中學(xué)化學(xué)疑難問題研究市公開課一等獎省課獲獎?wù)n件

中學(xué)化學(xué)

疑難問題研究

第1頁

在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，由于包括到概念到位問題，有些問題面向?qū)W生，教師要完全解釋清楚尚有一定難度。根據(jù)本人近幾年來從事中學(xué)繼續(xù)教育培訓(xùn)經(jīng)驗，選用了某些中學(xué)化學(xué)教學(xué)疑難問題，并在教學(xué)中收到了比較好效果。

課程內(nèi)容介紹退出第2頁

通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)員對化學(xué)概念、化學(xué)原理在中學(xué)化學(xué)課堂中把握度上有一種提升，能澄清某些似是而非含糊概念。

學(xué)習(xí)目標(biāo)退出第3頁本課程分下列幾章：

基本概念和原理

化學(xué)反應(yīng)方向和化學(xué)平衡

物質(zhì)構(gòu)造和元素周期系

化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)

溶液退出第4頁第一章基本概念和原理1.正確理解分子概念2.原子質(zhì)量、原子質(zhì)量數(shù)和原子量區(qū)分3.如何測定氣體摩爾體積？4.純凈物質(zhì)都有固定不變組成嗎？5.電價數(shù)、共價數(shù)和氧化數(shù)

6.氣體爆炸極限7.臨界溫度和臨界壓力解說：小結(jié)練習(xí)退出返回第5頁1．正確理解分子概念（1）分子獨立性

分子是物質(zhì)構(gòu)造一種層次，它是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)微粒。對于分子概念理解，要注意如下幾點：

分子是能獨立存在微粒。二氧硅晶體是由大量Si和O原子組成原子晶體，雖然其中Si和O原子數(shù)最簡單整數(shù)比是1∶2，它化學(xué)式能夠?qū)懗蒘iO2，但晶體中并沒有能獨立存在SiO2單位，就不能說SiO2是由分子組成。退出第6頁1．正確理解分子概念（1）分子獨立性（2）分子微粒性

分子具有微粒性。雖然是高分子，如牛胰島素分子，大約由1500個H、C、N、O、S原子組成，分子量達(dá)12023，但它仍然具有微粒性。高分子溶液中分散質(zhì)點，仍然是一種個具有微粒性高分子。SiO2晶體由大量Si和O原子堆積而成。有種說法，以為二氧化硅晶體是一種大分子，這種說法看來是不當(dāng)當(dāng)。由于把SiO2晶體當(dāng)作是一種大分子，是和分子微粒性不符合，這是把宏觀和微觀兩個不一樣概念混同了。退出第7頁（1）分子獨立性（2）分子微粒性1．正確理解分子概念（3）并不是一切物質(zhì)都有分子這個構(gòu)造層次

離子晶體和原子晶體，以及金屬晶體中并不存在分子這個構(gòu)造層次，只有能形成份子晶體物質(zhì)才有分子這個構(gòu)造層次。稀有氣體是由原子組成，不要硬把分子這個層次強加給稀有氣體，以為稀有氣體是單原子分子，這種說法是不當(dāng)當(dāng)。返回退出第8頁2．原子質(zhì)量、原子質(zhì)量數(shù)和原子量區(qū)分（1）原子質(zhì)量

具有一定數(shù)目標(biāo)質(zhì)子和中子一種原子，叫做核素，如11H、816O、1735Cl等。某核素一種原子質(zhì)量，不用千克作單位，不然所得數(shù)值太小，使用不方便。如一種11H原子質(zhì)量是1.6732×10-27kg，1個16O原子質(zhì)量是2.657×10-26kg等等。原子質(zhì)量是有單位，這個單位叫原子質(zhì)量單位（atomicunit，a.u.），它等于一種12C原子質(zhì)量是36.96590a.u.。退出第9頁2．原子質(zhì)量、原子質(zhì)量數(shù)和原子量區(qū)分（1）原子質(zhì)量（2）原子質(zhì)量數(shù)

一種核素原子質(zhì)量最接近整數(shù)，叫做原子質(zhì)量數(shù)。如一種氧核素原子質(zhì)量是15.999914a.u.，它原子質(zhì)量數(shù)為16。原子質(zhì)量數(shù)在數(shù)值上等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和。退出第10頁2．原子質(zhì)量、原子質(zhì)量數(shù)和原子量區(qū)分（1）原子質(zhì)量（2）原子質(zhì)量數(shù)（3）元素原子量

元素原子量是某元素一種原子平均質(zhì)量對12C核素一種原子質(zhì)量1／12之比，也就是該元素按其多種穩(wěn)定同位素（核素）原子質(zhì)量和原子百分?jǐn)?shù)（豐度）計算出來平均值。退出第11頁2．原子質(zhì)量、原子質(zhì)量數(shù)和原子量區(qū)分（1）原子質(zhì)量（2）原子質(zhì)量數(shù)（3）元素原子量

如氯元素有35Cl和37Cl兩種穩(wěn)定同位素。35Cl原子質(zhì)量是34.96885a.u.,占75.53%；37Cl原子質(zhì)量是36.96590a.u.，占24.47%。因此氯元素原子量是

36.96885×0.7553＋36.96590×0.2447＝35.58假如按穩(wěn)定同位素原子質(zhì)量數(shù)計算，得出是氯元素近似原子量為

35×0.7553＋37×0.2447＝35.489≈35.5。退出第12頁2．原子質(zhì)量、原子質(zhì)量數(shù)和原子量區(qū)分要注意：

原子量是對元素而言，原子質(zhì)量和原子質(zhì)量數(shù)是對一種核素而言。原子量和原子質(zhì)量數(shù)沒有單位，而原子質(zhì)量有單位。原子量數(shù)值與核素豐度有關(guān)，而原子質(zhì)量、原子質(zhì)量數(shù)與豐度無關(guān)。

初三化學(xué)第一章中講到原子量，其實就是元素原子量，“其他原子質(zhì)量”應(yīng)理解為平均質(zhì)量，由于初中還沒有學(xué)過同位素知識，也不懂得原子百分比問題，對元素原子量結(jié)識要到高一學(xué)過原子組成和同位素知識才能完成。返回退出第13頁3．如何測定氣體摩爾體積？1摩爾抱負(fù)氣體在0℃、101kPa下體積約為22.4dm3，這個數(shù)值叫做氣體摩爾體積。目前國際公認(rèn)精確值是22.41383dm3·mol-1，它是一種主要數(shù)據(jù)。在0℃、101kPa下任何氣體都不完全是抱負(fù)氣體。壓力越低，氣體越接近抱負(fù)狀態(tài)，但這時測定壓力誤差會越大，因此精確測定這個數(shù)值有困難。退出第14頁3．如何測定氣體摩爾體積？

氣體摩爾體積數(shù)值一般用PV-P圖*外推法得到。人們用試驗辦法發(fā)覺，在壓力較低時，抱負(fù)氣體壓力和體積乘積PV與壓力P成直線關(guān)系，即PV∝P。在0℃時測定不一樣壓力下氣體密度，由此算出氣體摩爾體積。再計算PV乘積，并以PV值為縱坐標(biāo)、P值為橫坐標(biāo)作圖，得到一條直線。然后將直線外推到P～0時，PV乘積是22.414atm·dm3。退出第15頁3．如何測定氣體摩爾體積？

