徐家宁 元素教学的求真与存疑概要

1元素教学的求真与存疑徐家宁2013年10月无机化学教学点滴体会2一承上启下深入浅出二重要事实叙述全面三仔细斟酌力图求真四尊重事实敢于存疑内容提要3主讲教师要善于从不同的结论中选择，敢于讲出自己的观点并与学生共同探讨，鼓励学生从不同角度出发讨论问题。鼓励学生质疑，不怕学生质疑。要敢于对学生说：◆千万不要以为老师讲的都对◆千万不要以为教教材上所写的都是正确的元素性质教学都是描述性的讲授，怎样把枯燥的元素性质知识讲好，对学生有吸引力，需要主讲教师花大力气精心准备，讲出特色。无机化学教学过程中要鼓励学生求真，独立思考，在求真中培养学生钻研精神。4一承上启下深入浅出1-1化合价与氧化数◆磷的含氧酸化合价：+5+5+5氧化数：+5+3+15★化合价：元素原子能够结合或置换一价氢原子的个数，即原子形成的共价键的数目◆化合价与氧化数概念有差异★氧化数：元素的一个原子的荷电数，是由化学式计算得到的原子的平均化合价。★差别：化合价只能是整数氧化数可以是分数一承上启下深入浅出◆H2O与H2O2O：化合价-2，-2；氧化数-2，-11-1化合价与氧化数61-2SO3分子：离域π键形成一承上启下深入浅出S:3s23p4激发1个电子为什么？激发电子采取sp2杂化为什么？余下1个p轨道未杂化平面三角形分子形成离域π键3个σ键sp27◆S：sp2杂化SO3三角形分子★S有3个未成键电子未杂化p轨道2个3d轨道1个★3个O各有1个电子Π64◇S的3d轨道电子进入离域π键的轨道sp2OSOO★分子中形成一个离域键Π64一承上启下深入浅出1-2SO3分子：离域π键形成8★S－O键级113反键非键成键反键成键无单电子有单电子OSOO◆离域π键：贡献一个键级一承上启下深入浅出1-2SO3分子：离域π键形成91-3离域π键：形成条件一承上启下深入浅出◆配体与中心形成σ键后如SO2：O成键未饱和，有单电子SOO······★有单电子的配体原子距离较远★二个或多个配体原子成键未饱和还有成键的能力（有单电子）；◇轨道不能直接重叠成键101-3离域π键：形成条件一承上启下深入浅出★几个原子共平面★都有垂直于分子平面的轨道★电子数少于轨道数的2倍◆配体借助中心的未杂化轨道，形成离域π键Π43SOO······◆中心与配体间满足形成离域π键的条件★再形成离域π键使分子更稳定（增大键级）111-4d-pπ配键（反馈π键）：形成条件一承上启下深入浅出◆非平面分子：中心与配体原子间不能形成正常共价键－无单电子如SOCl2分子（硫酰氯）三角锥形SClOCl★S采取sp3杂化2个单与Cl形成σ键★S没有单电子与O成键（不能与O形成正常的共价键）121-4d-pπ配键（反馈π键）：形成条件一承上启下深入浅出◆中心与配体只能形成配键σ配键，π配键SClOCl★σ配键的形成中心S杂化轨道的电子对向O配位：S→OO的电子重排，留下一个空的p轨道★d-pπ配键的形成配体O未杂化的电子对向中心S空的d轨道配位：S←O131-5水解反应：不同类型一承上启下深入浅出◆盐遇水与OH或O结合而水解离子极化：阳离子电荷高，极化能力强SiCl4+4H2O→H4SiO4+4HClSbCl3+H2O→SbOCl+2HCl★加热脱水得不到无水盐盐◆易挥发性酸根的水合盐受热时水解CuCl2·2H2O→Cu(OH)Cl+HCl+H2OCu(OH)Cl→CuO+HCl14一承上启下深入浅出◆水解生成氢氧化物沉淀★高电荷阳离子的盐，水溶液与碱性较强的Na2CO3、NaHCO3、Na2S等溶液作用Fe3++3CO32-+3H2O→Fe(OH)3+3HCO3-Al3++3S2-+3H2O→Al(OH)3+3HS-◆另一类水解：被水中的H氧化B2H6+6H2O→2B(OH)3+6H2SiH4+4H2O→SiO2·2H2O+4H21-5水解反应：不同类型15二重要事实叙述全面2-1拟卤素：难溶盐与配位化合物Hg2++2SCN-→Hg(SCN)2↓（白色）Hg(SCN