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1、中学化学中学化学疑难问题研究疑难问题研究在中学化学教学中，由于涉及到概念的到位问题，有些问题面向学生，教师要完全解释清楚尚有一定的难度。根据本人近几年来从事中学继续教育培训的经验，选取了一些中学化学教学的疑难问题，并在教学中收到了比较好的效果。课程内容简介退出通过本课程的学习，使学员对化学概念、化学原理在中学化学课堂中的把握度上有一个提高，能澄清一些似是而非的模糊概念。学习目标退出本课程分以下几章：基本概念和原理化学反应的方向和化学平衡物质结构和元素周期系化学反应动力学溶液退出第一章基本概念和原理1.正确理解分子的概念2.原子质量、原子质量数和原子量的区别3.怎样测定气体的摩尔体积？4.纯净物
2、质都有固定不变的组成吗？5.电价数、共价数和氧化数6.气体的爆炸极限7.临界温度和临界压力讲解：小结练习退出返回1正确理解分子的概念（1）分子的独立性分子是物质结构的一个层次，它是保持物质化学性质的微粒。对于分子概念的理解，要注意如下几点：分子是能独立存在的微粒。二氧硅晶体是由大量Si和O原子组成的原子晶体，虽然其中Si和O原子数的最简单整数比是12，它的化学式可以写成SiO2，但晶体中并没有能独立存在的SiO2单位，就不能说SiO2是由分子构成的。退出1正确理解分子的概念（1）分子的独立性（2）分子的微粒性分子具有微粒性。即使是高分子，如牛胰岛素分子，大约由1500个H、C、N、O、S原子组
3、成，分子量达12000，但它仍然具有微粒性。高分子溶液中分散的质点，仍然是一个个具有微粒性的高分子。SiO2晶体由大量Si和O原子堆积而成。有种说法，认为二氧化硅晶体是一个大分子，这种说法看来是不妥当的。因为把SiO2晶体看成是一个大分子，是和分子的微粒性不符合的，这是把宏观和微观两个不同概念混淆了。退出（1）分子的独立性（2）分子的微粒性1正确理解分子的概念（3）并不是一切物质都有分子这个结构层次离子晶体和原子晶体，以及金属晶体中并不存在分子这个结构层次，只有能形成分子晶体的物质才有分子这个结构层次。稀有气体是由原子构成的，不要硬把分子这个层次强加给稀有气体，认为稀有气体是单原子分子，这种说
4、法是不妥当的。返回退出2原子质量、原子质量数和原子量的区别（1）原子质量具有一定数目的质子和中子的一种原子，叫做核素，如11H、816O、1735Cl等。某核素的一个原子的质量，不用千克作单位，否则所得数值太小，使用不方便。如一个11H原子的质量是1.67321027kg，1个16O原子的质量是2.6571026kg等等。原子质量是有单位的，这个单位叫原子质量单位（atomicunit，a.u.），它等于一个12C的原子质量是36.96590a.u.。退出2原子质量、原子质量数和原子量的区别（1）原子质量（2）原子质量数一个核素的原子质量的最接近的整数，叫做原子质量数。如一种氧的核素的原子质量
5、是15.999914a.u.，它的原子质量数为16。原子质量数在数值上等于核内质子数和中子数之和。退出2原子质量、原子质量数和原子量的区别（1）原子质量（2）原子质量数（3）元素的原子量元素的原子量是某元素的一个原子的平均质量对12C核素的一个原子的质量的112之比，也就是该元素按其各种稳定同位素（核素）的原子质量和原子百分数（丰度）计算出来的平均值。退出2原子质量、原子质量数和原子量的区别（1）原子质量（2）原子质量数（3）元素的原子量如氯元素有35Cl和37Cl两种稳定同位素。35Cl的原子质量是34.96885a.u.,占75.53%；37Cl的原子质量是36.96590a.u.，占24
