次增多
答案:A
探究1
探究2
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解析:NH3、H2O、HF在与其同族简单氢化物中,沸点相对较高,其原因是NH3、H2O、HF分子之间可以形成氢键,A项正确;氢键可以存在于分子间,也可以存在于分子内,B项错误;沸点高低还与分子间可以形成的氢键数目有关,根据通常情况下三种物质的存在状态,可知三种物质中水的沸点最高,C项错误;气态物质分子间距离大,分子之间不能形成氢键,D项错误。
探究1
探究2
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随堂检测
3.下列物质不存在手性异构体的是( )
A.BrCH2CHOHCH2OH
C.CH3CHOHCOOH
D.CH3COCH2CH3
答案:D
解析:若同一个碳原子上连接四个不同的原子或原子团,则该碳原子称为手性碳原子,含有一个手性碳原子的物质存在手性异构体。D项中物质不含手性碳原子,不存在手性异构体。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
4.(双选)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结构和性质不完全相同
B.Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称,分子具有不同的极性
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
答案:AD
解析:当四个不同的原子或原子团连接在同一个C原子上时,这个C原子称为手性C原子。但是,互为手性异构的两种分子中的化学键及分子的极性都是相同的。
探究1
探究2
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随堂检测
5.试比较下列羧酸的酸性强弱(填“>”“<”或“=”):
HCOOH ?CH3COOH;CH3COOH
;
CH3CH2COOH CF3COOH。?
答案:> < <
解析:烷基是推电子基团,烷基中碳原子数越多,形成的羧酸的酸性越弱;当烷基中含有电负性较大的原子(如F、Cl)时,羧酸的酸性增强。第三节 分子结构与物质的性质
第一课时 共价键的极性
课后篇素养形成
夯实基础轻松达标
1.下列说法正确的是( )
A.含有非极性键的分子一定是非极性分子
B.非极性分子中一定含有非极性键
C.由极性键形成的双原子分子一定是极性分子
D.分子的极性与键的极性无关
答案C
解析含有非极性键的分子不一定是非极性分子,如H2O2;非极性分子中不一定含有非极性键,如CH4、CO2均是非极性分子,却不含非极性键;分子的极性不仅与键的极性有关,还与分子空间结构有关。
2.X、Y为两种不同的元素,下列化学式表示的物质一定为极性分子的是( )
A.XY
B.XY2
C.XY3
D.XY4
答案A
解析A项,在XY分子中X、Y是不同的原子,吸引电子能力不同,正、负电荷中心不重合,一定是极性分子;B项,三原子在同一条直线上时就是非极性分子,如CO2;C项,四原子若在同一平面内就是非极性分子,如BF3,不在同一平面内就是极性分子,如NH3;D项,该分子若是正四面体结构,则是非极性分子。
3.(双选)下列关于粒子结构的描述错误的是( )
A.CS2、C2H2、BeCl2都是直线形分子
B.CCl4和CHCl3均是四面体形的非极性分子
C.H2S和NH3均是由极性键构成的极性分子
D.HCl和HS-均是含有一个极性键的极性分子
答案BD
解析由于C—H键的键长小于C—Cl键的键长,故CH2Cl2的空间结构不是对称的正四面体形,因而属于极性分子,B错误;HS-不是分子,是阴离子,D项错误。
4.(双选)通常状况下,NCl3是一种油状液体,其分子空间结构与氨分子相似,下列对NCl3的有关叙述正确的是
( )
A.NCl3分子中N—Cl键的键长比CCl4分子中C—Cl键的键长大
B.NCl3分子是非极性分子
C.NCl3分子中的所有原子均达到8电子稳定结构
D.NBr3与NCl3分子的空间结构相似
答案CD
解析C原子的原子半径大于N原子的原子半径,所以CCl4中C—Cl键的键长比NCl3中N—Cl键的键长大,A错误;NCl3分子的空间结构与氨分子相似,都是三角锥形结构,氨分子是极性分子,所以NCl3分子也是极性分子,B错误;NCl3分子中N原子最外层电子数为5+3=8,NCl3分子中Cl原子最外层电子数为7+1=8,所以N原子和Cl原子均达到8电子稳定结构,C正确;NBr3与NCl3分子的空间结构都是三角锥形,D项正确。
5.(2019上海等级考)下列说法不正确的是( )
A.含有共价键的化合物就是共价化合物
B.含有极性键的分子可能是非极性分子
C.有电子转移的反应是氧化还原反应
D.水溶液中能完全电离的电解质是强电解质
答案A
解析含有共价键的化合物也可能是离子化合物,如NaOH、NH4Cl等,A项错误;含有极性键的分子可能是非极性分子,如CH4,B项正确;有电子转移的反应一定是氧化还原反应,C项正确;水溶液中能完全电离的电解质是强电解质,D项正确。
6.(双选)科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°,下列有关N(NO2)3的说法正确的是( )
A.分子中N、O间形成的共价键是非极性键
B.分子中四个氮原子共平面
C.该物质的分子是极性分子
D.该物质分子中氮原子之间的共价键均为σ键
答案CD
解析N和O两种原子属于不同非金属元素的原子,它们之间形成的共价键是极性键,A项错误;因为该分子中N—N—N键角都是108.1°,所以该分子中四个氮原子不可能共平面,B项错误;由该分子的空间结构可知,分子空间结构不对称,是极性分子,C项正确;该物质分子中氮原子之间的共价键都是单键,故均为σ键,D项正确。
7.过氧化氢(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂,已知H2O2分子的空间结构如图所示。H2O2分子不是直线形的,两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上,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)H2O2分子的电子式为 ,结构式为 。?
