高中化学培训《追寻化学教育的本源》

探本溯源——高中化学常见疑难问题辨析目录Contents0102

元素化合物

03化学的起源化学反应与能量04物质结构与性质

05化学实验化学的起源01宇宙大爆炸宙大爆炸是比利时天文学家、宇宙学家勒梅特于1927年首次提出的一种假说，是现代宇最有影响力的一种学说。奇点是一个密度无限大、热量无限高、宇宙大爆炸认为：宇宙是由一个质密炽热的奇点于137亿年前的一次大爆炸后膨胀形成的。温度：由热到冷体积无限小的“点”，一切已知物理定律均在奇点失效。奇点被认为成是引力将时间和空间彼此分离的地方，在这里，时空旅行或许成为可能。密度：从密到稀宇宙的演变、质子、子、光子等基本粒子气体星云原子核原子恒星星系分子宇宙温度降低、密度减小最熟悉的恒星——太阳45.7亿年通过核聚变由氢原子核聚变为氦原子核，进而再聚变为其它重原子。质

量能

量爱因斯坦相对论的质能联系方程：E=mc²E—能量，m—质量，c—光速常量物质可以转变为辐射能，辐射能也可以转变为物质。质量是内敛的能量，能量是外显的质量。宇宙的本源分割组成原子宇宙万物最基本的粒子纯能量世界是物质的，而物质是能量构成的。可以说，能量是宇宙的本源。中国哲学“轴心时代”（公元前800—前200年）：“有物混成，先天地生。寂兮寥兮，独立而不改，周行而不殆，可以为天地母。吾不知其名，强字之曰道”。——老子《道德经》回力棒星云智利天文学家发现了宇宙最冷之地，叫做“布莫让星云”（又称“回力棒星云”），那里的温度为-272

℃，是目前所知自然界中最寒冷的地方，称为“宇宙冰盒子”。绝对零度：-273.15℃研究认为：布莫让星云是气体和尘埃组成的云团，是从一颗正在死亡的恒星中以大于150km/s的速度喷溅出来形成的星云。由于急速膨胀需要能量，而周围没有任何热源，只能消耗内能，所以布莫让星云内部温度不断下降，最终达到接近绝对零度的状态。这个“热度”是作为宇宙起源的大爆炸留存至今的热度，是证明大爆炸理论最显著有效的证据之一。自由能变化自由能变化表达式：

△G=△H－T△ST—热力学温度，单位：K（开尔文）绝对零度是开尔文温标定义的零点（0

K，相当于-273.15

℃），是热力学理论中温度的下限值，代表的是自然界中任意一个系统在平衡条件下可以趋近的最冷状态。事实证明，绝对零度是不可能达到的最低温度，自然界的温度只能无限逼近。因此，吉布斯自由能变化的表达式中T绝不可能取0甚至是负值。自由能变化自由能变化表达式：

△G=△H－T△SH—焓，单位：kJ在经典热力学中，焓（H）是一个用来表征能量的状态参量，其表达式为：H=U+pVU—热力学能，曾称内能；p—压强，V—体积。焓是描述系统性质的状态函数，为了方便测算，科学家把298.15