不過，實際氣體并非抱負(fù)氣體，因而用實際氣體測定氣體摩爾體積并不等于22.414dm3·mol-1。由于真實氣體分子大小不能忽視，并且不能不考慮氣體分子間作用力。在增大壓力或減少溫度時，實際氣體離抱負(fù)狀態(tài)更遠(yuǎn)，摩爾體積更會偏離22.414dm3·mol-1。分子間作用力較大氣體，如是22.063dm3·mol-1，NH3是22.094dm3·mol-1，HCl是22.249dm3·mol-1。這就是要用外推法來測定氣體摩爾體積緣故。退出第16頁3．如何測定氣體摩爾體積？

抱負(fù)氣體PV值不隨壓力而變化，因此在0℃、101kPa下1mol抱負(fù)氣體體積是22.414dm3。P～0狀態(tài)雖然不也許存在，不過把這種狀態(tài)看作抱負(fù)狀態(tài)是全理。返回退出第17頁4．純凈物質(zhì)都有固定不變組成嗎？純凈物都有固定不變組成，這叫定組成定律，又叫定比定律。這個定律是1823年法國化學(xué)家普魯斯特（Proust，J.L.）提出，他在論戰(zhàn)中戰(zhàn)勝另一位法國化學(xué)家貝托萊（Berthollet，C.L.）之后才被世人所公認(rèn)。1799年法國化學(xué)家貝托萊以為化合物組成不是固定不變，可隨制備辦法或反應(yīng)物相對量不一樣而可在一定范圍內(nèi)變化。而普魯斯特則以為純凈化合物都有固定不變組成和性質(zhì)。退出第18頁4．純凈物質(zhì)都有固定不變組成嗎？

然而，目前已知很多固體化合物組成并不是固定不變，伴隨制備辦法不一樣，它組成能在小范圍內(nèi)變化。例如，一般FeS中鐵含量能夠在63.5%～60.1%之間變化（FeS含鐵量計算值為63.55%）。鐵也許由于晶格空穴而從固體中消失。退出第19頁4．純凈物質(zhì)都有固定不變組成嗎？

例如有一種叫“鎢青銅”化合物NaxWO3（0.3＜x＜0.95），就是一種組成比不固定化合物。Na位置是部分地空著，原因與上述FeS相同。為了滿足電中性，W（V）和W（VI）混雜在一起，這樣NaxWO3晶體有青銅般金屬光澤。又如鎢藍(lán)色低價氧化物分子式WOx中x不整數(shù)，x等于幾要視試驗條件而定，它是一種非整比化合物。退出第20頁4．純凈物質(zhì)都有固定不變組成嗎？

這種非整比化合物又稱為非整比化合物（nonstoichiometriccom-poand）。這種化合物例子很多，主要存在于VIA族（O、S、Se、Te）和某些具有不一樣化合價態(tài)過渡金屬化合物中。其他例子如NiO中Ni∶O≠1∶1，而是0.97∶1.00，F(xiàn)eO中Fe∶O≠1∶1，而在Fe0.04O和Fe0.84O之間變化等等。非整比化合物在催化劑和半導(dǎo)體制備上有主要作用。

絕大多數(shù)化合物具有固定組成，這些化合物叫道爾頓體，而具有可變組成固態(tài)化合物一般稱為貝托萊體（以紀(jì)念法國化學(xué)家貝托萊）。返回退出第21頁5．電價數(shù)、共價數(shù)和氧化數(shù)

化合價是元素主要性質(zhì)，它是指元素化合時彼此數(shù)量關(guān)系，即元素化合時其原子個數(shù)是以如何比值進(jìn)行這一性質(zhì)。電價和共價是指兩類化合價。電價存在于離子化合物中。元素一種原子形成離子化合物時所得到或失去電子數(shù)，就稱為電價數(shù)。電價數(shù)有正、負(fù)之分。

如MgO中鎂顯+2價，氧顯-2價。在共價化合物中元素化合價叫共價，其值等于這種元素一種原子跟其他元素原子化合時所形成共用電子對數(shù)。共價數(shù)沒有正、負(fù)之分。如水中氫為1價，氧為2價。有時共價數(shù)不能從分子式直接推出，只能根據(jù)分子構(gòu)造來確定。退出第22頁5．電價數(shù)、共價數(shù)和氧化數(shù)

氧化數(shù)是對原子而言。它表達(dá)化合物分子中各元素原子在形式上或表觀上所帶電荷數(shù)。1970年，國際純正一應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會對原子氧化數(shù)下過明確定義：“氧化數(shù)是某元素一種原子荷電數(shù)，這種茶電數(shù)由假設(shè)每個鍵中電子指定給電負(fù)性更大原子而求得?！蓖顺龅?3頁5．電價數(shù)、共價數(shù)和氧化數(shù)

例如，過氧化氫分子中氫原子氧化數(shù)為+1，氧原子氧化數(shù)為-1。Cl2分子中共用電子對不發(fā)生偏移，氯原子有觀上不帶電，它們氧化數(shù)就定為0，不過Cl2中氯元素共價數(shù)卻不為0。一般說來，原子在離子化合物中氧化數(shù)跟它（離子）所帶電荷數(shù)相同，共價化合物中原子氧化數(shù)則等于兩原子間偏移共用電子對數(shù)。退出第24頁5．電價數(shù)、共價數(shù)和氧化數(shù)

元素化合價和原子氧化數(shù)區(qū)分能夠總結(jié)為下表：

中學(xué)課本中所說元素化合價事實上常指原子氧化數(shù)，或者說化合價和氧化數(shù)概念往往混用。返回退出第25頁6．氣體爆炸極限

可燃性氣體或蒸氣，以及可燃性粉塵與空氣混合并達(dá)成一定濃度時，遇明火就會引發(fā)爆炸。此時燃燒反應(yīng)發(fā)生在有限空間里，產(chǎn)生大量熱量使氣態(tài)生成物體積急驟膨脹，從而引發(fā)爆炸。雖然彌漫在空氣中可燃?xì)怏w并非貯存在有限空間中，但空氣并非無限真空，它會限制可燃?xì)怏w燃燒后引發(fā)急驟膨脹，也會形成爆炸。退出第26頁6．氣體爆炸極限

爆炸極限是指可燃物與空氣形成氣體或粉塵混合物能夠發(fā)生爆炸濃度范圍，一般用可燃?xì)怏w在爆炸混合物中體積百分?jǐn)?shù)來表達(dá)。粉塵爆炸極限一般以單位體積所含該粉塵質(zhì)量（克）來表達(dá)，如鋁粉爆炸下限為40g·m-3。退出第27頁6．氣體爆炸極限下表列出了部分可燃性氣體爆炸極限：

爆炸下限表達(dá)最低爆炸濃度，如可燃?xì)怏w在混合物中體積百分?jǐn)?shù)不大于爆炸下限，由于可燃物濃度過低，就不會發(fā)生爆炸。爆炸上限是最高爆炸濃度，假如可燃物濃度超出這個上限，由于空氣濃度過低，也不會發(fā)生爆炸。退出第28頁6．氣體爆炸極限

