高中化學(xué) 第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 2.3 分子的性質(zhì)（第2課時）分子的性質(zhì)（2）新人教版選修3

1、第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 第三節(jié) 分子的性質(zhì)第2課時 分子的性質(zhì)（2）知識歸納一、溶解性1“相似相溶”規(guī)律物質(zhì)相互溶解的性質(zhì)十分復(fù)雜，受到許多因素制約，如溫度、壓強(qiáng)等。通過對許多實驗的觀察和研究，人們得出了一個經(jīng)驗性的“相似相溶”的規(guī)律。非極性溶質(zhì)一般能溶于_溶劑，極性溶質(zhì)一般能溶于_溶劑。如蔗糖和氨易溶于水，難溶于CCl4，因為蔗糖、氨、水都是極性分子；而萘和碘易溶于CCl4，難溶于水，因為萘、碘和CCl4都是非極性分子。離子化合物可以看作極強(qiáng)的極性溶質(zhì)，很多易溶于水。2影響溶解度的因素（1）內(nèi)因“相似相溶”還適用于分子結(jié)構(gòu)的相似性。如低級羧酸(甲酸、乙酸等)可以與水以任意比例互溶，而高級脂肪

2、酸如硬脂酸、軟脂酸和油酸等不溶于水。如果溶劑和溶質(zhì)之間存在氫鍵，則溶解度較大。如果溶質(zhì)分子不能與水分子形成氫鍵，則在水中的溶解度就比較小。化學(xué)反應(yīng)溶質(zhì)與溶劑發(fā)生反應(yīng)可增大其溶解度。如SO2與H2O反應(yīng)生成H2SO3，SO3與H2O反應(yīng)生成H2SO4，NH3與H2O反應(yīng)生成NH3H2O。（2）外因溫度一般來說，溫度升高，固體物質(zhì)的溶解度_，氣體物質(zhì)的溶解度減小。壓強(qiáng)壓強(qiáng)越大，氣體的溶解度越大。注意：a影響固體溶解度的主要因素是溫度。b影響氣體溶解度的主要因素是溫度和壓強(qiáng)。二、手性1手性異構(gòu)體與手性分子具有完全相同的組成和原子排列的一對分子，如同左手與右手一樣互為鏡像，卻在三維空間里不能重疊，互稱

3、為手性異構(gòu)體。有手性異構(gòu)體的分子叫做_。 互為鏡像的兩個分子 左右手互為鏡像左手和右手不能重疊2手性分子的成因當(dāng)4個不同的原子或基團(tuán)連接在碳原子上時，這個碳原子是不對稱原子。這種分子和它“在鏡中的像”就不能重疊，因而表現(xiàn)為“_”。手性分子中的不對稱碳原子稱為手性碳原子。例如，CHBrClF是一個簡單的手性分子，如下圖所示的兩個分子互為鏡像。CHBrClF手性分子又如，丙氨酸分子(手性碳原子上連接H、CH3、NH2、COOH)的手性如下圖所示。手性分子3分子是否表現(xiàn)為手性的判斷有機(jī)物具有手性是由于其分子中含有_。如果1個碳原子所連接的4個原子或基團(tuán)各不相同，那么該碳原子稱為手性碳原子，用*C來表

4、示。例如：，R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基團(tuán)。所以，判斷一種有機(jī)物是否具有手性異構(gòu)體，就看其含有的碳原子是否連有4個不同的原子或基團(tuán)。例如，中含有1個手性碳原子(標(biāo)“*”號的碳原子)。4手性分子的應(yīng)用（1）手性藥物如圖所示的分子，是由一家德國制藥廠在1957年10月1日上市的高效鎮(zhèn)靜劑，中文藥名為“反應(yīng)?！保褪堑湫偷氖中运幬?。這種藥物能迅速止痛并能夠減輕孕婦的妊娠反應(yīng)。然而，不久就發(fā)現(xiàn)世界各地相繼出現(xiàn)了一些畸形兒，后被科學(xué)家證實，是孕婦服用了這種藥物導(dǎo)致的。隨后的藥物化學(xué)研究證實，在這種藥物中，只有一種手性異構(gòu)體(右旋)是有效的鎮(zhèn)靜劑，而另一種異構(gòu)體(左旋)則對胚胎有很強(qiáng)的致畸