K，100kPa下稳定单质的标准焓定为0。当体系不做非体积功（如电能、光能、机械能等）时：恒容体系：QV

=ΔU恒压体系：Qp

=ΔH自由能变化自由能变化表达式：

△G=△H－T△SS—熵，单位：J“熵”源自希腊语，表示变化的容量，1854年由德国物理学家克劳修斯创立。1923年，德国科学家普朗克来我国讲学时用到此词。胡刚复教授从熵是热量与温度之比出发，在“商”字左边加了个“火”字译成“熵”。由来：当△G=△H－T△S=0时，体系处于化学平衡状态，此时△S=△H/T。恒压体系中，Qp=ΔH，因此△S=Qp/T，所以△S为可逆过程的热效应与温度之商。熵熵是对一个宏观状态所含微观结构数的一种数学描述。中学常把熵定义为用来衡量体系混乱（或无序）程度的物理量。一个体系的混乱程度越大，它的熵就越大。例如，与甲烷相比，乙烷由于碳碳单键的可旋转性而具有无穷多个构象异构体，因此，在相同条件下乙烷的熵值更大。熵的大小T=0K时，S=0——热力学第三定律再如：同一物质，状态不同，熵值不同。等物质的量的物质，固态、液态、气态的熵依次递增。固态、液态、气态的熵依次递增气态分子可以自由地平动、转动、振动，取各式各样的构型，可以改变其定向和位置；液态分子尽管没有完全自由的平动和转动，但还是可以取各式各样的构型，可以改变其定向和位置；固态分子无法改变自身构型，无法改变定向和位置，分子的运动只有振动。因此，从固态、液态到气态的微观多样性是逐渐增加的，即熵值是逐渐增大的。生命赖负熵为生生命体的特殊性体现在生命体会通过新陈代谢等淘汰机制避免自身变成混乱无序的状态。从熵的角度来看，生命体的新陈代谢过程是持续地摄入“秩序”（即负熵）的过程。但生命活动产生着越来越多的熵，体系熵值的不断增加最终会将生命体带向死亡。生命体摄入秩序（负熵）的同时，也把产生的熵释放回环境中。生命不过是熵的搬运工。生命是一个美好的巧合，是宇宙在奔向最大熵值的死寂过程中，为自己创造的观众。宇宙大爆炸后的变迁大约137亿年前，经过所谓的“大爆炸”之后，宇宙的物质、能量、时间和空间才成了现在的样子。——物理学在这之后过了大约30万年，物质和能量开始形成复杂的结构，称为“原子”，再进一步构成“分子”。——化学大约38亿年前，在这个叫作地球的行星上，有些分子结合起来，形成一种特别庞大而又精细的结构，称为“有机体”。——生物学到了大约7万年前，一些属于“智人”这一物种的生物，开始创造更复杂的架构，称为“文化”。——历史学——尤瓦尔·赫拉利著，林俊宏译《人类简史》宇宙大爆炸后的世界在历史的路上，有三大重要革命：大约7万年前：“认知革命”让历史正式启动；大约12000年前，“农业革命”让历史加速发展；大约500年前，“科学革命”让历史另创新局。宇宙大爆炸后的世界远古萌芽时期古代丹药时期近代燃素时期现代发展时期21世纪以来，化学受到自然科学其他学科发展的影响，广泛应用了当代科学的理论、技术和方法，使得化学已不再是一门纯粹的实验科学，利用理论推导和计算也可以预测很多变化，甚至获得实验无法测量的资料，为科学研究提供极大便利。化学学科在自然科学中的角色是什么呢？“一尺之棰，日取其半，万世不竭”。——《庄子·天下》“非半弗斫则不动，说在端”。——《墨子》太阳能是地球能量的重要来源，随着人类对物质本源的不断探索，发现太阳光一个光子的能量与原子间相互作用的能量在一个数量级上。所以从哲学的观点可以推知：太阳能驱动下的物质转化（即化学变化）其实是原子间的相互作用，是原子通过调整电子的分布而进行的原子间的重新排列组合。所以原子是组成地球上所有物质的基本粒子。因此，化学的根本任务是探索、揭示原子进行组合时的基本规则。——彭笑刚《物理化学讲义》Chemistry=Chem+is+try——thatis，Chemistryistry!（化学即尝试！）——中国科学院院士陆熙炎先生Molecules,Materials,MatterMakeIt,MeasureIt,ModelIt——美国化学会第219届年会化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科，其特征是从微观层次认识物质，以符号形式描述物质，在不同层面创造物质。——2017年版《普通高中化学课程标准》元素化合物02问题：金属性与金属活动性一样吗？金属性是对元素而言的，是指元素的气态原子失去电子变成气态阳离子倾向的大小，是元素原子的性质，定量判断标准是电离能（符号：I，单位：kJ/mol）。常见金属元素的第一电离能I1第一电离能越小，元素的原子越易失去电子，该元素的金属性越强。金属性强弱的其它判据：Ø