除了爆炸極限外，還可用燃燒物燃燒性級別和可燃物化學(xué)活動性級別來表達(dá)可燃物質(zhì)燃燒危險性?？扇嘉锶紵约墑e要求為5級：

0級——不能燃燒；

1級——須選加熱才能燃燒；

2級——須緩和地加熱或暴露在較高室溫下才可著火；

3級——在常溫下遇明火就能燃燒；

4級——在常溫常壓下迅速完全地氣化，或在空氣中能迅速地逸散且能迅速燃燒。退出第29頁6．氣體爆炸極限

可燃物化學(xué)活動性級別也要求為5級：

0級——遇明火穩(wěn)定；

1級——一般穩(wěn)定，但在提升溫度、加壓時不穩(wěn)定；

2級——一般不穩(wěn)定，能迅速燃燒；

3級——能迅速爆炸，但需要強引發(fā)源；

4級——常溫常壓下就能迅速爆炸而反應(yīng)。

爆炸極限、燃燒性級別和化學(xué)活動性級別對可燃物生產(chǎn)、運輸、貯存和使用中安全確保有主要意義。返回退出第30頁7．臨界溫度和臨界壓力

多種氣態(tài)物質(zhì)分子間作用力不一樣，它們液化難易也不一樣樣,水在101kPa下低于100℃時就能液化，而要使氯氣在室溫下液化就必須加壓才行。氫氣和氧氣則在室溫下無論加多大壓力都不能使它們液化。須將溫度分別降到-239.8℃和-119℃時它們才能液化。

每種氣體都有一種特定溫度，在這個溫度以上，無論加多么大壓力都不能使其液化，這個特定溫度就叫氣體臨界溫度。在臨界溫度時，使氣體液化所需最低壓力叫臨界壓力。退出第31頁7．臨界溫度和臨界壓力

下表列出某些氣體臨界溫度和臨界壓力。退出第32頁7．臨界溫度和臨界壓力

從表中數(shù)據(jù)能夠看出，氣體沸點越低，其臨界溫度也越低，它就越難液化。氦氣是最難液化氣體。在室溫下不能加壓液化He、N2、O2、CH4等稱為“永久氣體”。沸點低而臨界溫度高于室溫CO2、Cl2、NH3等在室溫下加壓就能液化，它們稱為“可凝聚氣體”。沸點和臨界溫度均高于室溫C5H12和H2O等，在常溫常壓下就是液體了。退出第33頁7．臨界溫度和臨界壓力

為何在臨界溫度以上無論加如何大壓力都不能使氣體液化呢？這是由于氣體分子熱運動引發(fā)擴散膨脹原因只決定于溫度，而與壓力無關(guān)。溫度高，分子熱運動快，由熱運動引發(fā)擴散膨脹原因也顯著，此時盡管加壓可使分子間距離縮小，吸引力增大，但這種縮小不是無限制。如加壓使分子間距離縮到最小產(chǎn)生引力尚不足以克服分子運動引發(fā)擴散膨脹，那么氣體仍不能液化，只有降溫和加壓同步采取，液化才有也許。返回退出第34頁本章小結(jié)：1．學(xué)習(xí)基本概念和原理時應(yīng)當(dāng)注意概念精確性和概念發(fā)展階段性。

所謂概念是指對事物本質(zhì)屬性概括性結(jié)識，科學(xué)結(jié)識成果又是通過形成多種概念來加以總結(jié)和概括。對概念正確掌握需要明確概念內(nèi)涵和外延。例如，微粒性、獨立性和保持原物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)是分子概念內(nèi)涵，而分子即包括水、氨這種小分子，也包括分子量高達(dá)12023牛胰島素等大分子，一切分子則是分子概念外延。退出第35頁本章小結(jié)：

合適對比常有助于對概念理解與掌握。例如，我們從對元素而言還是對核素而言；有沒有單位及與核素豐度關(guān)系三個方面向原子質(zhì)量、原子質(zhì)量數(shù)和原子量作了對比，這就有利要領(lǐng)理解和掌握。1．學(xué)習(xí)基本概念和原理時應(yīng)當(dāng)注意概念精確性和概念發(fā)展階段性。

概念發(fā)展又是有階段性。如氧化和還原概念最初是從物質(zhì)得氧與失氧來結(jié)識，后又發(fā)展到從原子氧化數(shù)變化來結(jié)識，最后進(jìn)入到從電子轉(zhuǎn)移來結(jié)識氧化和還原，概念每一步發(fā)展，自然也就擴大了概念內(nèi)涵和外延。退出第36頁本章小結(jié)：1．學(xué)習(xí)基本概念和原理時應(yīng)當(dāng)注意概念精確性和概念發(fā)展階段性。2．要注意原理適用范圍

伴隨科學(xué)發(fā)展，人們對科學(xué)原理結(jié)識不停深化，例如，純凈物有固定不變組成（定比定律），質(zhì)量守恒定律等都只在一定范圍內(nèi)才是真理。非化學(xué)計量化合物發(fā)覺和原子核反應(yīng)研究使我們對這些基本原理有了新結(jié)識，這兩個基本原理也因此有了新內(nèi)容。在理解和掌握這些原理時，就需要注意它們適用范圍。返回退出第37頁練習(xí)1：退出

為何無論是裂變還是聚變，核反應(yīng)都能放出大量能量？返回第38頁第二章化學(xué)反應(yīng)方向和化學(xué)平衡1.H2能還原CuO，能不能說是由于氫活動性大于銅緣故？2.加熱時才能發(fā)生反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)嗎？3.水溶液中為何不也許存在O2-離子？4.為何氫鹵酸稀溶液只有氫氟酸是弱酸？而其電離為何又與一般電解質(zhì)不一樣？5.金和鉑為何能溶于王水？解說：小結(jié)練習(xí)退出返回第39頁1.H2能還原CuO，能不能說是由于氫活動性大于銅緣故？

不能這樣說。金屬活動性大小是按金屬與其對應(yīng)相離子組成電對，即由金屬浸在具有該金屬離子（活度為1）溶液中，組成電正確標(biāo)準(zhǔn)電極電位值大小排定。標(biāo)準(zhǔn)電極電位只適用于溶液中氧化還原反應(yīng)。H2還原CuO反應(yīng)是氣－固相反應(yīng)，并非發(fā)生在溶液中。因此，這個反應(yīng)能不能發(fā)生，要用反應(yīng)自由能變化△rGm0來解釋。退出第40頁1.H2能還原CuO，能不能說是由于氫活動性大于銅緣故？H2(g)＋CuO(s)＝Cu(s)＋H2O(g)

這個反應(yīng)恒壓反應(yīng)熱是△rHm0＝{△fHm0[H2O(g)]＋△fHm0[Cu(s)]}－{△fHm0[H2(g)]＋△fHm0[CuO(s)]}＝［（－241.8）＋０］－［０＋（－155.2）］＝－86.6kJ·mol-1說明此反應(yīng)是放熱反應(yīng)。退出第41頁1.H2能還原CuO，能不能說是由于氫活動性大于銅緣故？

這個反應(yīng)熵變?yōu)椋骸鱮Sm0＝{Sm0[H2O(g)]＋Sm0[Cu(s)]}－{Sm0[H2(g)]＋Sm0[CuO(s)]}＝（188.7＋33.3）－（130.6＋42.7）＝48.7J·K-1·mol-1

