课时素养评价
十 溶解性 手性 无机含氧酸分子的酸性
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)
1.某同学在所收到的信封上发现有收藏价值的邮票,便将邮票剪下来浸入水中,以去除邮票背面的黏合剂。根据“相似相溶”规律判断,该黏合剂的成分可能是
( )
【解析】选B。根据选项中物质的结构可知,四种物质中只有中的
—OH与水分子的—OH相近,结合“相似相溶”规律可得该物质能溶于水,其余三种物质均难溶于水,B项正确。
2.(2019·绵阳高二检测)科学家发现铂的两种化合物(短线表示化学键),a为,b为二者有不同的特性,a具有抗癌作用,而b没有。a和b互为
( )
A.同分异构体
B.同素异形体
C.同位素
D.同一物质
【解析】选A。观察a、b的组成和结构可知:二者分子式相同,空间结构不同,属于同分异构体。
3.(2020·日照高二检测)下列有关叙述正确的是
( )
A.氢键是一种特殊化学键,它广泛地存在于自然界中
B.在分子中含有1个手性C原子
C.碘单质在水溶液中溶解度很小是因为I2和H2O都是非极性分子
D.含氧酸可用通式(HO)nXOm来表示,若n值越大,则含氧酸的酸性越大
【解析】选B。氢键不是化学键,它只存在于电负性强的元素的化合物中,A错误;与羟基相连的碳原子所连的四个基团都不一样,所以是手性碳,B正确;碘是非极性分子,水是极性分子,根据相似相溶原理,碘在水中的溶解度不大,C错误;含氧酸可用通式XOm(OH)n来表示,若m值越大,则含氧酸性越强,D错误。
4.砷是氮族元素,黄砷(As4)的分子结构与白磷(P4)相似,均为正四面体结构,以下关于黄砷与白磷的比较正确的是
( )
A.分子中共价键键角均为109°28′
B.黄砷中共价键键能大于白磷
C.黄砷分子极性大于白磷
D.黄砷易溶于四氯化碳,难溶于水
【解析】选D。As4和P4分子中共价键键角均为60°,故A错误;原子半径As>P,键长越长,键能越小,故B错误;都为非极性分子,故C错误;黄砷为非极性分子,根据相似相溶原理,可知易溶于四氯化碳,难溶于水,故D正确。
5.(2020·宁德高二检测)下列物质中不存在手性异构体的是
( )
A.BrsCH2CHOHCH2OH
B.
C.CH3CHOHCOOH
D.CH3COCH2CH3
【解析】选D。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,含有手性碳原子的物质存在手性异构体,D项中不含手性碳原子,不存在手性异构体。
【补偿训练】
当一个碳原子所连四个不同原子或原子团时,该碳原子叫“手性碳原子”。下列化合物中含有2个手性碳原子的是
( )
A.
B.
C.
D.
【解析】选C。由题干可知,A项、B项与D项中各有1个手性碳原子;C项中有2个手性碳原子。
6.已知三角锥形分子E和直线形分子G反应,生成两种直线形分子L和M(组成E、G、L、M分子的元素原子序数均小于10)如下图,则下列判断错误的是( )
A.L是极性分子,G是非极性分子
B.M分子中含2个π键和1个σ键
C.E极易溶于水的原因是与水分子形成氢键
D.E分子中键角为109°28′
【解析】选D。E是三角锥形分子,M是双原子分子且原子间形成三对共用电子,E和M必定是NH3和N2,G和L都是双原子分子且G是单质,则G是F2(不可能是O2,因为NH3与O2反应生成NO和H2O,不符合上述生成物的结构要求),L是HF。图示反应为2NH3+3F26HF+N2。HF是极性分子,F2是非极性分子,故A正确;N2的电子式为,分子中含2个π键和1个σ键,故B正确;NH3与水分子形成氢键,使得氨气极易溶于水,故C正确;E为NH3,为三角锥形分子,键角为107°,故D错误。
7.下列有关叙述正确的是
( )
A.利用手性催化剂可得到一种或主要得到一种手性分子