金属元素最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱；Ø

金属与水或酸反应置换出氢气的难易程度；Ø

置换反应。问题：金属性与金属活动性一样吗？金属活动性（活泼性）是对单质而言的，指的是金属单质在水溶液中的性质。金属活动性顺序表的发展历史：金属单质与其它物质作用时的剧烈程度动力学金属活动性顺序表比如：反应剧烈程度：Na＞Ca，因此Na排在Ca前。金属单质在水溶液中失去电子生成水合金属阳离子的倾向热力学金属活动性顺序表、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au如果没有水溶液，化学将无法在科学世界里拥有一级学科的地位。——彭笑刚《物理化学讲义》问题：金属性与金属活动性一样吗？从热力学角度来看，金属单质M在水溶液中变成水合阳离子Mn+(aq)的过程如下：△HM（s）Mn+（aq）原子化能水合能M（g）Mn+（g）问题：金属性与金属活动性一样吗？定量依据：标准状态（298K、1.01×105

Pa、溶液中所有离子浓单质在水溶液中失去电子生成水合金属阳离子的倾向度均为1

mol/L）下的电极电势（符号：φθ，单位：V）。标准电极电势越小，金属活动性越强，顺序越靠前。金属活动性顺序表中单质的标准电极电势一览表把镀有铂黑的铂片插入c(H+)为1mol/L的酸性溶液中，并不断用氢气冲打铂片，直至铂片在1atm的氢气流中达到饱和。这样的氢电极即为标准氢电极，标准电极电势记为0.00。标准氢电极问题：金属性与金属活动性一样吗？氢气所处环境不同，其性质也会发生变化：（我们把此处铂吸附了的活性氢暂记成H2＊）如：H

＊可以从硫酸铜溶液中置换出金属铜，普通氢气则不能；2H

＊可以同氧气迅速化合，普通氢气不可以。2为什么H2＊和普通氢气性质不同呢？以“H2＊可以从硫酸铜溶液中置换出金属铜，普通氢气不能”为例：实际上，将普通H

通入含有Cu

的溶液中，Cu

+H

==2H

+Cu的氧化还原反应在热力2+2++22学上是可行的。但是，反应是否真的发生或者说能否观察到明显现象不仅取决于热力学是否自发，还取决于动力学能垒能否克服，即反应速率是否足够大。从动力学来看，标准氢电极上的铂黑电极不仅仅作为电极，同时还是氢分子分解成活性较高的活性氢原子的催化剂。问题：金属性与金属活动性一样吗？金属活动性顺序表中单质的标准电极电势一览表热力学角度：钙与水反应比钠与水反应的趋势更大；动力学角度：钠与水反应比钙与水反应更剧烈。原因钠的熔点为97.8

℃，钠与水反应放出的热量可使钠熔化，增大了钠与水的接触面积；钙的熔点为845

℃，在水中Ca与水反应生成的Ca(OH)2为微溶物，会附着在Ca的表面，阻碍Ca和水的接触，使反应难以进行，所以Na与水的反应更剧烈。类似的，金属活动顺序表中Al排在Fe前，但二者与酸的反应速率却是Fe更快，这是因为Al表面通常会生成一层致密的氧化膜阻碍其与酸的反应。问题：金属性与金属活动性一样吗？金属的标准电极电势是在水溶液中测定的，因此，以其为标准的金属活动性顺序一般只适用于水溶液体系中金属单质与其他金属阳离子（或H+）之间能否发生置换反应的判断，不适用于高温和干态。例如：工业上制备金属K：KCl(l)+Na(l)==NaCl(l)+K(g)熵增驱动反应，不能套用金属活动顺序表的规律来进行解释另外，即使是在水溶液体系中金属单质与其他金属阳离子（或H+）之间的置换反应，也有一些特例存在。例如：金属活动性顺序中，Sn排在Pb的前面，