(2)H2O2分子中存在 (填“极性”或“非极性”,下同)键和 键,为 分子。?
(3)H2O2分子中氧元素的化合价为 ,原因是?
?
。?
答案(1)H H—O—O—H
(2)极性 非极性 极性
(3)-1价 O—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(2)H2O2分子的空间结构为不对称结构,应为极性分子,含有O—O非极性键和O—H极性键。
提升能力跨越等级
1.(双选)通常把原子总数相同及价电子总数也相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同,则下列有关说法正确的是( )
A.CH4和N是等电子体,键角均为60°
B.N和C是等电子体,均为平面正三角形结构
C.H3O+和PCl3是等电子体,均为三角锥形结构
D.B3N3H6和苯是等电子体,二者都是非极性分子
答案BD
解析解题关键是利用等电子体具有相似结构,判断键角和分子的空间结构。CH4和N是等电子体,都是正四面体结构,键角均为109°28',A项不正确;N和C是等电子体,均为平面正三角形结构,B项正确;H3O+和PCl3价电子总数不相等,不是等电子体,C项不正确;B3N3H6与苯是等电子体,两种分子的空间结构相似,二者都是非极性分子,D项正确。
2.S2Cl2是橙黄色液体,少量泄漏会产生有窒息性气味的气体,喷水雾可减慢挥发,并产生酸性悬浊液,其分子结构如下图所示。下列关于S2Cl2的说法错误的是( )
A.为非极性分子
B.分子中既含有极性键,又含有非极性键
C.与S2Br2结构相似
D.与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2+2H2OSO2↑+3S↓+4HCl
答案A
解析从S2Cl2分子的空间结构可知,该分子空间结构不对称,为极性分子。
3.下列叙述正确的是( )
A.NH3、CO、CO2都是极性分子
B.CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子
C.HCl、H2S、NH3分子中的中心原子的杂化方式分别是sp、sp2、sp3
D.CS2、H2O、C2H2都是直线形分子
答案B
解析A项中CO2属于非极性分子;C项,中心原子S、N均采取sp3方式杂化,形成HCl分子时,氯原子没有采取轨道杂化;D项,H2O分子中的O原子上有2对孤电子对,H2O分子空间结构为V形。
4.小明同学在学习钠的化合物的性质时,记录了以下四个化学反应方程式:
①Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓
②Na2CO3+H2SO4Na2SO4+H2O+CO2↑
③Na2CO3+H2SO3Na2SO3+H2O+CO2↑
④Na2SO3+H2SO4Na2SO4+H2O+SO2↑
请你根据学过的知识判断,4个反应中涉及的4种含氧酸中酸性最强的是( )
A.H2SO4
B.H2SO3
C.H2SiO3
D.H2CO3
答案A
解析都是二元酸,根据较强酸可以生成较弱酸的反应规律,4种含氧酸的酸性强弱顺序是:H2SO4>H2SO3>H2CO3>H2SiO3。
5.(双选)短周期元素X、Y、Z和W的原子序数依次增大。X原子的s能级电子总数是p能级电子总数的2倍,Y与X同主族,Z和W原子中未成对电子数之比为2∶1。下列说法错误的是( )
A.XW4为非极性分子
B.Y、Z、W最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是WC.ZW2分子是由极性键构成的极性分子
D.XW4、YW4、ZW2分子中的中心原子均为sp杂化
答案BD
解析短周期元素X、Y、Z和W的原子序数依次增大,X原子的s能级电子总数是p能级电子总数的2倍,则X是C元素;Y与X同主族,则Y是Si元素;Z和W原子中未成对电子数之比为2∶1,且二者原子序数都大于Y,则Z是S元素、W是Cl元素。
CCl4分子为正四面体结构,正负电荷重心重合,为非极性分子,A项正确;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性Si6.20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
0
1
2
3
含氧酸酸性强弱
弱
中强
强
很强
实例
HClO
H3PO4
HNO3
HClO4
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)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 。?