說明在這個反應(yīng)中熵增加。

反應(yīng)自由能變化為：

△rGm0＝△rHm0－T△rSm0＝－86.6－298×48.7×10-3＝－101.1kJ·mol-1故此反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行。返回退出第42頁2.加熱時才能發(fā)生反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)嗎？

在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，學(xué)生經(jīng)常以為，要加熱才能發(fā)生反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)。例如，石灰石分解而成生石灰和二氧化碳，氯酸鉀分解而產(chǎn)生氧氣，這些反應(yīng)都要加熱才能發(fā)生，似乎他們都是吸熱反應(yīng)，其實并不都是如此。下面以這兩個反應(yīng)為例說明這個問題。退出第43頁2.加熱時才能發(fā)生反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)嗎？對第一種反應(yīng)來說，

CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)△rHm0＝{△fHm0[ＣaO(s)]＋△fHm0[CO2(g)]}－△fHm0[CaCO3(s)]

＝［（－635.09）＋（－393.51）］－（－1206.87）＝178.27kJ·mol-1

說明這個反應(yīng)在室溫下是吸熱。CaCO3要分解，最少要900℃溫度。那么，這個反應(yīng)在900℃還是吸熱嗎？退出第44頁2.加熱時才能發(fā)生反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)嗎？根據(jù)基爾霍夫定律，則有：

△rHm0（1173）

＝△rHm0（298）＋[Cp,m(CaO)＋Cp,m(CO2)]－Cp,m(CaCO3)×(1173－298)＝178.27＋(42.8＋37.13－81.83)×10-3×(1173－298)＝176.5kJ·mol-1說明這個反應(yīng)在900℃仍是吸熱。退出第45頁2.加熱時才能發(fā)生反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)嗎？對第二個反應(yīng)來說，

2KClO3(s)＝2KCl(s)＋3O2(g)△rHm0（298）＝{2△fHm0[KCl(s)]＋3△fHm0[O2(g)]}－2△fHm0[KClO3(s)]＝［2×（－435.9）＋0］－2×（－391.2）＝－89.4kJ·mol-1

說明這個反應(yīng)在室溫下是放熱。退出第46頁2.加熱時才能發(fā)生反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)嗎？

假如不加催化劑，KClO3大約在600K分解，此時反應(yīng)△rHm0（600）＝△rHm0（298）＋[2Cp,m(KCl)＋3Cp,m(O2)－2Cp,m(KClO3)]×(600－298)

＝－89.4＋(2×51.51＋3×29.30－2×100.2)×10-3×(600－298)

＝－92.2kJ·mol-1這說明，分解KClO3制O2反應(yīng)，雖然在600K也是放熱。因此，我們不能以為凡是要加熱才能發(fā)生反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)。CaCO3分解是吸熱，KClO3分解雖然要加熱，卻是放熱。退出第47頁2.加熱時才能發(fā)生反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)嗎？

既然KClO3分解是放熱，為何分解KClO3又必須始終加熱才行呢？這就包括到一種反應(yīng)熱力學(xué)也許性和動力學(xué)現(xiàn)實性問題。KClO3分解現(xiàn)有△rHm0＜0，又有△rSm0＞0（生成O2顯然混亂度要增加）。根據(jù)△rGm0＝△rHm0－Ｔ△rＳm0說明，這個反應(yīng)自由能變化△rGm0一定不大于零。在室溫下，這個反應(yīng)就也許自發(fā)進(jìn)行現(xiàn)實條件，加熱正是為了滿足這現(xiàn)實條件伎倆。返回退出第48頁3．水溶液中為何不也許存在O2-離子？退出△rHm0＝－142kJ·mol-1但O-（g）離子再結(jié)合一種電子生成O-2離子則是吸熱?！鱮Hm0＝844kJ·mol-1

且I2絕對值遠(yuǎn)大于I1，這就是說O-2能量遠(yuǎn)比O-和O要高，O2-從能量觀點看，遠(yuǎn)不如O-穩(wěn)定。O2-離子只存在于離子晶體中，它在水溶液中要與H2O反應(yīng)，生成OH-離子。這是由于，首先O原子第一電離能為正值，也就是說O（g）原子結(jié)合一種電子變成O-（g）離子是放出能量。第49頁3．水溶液中為何不也許存在O2-離子？

當(dāng)O2-離子進(jìn)入水溶液時，O2-就有自發(fā)地從H2O奪取H+而變?yōu)镺H-強烈傾向。只有在離子晶體中，巨大晶格能才能滿足形成O2-離子時能量上需要，這就是O2-離子只存在于晶體中原因。退出第50頁3．水溶液中為何不也許存在O2-離子？返回退出其次，從水電離來說，室溫時水離子積為1.0×10-14，水電離常數(shù)Ki＝1.8×10-16，這是一種很小數(shù)值，說明水第一級電離是很薄弱。據(jù)計算，H2O第二步電離：電離平衡常數(shù)約為10-40，這說明OH-電離產(chǎn)生O2-也許性幾乎等于零。假如水溶液中存在O2-，它也要和H+反應(yīng)生成OH-，即電離平衡強烈地趨向于向左移動。從酸堿質(zhì)子理論來說，O2-是很強堿，它很容易吸取一種H+而生成OH-。這些都能說明在水溶液中是不存在O2-離子。第51頁4．為何氫鹵酸稀溶液只有氫氟酸是弱酸？而其電離為何又與一般電解質(zhì)不一樣？

氫氟酸是弱酸，它Ka＝3.53×10-4，而鹽酸、氫溴酸和氫碘酸則是強酸。有人以為，這是由于F-

對H+質(zhì)子親合勢最大，造成了HF最難離解。也有人以為HF分子間或HF與H2O分子間存在氫鍵引發(fā)締合，使HF更難電離。究竟是何原因，我們能夠從氫鹵酸離解過程有關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)加以分析。退出第52頁4．為何氫鹵酸稀溶液只有氫氟酸是弱酸？而其電離為何又與一般電解質(zhì)不一樣？

為了計算HX在水溶液中由分子狀態(tài)解離為H+（aq）和X-（aq）時自由能變化，我們設(shè)計如下熱力學(xué)循環(huán)：退出第53頁4．為何氫鹵酸稀溶液只有氫氟酸是弱酸？而其電離為何又與一般電解質(zhì)不一樣？

根據(jù)熱力學(xué)第一定律，有：△H0離解

＝De

＋I(xiàn)1＋E＋△H1＋△H2＋△H3

退出考查如下數(shù)據(jù)：第54頁4．為何氫鹵酸稀溶液只有氫氟酸是弱酸？而其電離為何又與一般電解質(zhì)不一樣？退出△S0離解

＝△S01

＋△S02＋（△S03

＋△S05）

＋（△S04＋△S06）第55頁4．為何氫鹵酸稀溶液只有氫氟酸是弱酸？而其電離為何又與一般電解質(zhì)不一樣？考查如下數(shù)據(jù)：退出第56頁4．為何氫鹵酸稀溶液只有氫氟酸是弱酸？而其電離為何又與一般電解質(zhì)不一樣？△rGm0＝△rHm0－T△rSm0T＝298K，△rGm0＝－RTlnKa0，此處Ka0可視為解離常數(shù)Ki。退出第57頁4．為何氫鹵酸稀溶液只有氫氟酸是弱酸？而其電離為何又與一般電解質(zhì)不一樣？

