对高中化学新、教学中几个热点问题的讨论(廖显威)

1、对高中化学新教材、教学中几个热点问题的讨论廖显威廖显威 四川师范大学化学与材料科学学院四川师范大学化学与材料科学学院o 个个 人人 简简 历历o廖显威廖显威 （1947.3- 1947.3- ），男，重庆荣昌人，四川师范大学化学与），男，重庆荣昌人，四川师范大学化学与材料科学学院教授，硕士生导师，长期从事理论化学和化学教育材料科学学院教授，硕士生导师，长期从事理论化学和化学教育的研究工作。的研究工作。o19821982年春，毕业于四川师范大学化学系，留校任教。年春，毕业于四川师范大学化学系，留校任教。o1986.71986.71987.71987.7，作为访问学者在加拿大，作为访问学者在加拿大

2、McMasterMcMaster大学从事结构大学从事结构无机化学的科研工作，专攻无机化学的科研工作，专攻MossbauerMossbauer谱。谱。o1990.81990.81991.11991.1，作为访问学者在德国，作为访问学者在德国JenaJena大学从事大学从事IRIR光谱光谱,X-,X-射射线衍谱的科研工作。线衍谱的科研工作。o1997.91997.91998.81998.8，作为访问学者在四川大学从事理论化学的科研，作为访问学者在四川大学从事理论化学的科研工作，主要进行有机物工作，主要进行有机物UVUV谱谱,IR,IR谱谱,NMR,NMR谱的量子化学计算。谱的量子化学计算。o长期以

3、来，承担本科生、研究生的长期以来，承担本科生、研究生的物理化学物理化学、结构化学结构化学、普通化学原理普通化学原理、量子力学量子力学、量子化学量子化学、专业英专业英语语、化学与社会化学与社会、化学奥赛讲座化学奥赛讲座等专业课程的教学工等专业课程的教学工作。作。o 已出版的著作有已出版的著作有化学化学，1986-19961986-1996国际化学奥林国际化学奥林匹克竞赛试题详解匹克竞赛试题详解，竞赛化学教程竞赛化学教程等。等。o 在在化学学报化学学报、无机化学学报无机化学学报、光谱学与光谱光谱学与光谱分析分析，化学物理学报化学物理学报、发光学报发光学报、原子与原子与分子物理学报分子物理学报、波谱

4、学杂志波谱学杂志、化学研究与应用化学研究与应用、四川大学学报四川大学学报、化学教育化学教育、四川师范大四川师范大学学报学学报、中学化学中学化学等学术刊物上发表科研论文百等学术刊物上发表科研论文百余篇。余篇。o 19971997年获四川省政府颁发的教学成果二等奖，年获四川省政府颁发的教学成果二等奖，19981998年年和和20112011年获得中国化学会奥赛培训优秀教师奖，年获得中国化学会奥赛培训优秀教师奖，19991999年荣获曾宪梓基金优秀教师三等奖，年荣获曾宪梓基金优秀教师三等奖，20032003年获校级优秀年获校级优秀课堂教学奖。课堂教学奖。o 近二十年来，一直在四川省各国家级、省市级重

5、点中学近二十年来，一直在四川省各国家级、省市级重点中学举办化学奥赛讲座，深受广大中学师生欢迎。举办化学奥赛讲座，深受广大中学师生欢迎。o 曾任四川师范大学化学系副系主任、系主任、四川师范曾任四川师范大学化学系副系主任、系主任、四川师范大学化学与生命科学学院院长。曾任四川省化学化学和大学化学与生命科学学院院长。曾任四川省化学化学和化工学会教育专业委员会主任，化学竞赛委员会副主任化工学会教育专业委员会主任，化学竞赛委员会副主任等职。曾长期担任四川省高考化学（及理科综合）阅卷等职。曾长期担任四川省高考化学（及理科综合）阅卷工作的骨干教师和指导委员。工作的骨干教师和指导委员。o 2008.82008.

6、8退休，现为四川师范大学校级督导，四川省化退休，现为四川师范大学校级督导，四川省化学化工学会常务理事、化学竞赛委员会委员。学化工学会常务理事、化学竞赛委员会委员。o 物质结构与性质物质结构与性质（选修（选修3 3） （1 1）人民教育出版社（吴国庆主编）人民教育出版社（吴国庆主编） （“京版京版”） （2 2）山东科技技术出版社（陈光巨主编）山东科技技术出版社（陈光巨主编） （“鲁版鲁版”） （3 3）江苏教育出版社（王祖浩主编）江苏教育出版社（王祖浩主编） （“苏版苏版”）1.前言前言o 物质结构与性质物质结构与性质（选修（选修3 3）o 基本板块基本板块o （1 1） 原子结构原子结构o

7、（2 2） 分子结构分子结构o （3 3） 晶体结构晶体结构o （4 4） 配合物结构配合物结构2. 原子与分子结构（1 1）对电子云小对电子云小黒黒点图的正确理解是：点图的正确理解是： (A) (A) 小小黒黒点代表电子点代表电子 (B) (B) 小小黒黒点代表电子留下的痕迹点代表电子留下的痕迹 (C) (C) 离核越近的地方，电子出现的几率越离核越近的地方，电子出现的几率越 大大 (D)(D)在两个面积相等的区域内，小在两个面积相等的区域内，小黒黒点密点密 度越大，电子出现的几率越大度越大，电子出现的几率越大 几率密度和几率这两个重要概念几率密度和几率这两个重要概念o（2 2）下面结论中不

