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中学化学中分子空间结构分析的基本原理作者：张国远文章来源：本站原创点击数： 2105更新时间：2004-8-19有一类问题借助分子的空间结构来考查学生的空间想象能力。如1996年全国高考16题： 描述33分子结构的下列叙述中正确的是()。6个碳原子有可能在同一条直线上 6个碳原子不可能在同一条直线上 6个碳原子有可能在同一个平面上 6个碳原子不可能在同一个平面上 答案：，。 又如1999年第17题：下列有机分子中，所有的原子不可能处于同一平面的是()。 222 仔细分析以上两个问题，至少包含了以下三个方面的基本理论：鲍林的现代价键理论；分子光谱理论；分子的构象理论。下面针对上述问题具体阐述如下。 一、鲍林的现代价键理论 现代价键理论能够解释共价键具有一定的方向性。如氧元素形成两个键时成角形，如水分子(图1)；22分子结构中，键和键的键角为(图2)，这是为什么呢? 图12分子图222分子由于空间因素的影响：2分子两个氢原子间距离较近，排斥力大，从而使键角比22分子的键和键的夹角更大一些。比较2和22分子中的夹角可以看出，虽然氧元素在不同的分子中形成的两个键的夹角略有变化，但由于各种原子成键的方向性决定了氧元素成键的基本形状。 33分子中以 为基本结构，该分子可看作是乙烯结构中的两个氢原子被3和3所取代，没有改变乙烯分子的基本形状。因此 中1、2、3、4碳原子共面。同理， 可看作是分子中的两个氢原子被3和3所取代。故3、4、5、6四个碳原子共线。根据以上分析，6个碳原子有可能在同一个平面内，而不在同一条直线上。 二、分子光谱理论 在1996年高考试题16题和1997年高考17题中为什么在题中都加上“可能”或“不可能”的叙述呢?有些同学认为6个碳原子一定在同一平面内，但为什么还说有可能在同一平面内呢?我们知道，对于分子来讲，它吸收某一特定频率的辐射从而引起分子转动或振动能级的变化，或使分子激发到较高的能级，产生特征分子光谱。分子光谱可分为三类：转动光谱；振动光谱；电子光谱。我在这里只阐述与该问题有关的分子振动光谱。它是红外光谱的一种，是由于分子中原子或原子团的振动而引起的。原子间沿着键轴的伸长或缩短进行伸缩振动，组成化学键的原子、离子沿键轴而上下左右弯曲等于进行弯曲振动。伸缩振动引起键长的变化，弯曲振动引起键角的变化。伸缩振动可分为对称伸缩和不对称伸缩振动两种，如图3所示。 图3对称伸缩振动不对称伸缩振动弯曲振动可分为面内弯曲振动和面外弯曲振动两种。面内弯曲振动又分为剪式振动和平面摇摆振动；面外弯曲振动又分为非平面摇摆和扭曲振动，如图所示。 图4面内弯曲振动面外弯曲振动根据以上理论，就甲烷分子而言，由于伸缩振动使得两个C键的长度不是任何时刻都相等，由于弯曲振动使得C键夹角不是在任何一个时刻都为109.28。因此，在这个意义上，我们所说的键长和键角是一个平均概念，是一段时间内的平均值。对于 33分子而言，存在着原子或原子团的振动，因此、各碳原子不是在任何一个时刻都在同一平面内，3、4、5、6各碳原子不是在任何一个时刻都在同一直线上，而仅仅是1、2、3、4各碳原子有可能在同一平面内，3、4、5、6各碳原子有可能在同一直线上，因此1、2、3、4、5、6各碳原子有可能在同一平面内。 三、构象理论 所谓构象是指在有一定构造的分子通过单键的旋转，形成各原子或原子团的空间排布。构造式相同的化合物有许多构象。如乙烷的许多构象中有两个极限构象。一种是交叉式或反叠式构象，另一种是重叠式或叫顺叠式构象，如图所示。 图5交叉式重叠式 说明：代表前面碳原子及其键，代表后面的碳原子及其键。在交叉式中的两组氢原子处于交错位置，三对氢原子的距离最远，能量最低，构象最稳定；在重叠式中三对氢原子距离最近，能量最高，构象最不稳定。实验证明由交叉式转变为重叠式必须吸收的能量，反之，由重叠式转变为交叉式需要释放出的能量。因此乙烷构象式由一系列能量态不同的构象所构成，但是各构象之间的转化能量很低。