答案(1)H3AsO4(2)中强 不一致 溶于水的那部分CO2并不能完全转化为H2CO3
解析(1)根据非羟基氧原子数与酸性强弱的关系可得:
H3AsO4 H2CrO4 HMnO4
m-n
1
2
3
酸性:H3AsO4(2)H2CO3中非羟基氧原子数为1,应为中强酸,与通常认为的碳酸是弱酸不一致。其可能原因是溶于水的那部分CO2并不能完全转化为H2CO3。
7.已知与碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第一个长周期,短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3,它们形成化合物的分子式是XY4。试回答:
(1)X元素的基态原子的电子排布式为 ,Y元素原子的最外层电子的轨道表示式为 。?
(2)若X、Y两元素电负性分别为1.8和3.0,试判断XY4中X与Y之间的化学键为 (填“共价键”或“离子键”)。?
(3)该化合物分子的空间结构为 形,中心原子的轨道杂化类型为 ,分子为 (填“极性分子”或“非极性分子”)。?
答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2
(2)共价键 (3)正四面体 sp3杂化 非极性分子
解析依题意,X为第四周期第ⅣA族元素Ge,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2,Y元素原子的最外层电子数比内层电子总数少3,则Y是Cl元素,Cl元素原子最外层电子的轨道表示式为。GeCl4分子中Ge与Cl形成的是极性共价键,分子的空间结构为正四面体形,中心原子为sp3杂化,为非极性分子。
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北斗卫星导航系统是中国自行研制并开发的,其中第八颗和第九颗北斗卫星是被长征三号甲运载火箭送入太空预定转移轨道的。已知运送卫星的火箭所需燃料除液态过氧化氢外,还有另一种液态氮氢化合物。已知该化合物中氢元素的质量分数为12.5%,相对分子质量为32,结构分析发现该分子结构中只有单键。
(1)该氮氢化合物的电子式为 ,其中N原子采取 杂化方式,该分子是 (填“极性”或“非极性”)分子。?
(2)若该物质与液态过氧化氢恰好完全反应,产生两种无毒又不污染环境的物质,在该反应的反应物和生成物中既含有极性键又含有非极性键的是 ,只含有非极性键的是 ,只含有极性键的是 。?
(3)NH3分子中的N原子上有一对孤电子对,能发生反应:NH3+HClNH4Cl。试写出将上述氮氢化合物通入足量盐酸时,发生反应的化学方程式: 。?
(4)“笑气”(N2O)是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式);又已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连,则N2O的电子式可表示为 ,由此可知它 (填“含有”或“不含”)非极性键。?
答案(1)H sp3 极性
(2)N2H4和H2O2 N2 H2O
(3)N2H4+2HClN2H6Cl2
(4 含有
解析(1)由该物质的相对分子质量和氢元素的质量分数,计算可知其分子式为N2H4,它的结构可看作是NH3分子中的一个H原子被—NH2取代后所得,该分子的结构式为,分子中的键全部是单键,故N原子的杂化方式与NH3分子中的N原子杂化方式相同,也是sp3杂化,该分子为极性分子。
(2)两者反应后生成的物质无毒又不污染环境,故得到的是N2和H2O,反应的化学方程式为N2H4+2H2O2N2+4H2O,两种反应物中都含有极性键和非极性键,在生成物H2O中只含有极性键,N2中只含有非极性键。
(3)因为在N2H4分子中的N原子上各有一对孤电子对,故一分子N2H4能与两分子HCl反应,反应的化学方程式为N2H4+2HClN2H6Cl2。
(4)因为N2O和CO2分子结构相似,故都为直线形,CO2的结构式为OCO,而N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连,故N2O的结构式为NNO,其电子式为,分子中既含有氮氧极性键又含有氮氮非极性键。第二课时 分子间的作用力 分子的手性
课后篇素养形成
夯实基础轻松达标
1.从碘水中提取碘,可供选择的有机溶剂是( )
A.苯、酒精
B.汽油、甘油
C.四氯化碳、分馏汽油
D.二硫化碳、乙醇
答案C
解析从碘水中提取碘要求碘在该有机溶剂(萃取剂)中的溶解度比在水中的溶解度大,且有机溶剂与水互不相溶,只有这样才能使碘转移到有机溶剂中与水分离。碘属于非极性分子,易溶于苯、分馏汽油、CCl4、乙醇等有机溶剂,但甘油、酒精(乙醇)由于分子中存在—OH,能与水互溶,所以不能用作萃取剂,故答案为C。
2.下列几种氢键:
①O—H…O ②N—H…N ③F—H…F ④O—H…N
其强度由强到弱的排列顺序是( )
A.③①④②
B.①②③④
C.③②①④
D.①④③②
答案A
解析F、O、N的电负性依次减小,F—H、O—H、N—H键的极性依次减小,所以氢键F—H…F最强,其次是O—H…O,再次是O—H…N,最弱的是N—H…N,答案选A。
3.你认为下列说法不正确的是( )
A.氢键既可存在于分子之间,也能存在于某些物质的分子之内
B.对于组成和结构相似的分子,其范德华力随着相对分子质量的增大而增大
C.分子之间形成的氢键与分子内形成的氢键都会使物质的沸点升高
D.冰融化时只克服分子间作用力,分子内共价键未受破坏
答案C
解析分子之间形成的氢键使物质的沸点升高,分子内形成的氢键不能使物质的沸点升高,C项错误。
4.下列物质分子间不能形成氢键的是( )
A.