B.同周期非金属元素的氧化物对应水化物的酸性从左到右依次增强
C.互为手性异构体的分子互为镜像,且分子组成相同,性质和用途也相同
D.沸点:邻硝基苯酚()高于对硝基苯酚()
【解析】选A。利用手性催化剂可选择性生成手性分子,A正确;从左到右,同周期非金属元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性增强,故B错误;互为手性异构体的分子其结构不同,性质相似而不是相同,C错误;邻硝基苯酚形成分子内氢键,对硝基苯酚形成分子间氢键,所以对硝基苯酚沸点高,D错误。
8.顺铂[Pt(NH3)2Cl2]是1969年发现的第一种具有抗癌活性的金属配合物;碳铂是1,1-环丁二羧酸二氨合铂(Ⅱ)的简称,属于第二代铂族抗癌药物,结构如图所示,其毒副作用低于顺铂。下列说法正确的是
( )
A.碳铂中所有碳原子在同一平面上
B.顺铂分子中氮原子的杂化方式是sp2
C.碳铂分子具有手性
D.1
mol
1,1-环丁二羧酸含有σ键的数目为18NA
【解析】选D。根据碳铂的结构简式可知,有sp3杂化的碳原子,属于四面体结构,因此所有碳原子不可能在同一平面上,A错误;顺铂分子中N有3个σ键,一个配位键,因此杂化类型为sp3杂化,B错误;碳铂分子中没有手性碳原子,所以不具有手性,C错误;分子含有18个σ键,D正确。
二、非选择题(本题包括2小题,共30分)
9.(15分)元素X和Y属于同一主族。负二价的元素X和氢形成的化合物在通常状况下是一种液体,其中X的质量分数为88.9%;元素X和元素Y可以形成两种化合物,在这两种化合物中,X的质量分数分别为50%和60%。
(1)确定X、Y两种元素在元素周期表中的位置?
__。?
(2)在元素X和元素Y两种元素形成的化合物中,写出X质量分数为50%的化合物的化学式________;该分子中中心原子以sp2杂化,是________分子,分子构型为________。?
(3)写出X的质量分数为60%的化合物的化学式________;该分子中中心原子以sp2杂化,是________分子,分子构型为________。?
(4)由元素氢、X、Y三种元素形成的化合物常见的有两种,其水溶液均呈酸性,试分别写出其分子式________、________,并比较酸性强弱:_________。?
【解析】根据氢化物化学式H2X,知×100%=88.9%,M(X)=16。可推知,X为O,则Y为S,则其形成的化合物分别为SO2、SO3,根据杂化轨道理论易确定其分子构型、极性。三种元素组成的化合物为H2SO3、H2SO4,由无机含氧酸的判断知酸性:H2SO4>H2SO3。
答案:(1)X:第2周期第ⅥA族;Y:第3周期第ⅥA族
(2)SO2 极性 V形 (3)SO3 非极性 平面三角形
(4)H2SO3 H2SO4 H2SO4>H2SO3
10.(15分)回答下列问题:
(1)1,2-二氯乙烯存在两种同分异构体,,其中属于极性分子的结构式是________(填字母编号,下同)。?
(2)苏丹红颜色鲜艳、价格低廉,常被一些企业非法作为食品和化妆品等的染色剂,严重危害人们健康。苏丹红常见有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
4种类型,苏丹红Ⅰ的分子结构如图1所示。
苏丹红Ⅰ在水中的溶解度很小,微溶于乙醇,有人把羟基取代在对位形成图2所示的结构,则其在水中的溶解度会________(填“增大”或“减小”),原因是__?
________________________。?
(3)1,2,4-三氮唑()与环戊二烯()的物理性质如下:
环戊二烯
1,2,4-三氮唑
相对分子质量
66
69
物理性质
无色液体,不溶于水,沸点为42.5℃
无色晶体,溶于水,沸点为260℃
它们的水溶性和沸点差异很大的主要原因是___________。?