但Pb在3mol/L的Sn2+溶液中，可以发生反应：Pb+Sn2+==Sn+Pb2+，这是因为在标准状态下，φ

(Sn

/Sn)=-0.1364V，φ

(Pb

/Pb)=-0.1263V，二者的标准电θ2+θ2+极电势极为接近，当Sn2+的起始浓度为3mol/L时，不再是标准状态，此时电极电势发生改变，导致铅可以把锡置换出来。问题：金属性与金属活动性一样吗？金属活动性顺序表中单质的标准电极电势一览表问题：钠与酸的反应一定快于钠与水吗？【实验视频】Na与水、1mol/L稀盐酸和1mol/LNaOH溶液反应：问题：钠与酸的反应一定快于钠与水吗？资料显示：1）c（盐酸）≈0.50mol·L-1，钠与盐酸反应速率最快；2）c（盐酸）＜0.50mol·L-1，随着盐酸浓度增大，钠与盐酸反应速率加快；3）c（盐酸）＞0.50mol·L-1，随着盐酸浓度增大，钠与盐酸反应速率反而减慢。那么，Na与水反应时究竟发生了什么呢？【实验】钠钾合金与水的反应：实验用品：室温下为液态的钠钾合金高速摄像机实验现象：在钠钾合金液滴从注射器滴入水中短短的0.4

ms后，反应就开始了。反应时合金液滴表面向外喷射，形成“

尖刺”

状，现象十分剧烈。在0.3~0.5ms之间，这个带有“尖刺”的金属液滴周围局部水溶液呈现出深蓝色和紫色。【计算机模拟】由19个钠原子组成的原子簇与水的反应实验现象：这些原子簇表面的钠原子会在几皮秒（10-12s）的时间内失去1个电子，这些电子进入水中被水分子包围，形成“溶剂化电子”（这与之前高速摄像机捕获溶剂化的电子会呈现出深蓝色的影像是相符的）。当这些电子离开金属进入水中时，钠原子簇就变成了一堆带正电的钠离子。这些离子彼此之间会产生强烈的排斥作用，这种排斥力转化为动能，引发了“库伦爆炸”。问题：钠与酸的反应一定快于钠与水吗？结论：钠在水或酸中发生的反应与镁、铝等活泼金属不同。活泼金属（如镁、铝）与盐酸的反应可视为2钠与水反应时不再等氧化剂（H

O和H

）2+个过程，即金属单质失去电子形成金属阳离子和

来争夺电子，而是自己主动抛出大量电子，酸溶液中的H

得电子形成H

，这2个过程在金属

那么此时溶液中的各种氧化剂（H

O和H

）++22的表面同时发生。得电子的几率将不再由得电子的能力（即氧当盐酸的浓度一定时，反应速率取决于金属

化性）占主导，而是各种氧化剂微粒的数目单质给出e的能力，金属越活泼，还原性越强，

占据了主导地位。通常稀溶液中最多的组分-越容易失去e

，则反应速率越快；是H

O，它有充分的机会接触钠失去的电子2-当金属单质一定时，反应速率取决于金属表

发生反应，这也是为什么c(H

)相差悬殊的+面H

的多少，即溶液中c(H

)的大小，c(H

)浓度H

O、1mol/L的盐酸、1mol/L的氢氧化钠溶2液与金属钠反应时却没有明显差别的原因。+++越大，反应越快。质量问题：钠与酸的反应一定快于钠与水吗？实验显示：1）c（盐酸）≈0.50mol·L-1，钠与盐酸反应速率最快；2）c（盐酸）＜0.50mol·L-1，随着盐酸浓度增大，钠与盐酸反应速率加快；3）c（盐酸）＞0.50mol·L-1，随着盐酸浓度增大，钠与盐酸反应速率反而减慢。钠与浓盐酸的反应为什么还不如稀盐酸剧烈呢？这是因为在钠表面生成的NaCl在浓盐酸中溶解度很小，会附着在钠的表面，使钠不能及时扩散溶解，阻止了钠失去电子反应的进行。问题：氢氧化铝真的不溶于氨水吗?Al3++3OH-==Al(OH)