B.
C.H2O
D.CH3CH2OH
答案A
解析可以形成分子内氢键,分子之间不存在氢键,故选A。
5.溴单质、碘单质在四氯化碳中比在水中溶解度大的原因是( )
A.溴单质、碘单质和四氯化碳中都含有卤素
B.溴、碘是单质,四氯化碳是化合物
C.Br2、I2是非极性分子,CCl4也是非极性分子,而水是极性分子
D.以上说法都不对
答案C
解析Br2、I2以及CCl4都是非极性分子,而水是极性分子,根据“相似相溶”规律可知溴、碘单质在四氯化碳中比在水中溶解度大。
6.(双选)下列说法正确的是( )
A.极性分子构成的溶质一定易溶于极性分子构成的溶剂之中,非极性分子构成的溶质一定易溶于非极性分子构成的溶剂中
B.四氯化碳分子是非极性分子,所以溴难溶于水而易溶于四氯化碳,符合相似相溶原理
C.白磷分子是非极性分子,水分子是极性分子,而二硫化碳是非极性分子,所以白磷难溶于水而易溶于二硫化碳
D.水分子是极性分子,二氧化碳可溶于水,因此二氧化碳是极性分子
答案BC
解析很多有机物分子都是极性分子,但因为极性很弱,所以大部分难溶于水,易溶于有机溶剂,A项错误;Br2、白磷、CCl4、CS2都是非极性分子,B、C项正确;二氧化碳(OCO)是非极性分子,D项错误。
7.下列有机物分子中含有两个手性碳原子的是( )
A.
B.
C.
D.
答案B
解析由有机物的结构简式可以看出,A、C、D三项物质的分子中没有手性碳原子;B项中每个与氯原子相连的碳原子都是手性碳原子。
8.(1)CrO2Cl2常温下为深红色液体,能与CCl4、CS2等互溶,据此判断CrO2Cl2可能是 (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分子的空间结构是 。CO2与CS2相比, 的沸点较高。?
答案(1)非极性 (2)①③ 直线形 CS2
解析(1)CCl4、CS2是非极性溶剂,根据相似相溶规律,CrO2Cl2可能是非极性分子。
(2)苯、CH3OH、HCHO、CS2、CCl4分子中碳原子的杂化方式分别是sp2、sp3、sp2、sp、sp3。CS2、CO2分子的空间结构都是直线形,根据组成和结构相似的物质,相对分子质量越大范德华力越大,可知CS2的沸点高于CO2。
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1.电影《泰坦尼克号》讲述了一个凄婉的爱情故事,导致这一爱情悲剧的罪魁祸首就是冰山。以下对冰的描述不正确的是( )
A.冰的密度小于水,冰山浮在水面上,导致游轮被撞沉
B.在冰中存在分子间氢键,导致冰山硬度大,能撞沉游轮
C.在冰中每个水分子最多能形成四个氢键
D.在冰中含有的作用力只有共价键和氢键
答案D
解析水在形成冰时,由于氢键的存在,使得密度减小,故冰浮在水面上;在冰中每个水分子最多形成四个氢键,它们分别为水分子中每个O原子能与两个氢原子形成两个氢键,而分子中的两个氢原子分别与另外的水分子中的氧原子形成氢键;在水分子内含有O—H共价键,水分子间存在氢键,同时也存在范德华力。
2.在“石蜡→液体石蜡→石蜡蒸气→裂化气”的变化过程中,被破坏的作用力依次是( )
A.范德华力、范德华力、范德华力
B.范德华力、范德华力、共价键
C.范德华力、共价键、共价键
D.共价键、共价键、共价键
答案B
解析本题考查微粒之间的作用力。“石蜡→液体石蜡→石蜡蒸气”是石蜡的固、液、气三种状态的转变,属于物理变化,需要克服分子之间的范德华力;“石蜡蒸气→裂化气”是化学变化,破坏的是分子内的共价键,所以选B。
3.下列对分子及其性质的解释中,不正确的是( )
A.碘易溶于四氯化碳、甲烷难溶于水都可用“相似相溶”规律解释
B.乳酸[CH3CH(OH)COOH]分子中存在一个手性碳原子
C.H2O比H2S稳定是由于水分子间可以形成氢键
D.实验测定,接近100
℃的水蒸气的相对分子质量较大,这与水分子的相互缔合有关