8、正确的是）下面结论中不正确的是o ( A) s( A) s轨道和轨道和s s轨道可生成轨道可生成键键o (B) s(B) s轨道和轨道和s s轨道可生成轨道可生成键键o (C) p(C) p轨道和轨道和p p轨道可生成轨道可生成键键o (D) p(D) p轨道和轨道和p p轨道可生成轨道可生成键键o但新教材苏版中却有这样一个结论：但新教材苏版中却有这样一个结论：“s s轨道与轨道与s s轨道重叠形成的共轨道重叠形成的共价键无方向性。价键无方向性。”此结论欠妥，甚至不能被接受，它会给广大中学此结论欠妥，甚至不能被接受，它会给广大中学师生带来一些错误的认识，好象有的共价键有方向性，而有的共价师生带

9、来一些错误的认识，好象有的共价键有方向性，而有的共价键无方向性。键无方向性。 （3） 关于键的极性和分子（或离子）的极性oO O3 3分子中键的极性和分子的极性分子中键的极性和分子的极性o在新教材京版中有这样一段话：在新教材京版中有这样一段话：“分子的极性是分子中化学键极性的向量分子的极性是分子中化学键极性的向量和。只含非极性键的一分子一定是非极性分子；含极性键的分子有没有极和。只含非极性键的一分子一定是非极性分子；含极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性的向量和是否等于零而定性，必须依据分子中极性键的极性的向量和是否等于零而定”。o这个结论基本是正确的。但部分中学教师对这段话不太

10、理解，甚至认为有这个结论基本是正确的。但部分中学教师对这段话不太理解，甚至认为有问题，所举反例即为问题，所举反例即为O O3 3分子。分子。O O3 3分子是极性分子，这点上没有争论，关键是分子是极性分子，这点上没有争论，关键是O O3 3中的中的O OO OO O键是非极性键还是极性键？相当一部分中学教师认为键是非极性键还是极性键？相当一部分中学教师认为O O3 3中的中的O OO O键是非极性键，理由是相同两个原子之间成的键一定是非极性键，这是键是非极性键，理由是相同两个原子之间成的键一定是非极性键，这是一个一个 o错误的观点。只有同核双原子分子中，两个相同原子之间的键才是非极错误的观点。

11、只有同核双原子分子中，两个相同原子之间的键才是非极性键，如性键，如H H2 2中的中的H HH H共价键，共价键，O O2 2中的中的O=OO=O共价键等。但涉及多原子分子时共价键等。但涉及多原子分子时，两个相同原子之间成的键是否有极性，则需考查它们的化学环境是否，两个相同原子之间成的键是否有极性，则需考查它们的化学环境是否相同。相同。O O3 3分子为角形，中间分子为角形，中间O O原子与两端原子与两端O O原子所处的化学环境显然不同原子所处的化学环境显然不同，故三个，故三个O O原子周围电荷的分布一定不相等，故两个原子周围电荷的分布一定不相等，故两个O OO O键都是极性键键都是极性键，不

12、可能是非极性键。我们采用量子化学的，不可能是非极性键。我们采用量子化学的CaussianCaussian Program Program，在，在B3LYP/STOB3LYP/STO3G3G水平上对水平上对O O3 3进行计算，结果与我们预测的结果相同，与文进行计算，结果与我们预测的结果相同，与文献值献值14 1514 15基本吻合，表基本吻合，表1 1给出了计算结果及文献值。给出了计算结果及文献值。o Gaussian Program: B3LYP/STO-3G (Gaussian Program: B3LYP/STO-3G (量子化学计算）量子化学计算）o 键长：键长：O O1 1-O-O2

13、 2 1.2644 O 1.2644 O1 1-O-O3 3 1.2644 1.2644o 键角：键角：O O2 2O O1 1O O3 3 117.9 117.9o 电荷：电荷：O O1 1: 0.231; O: 0.231; O2 2: -0.116; O: -0.116; O3 3: -0.116: -0.116o 偶极矩：偶极矩：0.61470.6147o 文献值：（北师大等主编，文献值：（北师大等主编，无机化学无机化学上册上册 P.99P.99；o 下册下册 P.492 )P.492 )o 键长：键长：127.8 127.8 键角：键角：116.8 116.8 偶极矩：偶极矩：0.5

14、40.54CCHHHHHH1.下列分子或离子中，只有极性键的是(A) (B) N2O 即 (C) CH2CHCHCH2 (D) CH3CH2CH2CH3NNO2. 下列分子或离子中，只有非极性键的是 (A) (B)白磷（P4） CCCHHHHHHHH (C) 即 NNN- (D)PPPPN3-CH2CH2CH23. 下列分子或离子中，既有极性键又有非极性键的是(A) CH3CH2OH (B) CH3CH2CH2OH(C) CH3C CCH3 (D) CH3CH = CH24.下列分子或离子中，只有极性键的是(A) 过氧化氢 HOOH (B) (C) O3 即 (D) O2 即 CCCHHHHC