從上述計算能夠看出，HF在水溶液中電離Ki值之因此最小，是由于它△G0值最大（并且為正值），而△G0之因此大，有兩方面主要原因，一方面是由于△H0離解值最大，△H0離解值之因此最大，又是由于HF鍵能De最高（563.2kJ·mol-1）緣故。H-F鍵能差不多是H-I鍵能兩倍，這顯然是由于H-F鍵長較短（10pm），而H-I鍵長較長（17pm）緣故。另一方面，從熵變項考慮，F(xiàn)-

半徑最小，水合程度在X-

中最大，使其趨向于有序排列，故熵減最多。退出第58頁4．為何氫鹵酸稀溶液只有氫氟酸是弱酸？而其電離為何又與一般電解質(zhì)不一樣？

總之，由于F-

半徑小，H-F鍵能大，加之分子之間氫鍵締合作用，造成氫鹵酸中氫氟酸酸性最弱。

氫氟酸稀溶液呈弱酸性質(zhì)，但其濃溶液卻變成強酸。一般弱酸隨濃度稀釋電離度增加，隨酸濃度增加而電離度減小。而氫氟酸電離度在極濃溶液中急劇增加，在5~15

mol·L-1濃溶液中變?yōu)橐环N強酸，與一般情況不一樣。退出第59頁4．為何氫鹵酸稀溶液只有氫氟酸是弱酸？而其電離為何又與一般電解質(zhì)不一樣？

其主要原因是氟電負(fù)性大，分子間有很強氫鍵。在濃溶液中，F(xiàn)-

與HF產(chǎn)生締合作用而生成二氟氫離子：

F-＋HF——HF-2K＝5.1平衡常數(shù)比較大，說明此時HF-2離子占有很大百分?jǐn)?shù)，它締合了溶液中F-離子，而使HF＋H2O——H3O+

＋F-

平衡向右移動，HF電離度增大，故酸性增強。返回退出第60頁5．金和鉑為何能溶于王水？

金和鉑都能溶于王水，王水是濃硝酸和濃鹽酸其物質(zhì)最之比為1∶3混合液，它有極強氧化性。其氧化作用主要是在王水中具有強氧化劑HNO3、Cl2、NOCl。HNO3＋3HCl＝Cl2＋2H2O＋NOCl亞硝酰氯是中間產(chǎn)物，它分解生成氯原子2NOCl＝2NO＋Cl

氯原子有很強氧化性，與Au和Pt可生成氯化物。退出第61頁5．金和鉑為何能溶于王水？在王水中尚有高濃度氯離子，它與金和鉑氯化物形成穩(wěn)定絡(luò)離子[AuCl4]-、[PtCl6]2-。Pt2+(aq)＋4Cl-(aq)＝[PtCl4]2-(aq)

△rG0m＝－222.8kJ·mol-1

Pt溶于王水時，總△rG0m＝－141.04kJ·mol-1

Au3+(aq)＋4Cl-(aq)＝[AuCl4]-(aq)

△rG0m＝－539.6kJ·mol-1

Au溶于王水時，總△rG0m＝－353.01kJ·mol-1

退出第62頁5．金和鉑為何能溶于王水？由此可見，王水能溶解Au和Pt主要有三個作用：（1）氧化反應(yīng)所生成NOCl有強氧化性；（2）配合效應(yīng)生成穩(wěn)定配合物[AuCl4]-、[PtCl6]2-；（3）酸效應(yīng)。返回退出第63頁本章小結(jié)：

在描述熱力學(xué)體系狀態(tài)時，往往包括到狀態(tài)函數(shù)，這些狀態(tài)函數(shù)有些在特定條件下是有明確物理意義，如△HT，P＝QP（不做有用功），有些則是根據(jù)需要人為定義。凡是是狀態(tài)函數(shù)，都具有一種共同特點，即它變化值只決定于體系始態(tài)和終態(tài)，而與變化途徑無關(guān)。這樣就為處理熱力學(xué)過程提供了很大方便。退出第64頁本章小結(jié)：

把熱力學(xué)基本原理和規(guī)律應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)就能夠從標(biāo)準(zhǔn)上確定反應(yīng)進(jìn)行方向，平衡條件，反應(yīng)所能達(dá)成最高程度，以及導(dǎo)出平衡時物質(zhì)數(shù)量關(guān)系，并用平衡常數(shù)來表達(dá)。

我們能夠根據(jù)需要設(shè)計一系列有關(guān)反應(yīng)，從而能夠分析其中關(guān)鍵步驟，找出彼此之間差異。例如，為何氫鹵酸中只有氫氟酸是弱酸，我們能夠根據(jù)狀態(tài)函數(shù)特點設(shè)計熱力學(xué)循環(huán)，從而得出由于HF鍵能最大及△S0離解最小，造成△G0

＞0，K值最小結(jié)論。退出第65頁本章小結(jié)：

當(dāng)我們遇到一種反應(yīng)不能確定其平衡移動方向時,首先想到是求出該反應(yīng)不著△rG0m，在一般情況下可用△rG0m替代，而△rG0m可根據(jù)△rG0m＝△rH0m－T△rS0m算出，也可直接查表通過標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能來計算。并可從△rG0m＝－RTlnKa計算出反應(yīng)平衡常數(shù)，定量地說明該反應(yīng)進(jìn)行程度。返回退出第66頁退出練習(xí)1：C和CO還原性哪個強？C能還原MgO嗎？練習(xí)2：石墨轉(zhuǎn)化為金剛石需要如何條件？練習(xí)3：練習(xí)4：金和鉑為何能溶于王水？

在一平衡體系中加入反應(yīng)物，平衡是否總是向著生成物方向移動？返回第67頁第三章物質(zhì)構(gòu)造和元素周期系退出解說：小結(jié)練習(xí)1.為何原子最外層電子數(shù)不超出8，次外層電子數(shù)不超出18？2.基態(tài)原子電離次序是如何，鐵氧化成亞鐵離子，先失去4s電子還是先失去3d電子？3.如何理解電子自旋？4.為何氫氟酸中HF分子締合后形成鏈?zhǔn)卿忼X形？5.Cl2分子中Cl-Cl鍵能為何比F2中F-F鍵能高？返回第68頁1．為何原子最外層電子數(shù)不超出8，次外層電子數(shù)不超出18？退出

基態(tài)原子核外電子排布規(guī)律包括下列三條標(biāo)準(zhǔn)：（1）保里不相容原理

在同一原子中不能有兩個或兩個以上電子具有相同四個量子數(shù)n、l、m和m-s。也就是說，在每一種原子軌道中，只能容納兩個自旋相反電子。每個殼層所能容納電子數(shù)是2n2，對應(yīng)于K、L、M、…各電子殼層，n＝1,2,3…-所能容納電子數(shù)分別是2,8,18,…。第69頁1．為何原子最外層電子數(shù)不超出8，次外層電子數(shù)不超出18？