答案C
解析碘是非极性分子,易溶于非极性溶剂四氯化碳,甲烷属于非极性分子,难溶于极性溶剂水,所以都可用“相似相溶”规律解释,A正确;碳原子连接四个不同的原子或原子团时,该碳原子为手性碳原子,所以中加“
”的碳原子为手性碳原子,B正确;H2O的沸点比H2S高是由于水分子间可以形成氢键,H2O比H2S稳定是由于水分子中的H—O键比硫化氢分子中的H—S键强,C错误;水分子之间可以通过氢键而缔合,D项正确。
4.现已知O3分子为V形结构,O3在水中的溶解度和O2比较( )
A.O3在水中的溶解度和O2一样大
B.O3在水中的溶解度比O2小
C.O3在水中的溶解度比O2要大
D.无法比较
答案C
解析因O3分子为V形结构,为弱极性分子,而O2为非极性分子,根据“相似相溶”规律可知,O3在水中的溶解度比O2大,C项正确。
5.当一个碳原子连接四个不同的原子或原子团时,该碳原子叫“手性碳原子”。下列化合物分子中含有2个手性碳原子的是( )
A.
B.
C.
D.
答案C
解析由题意可知,A项、B项与D项所示分子中各有1个手性碳原子;C项所示分子中有2个手性碳原子。
6.(双选)下列说法不正确的是( )
A.HClO、H2CO3、HNO3、HClO4的酸性依次增强
B.苹果酸分子中含有1个手性碳原子
C.HCl、NH3、C2H5OH均易溶于水的原因之一是可与H2O分子形成氢键
D.以极性键结合的分子一定是极性分子
答案CD
解析HCl与H2O分子间不能形成氢键,C项错误;以极性键结合的分子,若空间结构对称,则该分子为极性分子,D项错误。
7.水分子间通过“氢键”的作用,可以形成缔合分子(H2O)n。在冰中,每个水分子被4个水分子包围,形成变形的四面体,通过“氢键”相互连接成庞大的冰。
(1)1
mol水分子形成的冰中有 mol“氢键”。?
(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的微粒,其电离方程式为 。?
(3)用x、y、z分别表示H2O、H2S、H2Se的沸点(℃),则x、y、z的大小关系是 ,其判断依据是 。?
答案(1)2
(2)2H2OH3O++OH-
(3)x>z>y H2O分子间可以形成氢键;H2Se的相对分子质量大于H2S,故沸点:H2O>H2Se>H2S,即x>z>y
解析H2O分子中的O原子上有两对孤电子对,可与另外2个H2O分子中的H形成2个氢键,H2O分子中的2个H可与另外的水分子中的氧原子形成氢键,一个H2O分子最多可以形成4个氢键,由于氢键存在于水分子之间,故1
mol
H2O形成的冰中约有2
mol氢键。H2O电离后形成的两种所含电子数相同的离子是H3O+和OH-。
8.3-氯-2-氨基丁酸的结构简式为
一个3-氯-2-氨基丁酸分子中含有 个手性碳原子。其中一对对映异构体用简单的投影式表示为和,则另一对对映异构体的简单投影式为和 。?
答案2
解析根据手性碳原子周围连接四个不同的原子或原子团可以判断该物质分子中的手性碳原子个数;参照实例可以知道对映异构体的关系就像我们照镜子一样,其另一种就是该种物质在镜子中的“镜像”。
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(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一。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.下列化合物中含有手性碳原子的是 (用序号表示)。?
①丙烯酸甲酯:CH2CHCOOCH3
②葡萄糖:
③CHClBrCH2F
④甘油:
⑤2-氨基丁酸:
⑥乳酸:
(2)化学是一门美丽的学科,它向我们展示了微观世界中分子、原子的相关规律。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 (用序号表示)。?