15、HHHHHHOOOOOo 3. 3. 晶体结构晶体结构1. 1. 立方ZnSZnS和NaClNaCl这两种物质，从化学性质上看有很大的区别，但从晶体结构的 角度来看，两者却有很多共同之处。在下面对其共同之处的描述中，不正确的是：(A) (A) 这两种晶体都属于立方晶系；(B) (B) 这两种晶体都属于二元离子晶体；(C) (C) 这两种晶体都属于面心立方晶格型式；(D) (D) 在这两种晶体中，带负电荷的微粒的堆积方式都属于立方最密堆积（或称面心立方堆积，或称铜型堆积）。2.CsCl和CaF2都属于离子晶体，但从晶体结构的角度来看，两者存在着很多差异, ,在下面描述这些差异性的论断中，不正确的

16、是：(A) (A) 这两种晶体的晶格型式不相同；(B) (B) 在这两种晶体中，正负离子的配位数之比不相同；(C) (C) 在这两种晶体中，负离子的堆积方式不相同；(D) (D) 在这两种晶体中，每个晶胞中所含的离子数不相同。o （3-13-1）立方立方ZnSZnS属于何种晶体？属于何种晶体？o （3-23-2）干冰属于何种晶格型式？干冰属于何种晶格型式？（3-3） NaCl, CsCl, CaF2,立方ZnS中的负离子， 各采取什么堆积型式？（3-4） NaCl, 金属铜，CaF2, CO2(s)，各属什 么晶格型式？ S2-和Zn2+的离子半径分别182pm和83pm, 在立方立方 ZnS

17、 中中,SZn的最短距离为的最短距离为235pm。 在京版中有这样一段话，值得商榷：“石墨晶体中，既有共价键，又有 金属键，还有范德华力，是一种混合晶体。” o（4 4）何谓金属键？金属键有什么特性？它与离域）何谓金属键？金属键有什么特性？它与离域键有何不同？键有何不同？o （徐光宪，王祥云，（徐光宪，王祥云，物质结构物质结构第二版第二版 P.650P.650）o例题：例题： 在下列作用力中，不具有在下列作用力中，不具有“无方向性、无饱和性无方向性、无饱和性”特征的是特征的是o o 金属键金属键 离子键离子键 分子间力分子间力 离域离域键键 （4）由下表数据，能得出“键强于键”的结论吗？共价键

18、共价键键能键能/KJmol-1OO142OO497.3NN193NN418NN946CO351CO745（4）键能和键焓o周公度，周公度，结构化学基础结构化学基础; ; 傅献彩，傅献彩，物理化学物理化学（上册）；（上册）；o北师大等，北师大等，无机化学无机化学（上册）；（上册）；o按热化学观点，双原子分子按热化学观点，双原子分子A-BA-B键的键能是指在键的键能是指在101.3kPa101.3kPa和和298K298K时，时，o反应体系反应体系o o AB(gAB(g) ) = = A(gA(g) + ) + B(gB(g) )o焓的改变量。所以在焓的改变量。所以在101.3kPa101.3k

19、Pa和和298K298K时，双原子分子的解离能就是它的键能。可直时，双原子分子的解离能就是它的键能。可直接从热化学测量中得到。接从热化学测量中得到。o 对于多原子分子，键的解离能并不能代表键能。而键焓是键的解离能的平均对于多原子分子，键的解离能并不能代表键能。而键焓是键的解离能的平均值。考虑到实用性，一般表中给出的键能数据实质上是键焓的键焓，只是由于不的已值。考虑到实用性，一般表中给出的键能数据实质上是键焓的键焓，只是由于不的已姑且叫它键能。姑且叫它键能。4.几个值得探讨的问题：o 4.1 4.1 什么叫原子轨道？什么叫原子轨道？ “ “苏版苏版”：“这里所说的原子轨道与宏观物质的运动轨迹这里

20、所说的原子轨道与宏观物质的运动轨迹不同，它是指量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区不同，它是指量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域。域。” “ “京版京版”：“常把电子出现的概率约为常把电子出现的概率约为90%90%的空间圈出来。的空间圈出来。人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。” * * 多电子体系多电子体系多电子原子和多原子分子多电子原子和多原子分子 轨道近似方法轨道近似方法( (或称单电子近似和电子独立运动模型或称单电子近似和电子独立运动模型) ) 此时，我们把原子中单电子的波函数此时，我们把原子中单电子的波函数 称为原子轨道。同理称为原

21、子轨道。同理，我们把分子中单电子的波函数称为分子轨道。，我们把分子中单电子的波函数称为分子轨道。iiii= Ei=o 4.24.2关于用小黑点表示的电子云图关于用小黑点表示的电子云图d2P =d = d 苏版苏版：“用小黑点代表电子在核用小黑点代表电子在核外空间区域内出现的机会，小黑点的外空间区域内出现的机会，小黑点的疏密与电子在该区域内出现的机会大疏密与电子在该区域内出现的机会大小成正比。小成正比。” 几率密度与几率几率密度与几率2几率密度几率密度2 d几率几率 小黑点密度大的地方（单位体积）表示电子在那里小黑点密度大的地方（单位体积）表示电子在那里出现的几率密度大，稀则表示几率密度小。在电