5、作用。所以，有選擇地生成手性異構(gòu)體，以及分離出單一的(左旋或右旋)異構(gòu)體，對人類的健康生活具有重要意義?！胺磻?yīng)?！保?）手性合成2001年，諾貝爾化學(xué)獎授予三位用手性催化劑生產(chǎn)手性藥物的化學(xué)家。用他們的合成方法，可以只得到一種或者主要只得到一種手性分子，不得到或者基本上不得到它的手性異構(gòu)分子，這種獨(dú)特的合成方法稱為手性合成。手性合成為藥物生產(chǎn)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。手性催化劑只催化或者主要催化一種手性分子的合成，可以比喻成握手手性催化劑像迎賓的主人伸出右手，被催化合成的手性分子像客人，總是伸出右手去握手(如圖)。手性催化劑的手性傳遞三、無機(jī)含氧酸分子的酸性1無機(jī)含氧酸的分子結(jié)構(gòu)無機(jī)含氧酸分子之所以

6、能顯示酸性，是因為其分子中含有OH，而OH中的氫原子在水分子的作用下能夠變成_而顯示一定的酸性。如HNO3、H2SO4和H2CO3的結(jié)構(gòu)式分別是、和。因此，根據(jù)其組成的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，無機(jī)含氧酸可以寫成(HO)mROn。2無機(jī)含氧酸酸性比較（1）同一元素的不同含氧酸的酸性強(qiáng)弱規(guī)律無機(jī)含氧酸分子(HO)mROn中，對于同一種元素的含氧酸來說，R元素的化合價越高，其含氧酸的酸性_。如HClOHClO2HClO3HClO4，HNO2HNO3，H2SO3H2SO4。（2）無機(jī)含氧酸酸性與非羥基氧原子數(shù)的關(guān)系無機(jī)含氧酸的通式可寫成(HO)mROn，其中含有n個非羥基氧原子。非羥基氧原子數(shù)越多，酸性_，見下表：

7、次氯酸磷酸硫酸高氯酸含氧酸ClOH非羥基氧原子數(shù)0123酸性弱酸中強(qiáng)酸強(qiáng)酸超強(qiáng)酸規(guī)律：n=0時為弱酸；n=1時為中強(qiáng)酸；n=2時為強(qiáng)酸；n=3時為超強(qiáng)酸。3酸性變化原因如果把含氧酸的通式寫成(HO)mROn，成酸元素R相同，則n值越大，R的正電性越高，導(dǎo)致ROH中O的電子向R偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易電離出H+，即酸性越強(qiáng)。知識重點(diǎn)【答案】一、1 非極性 極性 2（2）增大 二、1手性分子 2手性 3手性碳原子三、1H+ 2（1）越強(qiáng) （2）越強(qiáng)一、判斷手性分子的方法1判斷手性分子，關(guān)鍵是找到手性碳原子，故分析手性碳原子是否存在是解答這類題的關(guān)鍵。2一般要分析目標(biāo)碳原子連接的原子或

8、基團(tuán)是否不同，所處的環(huán)境是否有差異。3若是手性碳原子則連接的原子或基團(tuán)所處的環(huán)境是不同的，即連在同一個碳原子上的四個原子或基團(tuán)是互不相同的。3-氯-2-丁氨酸的結(jié)構(gòu)簡式為，1個3-氯-2-丁氨酸分子中含有_個手性碳原子，它的其中一對手性異構(gòu)體用簡單投影式表示為和，則另一對手性異構(gòu)體的簡單投影式為和_?！窘馕觥扛鶕?jù)手性碳原子周圍連接4個互不相同的原子或基團(tuán)這一規(guī)律可以判斷該物質(zhì)的手性碳原子個數(shù)；參照例子可知手性異構(gòu)體的關(guān)系就像照鏡子一樣，故所求異構(gòu)體就是原異構(gòu)體在鏡子中的“鏡像”?！敬鸢浮?二、無機(jī)含氧酸酸性的判斷方法1比較無機(jī)含氧酸的酸性，關(guān)鍵是比較中心元素化合價的高低。如將含氧酸的通式寫為(