【解析】(2)苏丹红Ⅰ形成分子内氢键,羟基取代在对位后,则易形成分子间氢键,与H2O之间形成氢键后会增大其溶解度。(3)两者结构相似,相对分子质量非常接近,但1,2,4-三氮唑分子中有N—H键,氮原子半径小,电负性大,分子间可以形成氢键,也可以与水分子间形成氢键,所以它们的水溶性和沸点差异很大的主要原因是1,2,4-三氮唑分子间、与水分子间都可以形成氢键。
答案:(1)B (2)增大 苏丹红Ⅰ形成分子内氢键,而修饰后的分子可形成分子间氢键,与水分子间形成氢键后有利于增大化合物在水中的溶解度
(3)1,2,4-三氮唑分子间、与水分子间都可以形成氢键
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)
11.下列选项不能用学过的氢键知识进行解释的是
( )
A.乙酸与甲酸甲酯互为同分异构体,但乙酸的沸点高于甲酸甲酯
B.氨气易液化,而氮气不容易液化
C.蛋白质分子中碱基可相互配对
D.HF的热稳定性比H2O强
【解析】选D。乙酸与甲酸甲酯互为同分异构体,但乙酸分子间可形成氢键,所以沸点高,A正确;
氨气压缩时,可以形成同种分子之间的氢键,所以容易液化,而氮气分子之间没有氢键,所以难被液化,B正确;蛋白质分子中碱基可相互配对就是通过形成氢键完成的,C正确;HF的热稳定性比H2O强,是因为HF分子中H—F键更稳定,D错误。
12.已知:
下列说法中不正确的是
( )
A.苯甲醇的水溶性强于一氯甲苯
B.苯甲酸的熔沸点高于甲苯
C.四种物质中均有sp3和sp2杂化的碳原子
D.四种物质均无手性碳原子
【解析】选C。苯甲醇含有羟基,能与水分子间形成氢键,所以水溶性强于一氯甲苯,A正确;苯甲酸分子间能形成氢键,熔沸点较高,B正确;苯甲酸中的碳原子全部为sp2杂化,C错误;四种物质均无手性碳原子,D正确。
二、非选择题(本题包括1小题,共20分)
13.回答下列问题:
(1)已知碘酸(HIO3)和高碘酸(H5IO6)的结构分别如图Ⅰ、Ⅱ所示:
请比较二者酸性强弱:HIO3________H5IO6(填“>”“<”或“=”)。?
(2)铂可与不同的配体形成多种配合物,分子式为[Pt(NH3)2Cl4]的配合物的配体是________;该配合物有两种不同的颜色,其中橙黄色分子极性强,比较不稳定,在水中的溶解度大;呈亮黄色的物质分子极性弱,在水中的溶解度小,如下图所示的结构示意图中呈亮黄色的是________(填“A”或“B”)
。
?
(3)水分子间存在氢键从而彼此结合形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体,通过氢键相互连接成庞大的冰晶体,其结构示意图如图所示:
①1
mol冰中有________mol氢键。?
②在冰的结构中,每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外,还存在范德华力(11
kJ·mol-1)。已知冰的升华热是51
kJ·mol-1,则冰晶体中氢键的能量是________kJ·mol-1。?
【解析】(1)H5IO6()中含有5个羟基氢,为五元酸,含非羟基氧原子1个,HIO3为一元酸,含有1个羟基氢,含非羟基氧原子2个,含非羟基氧原子个数越多,酸性越强,所以酸性:HIO3>H5IO6。
(2)根据结构图,[Pt(NH3)2Cl4]的配体为NH3和Cl-;A为对称结构,属于非极性分子,应该为亮黄色的,B为非对称结构,属于极性分子,应该为橙黄色的配合物。
(3)①由于1个水分子与其余4个水分子形成4个氢键,而每个氢键被两个水分子共有,所以1
mol冰中含有4×=2(mol)氢键。②氢键的能量为断开X—H…Y需要的能量。1个水分子有2个氢键,则键能为=
20
kJ·mol-1。
答案:(1)> (2)NH3、Cl- A (3)①2
②20(共56张PPT)
第2课时 溶解性
手性
无机含氧酸分子的酸性
一、物质的溶解性
1.“相似相溶”规律:非极性溶质一般能溶于_______溶剂,极性溶质一般能
溶于_____溶剂。
2.影响物质溶解性的因素:
必备知识·自主学习
非极性
极性
【自主探索】
(1)CS2为什么在水中的溶解度很小?
提示:CS2为非极性分子,水是极性分子,根据“相似相溶原理”,CS2在水中的溶解度很小。
(2)I2在酒精中易溶,是否可用酒精萃取碘水中的碘?
提示:不可以。I2在酒精中易溶,但不能用酒精萃取碘水中的碘,因为酒精和水互溶。
(3)NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子有极性吗?