22、子云图出现的几率密度大，稀则表示几率密度小。在电子云图取两个面积相等的区域取两个面积相等的区域A A和和B B来观察，则小黑点密度大的来观察，则小黑点密度大的区域内电子出现的几率大。区域内电子出现的几率大。径向几率3srD(r)1sao 和和 对对 r 作图作图1s21s 和和 对对 r 作图作图1s21s 等密度面等密度面 电子云界面图电子云界面图o 4.34.3关于关于MoellerMoeller记忆图记忆图 o 苏版苏版：“原子核外电子排布的轨道能量顺序。原子核外电子排布的轨道能量顺序。”o 国外教材国外教材：MoellerMoeller记忆图记忆图o 国内教材国内教材：构造原理图：构造

23、原理图1s1s2s2s2p2p3s3s3p3p3d3d4s4s4p4p4d4d4f4f5s5s5p5p5d5d5f5f5g5g6s6s6p6p6d6d7s7s构造原理o 原子轨道能量与原子序数的关系图原子轨道能量与原子序数的关系图 34340.64,4.00dSdSEeV EeVEE K（19号）：号）： 343418.7,7.53dSdSEeV EeVEE Ni（28号）：号）：o 4.44.4晶体结构晶体结构o 4.4.14.4.1密堆积中空隙种类密堆积中空隙种类苏版苏版：立方堆积（：立方堆积（ ：简单立方堆积）：简单立方堆积） （密置层）这种排列形成了两类空密置层）这种排列形成了两类空隙

24、。隙。 空隙种类：三角形空隙，四面体空隙，八面体空空隙种类：三角形空隙，四面体空隙，八面体空隙，立方体空隙等等。隙，立方体空隙等等。非密置层非密置层密置层密置层o 2.4.22.4.2关于等径圆球堆积方式的概念关于等径圆球堆积方式的概念立方立方ZnSZnS晶胞晶胞简单立方晶胞简单立方晶胞非密置层非密置层5. 晶体结构问题o（1 1）几个重要概念）几个重要概念o 晶体类型（种类），晶系，晶格型式，密堆积方式晶体类型（种类），晶系，晶格型式，密堆积方式o （类型）（类型）o 晶体类型：金属晶体、离子晶体、原子晶体、分子晶体类型：金属晶体、离子晶体、原子晶体、分子o 晶体、氢键型晶体、混合键型晶体，

25、晶体、氢键型晶体、混合键型晶体，-o 晶系：（晶系：（7 7大晶系）立方、六方、四方、三方、正大晶系）立方、六方、四方、三方、正 o 交交 、 单斜、三斜单斜、三斜o 晶格型式：晶格型式： （1414种）面心立方、体心立方、简单立种）面心立方、体心立方、简单立 o 方、方、-o 密堆积方式：立方最密堆积、六方最密堆积、立方密堆积方式：立方最密堆积、六方最密堆积、立方o 密堆积、简单立方堆积、密堆积、简单立方堆积、-o （3-13-1）立方立方ZnSZnS属于何种晶体？属于何种晶体？o （3-23-2）干冰属于何种晶格型式？干冰属于何种晶格型式？（3-3） NaCl, CsCl, CaF2,立方

26、ZnS中的负离子， 各采取什么堆积型式？（3-4） NaCl, 金属铜，CaF2, CO2(s)，各属什 么晶格型式？ S2-和Zn2+的离子半径分别182pm和83pm, 在立方立方 ZnS 中中,SZn的最短距离为的最短距离为235pm。 o 密堆积和晶格型式间的关系密堆积和晶格型式间的关系o 鲁版鲁版：“在称为干冰的二氧化碳分子晶体中，作为线型分在称为干冰的二氧化碳分子晶体中，作为线型分子的二氧化碳在空间是以子的二氧化碳在空间是以A A1 1型密堆积方式形成晶体。型密堆积方式形成晶体。”o 潘道皑等潘道皑等：“形成了以分子的中心作立方密堆积排列；同形成了以分子的中心作立方密堆积排列；同时

27、，时，COCO2 2分子的轴平行于立方体体对角线。分子的轴平行于立方体体对角线。”o 郭用猷郭用猷：等同点及其应用。：等同点及其应用。COCO2 2晶胞晶胞金刚石晶胞金刚石晶胞NaCl晶胞, CaF2晶胞，CsCl晶胞COCO2 2晶胞晶胞金刚石晶胞金刚石晶胞冰的氢键结构氧氧氢氢o * * *注注: :晶体结构基础知识晶体结构基础知识o 1 1）晶胞：）晶胞： 组成晶体的最小，最基本单位；（一定）组成晶体的最小，最基本单位；（一定） 是平行六面体；平移（或堆积）成晶体。是平行六面体；平移（或堆积）成晶体。o 2 2）七大晶系）七大晶系 ： 立方，六方，四方，三方，正交，单立方，六方，四方，三方