基態(tài)原子核外電子排布規(guī)律包括下列三條標(biāo)準(zhǔn)：（1）保里不相容原理（2）能量最低原理

原子核外電子排布，在符合保里原理前提下應(yīng)盡也許使體系總能量為最低。退出第70頁1．為何原子最外層電子數(shù)不超出8，次外層電子數(shù)不超出18？

基態(tài)原子核外電子排布規(guī)律包括下列三條標(biāo)準(zhǔn)：（1）保里不相容原理（2）能量最低原理（3）洪特規(guī)則

在角量子數(shù)l相同等價軌道上排布電子時，應(yīng)盡也許分占磁量子數(shù)m值不一樣軌道，且自旋平行。退出第71頁1．為何原子最外層電子數(shù)不超出8，次外層電子數(shù)不超出18？

斯萊特、徐光憲等總結(jié)了大量試驗數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：在絕大多數(shù)情況下，電子是按軌道能次序n＋0.7l填充到n、l軌道中去了。后來人們發(fā)覺n＋0.7l可作為電子在原子軌道中填充次序，并不是原子軌道能級高低次序。例如，對于3d與4s軌道來說，4sn＋0.7l值是4＋0.7×0＝4，3d數(shù)值是3＋0.7×2＝4.4，因此4s軌道先于3d軌道被填充。電子在原子軌道中填充次序是1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f,6d,……。填充次序遵循標(biāo)準(zhǔn)是使原子總能量保持最低。退出第72頁1．為何原子最外層電子數(shù)不超出8，次外層電子數(shù)不超出18？

例如，Ar電子層構(gòu)造是1s22s22p63s23p6，它最外層已有8個電子，假如在它M層上再加上一種3d電子，就能使M層電子數(shù)超出8，不過由于電子填充次序“倒置”，緊接著3p不是3d，而是N層4s，因此19K第19個電子應(yīng)填入4s軌道，而不是填入3d軌道。要到4s軌道填滿兩個電子后，新增加電子才能填入3d軌道，此時M層電子數(shù)雖然已超出8，但它已不是最外層而是次外層了。

同樣，我們也能夠用電子填充次序6s先于4f來解釋為何原子次外層電子數(shù)不能超出18。返回退出第73頁2．基態(tài)原子電離次序是如何，鐵氧化成亞鐵離子，先失去4s電子還是先失去3d電子？

就核電荷數(shù)說，正離子比電子數(shù)相同中性原子要大些。離子究竟先電離哪個電子，關(guān)鍵取決于哪種方式使離子總能量為最低。例如，Ti2+中，核電荷是22，而在電子數(shù)相同Ca原子中核電荷卻只有20。這就使得在Ti2+中核吸引發(fā)更大作用，就使Ti2+4s軌道能中電子核吸引位能E核吸引，4s與3d軌道中電子核吸引位能E核吸引，3d差額（前者高后者低）E核吸引，4s－E核吸引，3d

退出第74頁2．基態(tài)原子電離次序是如何，鐵氧化成亞鐵離子，先失去4s電子還是先失去3d電子？要比Ca中大。其成果是Ti2+3d2組態(tài)能量低于Ti2+4s2組態(tài)，而Ca中卻是與之相反。在Ti2+中是核吸引作用起決定性作用，而在Ca中卻是電子間排斥作用和電子平均動能起決定性作用。離子中電子排布次序更主要是按主量子數(shù)大小由低向高。即為：1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f,6d,…因此在原子最外能級組中，猶如步有ns,np,(n－1)d和(n－2)f電子話，那么能夠按照離子電子排布（n＋0.4l）規(guī)則，得到電子先后電離次序為：np，ns，(n-1)d，(n-2)f退出第75頁2．基態(tài)原子電離次序是如何，鐵氧化成亞鐵離子，先失去4s電子還是先失去3d電子？Fe電子組態(tài)是[Ar]3d64s2。鐵氧化成亞鐵離子時失去4s電子，而不是失去能量較低3d電子。返回退出退出第76頁3．如何理解電子自旋？

中學(xué)化學(xué)教材中是這樣描述電子自旋：電子不但在核外空間不停地運動，并且還作自旋運動。因此，學(xué)生就接收電子作繞軸自旋運動概念。那么如何理解電子這種自旋運動呢？

首先應(yīng)當(dāng)指出，電子這種微觀粒子，它運動規(guī)律與宏觀物體運動規(guī)律不一樣。把電子想象成像宏觀物體，例如地球那樣作繞軸自旋運動，本來不但僅只能是一種形象比方，而不是實際情況。退出第77頁3．如何理解電子自旋？

提出電子自旋量子數(shù)是烏侖貝克（G.E.Uhlenbeck）和哥希密特（S.Goudsmit）。在他們之前有人觀測到某些本來被看作是單線光譜線，事實上是由兩條緊鄰單線組成復(fù)線。如鈉光譜黃線(D線)就是由波長分別為589.0nm和589.6nm兩條單組成。為理解釋這一試驗事實，1925年烏侖貝克和哥希密特提出電子具有不依賴于軌道運動、固有磁矩假說。這就是說，雖然對于處于s態(tài)電子（l=0），它軌道角動量為零，但仍有這個內(nèi)存固有磁矩。假如把這個磁矩當(dāng)作是由電子固有角動量形成，那末就能夠處理軌道角動量這樣來處理這個固有角動量，他們把這個內(nèi)在固有角動量形象化地用電子“自旋”運動來描述。退出第78頁3．如何理解電子自旋？

光譜和斯特恩－蓋拉赫試驗（原子射線束在一不均勻磁場內(nèi)發(fā)生偏轉(zhuǎn)并提成不連續(xù)幾個部分）表白，一種電子內(nèi)稟角動量在外磁場方向上分量只有兩個也許取值，與之相聯(lián)系電子自旋也只能有兩種狀態(tài)。1982年狄拉克（Dirac）提出相對論量子力學(xué)，自然地導(dǎo)出了自旋量子數(shù)ms＝±1／2。不過電子不是宏觀物體，電子自旋這一電子固有屬性是一種無法用典型概念來描述微觀粒子特性，不能把電子“自旋”直觀地想象為如地球那樣繞軸自轉(zhuǎn)，也就是說電子“自旋”僅僅是一種理解問題比方和直觀模型，而不是事實。返回退出第79頁4.為何氫氟酸中HF分子締合后形成鏈?zhǔn)卿忼X形？

氫氟酸中HF分子間以氫鍵締合成長鏈，為何這個長鏈呈鋸齒形而不是直鏈型呢？這能夠用氫鍵方向性和價層電子對互斥理論來解釋。價層電子對互斥理論是一種在概念上較為簡單并在判斷分子幾何構(gòu)型上取得較顯著成就理論，簡稱為VSEPR理論。這個理論以為，在一種中心原子周圍配備原子或原子團（一般稱之為配位體）幾何構(gòu)造主要決定于中心原子價電子層中電子正確互相排斥。它把中心原子價電子層視為球面，把價電子對數(shù)目視為點電荷數(shù)目，從而以為決定分子幾何形狀主要原因是中心原子價層電子正確數(shù)目。退出第80頁4.為何氫氟酸中HF分子締合后形成鏈?zhǔn)卿忼X形？