提示:不是。NH3在水中溶解度很大有3个因素:相似相溶、与水分子间能形成氢键、能与水反应。
二、手性与无机含氧酸的酸性
1.手性:
(1)手性异构体:具有完全相同的_______________的一对分子,如同左手与右手
一样互为_____,却在三维空间里不能_____,互称手性异构体。
(2)手性分子:有___________的分子叫做手性分子。
(3)手性碳原子:在有机物分子中,连有___________________的碳原子。含有手
性碳原子的分子是手性分子,如
组成和原子排列
镜像
重叠
手性异构体
四个不同基团或原子
2.无机含氧酸的酸性:
(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_____。
(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
越强
【自主探索】
(1)手性分子之间,因分子式相同,故其性质相同。
( )
提示:×。手性分子虽分子式相同,因其空间构型不同,其性质不同。
(2)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。
( )
提示:×。同一元素的含氧酸中,该元素的化合价越高,其酸性越强,但氧化性不一定强,如HClO具有强氧化性。
(3)强酸的水溶液酸性一定比弱酸的水溶液酸性强。
( )
提示:×。溶液的酸性强弱除与酸的强弱有关外,还与酸溶液浓度大小有关。如很稀的稀硫酸的酸性没有饱和亚硫酸溶液的酸性强。
关键能力·合作学习
知识点一 物质溶解性的影响因素?
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。
【合作探究】
(1)极性分子一定易溶于极性溶剂,非极性分子一定易溶于非极性溶剂吗?
提示:不一定,相似相溶原理只是一般性规律,也有例外情况。如CO、NO均为极性分子,但难溶于水;CO2为非极性分子,但在苯中溶解度不大。
(2)下列物质在水中有较大的溶解度,最主要的原因分别是什么?①HF ②HCl ③Cl2。
提示:影响物质的溶解性有多种因素,如形成氢键、分子的极性相似相溶、分子结构相似相溶、发生反应溶解度增大。其中HF易溶于水最主要原因是能与水分子间形成氢键;HCl因为是极性分子,与水相似相溶;Cl2是因为能与水反应。
【典例示范】
【典例】下列有关物质的溶解性说法中正确的是
( )
A.二氧化碳为非极性分子,但是二氧化碳能溶于水,是因为二氧化碳与水分子间可形成氢键
B.SF6为正八面体结构,该物质可能易溶于苯,难溶于水
C.甲醇能与水互溶主要是由于水与甲醇结构相似
D.氨气易溶于水,而与其结构相似的PH3难溶于水,主要原因是PH3的极性比NH3的弱
【解题指南】判断物质的溶解性,应注意以下两点:
(1)物质的结构特点:分子的极性、能否形成氢键、能否反应等。
(2)从影响溶解性的四个因素进行分析,并分清主次。
【解析】选B。二氧化碳能溶于水是因为二氧化碳能与水反应,A错误;SF6为正八面体结构,所以为非极性分子,根据相似相溶原理,可能易溶于苯,难溶于水,B正确;甲醇能与水互溶主要是由于水与甲醇能形成氢键,C错误;氨气易溶于水最主要的原因是能与水形成氢键,其次就是能与水反应以及相似相溶,而PH3难溶于水,主要原因是不能与水形成氢键,且难与水反应,D错误。
【母题追问】(1)甲醇溶于水有哪些因素?为何甲醇水溶性大于戊醇?
提示:在四种因素中,影响甲醇水溶性的有:①甲醇为极性分子、水是极性溶剂,相似相溶;②甲醇与水分子间能形成氢键;③甲醇和水均含有—OH,结构相似。其中最主要的因素为②;影响戊醇水溶性因素和甲醇一样有三种,但是戊醇中烃基碳原子数目多,与水结构相似程度减弱。
(2)为何HCl气体中的Cl2杂质可以通过盛有CCl4的洗气瓶除去?