28、，正交，单斜，三斜。（轴对称性）斜，三斜。（轴对称性）o 3 3）十四种晶格型式：（点阵型式，布拉威格子，正当）十四种晶格型式：（点阵型式，布拉威格子，正当单位，正当晶胞）单位，正当晶胞）o 立方晶系立方晶系 ：简单立方（：简单立方（P)P)，体心立方，体心立方(I)(I)，面心立方，面心立方 (F)(F)o 六方晶系六方晶系 ：六方：六方(H)(H) 四方晶系：四方晶系： 简单四方，体心四方简单四方，体心四方o 三方晶系：三方晶系： 三方三方(R)(R)o 正交晶系：正交晶系： 简单，体心，面心，底心简单，体心，面心，底心(C)(C)o 单斜晶系：单斜晶系： 简单，底心简单，底心o 三斜晶系

29、：三斜晶系： 简单简单o 4)4)堆积方式：（就金属单质或某一组分而言）堆积方式：（就金属单质或某一组分而言）o 立方最密堆积（立方最密堆积（A1A1型型): ): 抽面心立方晶胞抽面心立方晶胞o 六方最密堆积（六方最密堆积（A3A3型型) )：抽六方晶胞：抽六方晶胞o 立方密堆积立方密堆积 （A2A2型型) )：抽体心立方晶胞：抽体心立方晶胞o 金刚石型堆积（金刚石型堆积（A4A4型型) )：抽面心立方晶胞：抽面心立方晶胞o 简单立方堆积简单立方堆积 ：抽简单立方晶胞：抽简单立方晶胞o 其它：其它：Mn,Ga,Hg,Sb,BiMn,Ga,Hg,Sb,Bi,6.进一步探讨的问题：o 6.16.

30、1共价键的特点共价键的特点方向性和饱和性方向性和饱和性 苏版苏版：“s s轨道和轨道和s s轨道重叠形成的共价键无方向。轨道重叠形成的共价键无方向。”o ）什么叫轨道？波函数表达式）什么叫轨道？波函数表达式( , , )( , , )x y zr o ）s,p,ds,p,d波函图像（波函图像（“”号的意思）号的意思）zxyzxyx2pxydzxyo 6.2 石墨型晶体的类型（名称）石墨型晶体的类型（名称） 苏版苏版, 京版京版： 石墨石墨“混合晶体混合晶体” （潘（潘 ，郭）：，郭）： 混合键型晶体混合键型晶体 （唐）：（唐）： 混合型晶体混合型晶体o 京版京版： 石墨晶体中，既有共价键，又有

31、金属键，还有范德石墨晶体中，既有共价键，又有金属键，还有范德华力，华力，-是一种混合晶体。是一种混合晶体。o 无机化学无机化学上册上册，（宋天佑等），（宋天佑等）o “在金属晶体中，自由电子汇集成在金属晶体中，自由电子汇集成电子的海洋电子的海洋，失去，失去电子的金属离子浸在自由电子的海洋中。金属中的自由电电子的金属离子浸在自由电子的海洋中。金属中的自由电子把金属子把金属 正离子吸引并约束在一起，这就是金属键的实质正离子吸引并约束在一起，这就是金属键的实质。6.进一步探讨的问题：o 结构化学基础结构化学基础（周公度，段连运）（周公度，段连运）o “这些在三维空间中运动，离域范围很大的电子，与正这

32、些在三维空间中运动，离域范围很大的电子，与正离子胶合在一起，形成金属晶体。金属的这种结合力称离子胶合在一起，形成金属晶体。金属的这种结合力称为金属键。为金属键。”o 无机化学无机化学（申冸文主编）（申冸文主编）o “对金属键本质的理解有对金属键本质的理解有自由电子自由电子模型和能带理论模型和能带理论等，前者根据金属元素的电负性较小，电离能也小，外等，前者根据金属元素的电负性较小，电离能也小，外层价电子容易脱离原子核的束缚而在金属晶粒中由各个层价电子容易脱离原子核的束缚而在金属晶粒中由各个正离子形成的势场中自由地运动，即为正离子形成的势场中自由地运动，即为自由电子自由电子或或称称离域电子离域电子

33、。这些在三维空间中运动，离域范围很。这些在三维空间中运动，离域范围很大的电子，与正离子吸引胶合在一起，形成金属晶体。大的电子，与正离子吸引胶合在一起，形成金属晶体。”o 6.3 立方立方ZnS 属于哪一类晶体？（化学键？）属于哪一类晶体？（化学键？）o 离子键？共价键？离子键？共价键？o 6.4 配合物中的配位体配合物中的配位体NO2（硝基）是否带有电（硝基）是否带有电荷？荷？ Co(NO2)3(NH3)3 三硝基三硝基三氨合钴（三氨合钴（）（章）（章） Pt(NH2)(NO2)(NH3)2 氨基氨基硝基硝基二氨合铂（二氨合铂（）（章）（章） Co(NO2)(NH3)52+ 硝基硝基五氨合钴（