9、HO)mROn，當(dāng)成酸元素R相同時，則n值越大，R的正電性越高，導(dǎo)致ROH中O的電子向R偏移，在水分子作用下就容易電離出H+，顯示出較強(qiáng)的酸性。2同種元素的不同價態(tài)：一般化合價越高，無機(jī)含氧酸的酸性越強(qiáng)；同周期不同元素的最高價態(tài)：一般越向右，無機(jī)含氧酸的酸性越強(qiáng)；同主族不同元素的最高價態(tài)：一般越向上，無機(jī)含氧酸的酸性越強(qiáng)(O、F除外)。注意：（1）無機(jī)含氧酸的酸性與其溶解度無關(guān)，并非溶解度越大，酸性越強(qiáng)。如HClO、H3PO4均易溶于水，但它們均不是強(qiáng)酸。（2）無機(jī)含氧酸分子中有幾個氫原子，該酸不一定就是幾元酸。例如H3PO3的結(jié)構(gòu)式為，為二元酸。（3）碳酸(H2CO3)為弱酸的原因：碳酸(H

10、O)2CO中非羥基氧的個數(shù)為1，理論上應(yīng)是強(qiáng)度與亞硝酸(HO)NO和磷酸(HO)3PO相近的中強(qiáng)酸，但事實上它是弱酸，這是由于溶于水的CO2分子中只有幾百分之一與水結(jié)合成碳酸。（4）同主族元素或同周期元素最高價含氧酸的酸性可根據(jù)元素的非金屬性強(qiáng)弱比較。（5）無氧酸酸性強(qiáng)弱的規(guī)律：若用RHn表示無氧酸，其酸性強(qiáng)弱主要取決于R的電負(fù)性，R的電負(fù)性越大，則其對氫原子的束縛力越強(qiáng)，其酸性越弱。20世紀(jì)60年代美國化學(xué)家鮑林提出了一個經(jīng)驗規(guī)則：設(shè)含氧酸的化學(xué)式為HnROm，其中(m-n)為非羥基氧原子數(shù)。鮑林認(rèn)為含氧酸的酸性強(qiáng)弱與非羥基氧原子數(shù)(m-n)的關(guān)系如下表：m-n0123含氧酸酸性強(qiáng)弱弱中強(qiáng)強(qiáng)

11、超強(qiáng)實例HClOH3PO4HNO3HClO4好題試簡要回答下列問題：（1）按此規(guī)則判斷H3AsO4、H2CrO4、HMnO4的酸性由弱到強(qiáng)的順序為_。（2）按此規(guī)則判斷碳酸應(yīng)屬于_酸，與通常認(rèn)為的碳酸的酸性是否一致?_，其可能的原因是_?！窘馕觥浚?）根據(jù)題中非羥基氧原子數(shù)與酸性強(qiáng)弱的關(guān)系可得：H3AsO4 H2CrO4 HMnO4m-n 1 2 3酸性： H3AsO4H2CrO4HMnO4。（2）H2CO3中非羥基氧原子數(shù)為1，應(yīng)為中強(qiáng)酸，與通常認(rèn)為的碳酸是弱酸不一致。其可能的原因是溶于水的那部分CO2并不能完全轉(zhuǎn)化為H2CO3。【答案】（1）H3AsO4H2CrO4HNO2、H2SO4H2