)2+2SCN-→[Hg(SCN)4]2-（无色）Co[Hg(SCN)4]蓝色微溶Zn[Hg(SCN)4]白色微溶2Cu2++4CN-→(CN)2+2CuCN↓（白色）CuCN+CN-→[Cu(CN)2]-（无色）16二重要事实叙述全面2-2CO2成键：价键理论与分子轨道理论◆价键理论：互相垂直的π键◆分子轨道理论：互相垂直的离域π键OCOOCO17六方氮化硼六方石墨2-3石墨与(BN)n结构：相似之处与不同点二重要事实叙述全面182-4金的化合物◆金不溶于硝酸，溶于王水生成金酸Au+HNO3+4HCl→H[AuCl4]+NO+2H2O经蒸发浓缩后析出黄色的HAuCl4·4H2O。◆[AuCl4]-★平面四边形结构★与Br-作用得到[AuBr4]-，与I-作用得到不稳定的AuI。★向[AuCl4]-溶液中加碱得到水合Au2O3·nH2O若碱过量则形成[Au(OH)4]-配离子。二重要事实叙述全面192-4金的化合物二重要事实叙述全面金在200℃与氯气作用，得到反磁性的红色固体AuCl3。无论在固态还是在气态下，该化合物均为二聚体，平面结构：AuCl3受热在160℃分解：AuCl3→AuCl+Cl2202-5KIO3+Na2SO3：与加入顺序和量有关向KIO3酸性溶液中滴加Na2SO3－淀粉溶液，溶液变蓝。KIO3还原产物为I22IO3-+5SO32-+2H+==I2+5SO42-+H2O◆KIO3酸性溶液←滴加Na2SO3继续滴加至Na2SO3过量时，溶液的蓝色消失I2+SO32-+H2O===2I-+SO42-+2H+二重要事实叙述全面21向Na2SO3－淀粉溶液中滴加酸性KIO3溶液，局部变蓝色并立即消失。KIO3还原产物为I-2IO3-+5SO32-+2H+==I2+5SO42-+H2OI2+SO32-+H2O===2I-+SO42-+2H+◆Na2SO3溶液←滴加酸性KIO3继续滴加KIO3溶液至过量，溶液变蓝色后不再消失IO3-+5I-+6H+===3I2+3H2O2-5KIO3+Na2SO3：与加入顺序和量有关二重要事实叙述全面222-6HNO3氧化Hg：产物与相对量有关◆过量HNO3与Hg反应生成Hg(NO3)23Hg+8HNO3==3Hg(NO3)2+2NO+4H2O◆不足量HNO3与Hg反应生成Hg2(NO3)26Hg+8HNO3==3Hg2(NO3)2+2NO+4H2O★Hg与Hg(NO3)2逆歧化反应生成Hg2(NO3)2Hg+Hg(NO3)2===Hg2(NO3)2二重要事实叙述全面232-7KI与H2O2反应：现象与H2O2量有关◆向KI溶液中滴加H2O2溶液变黄（生成KI3）H2O2+3KI+2H+===KI3+2H2O+2K+◆继续滴加H2O2，溶液颜色变化：现象说明先变深KI3浓度增大后变浅I-浓度减小（被氧化）最后近无色黑色沉淀I-浓度很小，I2溶解度小I-耗尽，I2析出二重要事实叙述全面24实验：向盛CuCl2固体的试管中缓慢滴加水现象：黄色→黄绿色→绿色→蓝绿色→蓝色2-8CuCl2：颜色CuCl2浓溶液：[CuCl4]2–CuCl2稀溶液：蓝色[Cu(H2O)4]2+黄色二重要事实叙述全面ClCuClClCuClClCuCl无水CuCl2固体棕色CuCl2·2H2O绿色混配型配合物[CuCl2(H2O)2]252-9Hg2(NO3)2：与KI溶液作用向Hg2(NO3)2溶液中滴加KI溶液，先生成黄色的Hg2I2沉淀Hg22++2I-===Hg2I2↓继续加入KI溶液至过量时，黄色Hg2I2沉淀歧化，沉淀颜色逐渐加深，最终得到黑色沉淀和无色溶液Hg2I2+2I-===Hg+[HgI4]2-二重要事实叙述全面263-1离子键：元素电负性差△＞1.7??◆一般判断＞1.7形成离子键＜1.7形成共价键◆例外很多：离子极化的影响★Cu－Cl＝1.26CuCl2离子化合物★Zn－Cl＝1.51ZnCl2离子化合物三仔细斟酌力图求真27★Si－F＝2.08SiF4共价化合物气态★Sn－Cl＝1.20SnCl2离子化合物固态SnCl4共价化合物液态★Fe－Cl＝1.33FeCl2离子化合物FeCl3共价成分明显（易溶于乙醇）3-1离子键：元素电负性差△＞1.7??