我們懂得自旋相同電子傾向于盡可能遠(yuǎn)離，這就是保里效應(yīng)。庫侖斥力則使荷負(fù)電電子彼此排斥，這稱為靜電效應(yīng)。這兩種效應(yīng)使自旋相同兩個電子出現(xiàn)于原子核或原子實數(shù)相反兩側(cè)幾率為最大。價層電子正確互相排斥決定了配位體在中心原子周圍排布方式。退出

例如，BeH2分子，,兩對成鍵電子對彼此處于原子核相正確兩側(cè)才能使斥力為最小，由此決定了BeH2分子直線型構(gòu)造。第81頁4.為何氫氟酸中HF分子締合后形成鏈?zhǔn)卿忼X形？

價層電子對互斥理論以為，孤對電子沒有配位體與之連接，它們?nèi)蕴幱诒M也許遠(yuǎn)離狀態(tài)，因而顯得十分“肥大”，而成鍵電子對則相對“瘦小”。孤對電子這種膨脹性使之比成鍵電子對更強烈地排斥相鄰電子對，因此價層電子正確斥力為孤對-孤對孤對-鍵對鍵對-鍵對。H2O分子中心原子氧原子周圍共配備了四對價層電子對，其中兩對電鍵對電子，另二對是氧原子孤對電子，這四對電子要盡也許遠(yuǎn)離，使它們之間找麻煩力為最小，因此它們在氧原子周圍基本上是排布在一種四周體四個頂點上。退出第82頁4.為何氫氟酸中HF分子締合后形成鏈?zhǔn)卿忼X形？

其中¨表達(dá)鍵對電子，O表達(dá)孤對電子，不過由于孤對電子間斥力最大，而鍵對電子間斥力最小，因此水分子中O-H鍵間鍵角被壓縮為105°。同樣，HF分子中心原子F周圍也分布著四對價層電子對，其中三對是孤對電子，而一對是鍵對電子，它們在F原子周圍也應(yīng)盡也許遠(yuǎn)離，以使斥力為最小而展現(xiàn)四周體構(gòu)造。退出水分子立體構(gòu)造圖HF分子立體構(gòu)造圖第83頁4.為何氫氟酸中HF分子締合后形成鏈?zhǔn)卿忼X形？

這樣HF分子中F-H鍵與F原子任一對孤對電子空間伸展之間夾角就不是180°，而是140°。HF分子之間是以氫鍵締合在一起，氫鍵具有方向性，F(xiàn)原子孤對電子要盡也許與另一種HF分子中H-F鍵排列在始終線上，同步F-H鍵軸與另一氟原子孤對電子云對稱軸方向一致，這樣形成氫鍵才最強。這樣也就不難理解為何HF分子締合時形成長鏈?zhǔn)卿忼X形了，如圖所示：返回退出液態(tài)氫氟酸中鋸齒形鏈圖第84頁5、Cl2分子中Cl-Cl鍵能為何比F2中F-F鍵能高？

氯分子中Cl-Cl鍵鍵能是239KJ·mol-1。為何Cl-Cl鍵能比F-F鍵能大呢？氟位于第二期，而氯位于第三周期，它具有空3d軌道。當(dāng)利用這種空d軌道作為電子對接收體時，就能產(chǎn)生新化學(xué)鍵。退出第85頁5、Cl2分子中Cl-Cl鍵能為何比F2中F-F鍵能高？這就是氯分子中鍵能比氟分子中鍵能高原因。也就是說氯分子中存在著多重鍵，而氟分子中不也許形成多重鍵，不然，氟分子應(yīng)當(dāng)比氯分子更穩(wěn)定些。返回退出

也就是說在Cl2分子中現(xiàn)有靠未成對電子形成共價鍵，又有靠孤對電子和空軌道形成配位鍵。每個Cl原子同步既是電子正確給予體，也是電子正確接收體，其間鍵能夠表達(dá)為第86頁本章小結(jié)：

物質(zhì)構(gòu)造研究對象是微觀質(zhì)點運動規(guī)律，與宏觀物體運動現(xiàn)有密切聯(lián)系更有質(zhì)差異，故在理論與實踐關(guān)系上體現(xiàn)有更不尋常特點，往往需要通過建立模型，作出近似、假定等，通過一番邏輯論證、數(shù)學(xué)運算后，才能得到可與試驗相比較結(jié)論。到目前為止，我們對微觀質(zhì)點詳細(xì)特點及其二象性本質(zhì)還結(jié)識得很不全面、很不詳細(xì)，因此類比法具有特殊意義，我們能夠利用類比辦法從宏觀粒子運動及波動規(guī)律得到啟發(fā)，同步又要注意這種類比邏輯根據(jù)是不夠充足。退出第87頁本章小結(jié)：

在中學(xué)化學(xué)教學(xué)過程中，為了使學(xué)生能夠理解微觀質(zhì)點運動規(guī)律，經(jīng)常利用形象地類比，但要注意類比不當(dāng)往往會造成不其合理結(jié)論，甚至?xí)胝`區(qū)，因此作為教師要充足注意微觀質(zhì)點與宏觀物體運動規(guī)律有質(zhì)差異。返回退出第88頁退出練習(xí)1：如何理解氫原子1s電子云圖？練習(xí)2：2p電子云形狀是如何？練習(xí)3：什么是鈉和氯氣反應(yīng)生成氯化鈉主線推進(jìn)力？練習(xí)4：Mg為何能在CO2氣體中燃燒？返回第89頁第四章化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)解說：練習(xí)1.催化劑為何不能影響化學(xué)平衡2.H2和CO燃燒活動性何者比較??？退出返回第90頁1．催化劑為何不能影響化學(xué)平衡

從熱力學(xué)觀點來看，催化劑不能變化反應(yīng)體系中△rGm0，從△rGm0＝－ＲＴlnKa0能夠得知：

在一定溫度下平衡常數(shù)Ka0由△rGm0而定。而△rGm0按其定義與催化劑無關(guān)，故平衡常數(shù)與催化劑存在和種類都無關(guān)。催化劑只能縮短達(dá)成平衡所需時間，而不能移動平衡點。已達(dá)成平衡反應(yīng)，不也許因加入催化劑而增加產(chǎn)物百分比。假如催化劑能夠移動平衡點，那么由于，反應(yīng)前后催化劑量和化學(xué)性質(zhì)都不發(fā)生變化，無異于取得一“永動機”，違反熱力學(xué)基本定律，這是不也許。退出第91頁1．催化劑為何不能影響化學(xué)平衡

催化劑對正、逆兩個方向都發(fā)生同樣影響，因此對正方向有利催化劑也對逆反應(yīng)有利。例如，在相同條件下，水合反應(yīng)催化劑也是脫水反應(yīng)催化劑。用CO和H2為原料合成CH3OH是一種很有經(jīng)濟價值反應(yīng)，在常壓下尋找甲醇分解反應(yīng)催化劑就可作為高壓下合成甲醇催化劑。

催化劑不能實現(xiàn)熱力學(xué)上不能發(fā)生反應(yīng)，因此我們在尋找催化劑時，首先要盡也許根據(jù)熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)計算一下反應(yīng)△rGm0值，只有對那些在熱力學(xué)上可行反應(yīng)，尋找合適催化劑才是故意義。返回退出第92頁2．