①H3PO4 ②HClO ③H3BO3 ④HNO2
答案(1)手性异构体(或对映异构体) ②③⑤⑥
(2)① ④ ② ③
解析(1)左型酒石酸盐晶体和右型酒石酸盐晶体互为手性异构体(或对映异构体)。在给定的六种物质中,②③⑤⑥四种物质中都有手性碳原子。(2)在无机含氧酸中,非羟基氧原子数越多,酸性越强。①④所示物质的分子中含有一个非羟基氧原子,在②③所示物质的分子中没有非羟基氧原子。(共35张PPT)
第一课时 共价键的极性
素养目标
1.掌握共价键可分为极性共价键和非极性共价键。
2.区分极性分子和非极性分子,了解分子极性与分子中键的极性及分子空间结构密切相关。
知识铺垫
必备知识
正误判断
1.根据成键元素的原子是否相同即共用电子对是否发生偏移,将共价键分为极性键和非极性键。
2.CO2分子中所含共价键是极性键(填“极性键”或“非极性键”),分子的空间结构是直线形;H2O分子中所含的共价键是极性键(填“极性键”或“非极性键”),分子空间结构是角形(或V形);H2O2分子中所含的共价键有极性键和非极性键。
知识铺垫
必备知识
正误判断
1.键的极性和分子的极性
(1)键的极性。
?
共价键
分类
极性共价键
非极性共价键
成键原子
不同元素的原子
同种元素的原子
共用电子对
发生偏移
不发生偏移
成键原子
的电性
电负性较小的原子呈正电性(δ+),
电负性较大的原子呈负电性(δ-)
电中性
知识铺垫
必备知识
正误判断
(2)键的极性与分子极性的关系。
知识铺垫
必备知识
正误判断
【微思考】含有极性键的分子一定是极性分子吗?含有非极性键的分子一定是非极性分子吗?
提示:不一定。含有极性键的分子,若分子结构是空间对称的,则为非极性分子,否则是极性分子。H2O2分子中存在非极性键,但H2O2分子为极性分子。
知识铺垫
必备知识
正误判断
2.键的极性对化学性质的影响
羧酸是一类含羧基(—COOH)的有机酸,羧基可电离出H+而呈酸性。
三氟乙酸的酸性强于三氯乙酸,这是由于氟的电负性大于氯的电负性,C—F键的极性大于C—Cl键,导致羧基中的O—H键的极性更大,更易电离出氢离子。据此,酸性关系:CCl3COOH>CHCl2COOH>CH2ClCOOH(填“>”“=”或“<”)。
烃基(符号R—)是推电子基团,烃基越长推电子效应越大,使羧基中的羟基的极性越小,羧酸的酸性越弱。所以酸性:甲酸>乙酸>丙酸(填“>”“=”或“<”)。
知识铺垫
必备知识
正误判断
1.极性分子中不可能含有非极性键。
( )
2.离子化合物中不可能含有非极性键。( )
3.非极性分子中不可能含有极性键。( )
4.极性分子中一定含有极性键。( )
5.H2O、CO2、CH4都是非极性分子。( )
答案:1.× 2.× 3.× 4.√ 5.×
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
键的极性与分子的极性
问题探究
1.已知H2O2分子的空间结构可在二面角中表示,如图所示:
(1)分析H2O2分子中共价键的种类有哪些?
提示:H2O2分子中H—O键为极性共价键,O—O键为非极性共价键。
(2)H2O2分子中正电中心和负电中心是否重合?H2O2属于极性分子还是非极性分子?
提示:不重合。H2O2属于极性分子。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
2.从哪些方面可以判断键的极性?
提示:可从组成元素、电子对偏移、成键原子电负性大小等方面进行判断。
3.如何根据多原子分子的组成及空间结构确定分子的极性?
提示:多原子分子,如果为单质,则一般为非极性分子;如果为化合物,则看分子的空间结构,若空间结构对称则为非极性分子,若空间结构不对称则为极性分子。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
深化拓展
1.键的极性的判断方法
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
2.分子极性的判断方法
(1)化合价法。
ABn型分子中,中心原子化合价的绝对值等于该元素的价电子数时,该分子为非极性分子,此时分子的空间结构对称;若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数,则分子的空间结构不对称,该分子为极性分子。具体实例如下:
分子
BF3
CO2
PCl5
SO3
H2O
NH3
SO2
中心原子
化合价绝
对值
3
4
5
6
2
3
4
中心原子
价电子数
3
4
5
6
6
5
6
分子极性
非极性
非极性
非极性
非极性
极性
极性
极性
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
(2)根据所含共价键的类型及分子的空间结构判断。
分子类型
键的
极性
分子空间
结构
分子极性
代表物
双原子
分子
A2
非极性键
直线形(对称)
非极性
H2、O2、
Cl2、N2等
AB
极性键
直线形(不对称)
极性
HF、HCl、CO、NO等