34、五氨合钴（）（杨）（杨） Co(ONO)(NH3)52+ 亚硝酸根五氨合钴（亚硝酸根五氨合钴（）（杨）（杨） o* * 关于ZnS的讨论o 1）潘道皑等，物质结构（高教出版社）o “在立方ZnS晶体中的化学键是具有极性的共价键，也属于共价键型晶体，常称之谓AB共价键型晶体。”o 2) 张克从，近代晶体学基础（科学出版社）o “根据所查明的物化性质来判断闪锌矿的键型，它应该既不纯属于离子键，也不纯属于共价键离子键与共价键之间的中间型键才更为妥善。”o 3）麦松威，周公度等，高等无机结构化学o （北京大学出版社）o “立方ZnS的结构可看作S原子作立方最密堆积，Zn原子占据一半四面体空隙形成，键型

35、介o 于于离子键与共价键之间。”o 4）钱逸泰，结晶化学， P.252-253 （中国科学技术大学出版社）o “化合物MX可能取ZnS型结构，但难于预言取六方型还是取立方型。一般说来，氧化物倾向于六方结构，硫化物倾向于立方结构，这说明共价键强的倾向于立方ZnS结构，引起这样的原因尚不清楚，可能是六方结构具有稍大的晶格能之故。” S2-和Zn2+的离子半径分别182pm和83pm, 在立方立方ZnSZnS 中中,S,SZnZn的最短距离为的最短距离为235pm235pm。 o 6.5 正确看待化学研究中的学术争论正确看待化学研究中的学术争论 晶胞、晶系和晶格型式晶胞、晶系和晶格型式为什么六方格子

36、选左图而不选右图？为什么六方格子选左图而不选右图？o NO2的杂化，大的杂化，大键；键；o NO2的杂化，大的杂化，大键；键； ClO2的杂化，成键，大的杂化，成键，大键；键；o 的物理意义；的物理意义；o C2是顺磁性，还是抗磁性；是顺磁性，还是抗磁性；o 用一维中粒子公式用一维中粒子公式 E=n2h2/8ml2处理含处理含n个碳原子的个碳原子的共轨链烯烃共轨链烯烃电子时，链长按（电子时，链长按（N-1）个）个C-C键计算，还键计算，还是按是按n个个C-C键计算？（键计算？（C=C-C=C-.C=C）o 2011年化学诺贝尔奖，（以色列）达尼埃尔年化学诺贝尔奖，（以色列）达尼埃尔谢赫特谢赫特

37、曼；准晶体（曼；准晶体（1982）( , , )x y zo 关于键的极性和分子的极性关于键的极性和分子的极性o 京版京版：“只含非极性键的分子一定是非极性分子；只含非极性键的分子一定是非极性分子；含极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的含极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的o 极性的向量和是否等于零而定。极性的向量和是否等于零而定。”o 1 1）臭氧）臭氧 O O3 3 ：o O2O1O3 O2O1O3o 2) 2) 叠氮酸根叠氮酸根 N N3 3- - ：o N1N2N3 N1N2N3 - - o Gaussian Program: B3LYP/STO-3G (Gauss

38、ian Program: B3LYP/STO-3G (量子化学计算）量子化学计算）o 键长：键长：O O1 1-O-O2 2 1.2644 O 1.2644 O1 1-O-O3 3 1.2644 1.2644o 键角：键角：O O2 2O O1 1O O3 3 117.9 117.9o 电荷：电荷：O O1 1: 0.231; O: 0.231; O2 2: -0.116; O: -0.116; O3 3: -0.116: -0.116o 偶极矩：偶极矩：0.61470.6147o 文献值：（北师大等主编，文献值：（北师大等主编，无机化学无机化学上册上册 P.99P.99；o 下册下册 P.4

39、92 )P.492 )o 键长：键长：127.8 127.8 键角：键角：116.8 116.8 偶极矩：偶极矩：0.540.54o 叠氮酸根叠氮酸根 N N3 3- - ： 电荷电荷 (Gaussian Program B3LYP/STO-3G)(Gaussian Program B3LYP/STO-3G)o N1 N1：-0.386 -0.386 o N2 N2：-0.228 N1-N2-N3 -0.228 N1-N2-N3 - -o N3 N3：-0.386-0.386o 键长：键长： N1N1N2, N2N2, N2N3 :139pmN3 :139pmo 偶极矩：偶极矩：0.00280

40、.0028 电荷电荷 (Gaussian Program B3LYP/STO-3G)(Gaussian Program B3LYP/STO-3G)o N1N1：-0.386 -0.386 o N2N2：-0.228-0.228o N3N3：-0.386-0.386o 偶极矩：偶极矩：0.00280.0028o 电荷电荷 o N1N1：-0.008-0.008o N2N2：-0.:076-0.:076o N3N3：-0.237-0.237o H4H4：0.1530.153o 偶极矩：偶极矩：1.52391.5239o 关于分子极性的对称性判据：关于分子极性的对称性判据：o 鲁版鲁版：“ “ 当一

41、个分子的对称元素（对称面，对称轴等当一个分子的对称元素（对称面，对称轴等）相交于一点时，则这个分子没有极性。）相交于一点时，则这个分子没有极性。”o “ “若分子中只要有两个对称元素仅仅相交于一点时若分子中只要有两个对称元素仅仅相交于一点时，则分子就不存在偶极矩。，则分子就不存在偶极矩。”o （潘道皑，谢有畅，（潘道皑，谢有畅，7.结束语o 7.17.1学习的阶段性问题：学习的阶段性问题： 当然，科学知识的学习有一定的阶段性。基于高中化当然，科学知识的学习有一定的阶段性。基于高中化学的教学特点和高中学生的接受能力，在物质结构的教学学的教学特点和高中学生的接受能力，在物质结构的教学中，有些基本概