提示:HCl和Cl2分别为极性分子和非极性分子,CCl4是非极性分子,根据相似相溶原理,HCl难溶于CCl4,而Cl2易溶于CCl4,从而可以通过盛有CCl4的洗气瓶除去HCl气体中的Cl2杂质。
【规律方法】(1)判断物质溶解性应从四个角度分析:氢键、相似相溶(极性和结构两个角度)、反应。
(2)氢键和反应较为特殊,所以会对物质的溶解性产生决定性影响。如NH3溶于水有三种因素:氢键、反应、极性相似。但决定性因素为氢键,所以回答问题时主要考虑氢键。
【素养训练】
(2019·衡水高二检测)根据物质的溶解性“相似相溶”的一般规律,说明溴、碘单质在四氯化碳中比在水中溶解度大,下列说法正确的是
( )
A.溴、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.Cl2、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
【解析】选C。根据相似相溶规律: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。Cl2、Br2、I2是非极性分子,它们易溶于非极性溶剂——CCl4,而在极性溶剂——水中的溶解度较小。
【补偿训练】
1.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
B.二氧化碳
C.二氧化硫
D.氢气
【解析】选C。水是极性分子,故极性分子易溶于水。A、B选项中的乙烯和二氧化碳虽含有极性键,但分子中极性键的极性的向量和等于零,属于非极性分子,D选项中的H2也是非极性分子,所以A、B、D都不符合题意;SO2是V形分子,其分子中极性键的极性的向量和不等于零,故属极性分子,在水中有较大的溶解度。
2.下列化合物在水中的溶解度,排列次序正确的是
( )
a.HOCH2CH2CH2OH
b.CH3CH2CH2OH
c.CH3CH2COOCH3
d.HOCH2CH(OH)CH2OH
A.d>a>b>c
B.c>d>a>b
C.d>b>c>a
D.c>d>b>a
【解析】选A。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。
3.物质在不同溶剂中的溶解性一般都遵循“相似相溶”规律。下列装置不宜用于NH3和HCl尾气的吸收的是
( )
【解析】选C。HCl是极性分子,易溶于水而不溶于CCl4。C项装置易发生倒吸,而A、D项装置分别使用了倒置漏斗和球形干燥管,能防止倒吸。B项装置中HCl气体先通过CCl4,由于HCl不溶于CCl4,HCl经过CCl4后再被上层的水吸收,也可以有效防止倒吸。
知识点二 物质酸性强弱的判断?
1.根据元素周期表判断:
(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HF(2)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H2S(3)同一主族元素最高价含氧酸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含氧酸的酸性从左向右逐渐增强,如H3PO42.根据化合价判断:
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
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
【注意】CuSO4+H2S
====
CuS↓+H2SO4
但酸性:H2S【易错提醒】对无机含氧酸的认识误区
(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+。
【合作探究】
(1)无机含氧酸中非羟基氧原子的多少与酸的强弱有何关系?
提示:非羟基氧原子数越多,酸性越强。
(2)无机含氧酸中的氢原子个数能不能作为划分n元酸的标准?如果不能,划分n元酸的标准又是什么?
提示:不能,由羟基的数目确定酸的元数。
(3)已知非羟基氧原子数为0、1、2、3的酸,分别为弱酸、中强酸、强酸、很强酸,H2CO3应属于________酸,与通常认为的H2CO3的酸性强弱是否一致?________,其可能的原因是_____________________________________?__。?
提示: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。其可能的原因是溶于水的那部分CO2并不能完全转化为H2CO3。
【典例示范】
【典例】(2020·泉州高二检测)判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是含氧酸分子结构中含非羟基氧原子数越多,该含氧酸的酸性越强。如表所示:
含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系
次氯酸
磷酸
硫酸
高氯酸
含氧酸
Cl—OH
非羟基氧
原子数
0
1
2
3
酸性
弱酸
中强酸
强酸
最强酸
(1)亚磷酸H3PO3和亚砷酸H3AsO3分子式相似,但它们的酸性强弱相差很大,H3PO3是中强酸,H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性。由此可知它们的结构式分别为
①______________________,?②________________。?
(2)H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是
①______________________________________________________________,?
②______________________________________________________________。?
(3)在H3PO3和H3AsO3中分别加入浓盐酸,分析反应情况________________,写出反应的化学方程式________________________________?__。?
【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)强酸置换弱酸。
(2)非羟基氧原子数目越多,酸性越强。
【解析】(1)已知H3PO3为中强酸,H3AsO3为弱酸,依据题给信息可知H3PO3中含1个非羟基氧原子,H3AsO3中不含非羟基氧原子。(2)与过量NaOH溶液反应的化学方程式的书写,需得知H3PO3和H3AsO3分别为几元酸,从题给信息可知,含氧酸分子结构中含几个羟基氢,则该酸为几元酸。故H3PO3为二元酸,H3AsO3为三元酸。(3)H3PO3为中强酸,不与盐酸反应;H3AsO3为两性物质,可与盐酸反应。
答案:(1)①
②
(2)①H3PO3+2NaOH
====
Na2HPO3+2H2O
②H3AsO3+3NaOH
====
Na3AsO3+3H2O
(3)H3PO3为中强酸,不与盐酸反应,H3AsO3可与盐酸反应
As(OH)3+3HCl
====
AsCl3+3H2O
【母题追问】(1)磷还有一种含氧酸,为次磷酸(H3PO2),已知次磷酸与D2O之间能发生氢交换,但次磷酸钠(NaH2PO2)与D2O之间不能发生氢交换,H3PO2属于几元酸?