Al(OH)

+OH-==[Al(OH)

]-334氢氧化铝易溶于强碱、难溶于氨水的原因:氢氧化铝易溶于强碱（例如：氢氧化钠溶液）是由于生成了配离子[Al(OH)

]

，-4从而使沉淀溶解。铝作为主族元素，原子半径小，若氨分子作为配体，其在空间上的位阻极大，无法形成配合物。因此，氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液而难溶于氨水。那么，氢氧化铝一定不溶于氨水吗？问题：氢氧化铝真的不溶于氨水吗?【实验视频】氢氧化铝溶于浓氨水氢氧化铝溶解后的溶液蒸馏水问题：氢氧化铝真的不溶于氨水吗?在氨水中，铝离子虽然不易和氨分子形成配离子，但若氨水浓度足够大，能电离出足量的氢氧根离子，这时，氢氧化铝就有溶解的可能。文献表明：不论理论计算，还是实验验证，纯净的氢氧化铝确实可溶于浓氨水、微溶于稀氨水、难溶于极稀的氨水。但是，如果氢氧化铝是由氨水和铝盐反应制得的，其相较由强碱和铝盐反应制得的氢氧化铝更难溶于氨水，这是由于体系中已经有大量的铵根离子，产生了同离子效应，从而抑制新加入氨水的电离，使得氨水不能产生足够的OH-去和氢氧化铝反应。问题：用焦炭还原SiO2制备Si，产物为什么是CO？埃林汉姆图埃林汉姆图是热力学中用于说明物质稳定性对温度依赖性的图表，最先由英国物理化学家哈罗德·埃林汉姆于1944年制作，故得名埃林汉姆图。该图通常被用于分析、评估还原金属氧化物的难易程度，因此在冶金过程中可作为重要参考。关于埃林汉姆图，需作以下几点说明：⑴

图中的化学方程式统一规定O

的系数为2“1”，即当有1

mol反应发生时，均转移4mol电子。在此前提下，当ΔG越小，该反应越易发生，生成的氧化物越稳定。⑵在冶金过程中，通常会涉及以下3种气体计量数发生不同变化的反应：2x2a.

M(s)+O

(g)==

M

O

(s)2xyyy反

应

a

的

气

体

分

子

数

减

少

，

Δ

S

＜

0

。

由△G=△H－T△S，可得：随着温度的升高，ΔG逐渐增大，因此图中直线斜率大多数为正值。关于埃林汉姆图，需作以下几点说明：b.C(s)+O

(g)==CO

(g)22反

应

b

的

气

体

分

子

数

不

变

，

Δ

S

≈

0

，

由△G=△H－T△S，可得：随着温度的升高，ΔG基本保持不变，故在图中是一条水平的直线；c.2C(s)+O

(g)==2CO(g)2反

应

c

的

气

体

分

子

数

增

加

，

Δ

S

＞

0

，

由△G=△H－T△S，可得：随着温度的升高，ΔG逐渐减小，故在图中斜率为负值。⑶

各反应的ΔG-T关系基本是线性的，但发生相变处直线发生转折，这是因为相变时存在熵变。对于反应：a.Si+O2==SiO2b.C+O2==CO2c.2C+O2==2CO①

