李周平

摘 要：中學(xué)化學(xué)知識(shí)規(guī)律性強(qiáng)，但規(guī)律并不是適合所有的知識(shí)，學(xué)生在做題時(shí)盲目地套用規(guī)律，反而使有些規(guī)律性的知識(shí)成了學(xué)生的易錯(cuò)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：鍵能；穩(wěn)定性；晶格能；雜化；焰色反應(yīng)

高中化學(xué)知識(shí)繁多零雜，學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)感覺到?jīng)]有頭緒，教師在教學(xué)中為了減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，將這些復(fù)雜的知識(shí)總結(jié)成一條條規(guī)律，便于學(xué)生學(xué)習(xí)。但是由于學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中對(duì)這些規(guī)律的本質(zhì)掌握不到位，這些規(guī)律性的知識(shí)反而成了學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)過程中的易錯(cuò)點(diǎn)。下面筆者將學(xué)生在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中用規(guī)律判斷造成的易錯(cuò)點(diǎn)歸納如下。

一、σ鍵和π鍵穩(wěn)定性的比較

根據(jù)共價(jià)鍵的成鍵原理，形成σ鍵時(shí)軌道之間是以“頭碰頭”的形式重疊，重疊程度要比以“肩并肩”形成π鍵的重疊程度大，重疊程度越大，形成的共價(jià)鍵就越穩(wěn)定，共價(jià)鍵的鍵能就越大。在有機(jī)化合物中，碳和碳可以形成C—C單鍵，也可以形成C═C雙鍵，還可以形成C≡C三鍵，C—C單鍵鍵能[1]為347kJ·mol-1，C═C雙鍵鍵能為614kJ·mol-1，C≡C三鍵鍵能為839kJ·mol-1，根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)看到C═C雙鍵鍵能不是C—C單鍵鍵能的2倍，小于C—C單鍵鍵能的2倍；C≡C三鍵的鍵能也不是C—C單鍵鍵能的3倍。由于C═C雙鍵中有一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，C≡C三鍵中有一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵，由這些數(shù)據(jù)得到的結(jié)論是：σ鍵比π鍵的鍵能大，σ鍵比π鍵穩(wěn)定。通常表現(xiàn)的性質(zhì)是烯烴和炔烴容易斷裂π鍵發(fā)生加成反應(yīng)。如乙烯、乙炔可以使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色生成溴代物。高中學(xué)生接觸最多的是C—C單鍵、C═C雙鍵和C≡C三鍵，因此錯(cuò)誤地認(rèn)為所有的σ鍵都比π鍵穩(wěn)定的結(jié)論。

在N原子之間成鍵時(shí)，N≡N三鍵鍵能為942 kJ·mol-1，N—N單鍵鍵能為247kJ·mol-1，N≡N三鍵鍵能是N—N單鍵鍵能的3.8倍，在N原子之間形成N2時(shí)，π鍵比σ鍵穩(wěn)定。

二、NaCl和MgCl2熔點(diǎn)的比較

根據(jù)離子晶體熔點(diǎn)的比較規(guī)律，離子晶體的晶格能越大，熔沸點(diǎn)就越高。晶格能和離子所帶的電荷和離子半徑的大小有關(guān)，離子所帶的電荷越多，離子半徑越小，晶格能越大，離子晶體的熔點(diǎn)就越高。根據(jù)影響晶格能的因素，在NaCl和MgCl2中，Na+的半徑大于Mg2+的半徑，Na+所帶的電荷小于Mg2+所帶的電荷，判斷得到的結(jié)論是NaCl的熔點(diǎn)小于MgCl2。資料表明NaCl的熔點(diǎn)是801℃，MgCl2熔點(diǎn)是714℃，根據(jù)數(shù)據(jù)可得MgCl2熔點(diǎn)低于NaCl的熔點(diǎn)。原因是NaCl和MgCl2的陰陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比不同，二者的堆積方式不同，MgCl2的堆積方式不如NaCl緊密。又由于半徑越小，離子所帶電荷越多，則離子產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度就越大，其極化能力就越強(qiáng)，使得離子發(fā)生變形而產(chǎn)生電子云重疊程度增大，鍵的極性減弱[2]，使晶體類型發(fā)生了微弱的變化，所以NaCl的熔點(diǎn)高于MgCl2。