6、.47%。所以氯元素的原子量是36.968850.755336.965900.244735.58如果按稳定同位素的原子质量数计算，得出的是氯元素的近似原子量为350.7553370.244735.48935.5。退出2原子质量、原子质量数和原子量的区别要注意：原子量是对元素而言的，原子质量和原子质量数是对一个核素而言的。原子量和原子质量数没有单位，而原子质量有单位。原子量的数值与核素的丰度有关，而原子质量、原子质量数与丰度无关。初三化学第一章中讲到的原子量，其实就是元素的原子量，“其他原子的质量”应理解为平均质量，因为初中还没有学过同位素知识，也不知道原子百分比问题，对元素原子量的认识要到高一
7、学过原子的组成和同位素知识才能完成。返回退出3怎样测定气体的摩尔体积？1摩尔理想气体在0、101kPa下的体积约为22.4dm3，这个数值叫做气体摩尔体积。目前国际公认的精确值是22.41383dm3mol1，它是一个重要的数据。在0、101kPa下的任何气体都不完全是理想气体。压力越低，气体越接近理想状态，但这时测定压力的误差会越大，因此精确测定这个数值有困难。退出3怎样测定气体的摩尔体积？气体摩尔体积的数值一般用PVP图*的外推法得到。人们用实验方法发现，在压力较低时，理想气体的压力和体积的乘积PV与压力P成直线关系，即PVP。在0时测定不同压力下的气体密度，由此算出气体的摩尔体积。再计算
8、PV的乘积，并以PV值为纵坐标、P值为横坐标作图，得到一条直线。然后将直线外推到P0时，PV乘积是22.414atmdm3。退出3怎样测定气体的摩尔体积？但是，实际气体并非理想气体，因而用实际气体测定的气体摩尔体积并不等于22.414dm3mol1。因为真实气体分子的大小不能忽略，而且不能不考虑气体分子间的作用力。在增大压力或降低温度时，实际气体离理想状态更远，摩尔体积更会偏离22.414dm3mol1。分子间作用力较大的气体，如是22.063dm3mol1，NH3是22.094dm3mol1，HCl是22.249dm3mol1。这就是要用外推法来测定气体摩尔体积的缘故。退出3怎样测定气体的摩
9、尔体积？理想气体的PV值不随压力而变化，所以在0、101kPa下1mol理想气体的体积是22.414dm3。P0的状态虽然不可能存在，但是把这种状态看作理想的状态是全理的。返回退出4纯净物质都有固定不变的组成吗？纯净物都有固定不变的组成，这叫定组成定律，又叫定比定律。这个定律是1808年法国化学家普鲁斯特（Proust，J.L.）提出的，他在论战中战胜另一位法国化学家贝托莱（Berthollet，C.L.）之后才被世人所公认。1799年法国化学家贝托莱认为化合物的组成不是固定不变的，可随制备方法或反应物相对量的不同而可在一定范围内改变。而普鲁斯特则认为纯净化合物都有固定不变的组成和性质。退出4
10、纯净物质都有固定不变的组成吗？然而，现在已知很多固体化合物的组成并不是固定不变的，随着制备方法的不同，它的组成能在小范围内变化。例如，普通的FeS中铁的含量可以在63.5%60.1%之间变化（FeS含铁量计算值为63.55%）。铁可能由于晶格空穴而从固体中消失。退出4纯净物质都有固定不变的组成吗？例如有一种叫“钨青铜”的化合物NaxWO3（0.3x0.95），就是一种组成比不固定的化合物。Na的位置是部分地空着的，原因与上述FeS相似。为了满足电中性，W（V）和W（VI）混杂在一起，这样的NaxWO3晶体有青铜般的金属光泽。又如钨的蓝色低价氧化物的分子式WOx中的x不整数，x等于几要视实验条件
11、而定，它是一个非整比化合物。退出4纯净物质都有固定不变的组成吗？这种非整比化合物又称为非整比化合物（nonstoichiometriccompoand）。这种化合物的例子很多，主要存在于VIA族（O、S、Se、Te）和一些具有不同化合价态的过渡金属化合物中。其他例子如NiO中NiO11，而是0.971.00，FeO中FeO11，而在Fe0.04O和Fe0.84O之间变化等等。非整比化合物在催化剂和半导体制备上有重要作用。绝大多数化合物具有固定组成，这些化合物叫道尔顿体，而具有可变组成的固态化合物一般称为贝托莱体（以纪念法国化学家贝托莱）。返回退出5电价数、共价数和氧化数化合价是元素的重要性质，