H2和CO燃燒活動性何者比較??？

初中化學(xué)課本（全一冊）一種演示試驗，在做H2還原CuO試驗時很強調(diào)先通H2，然后加熱試管，而在做CO還原CuO試驗時以為可選給試管加熱，然后通入CO。這就是說，CO燃燒活動性比H2小。這是由于：退出第93頁2．

H2和CO燃燒活動性何者比較小？（1）氫氣燃點是585℃，爆炸范圍是4.0~75%（體積百分?jǐn)?shù)）；CO燃點是650℃，爆炸范圍是12.5~74%。二者相差不大，但H2燃點較低，爆炸范圍更寬。（2）CO燃燒活動性比H2小。香港出版《工業(yè)化學(xué)品安全手冊》反CO燃燒活動性定為0級。德國《一般化學(xué)和無機化學(xué)問答》第十五版明確指出：“CO反應(yīng)是比較遲緩。”這大約是由于CO和N2分子等同樣都是比較穩(wěn)定分子，它們是等電子分子。返回退出第94頁退出練習(xí)1：

為何一種正方向放熱可逆反應(yīng)達(dá)成化學(xué)平衡后，升高溫度平衡會向逆方向移動？練習(xí)2：催化劑對化學(xué)反應(yīng)速度有何影響？返回第95頁第五章溶液1.鹽溶解時為何有吸熱有放熱？解說：小結(jié)練習(xí)2．為何有鹽從溶液中結(jié)晶時會帶有結(jié)晶水？3．鹽風(fēng)化與潮解4．為何兩種能互相混溶液體相混，體積沒有加和性？5．鹽都是強電解質(zhì)嗎？退出返回第96頁1.鹽溶解時為何有吸熱有放熱？鹽溶于水為何有吸熱，有放熱呢？在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中說這是由于物質(zhì)溶解過程既是一種吸熱物理分散過程，又是一種放熱水分子與溶質(zhì)微?；线^程，也即是一種物理-化學(xué)過程。這個過程能夠理解為這樣幾個步驟組成：首先，鹽晶體離解出鹽離子，這時要克服晶格能△Hm10。晶格能是由氣態(tài)陰、陽離子結(jié)合成1摩爾離子晶體時所放出熱量，它在一定程度上反應(yīng)離子晶體強度。各個晶體晶格能都能通過熱力學(xué)計算而得。第二步是陰、陽離子進(jìn)入水中，與水分子作用，生成穩(wěn)定水合離子。這時要放出離子水化熱△Hm20，△Hm20＝△H0

水合陽＋△H0

水合陰。多種陰、陽離子水化熱也都能利用熱化學(xué)計算法求得。退出第97頁1.鹽溶解時為何有吸熱有放熱？因此，鹽類溶于水時總熱效應(yīng)為：△H0

溶＝△H0m1＋△H0m2＝△H0

晶格＋（△H0

水合陽＋△H0

水合陰）

△H0

溶數(shù)值是正（吸熱）還是負(fù)（放熱），決定于△H0m1和△H0m2數(shù)值相對大小。退出第98頁1.鹽溶解時為何有吸熱有放熱？

表中列出NaCl和NaI某些數(shù)據(jù)。因此NaCl溶于水時吸熱，而NaI溶于水則放熱，由于△H0

溶絕對值都比較小，它們?nèi)苡谒疅嵝?yīng)不顯著。一般鹽晶格能和離子水化熱絕對值相差不大，因此鹽溶解時熱效應(yīng)不顯著，較顯著如Mgl2（放熱），NH4NO3（吸熱）等。返回退出第99頁2．為何有鹽從溶液中結(jié)晶時會帶有結(jié)晶水？

有些鹽從飽和溶液中析出晶體時會生成結(jié)晶水合物。這主要應(yīng)從離子在溶液中和在晶體中所處地位來考慮。鹽溶于水時生成水合離子。離子半徑越小，電荷數(shù)越大，生成水合離子越穩(wěn)定。例如，水合＋2價和＋3價過渡金屬陽離子很穩(wěn)定；堿金屬和堿土金屬陽離子由于半徑大，電荷少一般較難生成穩(wěn)定水合離子。

當(dāng)鹽結(jié)晶時，水合金屬陽離子和陰離子要重新在晶核周圍整潔地排列起來，形成晶體。假如陽離子和陰離子半徑相差懸殊，為了保持晶體構(gòu)造穩(wěn)定，也即要使晶體繼續(xù)長大，有些金屬離子應(yīng)帶著結(jié)晶水，以水合離子形式進(jìn)入晶體。這樣就形成結(jié)晶水合物。退出第100頁2．為何有鹽從溶液中結(jié)晶時會帶有結(jié)晶水？

金屬離子從溶液中結(jié)晶時是否帶有結(jié)晶水，主要決定于組成鹽金屬離子在水溶液中生成水合離子能力大小,也即主要決定于離子電荷和半徑。離子半徑大K+、Rb+、Sr2+等,很少形成結(jié)晶水合物。Na+半徑比K+小,能生成Na2CO3·10H2O、Na2SO4·10H2O等結(jié)晶水合物。半徑小Mg2+和Fe2+也有FeSO4·7H2O、MgSO4·7H2O等結(jié)晶水合物。

陰離子由于半徑較大，一般不能生成穩(wěn)定水合離子，結(jié)晶水合物中結(jié)晶水主要是由陽離子帶入。不過CuSO4·5H2O中Cu2+通過配位鍵結(jié)合了4個H2O分子，另一種H2O是由SO42-離子通過氫鍵帶入。返回退出第101頁3．鹽風(fēng)化與潮解

鹽晶體中結(jié)晶水與離子結(jié)合牢靠程度是各不相同。鹽中結(jié)晶水假如是通過氫鍵或外軌型配鍵（指配位體水分子中氫原子孤對電子填入中心離子外層雜化軌道）形成結(jié)晶水，穩(wěn)定性較差，很容易脫離晶體，存在進(jìn)入空氣強烈傾向。這種結(jié)晶水合物有較大飽和水蒸氣壓。

一種結(jié)晶水合物在一定溫度下飽和蒸氣壓大于同溫度下空氣中飽和水蒸氣壓，這種結(jié)晶水合物全自動失去結(jié)晶水，直到晶體破壞而成粉末。這就是風(fēng)化現(xiàn)象。例如Na2CO3·10H2O在20℃飽和蒸氣壓是1600Pa，而20℃相對濕度為40%空氣水蒸氣壓僅933Pa。因此，碳酸鈉晶體會自動失去結(jié)晶水而風(fēng)化。退出第102頁3．鹽風(fēng)化與潮解

反過來，一種結(jié)晶水合物在一定溫度下飽和蒸氣壓不大于空氣水蒸氣壓，那么空氣中水蒸氣會自動轉(zhuǎn)移到晶體表面上，使晶體溶解成溶液。無水CaCl2飽和蒸氣壓接近零，在潮濕空氣中它就會潮解。CuSO4·5H2O晶體飽和蒸氣壓略不大于空氣水蒸氣壓，它一般是穩(wěn)定，但在溫度較高干燥空氣中也有風(fēng)化也許。無水CaCl2

、無水MgCl2能用作氣體