三仔细斟酌力图求真28◆常温下离子晶体，Al3+的配位数为6◆熔点（192.4℃）时键型转化，共价键形成二聚体，铝的配位数为4AlAlClClClClClCl3-2AlCl3：离子化合物还是共价化合物？三仔细斟酌力图求真29◆桥连的Cl可看成：★形成三中心四电子的氯桥键◆二聚体结构：★可以看做两个共边的四面体★分子中有二个互相垂直的平面3-2AlCl3：离子化合物还是共价化合物？三仔细斟酌力图求真AlAlClClClClClCl30◆一般结论：离子晶体导电，分子晶体不导电导电实质：离子定向移动？？◆HCl：共价化合物，分子晶体，溶液导电◆导电的实质★有能被电解的离子，有迅速平衡电荷的离子3-3离子晶体导电：离子定向移动？？★NaCl溶液导电，Cl-能被电解Na+迅速平衡电解造成局部过剩的负电荷★KF溶液导电，实质是H2O发生了电解反应K+和F-：迅速平衡电荷保持溶液局部电中性三仔细斟酌力图求真313-4(NH4)2CO3：存在吗？◆问题的提出★1998年高考29题：下图分别代表有关反应中的一种物质，请填下以下空白。（1）①、③、④的化学式是、、。（2）⑧与⑨反应的化学方程式。①NH4HCO3三仔细斟酌力图求真32★NH4Cl溶液酸性pH≈5Na2CO3溶液碱性pH＞11★NH3－NH4Cl溶液pH≈9.25NaHCO3溶液pH≈8.3★NH4HCO3溶液pH≈7★初步结论：溶液中主要是NH4HCO3得不到纯的(NH4)2CO3◆定性判断3-4(NH4)2CO3：存在吗？三仔细斟酌力图求真33◆近似计算NH4++CO32-NH3+HCO3-[NH4+][CO32-][NH3][HCO3-]K＝KbKa2KW＝＝11.8★溶液中[HCO3-]＞＞[CO32-]★NH4HCO3溶解度小，易析出使平衡向生成HCO3-方向移动3-4(NH4)2CO3：存在吗？三仔细斟酌力图求真34◆实验验证★按(NH4)2CO3制备样品：向NH4HCO3溶液加浓氨水，冷却析出晶体，晾干，备用★样品CHN分析（元素分析仪）元素CHN含量/%15.096.3718.02原子比1.005.031.02NH4HCO3理论值/%15.196.3717.72◆结论：从溶液中得不到(NH4)2CO33-4(NH4)2CO3：存在吗？三仔细斟酌力图求真353-5反应速率：反应物浓度高反应速率就快吗？◆问题来源◇反应COCl2(g)==Cl2(g)+CO(g)达平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示。……★2012年高考理综27题（4）小题：三仔细斟酌力图求真363-5反应速率：反应物浓度高反应速率就快吗？三仔细斟酌力图求真⑤比较COCl2在5-6min和15-16min时反应速率的大小：v(5-6)v(15-16)（＜＞表示），原因是。…反应物浓度越大，反应速率越大◆问题：平衡时浓度也可能大，但反应速率为0反应物浓度与其平衡浓度的差值越大，反应速率越快＞37◆按价层电子对互斥理论3-6ClO2中心原子杂化：sp3还是sp2★中心价层电子对数3.5→4◇Clsp3杂化★与事实不符◇Cl－O键：比正常单键短（ClO2与OCl2比）◇O－Cl－O角：更接近120°，不是109.5°◆结论：★ClO2分子有离域π键Π53三仔细斟酌力图求真★ClO2中心sp2杂化（留下一个p轨道不杂化）38◆CrCl3与NaOH作用★将生成的沉淀洗净，得到灰蓝色产物★[Cr(OH)4]–和CrCl3溶液为绿色掩盖了Cr(OH)3的颜色，可能看到灰绿色沉淀◆CrCl3与氨水作用CrCl3+3NH3+3H2O→Cr(OH)3+3NH4Cl3-7Cr(OH)3：灰蓝色？灰绿色？CrCl3+3NaOH→