三原子
分子
A2B(或
AB2)
极性键
直线形(对称)
非极性
CO2、CS2
等(键角180°)
极性键
V形(不对称)
极性
H2O(键角105°)等
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
分子类型
键的
极性
分子空间
结构
分子极性
代表物
四原子
分子
AB3
极性键
平面三角
形(对称)
非极性
BF3、BCl3等
极性键
三角锥形
(不对称)
极性
NH3(键角107°)等
五原子
分子
AB4
极性键
正四面体
形(对称)
非极性
CH4、CCl4(键角
109°28')等
ABnC4-n
(n<4且为整数)
极性键
四面体形
(不对称)
极性
CHCl3、CH2Cl2等
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
(3)根据中心原子最外层电子是否全部成键判断。
中心原子即其他原子围绕它成键的原子。分子中的中心原子最外层电子若全部参与成键,不存在孤电子对,此分子一般为非极性分子;分子中的中心原子最外层电子若未全部参与成键,存在孤电子对,此分子一般为极性分子。如:CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外层电子均全部参与成键,它们都是非极性分子;H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部参与成键,它们都是极性分子。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例1下列关于粒子结构的描述不正确的是( )
A.H2S和NH3均是价电子总数为8的极性分子
B.HS-和HCl均是含1个极性键的18电子粒子
C.CH2Cl2和CCl4均是空间结构为四面体形的非极性分子
D.SO2和SO3中心原子的杂化轨道类型均为sp2,空间构型分别为V形、平面三角形
答案:C
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
解析:H2S分子中氢、硫原子间形成极性键,且空间结构不对称,属于极性分子;NH3分子中含有极性键,空间结构为三角锥形,正负电荷中心不重合,属于极性分子,A项正确。HS-和HCl都只含一个极性键,都具有18个电子,B项正确。CH2Cl2正负电荷的中心不重合,是极性分子,C项错误。SO2中硫原子形成两个σ键,孤电子对数为
×(6-2×2)=1,价层电子对数为3,为sp2杂化,分子空间结构为V形;SO3分子中,中心原子硫原子最外层有6个电子,外围有三个原子,所以不含孤电子对,价层电子对数为σ键个数+孤电子对数=3+
×(6-3×2)=3,为sp2杂化,SO3分子为平面三角形结构,D项正确。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
规律总结
从以下两方面判断分子的极性:
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
变式训练1-1下列物质:①BeCl2 ②Ar ③白磷 ④BF3 ⑤NH3 ⑥H2O2,其中含极性键的非极性分子是( )
A.①④⑥
B.②③⑥
C.①④
D.①③④⑤
答案:C
解析:①BeCl2空间结构是直线形,Cl—Be—Cl是含极性键的非极性分子;②Ar为稀有气体,分子中不含化学键;③白磷分子式为P4,不含极性键,含有的是非极性键;④BF3是平面三角形结构,是极性键构成的非极性分子;⑤过氧化氢是由极性键和非极性键构成的极性分子。故C项符合题目要求。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
变式训练1-2下列各组物质的分子中,都属于含极性键的非极性分子的是( )
A.CO2、H2S
B.C2H4、CH4
C.Cl2、C2H2
D.NH3、HCl
答案:B
解析:两种不同原子之间的共价键具有极性,C项Cl2分子中无极性键。根据分子的空间结构可以判断A项中H2S,D项中NH3、HCl分子中正负电荷中心不重合,属于极性分子。故正确答案为B。
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
键的极性对物质化学性质的影响——以物质的酸性为例
问题探究
无机含氧酸的化学式可以用(HO)mXOn来表示(X代表成酸元素,n代表非羟基氧原子数,m代表—OH数),则n值越大,m值越小,该酸的酸性就越强。其原因是非羟基氧原子的吸电子效应使O—H键极性增强,更容易电离出H+。
问题思考:
探究1
探究2
素养脉络
随堂检测
(1)硫酸、磷酸的结构式分别为
,
,它们的酸性强弱是怎样的?
提示:硫酸可写为(HO)2SO2,磷酸可写为(HO)3PO,n值分别是2、1,m值分别是2、3,由n值越大、m值越小,该酸的酸性就越强,可知硫酸的酸性强于磷酸。
(2)HClO3、H2SeO3、H2BeO2、HMnO4四种含氧酸中酸性最强的是哪种酸?