12、它是指元素化合时彼此的数量关系，即元素化合时其原子个数是以怎样的比值进行的这一性质。电价和共价是指两类化合价。电价存在于离子化合物中。元素的一个原子形成离子化合物时所得到或失去的电子数，就称为电价数。电价数有正、负之分。如MgO中镁显+2价，氧显2价。在共价化合物中元素的化合价叫共价，其值等于这种元素的一个原子跟其他元素的原子化合时所形成的共用电子对数。共价数没有正、负之分。如水中氢为1价，氧为2价。有时共价数不能从分子式直接推出，只能根据分子结构来确定。退出5电价数、共价数和氧化数氧化数是对原子而言的。它表示化合物分子中各元素原子在形式上或表观上所带的电荷数。1970年，国际纯粹一应用化学联
13、合会对原子的氧化数下过明确的定义：“氧化数是某元素的一个原子的荷电数，这种茶电数由假设每个键中的电子指定给电负性更大的原子而求得。”退出5电价数、共价数和氧化数例如，过氧化氢分子中氢原子氧化数为+1，氧原子的氧化数为1。Cl2分子中共用电子对不发生偏移，氯原子有观上不带电，它们的氧化数就定为0，但是Cl2中氯元素的共价数却不为0。一般说来，原子在离子化合物中氧化数跟它（离子）所带的电荷数相同，共价化合物中原子的氧化数则等于两原子间偏移的共用电子对数。退出5电价数、共价数和氧化数元素的化合价和原子的氧化数的区别可以总结为下表：中学课本中所说的元素化合价实际上常指原子的氧化数，或者说化合价和氧化数
14、概念往往混用。返回退出6气体的爆炸极限可燃性气体或蒸气，以及可燃性粉尘与空气混合并达到一定浓度时，遇明火就会引起爆炸。此时燃烧反应发生在有限的空间里，产生大量热量使气态生成物的体积急骤膨胀，从而引起爆炸。即使弥漫在空气中的可燃气体并非贮存在有限空间中，但空气并非无限真空，它会限制可燃气体燃烧后引起的急骤膨胀，也会形成爆炸。退出6气体的爆炸极限爆炸极限是指可燃物与空气形成的气体或粉尘混合物能够发生爆炸的浓度范围，通常用可燃气体在爆炸混合物中的体积百分数来表示。粉尘的爆炸极限通常以单位体积所含该粉尘的质量（克）来表示，如铝粉的爆炸下限为40gm3。退出6气体的爆炸极限下表列出了部分可燃性气体的爆炸
15、极限：爆炸下限表示最低爆炸浓度，如可燃气体在混合物中体积百分数小于爆炸下限，由于可燃物浓度过低，就不会发生爆炸。爆炸上限是最高爆炸浓度，如果可燃物浓度超过这个上限，由于空气浓度过低，也不会发生爆炸。退出6气体的爆炸极限除了爆炸极限外，还可用燃烧物的燃烧性级别和可燃物的化学活动性级别来表示可燃物质燃烧危险性。可燃物的燃烧性级别规定为5级：0级不能燃烧；1级须选加热才能燃烧；2级须缓和地加热或暴露在较高的室温下才可着火；3级在常温下遇明火就能燃烧；4级在常温常压下迅速完全地气化，或在空气中能迅速地逸散且能迅速燃烧。退出6气体的爆炸极限可燃物的化学活动性级别也规定为5级：0级遇明火稳定；1级通常稳定
16、，但在提高温度、加压时不稳定；2级通常不稳定，能迅速燃烧；3级能迅速爆炸，但需要强的引发源；4级常温常压下就能迅速爆炸而反应。爆炸极限、燃烧性级别和化学活动性级别对可燃物的生产、运输、贮存和使用中的安全保证有重要的意义。返回退出7临界温度和临界压力各种气态物质分子间的作用力不同，它们液化的难易也不一样,水在101kPa下低于100时就能液化，而要使氯气在室温下液化就必须加压才行。氢气和氧气则在室温下无论加多大压力都不能使它们液化。须将温度分别降到239.8和119时它们才能液化。每种气体都有一个特定的温度，在这个温度以上，不论加多么大的压力都不能使其液化，这个特定温度就叫气体的临界温度。在临界温度时，使气体液化所需的最低压力叫临界压力。退出7临界温度和临界压力下表列出某些气体的临界温度和临界压力。退出7临界温度和临界压力从表中数据可以看出，气体沸点越低，其临界温度也越低，它就越难液化。氦气是最难液化的气体。在室温下不能加压液化的He、N2、O2、CH4等称为“永久气体”。沸点低而临界温度高于室温的CO2、Cl2、NH3等在室温下加压就能液化，它们称为“可凝聚气体”。沸点和临界温度均高于