提示:次磷酸(H3PO2)与D2O之间能发生氢交换,但次磷酸钠(NaH2PO2)与D2O之间不能发生氢交换,说明次磷酸是一元酸。
(2)次磷酸(H3PO2)可与硝酸银反应,用于化学镀银,产物之一为H3PO4,写出该反应的离子方程式:__________________________________________。?
提示:化学镀银,即产生单质银,即:Ag+→Ag,H3PO2→H3PO4,故反应的离子方程式为4Ag++H3PO2+2H2O
====
4Ag
+H3PO4+4H+。
【素养训练】
(2020·新乡高二检测)下列无机含氧酸分子中酸性最强的是
( )
A.HNO2
B.H2SO3
C.HClO3
D.HClO4
【解析】选D。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,
。观察A、B、C、D四
个选项,HNO2、H2SO3、HClO3中的中心元素N、S、Cl都未达到其最高价,其酸性不
够强,只有D选项中HClO4中的Cl为+7价,是氯元素中的最高价,使HClO4中的O—Cl
间的电子对偏向氯原子,在水分子作用下,容易电离出H+,酸性很强。故答案为D。
【补偿训练】
1.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XO基中的
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。硫酸、磷酸
的结构为
,则它们的酸性
( )
A.硫酸和磷酸都是强酸
B.硫酸是强酸,但是酸性比磷酸弱
C.硫酸是强酸,且酸性比磷酸强
D.磷酸和硫酸都是弱酸
【解析】选C。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,因为n值越大、m值越小,该酸的酸性就越强,因此硫酸的酸性强于磷酸。
2.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
【解析】选C。不同中心元素的酸性比较时,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判断: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。
【课堂小结】
【三言两语话重点】
(1)一个递变:溶质和溶剂的分子结构相似程度越大,溶解度越大。CnH2n+1—OH
中,n越大,水溶性越弱。
(2)2个模型:手性碳原子
、含氧酸(HO)mROn的酸性。
(3)三个判断:溶解性、手性、含氧酸酸性。
(4)四个角度:溶解性从四个角度分析:相似相溶(分子极性)、氢键、反应、相
似相溶(结构相似)。
课堂检测·素养达标
1.(2020·唐山高二检测)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
含有1个手性碳原子
C.HCl、NH3、C2H5OH均易溶于水的原因之一是与H2O分子均形成氢键
D.以极性键结合的分子不一定是极性分子
【解析】选C。HCl与H2O不能形成氢键。
2.一般情况下,下列叙述中正确的是
( )
A.极性分子一定易溶于极性溶剂
B.分子的极性与化学键的极性一致
C.甲醇能与水互溶主要是由于水与甲醇分子间形成氢键
D.醇和羧酸的同系物中,随着烃基的增大,物质在水中的溶解度逐渐增大
【解析】选C。由CO、NO等极性分子难溶于水、Cl2、CO2等非极性分子能溶于水,可判断A项不正确。分子的极性与键的极性未必相同,比如甲烷分子是由极性键组成的非极性分子。醇和羧酸的同系物中,随着烃基的增大,物质在水中的溶解度逐渐减小。
【补偿训练】
下列说法中正确的是
( )
A.低碳醇与水互溶,是因为低碳醇与水分子的结构相近且易与水形成氢键
B.高碳醇在水中的溶解度很小是因为高碳醇是非极性分子
C.汽油难溶于水是因为二者不发生化学反应
D.氯气易溶于NaOH溶液的现象能用“相似相溶”原理解释
【解析】选A。低碳醇中的—OH与水分子中的—OH相近,易形成氢键,因而能与水互溶,而高碳醇的烃基较大,是疏水亲油基团,故其在水中的溶解度较小,但高碳醇仍为极性分子,A正确,B错误;汽油为非极性分子,而水为极性分子,根据相似相溶原理,汽油难溶于水,C错误;Cl2易溶于NaOH溶液是因为Cl2和NaOH溶液发生了化学反应,D错误。