SiO

+2C==Si+2CO2①=c-aΔG(①)=ΔG(c)-ΔG(a)又ΔG＜0时，反应可自发当埃林汉姆图中a式“Si+O

==SiO

”对应线段22位于c式“2C+O

==2CO”对应线段之上时，即温度2大约在1600℃以上时，该反应可以发生。②

SiO

+C==Si+CO22②=b-aΔG(②)=ΔG(b)-ΔG(a)图中b式“C+O

==CO

”对应线段恒在a式22“Si+O

=SiO

”对应线段之上，因此恒有ΔG＞0，22所以该反应无法发生。化学反应与能量03问题：什么是活化能？1889年，瑞典化学家阿伦尼乌斯最早提出了活化能的概念。阿伦尼乌斯将普通分子转化为活化分子所需吸收的最低能量称为活化能（Ea）。在现行无机化学教材中，对于活化能的描述主要有3种观点：①普通分子转变为活化分子所需要的能量；②活化分子的平均能量与反应物分子的平均能量之差；③活化分子所具有的最低能量与反应物分子的平均能量之差。当下较为广泛接受第2种观点。科学家塔尔曼应用量子力学和统计力学原理推导证明：活化能是活化分子（能发生有效碰撞的分子）与普通分子（即反应物分子）所具能量的平均值之差。问题：什么是活化能？基元反应活化能：①基元反应的活化能Ea是指活化分子平均能量与普通分子平均能量的差值。无论是活化分子还是普通分子，各自的分子能量呈现出一种统计分布规律，各种分子能量有高有低。处于低能级上的普通分子需吸收大于Ea的能量才能成为活化分子，而处在高能级上的普通分子只需吸收小于Ea的能量就能活化，因此Ea是个平均值。②所有反应速率的碰撞理论或过渡态理论，都是基元反应速率理论，在总反应层次上的任何应用都是不恰当的。③基元反应的活化能有简单而清晰的物理含义，一般都是正值（存在基元反应的活化能Ea≤0）。总反应活化能：实验研究表明，总反应活化能只是若干基元反应活化能的某种数学关系综合的结果，已失去了清晰的物理含义，仅是一表观量，称为表观活化能，也叫总反应活化能或实验活化能。其值为决速步的最高能量与反应物初始能量的差值。问题：什么是活化能？未使用催化剂时：基元反应的活化能=总反应的活化能=E0；使用催化剂后：第一步反应的活化能为E

，第二步反应的活化能为E

，13总反应的表观活化能=Ea=E

+E

－E

。132问题：什么是活化能？例如：对于反应：2NO(g)+O

(g)⇌

2NO

(g)，22实际由2个基元反应构成：反应①：2NO(g)⇌

N

O

(g)；22反应②：N

O

(g)+O

(g)⇌

2NO

(g)。2222此反应的表观活化能（-EakJ/mol）是一负值。表观活化能为负值的反应通常表现为温度升高，反应速率反而降低，原因有二：①对于反应2NO(g)+O

(g)⇌

2NO

(g)，反应②是决速步骤。22升高温度，反应②速率加快；同时，升高温度，反应①平衡逆向移动，使N

O

浓度减小，反应②反应物浓度减22小，速率变慢。（主导因素）②温度升高，催化剂失去活性，使反应速率下降。物质结构与性质04问题：如何判断NCl3中各元素的化合价？N、Cl的电负性相同，如何判断NCl3中各元素的化合价呢？问题：如何判断NCl3中各元素的化合价？基于NCl3的水解产物来看：若不考虑NH

被HClO氧化，NCl

水解的总反应可表示为：NCl

+3H

O==NH

+3HClO33323（实际反应可能要复杂些，与反应的酸碱性环境有关）酸性环境：2NCl

+3H

O==N

+3HClO+3HCl322碱性环境：

2NH

+HClO+OH-==N

H

+Cl-+2H

O3242最终NH

被HClO氧化为N

或N

H4322反应机理问题：如何判断NCl3中各元素的化合价？比较N、Cl的非金属性：NH3能形成分子间氢键而HCl分子间没有氢键（或只有很弱的氢键）可以证实：N的非金属性略强于Cl，因此，NCl3中N为-3价，Cl为+1价。元素非金属性的强弱判据：Ø