42、念，基本观点，基础知识不可能一步到位中，有些基本概念，基本观点，基础知识不可能一步到位，但也不应该提供一些不准确的甚至是错误的信息。本文，但也不应该提供一些不准确的甚至是错误的信息。本文针对上述一些典型问题的讨论，以期达到抛砖引玉的作用针对上述一些典型问题的讨论，以期达到抛砖引玉的作用，让更多的化学同仁关心新一轮教学改革，让广大的中学，让更多的化学同仁关心新一轮教学改革，让广大的中学师生在新一轮教学改革中获得更多的收益。师生在新一轮教学改革中获得更多的收益。o 7.27.2化学中的规律性与例外现象化学中的规律性与例外现象在化学这门科学的研究和教学中，有规律可循，但又有在化学这门科学的研究和教学

43、中，有规律可循，但又有例外，对此一定要有全面的认识。例外，对此一定要有全面的认识。常温常压下，金属单质一般为固体，但水银为液体。常温常压下，金属单质一般为固体，但水银为液体。在原子的核外电子排布中，我们可以用在原子的核外电子排布中，我们可以用“半充满半充满”，“全充满全充满”，“全空全空”来解释来解释 Cr，Mo，Cu，Ag，Au，Pd 的电子构型，但的电子构型，但 W，Ru，Rh，Pt，Nb等又不遵循这些等又不遵循这些“规律规律”。在在AB型化合物中，若型化合物中，若A和和B 电负性之差大于电负性之差大于1.7，往往形，往往形成离子化合物；但对成离子化合物；但对HF而言，而言，H和和F电负性

44、之差为电负性之差为1.9，但但HF应该是典型的共价化合物。应该是典型的共价化合物。o “化学事实是头等重要的东西，而对事实的解释容易过化学事实是头等重要的东西，而对事实的解释容易过时。演绎开来，规律是对事实的概括，当然也是头等重时。演绎开来，规律是对事实的概括，当然也是头等重要的，但对规律的解释则不应过分。解释规律无非是为要的，但对规律的解释则不应过分。解释规律无非是为了更好地把握事实的本质。了更好地把握事实的本质。对规律本身也不能过分对规律本身也不能过分绝对化。在化学中，不规律比规律跟普遍。绝对化。在化学中，不规律比规律跟普遍。其实，其实，不规律正是化学引人入胜之魅力所在。对化学复杂性认不规

45、律正是化学引人入胜之魅力所在。对化学复杂性认识之渴求是不应泯灭的，因为它永远是化学发展的内部识之渴求是不应泯灭的，因为它永远是化学发展的内部动力。动力。” 吴国庆吴国庆 无机化学无机化学上册（第四版）上册（第四版）8. 川师大附中老师提的有关问题 ：o （1 1）过渡元素中，同一族的价电子排布有些不一样，）过渡元素中，同一族的价电子排布有些不一样，为什么？为什么？o 答：（答：（a a）核外电子填充的顺序与原子轨道的能量顺序）核外电子填充的顺序与原子轨道的能量顺序 不是严格的一一对应关系。不是严格的一一对应关系。o （b b）过渡元素）过渡元素 有有d d轨道，且多数情况下未充满轨道，且多数情

46、况下未充满，故出现不规侓现象不足为怪。，故出现不规侓现象不足为怪。o （c c）（）（n + 0.7l )n + 0.7l )法则只能是一个近似规则；法则只能是一个近似规则；半充满，全充满，全空也只能是半充满，全充满，全空也只能是“一般规侓一般规侓”。o （d d）重视规侓，但更要尊重事实，不要把规侓）重视规侓，但更要尊重事实，不要把规侓绝对化。绝对化。o （e)Cre)Cr, Mo, W ; Cu, Ag, Au ; Pd ;, Mo, W ; Cu, Ag, Au ; Pd ;NbNb, Pt, Pt, o （2 2） 杂化轨道理论中，不同分子中同种原子采用不同杂化轨道理论中，不同分子中同

47、种原子采用不同的杂化方式，其原理是什么？的杂化方式，其原理是什么？o （a a）杂化轨道理论是价键理论的延伸，扩展。）杂化轨道理论是价键理论的延伸，扩展。o （b b）由实测分子（离子）的空间构型，可推测中）由实测分子（离子）的空间构型，可推测中心原子的杂化轨道类型。心原子的杂化轨道类型。o CH CH4 4, N, N3 3- -, O, O3 3, FeF, FeF6 6, , Ni(CN)Ni(CN)4 42-2-, CO, CO3 32-2-, NO, NO2,2,o （c c）在未知构型的情况下，可根据配位原子个数）在未知构型的情况下，可根据配位原子个数和中心原子的价电子数来心原子的