3.某学生做完实验后,采用以下方法分别清洗仪器,其中应用“相似相溶”规律的是
( )
A.用稀硝酸清洗做过银镜反应的试管
B.用稀盐酸清洗做高锰酸钾分解实验的试管
C.用氢氧化钠溶液清洗盛过硅酸的试管
D.用四氯化碳清洗做过碘升华的烧杯
【解析】选D。A和B都是利用氧化还原反应来除去试管上的固体;C是利用酸碱中和原理除去试管上的固体。
4.对X—O—H型化合物,当X是除H、O外的其他元素时,下列说法正确的是
( )
A.当X是活泼的金属元素时,它一定是强碱
B.当X是非金属性很强的元素时,它一定是强酸
C.X—O—H为酸时不可能有强氧化性
D.X—O—H的分子构型一定是直线形
【解析】选A。对元素X分两种情况进行讨论:非金属元素和金属元素。当X为非
金属性很强的元素时,X吸引电子对的能力较强,使O—H间的电子对偏向氧原子,
O—H键断裂,电离出H+而显酸性,但不一定是强酸,如HClO具有强氧化性和弱酸性;
当X为活泼的金属元素时,X—O—H易从
处断键,电离出OH-而显碱性,如
NaOH、KOH等。X—O—H为共价化合物时,其结构不对称,且氧原子上有孤电子对,
分子构型不可能为直线形。
5.关于丙氨酸的下列说法,正确的是
( )
A.Ⅰ和Ⅱ的结构和性质完全不相同
B.Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称,具有不同的分子极性
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
【解析】选D。手性异构体只是在物理性质上有很大不同,其化学键和分子极性都是相同的。
【补偿训练】
下列说法错误的是
( )
A.Be(OH)2是两性氢氧化物
B.硫粉不溶于水,易溶于CS2
C.O3与SO2的结构不相似
D.由下图知酸性:H3PO4>HClO,
因为H3PO4的非羟基氧原子数
大于次氯酸的非羟基氧原子数
次氯酸
磷酸
Cl—OH
【解析】选C。Be(OH)2是两性氢氧化物,
A正确;硫粉不溶于水,易溶于CS2,故B
正确;O3与SO2原子个数相同、价电子数相同,O3与SO2的结构相似,故C错误;非羟
基氧原子数越多,酸性越强,故D正确。
【素养新思维】
6.下表所列的是A、B、C、D、E五种短周期元素的相关数据:
类别
项目
A
B
C
D
E
化合价
-4
-2
-1
-2
-1
电负性
2.55
2.58
3.16
3.44
3.98
(1)元素A是形成有机物的主要元素,下列分子中含有sp和sp3杂化方式的是
________。?
A.
B.CH4
C.CH2
＝
CHCH3
D.CH3CH2C≡CH
E.CH3CH3
(2)用氢键表示式写出E的氢化物的水溶液中存在的所有氢键:___________。
(3)相同条件下,AD2与BD2分子在水中的溶解度较大的是________(写化学式),理
由是_____________________________________。?
(4)B、D形成的氢化物沸点:________更高,热稳定性________更强(写化学式)。
【解析】(1)A是形成有机物的主要元素,所以A是碳元素,碳原子采取sp和sp3杂化方式说明分子中心原子形成2个和4个σ键,A中碳为sp2、sp杂化,B为sp3杂化,C为sp2、sp3杂化,D为sp、sp3杂化,E为sp3杂化。
(2)根据化合价可知B、D同主族,电负性D比B大,所以B是S,D是O;同理C是Cl,E是F。HF溶液中HF分子之间、H2O分子之间以及HF分子和H2O分子之间均能形成氢键。
(3)CO2是非极性分子,SO2是极性分子,H2O是极性分子,根据“相似相溶”原理,
SO2较易溶于水。
(4)因H2O分子间能形成氢键,H2O的沸点高于H2S;氧的非金属性强于S,故H2O比H2S更稳定。
答案:(1)D
(2)F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O
(3)SO2 CO2是非极性分子,SO2和H2O都是极性分子,根据“相似相溶”原理,SO2在H2O中的溶解度较大
(4)H2O H2O