不同元素对应简单气态氢化物的稳定性Ø

最高价氧化物对应的水化物的酸性Ø

置换反应但是，由酸性：HClO

＞HNO

，得出非金属性：Cl＞N，这一结论是不严谨的。43这种方法大部分时候只适用于同周期或同主族元素非金属性强弱的比较。问题：如何判断NCl3中各元素的化合价？比较N、Cl的电负性：高中各版本化学教材所引用的电负性数据，都是沿用徐光宪《物质结构简明教程》的数据表，表中列出的N和Cl的鲍林（L.Pauling）电负性均为3.0。实际上，对同一个概念，标度不同，其数值也会不同。电负性数据表历史上常用的有3种系统：1932年——鲍林标度、1934年——马利肯标度、1957年——阿莱﹣罗周标度。虽然最常使用的电负性定义仍然是鲍林电负性标度，但其适用范围不广，且在预言化学反应或化学键的极性时会偶尔失效，因此化学家们不断发展出了新的电负性标度。问题：如何判断NCl3中各元素的化合价？在阿莱-罗周电负性标度中，χ

=3.07＞χ

=2.83；NCl在一种新的电负性标度—轨道电负性（χ

）标度中，N和Cl的轨道电负性χ

分别约为3.19和OO3.10；2019年的《美国化学会志》刊发了瑞典化学家Martin

Rahm、加拿大化学家Toby

Zeng、以及1981年诺奖得主RoaldHoffmann提出基于价电子平均结合能的电负性标度。其中，N和Cl的电负性分别为16.9和16.3；基于价电子平均结合能的电负性标度中部分元素的电负性数据问题：如何判断NCl3中各元素的化合价？2021年的《自然-通讯》中刊发了两名俄罗斯化学家Artem

Oganov和Christian

Tantardini对鲍林电负性进行修订后的电负性数据，N和Cl的电负性分别为3.56和3.50。2021年ArtemOganov等修正后的鲍林电负性数据结论：N的电负性略强于Cl。因此，NCl3中N为-3价，Cl为+1价。问题：如何理解σ键和π键的稳定性？价键理论认为，σ键是2个原子轨道以“头碰头”方式从正面进行重叠所形成的共价键；π键是2个互相平行的原子轨道（如2个p

轨道）以“肩并肩”方式从y侧面进行重叠所形成的共价键，由于通常正面重叠的区域远大于侧面重叠的区域，同时π键的电子云不像σ键的电子云那样集中在连接两原子核的对称轴上，而是分散在上下两处，所以π键不如σ键牢固，比较容易断裂，故σ键比π键稳定。那么，是不是所有的σ键都比π键稳定？问题：如何理解σ键和π键的稳定性？查阅新、旧人教版《物质结构与性质》教材中的“某些共价键的键能”数据发现：N—N键的键能为193

kJ/mol、N=N键的键能为418

kJ/mol、N≡N键的键能为946kJ/mol，它们的键能之比为1.00:2.17:4.90。C—C键的键能为347.7

kJ/mol、C=C键的键能为615

kJ/mol、C≡C键的键能为812kJ/mol，它们的键能之比为1.00:1.77:2.34。由以上数据，似乎可以得出：N≡N键、N=N键中的π键比σ键更稳定，C=C键和C≡C键中的π键不如σ键稳定，但实际上这种推理是不成立的。问题：如何理解σ键和π键的稳定性？以“键能：N—N：N=N：N≡N=1.00:2.17:4.90”为例：在N—N键、N=N键、N≡N键中，由于氮原子间的共用电子对数依次增多，电子云密度不断增大，因此氮原子间的核间距逐渐减小，核间作用力依次增强。所以，从N—N键、N=N键、到N≡N键，它们的总键能不断增大。但是，它们中σ键的键能并不相同，而是随着核间距的减小逐渐增大了。同理，N=N键、N≡N键中π键的键能也不相同，也由于核间距的减小而增大了。键能：N—N：N=N：N≡N=1.00:2.17:4.90；C—C：C=C：C≡C=1.00:1.77:2.34通过N—N键、N=N键、N≡N键与C—C键、C=C键、C≡C键键能之比的比较，我们只能说随着两原子间电子云密度的