提示:HClO3可写成(HO)ClO2,n=2;H2SeO3可写成(HO)2SeO,n=1;H2BeO2可写成(HO)2Be,n=0;HMnO4可写成(HO)MnO3,n=3,因此酸性最强的为HMnO4。
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深化拓展
判断物质酸性强弱的方法
(1)根据元素周期律判断。
①同一主族元素的非金属氢化物的酸性从上到下逐渐增强,如HF②同一周期元素的非金属氢化物的酸性从左向右逐渐增强,如H2S③同一主族元素最高价氧化物对应水化物的酸性从上到下逐渐减弱,如HClO4>HBrO4>HIO4;HNO3>H3PO4;H2CO3>H2SiO3。
④同一周期元素最高价氧化物对应水化物的酸性从左向右逐渐增强,如H3PO4探究1
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(2)根据元素化合价判断。
同一元素的含氧酸,中心原子的化合价越高,酸性越强。如H2SO4>H2SO3;HClO4>HClO3>HClO2>HClO。
(3)根据非羟基氧原子数判断。
(4)根据电离常数来判断。
如K(H3PO4)>K(HClO),酸性H3PO4>HClO;或依据pKa(pKa=-lg
Ka)大小判断:pKa越小,酸性越强。
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(5)根据化学反应判断。
如H2SO4+Na2SO3
===
Na2SO4+H2O+SO2↑,
酸性:H2SO4>H2SO3。
H2O+CO2+Ca(ClO)2
===
CaCO3↓+2HClO,
酸性:H2CO3>HClO。
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(6)羧酸酸性强弱的判断。
①与羧基相连的烷基含碳原子数越多,羧酸酸性越弱。
如酸性HCOOH>CH3COOH>C2H5COOH。
因为烷基是推电子基团,烷基含碳原子越多,推电子效应越大,使O—H键极性越弱,越难电离出H+。
②与羧基相连的碳原子上连接有电负性大的原子时,羧酸的酸性增强。
如酸性CF3COOH>CCl3COOH>CHCl2COOH>CH2ClCOOH>CH3COOH。
因为电负性大的原子的吸电子作用,使O—H键的极性增强,更易电离出H+。
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素能应用
典例2下列各组酸中,酸性依次增强的是( )
A.H2CO3、H2SiO3、H3PO4
B.HNO3、H3PO4、H2SO4
C.HI、HCl、H2S
D.HClO、HClO3、HClO4
答案:D
解析:将含氧酸写成通式:(HO)mROn,R相同,n值越大,酸性越强;再根据元素非金属性强弱进行判断。A项中由于非金属性:C>Si,故酸性:H2CO3>H2SiO3;B项中由于非金属性:N>P,故酸性:HNO3>H3PO4;C项中HCl是强酸,H2S是弱酸;D项可根据通式(HO)mClOn判断出非羟基氧原子数n值依次为0、2、3,从而得出酸性强弱关系。
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变式训练2-1下列各组物质中,酸性由强到弱排列顺序错误的是( )
A.HClO4>H2SO4>H3PO4
B.HClO4>HClO3>HClO2
C.HClO>HBrO4>HIO4
D.H2SO4>H2SO3>H2CO3
答案:C
解析:元素的非金属性越强,其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判断:同一元素的含氧酸,该元素价态越高,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。
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变式训练2-2(双选)下列物质的酸性强弱比较正确的是( )
A.CH3COOH>HCOOH
B.HCOOH>CH3COOH>CH3CH2COOH
C.HClO3D.CH2FCOOH>CH2ClCOOH>CH3COOH
答案:BD
解析:CH3—的推电子作用使CH3COOH酸性弱于HCOOH,A项错误;含碳原子数越多的烷基推电子作用越强,使O—H键极性越弱,导致相应羧酸的酸性减弱,所以B项正确;同一元素不同价态的含氧酸中非羟基氧原子越多,酸性越强,C项错误;由于吸电子能力F>Cl>H,故D项正确。
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1.在下列物质中,分子中电荷空间分布对称的是( )
①CO2 ②CCl4 ③NH3 ④H2O ⑤HBr
A.①②④
B.②④⑤
C.③⑤
D.①②
答案:D
解析:在由三个以上原子形成的化合物分子中,空间结构对称的分子,其电荷的空间分布对称,如直线形的CO2、正四面体形的CCl4。
2.下列物质中,由极性键形成的非极性分子是( )
A.CO2
B.Br2
C.CaCl2
D.SO2
答案:A
解析:不同种元素形成的化合物中才可能含有极性键;在由三个以上原子形成的化合物分子中,空间结构对称的分子,才是非极性分子,如直线形的CO2。
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3.无机含氧酸酸性的强弱规律之一为:成酸元素的化合价越高,酸性越强。下列说法正确的是( )
A.根据这一规律高氯酸是强酸
B.H3PO4的酸性比盐酸的酸性强
C.碳酸比亚硫酸的酸性强
D.硝酸与磷酸的酸性强度一样
答案:A
解析:一般认为,成酸元素的化合价越高其酸性越强。盐酸为非含氧酸,不适用此规律,B项错误;碳酸与亚硫酸、硝酸与磷酸均不是同一元素的含氧酸,不能用题述规律进行比较,C、D两项错误。
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4.含氧酸的酸性强弱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)这两种酸的结构简式分别为 、
。?
(2)亚磷酸是 元酸,它与过量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,它的结构简式为 。?
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