三、石墨與金剛石穩(wěn)定性及熔點(diǎn)的比較

金剛石屬于原子晶體，俗稱鉆石，是自然界中硬度最大的單質(zhì)。學(xué)生認(rèn)為金剛石硬度最大，它的熔點(diǎn)就越高，故錯(cuò)誤地認(rèn)為金剛石比石墨穩(wěn)定。但事實(shí)上是石墨比金剛石熔點(diǎn)高，石墨比金剛石更穩(wěn)定。原因是金剛石的晶體結(jié)構(gòu)中C原子采用sp3雜化，每個(gè)C原子與周圍的4個(gè)C原子成鍵，原子間的作用力是C—C共價(jià)鍵，鍵長(zhǎng)為0.154nm，而在石墨中C原子采用sp2雜化，還有一個(gè)p軌道上存在一個(gè)未成對(duì)的電子，每個(gè)C原子與周圍的3個(gè)C原子成鍵時(shí)，這些p軌道上的電子以“肩并肩”的形式形成一個(gè)大π鍵，從而使石墨中的C—C鍵的鍵長(zhǎng)比金剛石中C—C鍵的鍵長(zhǎng)短，石墨中C—C鍵的鍵長(zhǎng)是0.142nm，鍵長(zhǎng)越短，鍵能增大，因此石墨比金剛石穩(wěn)定，石墨的熔點(diǎn)比金剛石熔點(diǎn)高。

四、金屬鈉是否能置換出金屬鉀

根據(jù)金屬的活動(dòng)性順序，鈉的金屬性不如鉀的強(qiáng)，金屬之間的置換一般是活潑的金屬置換不活潑的金屬，從這個(gè)規(guī)律不能判斷鈉可以置換出金屬鉀。金屬之間的置換有兩個(gè)方面：在水溶液中活潑的金屬置換不活潑的金屬，在熔融狀態(tài)時(shí)是高沸點(diǎn)的置換低沸點(diǎn)的。雖然鈉的活潑性不如金屬鉀強(qiáng)，但是鈉的沸點(diǎn)比金屬鉀的高，所以在熔融狀態(tài)時(shí)金屬鈉能置換金屬鉀。工業(yè)上就是利用鈉的沸點(diǎn)比鉀高而制備金屬鉀。

五、焰色反應(yīng)是物理變化還是化學(xué)變化的判斷

焰色反應(yīng)是高中化學(xué)對(duì)鈉、鉀等金屬元素檢驗(yàn)的一種重要的方法。由于焰色反應(yīng)在實(shí)驗(yàn)過程中需要用鉑絲蘸取待測(cè)物在酒精燈火焰上灼燒來判斷元素的存在，學(xué)生錯(cuò)誤地認(rèn)為在酒精燈火焰上灼燒出現(xiàn)了不同顏色的火焰是發(fā)生了化學(xué)變化。實(shí)際上是由于在灼燒的過程中金屬元素的原子或離子外層電子吸收能量，電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。由于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，電子又要從激發(fā)態(tài)到基態(tài)，從高能級(jí)到低能級(jí)躍遷的過程中要釋放能量，這些能量以光的形式釋放出來，就形成不同頻率的光，從而形成不同顏色的光。在整個(gè)過程中只有電子的躍遷，故焰色反應(yīng)是物理變化。

參考文獻(xiàn)：

[1]王磊.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（選修）[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2011：36.

[2]蘭建祥.中學(xué)化學(xué)中的十二個(gè)問題[J] .中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2009（4）：44-46.