48、杂化轨道类型。和中心原子的价电子数来心原子的杂化轨道类型。o Fe(CO) Fe(CO)5 5, Zn(OH), Zn(OH)4 4 2-2-, CuCl, CuCl3 3 2-2-o （d d）用）用VSEPRVSEPR判断分子构型，再推测中心原子的判断分子构型，再推测中心原子的杂化轨道类型。杂化轨道类型。o （e e）但第二，第三过渡系的金属离子有些特殊情）但第二，第三过渡系的金属离子有些特殊情况。况。o （3 3）氮分子中为什么）氮分子中为什么键比键比健强？健强？o 共价键共价键 N-N N=N NNN-N N=N NNo 键能键能/kJ.mol/kJ.mol-1 -1 193 418

49、946193 418 946o 按按MOTMOT的观点，则的观点，则o N N2 2 : KK : KK2s2s2s2s* *2p2px x2p2py y 2p2pz z o 由于由于2s2s和和2p2px x能量相近，对称性匹配，固重能量相近，对称性匹配，固重 新组合成新的分子轨道，称为新组合成新的分子轨道，称为“s-ps-p混杂混杂”. .o N N2 2 : 1 : 1g g 1 1u u 2 2g g 2 2u u1 1u u 3 3g go （4 4） 怎么确定配合物中的配位数？怎么确定配合物怎么确定配合物中的配位数？怎么确定配合物 的空间构型？的空间构型？o 答：答：（a a）对配

50、合）对配合MLnMLn而言，而言，n n可以为可以为1 1，2 2，3 3，4 4，5 5 ，6 6，7 7，8 8，等等。，等等。o (b)(b)近似规则：近似规则：o MLnMLn 中，中， n n为奇数少，为奇数少， n n为偶数多；为偶数多；o 中心离子：中心离子：M M+ + ， n = 2n = 2o M M2+ 2+ ， n = 4n = 4，6 6 （以（以4 4为主）为主）o M M+ + ， n = 4n = 4，6 6 （以（以6 6为主）为主）o （c c）确定配位数主要根据化学式。确定配位数主要根据化学式。o （d d）若配体中有双齿配体，三齿配体等，则）若配体中有双

51、齿配体，三齿配体等，则 既要考虑化学式，又要考虑配体的配位情既要考虑化学式，又要考虑配体的配位情 况。况。o （e e）配合物的空间构型主要由实验测定。）配合物的空间构型主要由实验测定。o （f f）在没有实验数据的情况下，可根据）在没有实验数据的情况下，可根据M M的价电的价电子数，子数，L L的个数，推测的个数，推测M M的杂化轨道，进一步推测配合物的杂化轨道，进一步推测配合物MLnMLn的空间构型。的空间构型。o * *注：配合物的空间构型和杂化轨道并没有严格注：配合物的空间构型和杂化轨道并没有严格的对应关系。的对应关系。o （5 5） 配合物中配位键强度大小怎么判断？为什么配合物中配位

52、键强度大小怎么判断？为什么 Cu(NHCu(NH3 3) )4 4 2+2+比比Cu(HCu(H2 2O)O)4 4 2+2+稳定？稳定？o （a a）键的强度一般可由键级，键长来确定）键的强度一般可由键级，键长来确定o ( (b)CFTb)CFT: : : NH: NH3 3HH2 2O Oo (c) (c)软硬酸碱理论：软硬酸碱理论： CuCu2+ 2+ 交界酸交界酸 NHNH3 3 交界碱交界碱 o H H2 2O O 硬碱硬碱o (d)(d)在多原子分子中，某些键的强弱与体系的稳在多原子分子中，某些键的强弱与体系的稳 定性没有必然的关系。定性没有必然的关系。o （6 6） N N和和C

53、lCl的电负性都是的电负性都是3.03.0，在，在NClNCl3 3中怎么确定化合中怎么确定化合价？价？o (a)(a)电负性的计算主要有两种方法：电负性的计算主要有两种方法：o L.PaulingL.Pauling formula :( formula :(, ,键能；键能；X X，电负性，电负性) )o = = A-B _A-B _- (- (A-A A-A - - B-BB-B) ) o o X =0.18(X =0.18() ) o 规定氢的电负性为规定氢的电负性为2.12.1o MullikenMulliken formula :(I, formula :(I,电离能；电离能；Y Y

54、，亲合能），亲合能）o X = 0.18(I + Y )X = 0.18(I + Y )o 规定氦的电负性为规定氦的电负性为1.01.0o （b) Paulingb) Pauling在其成名之作在其成名之作化学键的本质化学键的本质中指中指出：出：“电负性之值都只取到小数点后一位，在我看来，电负性之值都只取到小数点后一位，在我看来，它们的可靠性也只限于这样的程度。它们的可靠性也只限于这样的程度。”o 如如PaulingPauling计算计算Cl,NCl,N电负性之值电负性之值o 原订电负性原订电负性 修订电负性修订电负性 最终电负性最终电负性o Cl 0.94 2.99 3.0Cl 0.94 2.99 3.0o N 0.95 3.00 3.0 N 0.95 3.00 3.0 o (c) (c) 北师大等，北师大等，无机化学无机化学下册，第四版下册，第四版 p.535p.535o 同时同时NClNCl3 3中正电性较大的中正电性较大的ClCl（按阿莱（按阿莱- -罗周电负性罗周电负性标度，标度，N = 3.07, Cl = 2.87 )