12、SO3而混淆酸的酸性與氧化性，誤認(rèn)為酸性越強(qiáng)的酸其氧化性也越強(qiáng)。2誤認(rèn)為羥基數(shù)就是含氧酸的元數(shù)。如磷元素的幾種含氧酸的名稱、分子式、結(jié)構(gòu)式、磷的化合價、酸的元數(shù)如下表：名稱正磷酸偏磷酸亞磷酸次磷酸分子式H3PO4HPO3H3PO3H3PO2結(jié)構(gòu)式磷的化合價+5+5+3+1酸的元數(shù)三元一元二元一元3同種元素的含氧酸，中心原子的價態(tài)越高，含氧酸的氧化性不一定越強(qiáng)。如酸性：HClO4HClO3HClO，氧化性：HClO4HClO3HBrO4HIO4BHClO4H2SO4H3PO4CHClO4HClO3HClODH2SO3H2SO4H2S2O37如圖所示，下列有關(guān)兩分子的說法正確的是A互為同分異構(gòu)體B

13、二者是同一物質(zhì)C二者是手性分子D互為同系物8均由兩種短周期元素組成的A、B、C、D四種化合物分子都含有18個電子，四種化合物分子中所含原子的數(shù)目依次為2、3、4、6。A和C分子中各元素原子的個數(shù)比均為11，B和D分子中各元素原子的個數(shù)比均為12。D可作為火箭推進(jìn)劑的燃料。請回答下列問題。（1）A與HF相比，其熔、沸點(diǎn)較低，原因是_。（2）B分子的立體構(gòu)型為_形，該分子屬于_ (填“極性”或“非極性”)分子。（3）A、B兩種化合物分子的非氫元素原子的最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性強(qiáng)弱順序為_ (用化學(xué)式表示)，設(shè)A分子的非氫元素原子為X，B分子的中心原子為Y，比較下列物質(zhì)的酸性強(qiáng)弱：HXO_ (

14、填“”“H2SO4S，所以酸性：HClO4H2SO4；X、Y的化合價越高，對應(yīng)含氧酸的酸性越強(qiáng)，所以酸性：HClOHClO3HClO4，H2SO3HFNH3CH4，因此從上至下4條折線分別代表A、A、A、A族元素的氫化物的沸點(diǎn)變化。那么b點(diǎn)代表的物質(zhì)是H2Se，a點(diǎn)代表的物質(zhì)是SiH4。（1）根據(jù)熔點(diǎn)的高低順序，可判斷出a是H2，b是N2，c是Na，d是Cu，e是Si，f是C。（2）單質(zhì)a、b、f對應(yīng)的元素以原子個數(shù)比111形成的分子為HCN，含有2個個鍵，2個鍵。（1）N原子與P原子的結(jié)構(gòu)相似，NH3分子與PH3分子的結(jié)構(gòu)也相似，PH鍵為不同種元素原子之間形成的共價鍵，為極性鍵。（2）由N、

15、P在元素周期表中的位置關(guān)系和元素周期律可知，N的非金屬性比P強(qiáng)。由元素的非金屬性與對應(yīng)氫化物熱穩(wěn)定性之間的關(guān)系可知，NH3的熱穩(wěn)定性比PH3強(qiáng)。（3）“易液化”屬于物質(zhì)的物理性質(zhì)，NH3與PH3都是共價化合物，其物理性質(zhì)與化學(xué)鍵無關(guān)。按照相對分子質(zhì)量與范德華力的關(guān)系，范德華力與物質(zhì)的物理性質(zhì)的關(guān)系分析，應(yīng)該是PH3的沸點(diǎn)比NH3高，PH3比NH3易液化?，F(xiàn)實是NH3比PH3易液化，這種反?，F(xiàn)象是由于NH3分子之間存在特殊的分子間作用力氫鍵。氧原子半徑比氫原子大，故大球代表氧原子。水分子中含極性共價鍵，兩個OH鍵之間的夾角為105，呈V形結(jié)構(gòu)。“熱冰”中的水分子有序排列?！緜渥ⅰ糠肿觾?nèi)氫鍵除必須具備形成氫鍵的條件外，還必須具備特定的條件：形成平面環(huán)(五元環(huán)或六元環(huán)最為穩(wěn)定)、形成的環(huán)沒有任何扭曲等。氫鍵的形成使物質(zhì)在熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、電離度、溶解度等方面表現(xiàn)出一些特殊性質(zhì)。由于分子間氫鍵的作用，形成了“締合