因此，在室温时乙烷分子中的键能迅速地旋转，不能分离出乙烷的某一构象。因此，从理论上讲分子的构象是无数的。 在33分子中由于单键旋转而引起的构象是无数的，但无论如何旋转，1、2、3、4、5、6各碳原子仍然在 所确定的平面内。如果我们把问题深入地考虑，该分子最多将有几个原子处于同一平面内? 通过以上的分析，1、2、3、4、5、6各碳原子有可能在同一平面内。由于3旋转可使最少有1个氢原子在该平面内。3的旋转，最多有一个F原子在该平面内。因此，最多有10个原子在同一平面内。我们再分析1997年高考试题第17题。 可看作是取代乙烯中的氢原子。根据价键理论，基本不改变各原子的相对位置关系。因此，键和键夹角仍然约为120，由原子的振动从平均结果来看，处于同一平面上，因此各原子可能处于同一平面内。 苯环中各原子的振动确定一个平面，该分子可看作是苯分子中的一个氢原子被2所取代，苯环中的一个碳原子与2的振动确定一个平面，因此该分子中的原子处于 和确定的两个平面之中，但由于在结构 中的键的旋转，使两个平面可能重合。项的分析方法与项的分析方法类似。 分子中1、2、3、4、5、6各原子的振动确定一个平面，4、6、7、8、9、10各原子的振动确定一个平面，3取代了乙烯分子中的氢原子，没有改变乙烯分子确定的平面中各原子的相对位置关系。在该结构中，4、碳形成的键旋转使该平面有可能使1、2、3、4、5、6各原子和4、6、7、8、9、10各原子确定的两个平面重合，但3中的键的旋转，将最多可能使一个H原子在两个重合的平面内，从而最多有11个原子在同一平面内。请思考： 最多有几个原子在同一平面内? 中学化学中的酸式盐作者：赵康峰文章来源：本站原创点击数： 2287更新时间：2004-2-14酸式盐是一类重要的物质，各级各类考试有关酸式盐考查的题目屡见不鲜，而学生对相应的试题得分率并不高，这说明学生对酸式盐的有关知识掌握不能令人满意。酸式盐是学生学习化学的一个难点，为了有利于学生对这一类物质的有关知识系统掌握，使他们在分析问题、解决问题过程中得心应手，笔者根据长期教学的实践，对其作了如下几个方面的归纳总结。一、酸式盐的性质1水中的溶解性一般来说，在相同温度下，不溶性正盐对应的酸式盐的溶解度比正盐的大，如难溶于水，（）易溶于水；磷酸的钙盐溶解性由大到小为：（）（）。可溶液性正盐对应的酸式盐溶解度比其正盐的小，如的溶解性大于，的溶解性大于。正因为如此，才有向饱和的碳酸钠溶液中通入过量的二氧化碳有沉淀生成，其反应的方程式为：（饱和）+2与碱的反应酸式盐与碱均可反应，弱酸的酸式盐既能与强酸又能与强碱反应。中学常见的酸式酸根有：、等，常见的反应离子方程式为：3与酸的反应强酸的酸式盐与酸不发生复分解反应。尽管是盐，但可作强酸用，其水溶液具有酸的通性，如可与氢前的金属反应，生成氢气；可与反应，生成。弱酸的酸式盐与对应的酸不反应(例外)，可与酸性比其强的酸反应，生成新酸和新盐，如可与、在水溶液中反应。常见的酸酸性强弱为： 盐酸强酸中强酸弱酸常见酸式酸根与酸反应的离子方程式有：4酸式盐电离和水解的性质强酸的酸式盐只能电离，不能发生水解，如的水溶液一定显酸性；弱酸的酸式盐既可电离，也可水解，其水溶液的酸碱性将由电离和水解以及阳离子等方面决定。中学不研究弱酸弱碱盐溶液的酸碱性，因此，对于强碱弱酸对应的酸式盐溶液的酸碱性就由电离和水解两个方面来决定。当电离大于水解的趋势，其水溶液显酸性，如、；当水解大于电离的趋势，其水溶液显碱性，如、。当然，电离和水解的趋势哪个大最根本的是要由实验来判断。但是对中学化学中常见的几种，我们要记住。5对热的稳定性一般说来，热稳定性大小顺序为：可溶性正盐不可溶正盐酸式盐多元酸(对同一类酸而言)。如：对热稳，加热不分解。二、酸式盐的生成1多元弱酸与少量碱反应如：如果碱的量较大会生成正盐。2弱酸正盐与对应的弱酸反应通入相应的气体或加入过量相应的酸可以把正盐全部转化为酸式盐，这是制取酸式盐的最佳方法。如：（）（）（）浅谈金属与酸、盐的反应作者：王鸿专文章来源：本站原创点击数： 1603更新时间：2003-7-24一、金属与酸的反应1.金属与非氧化性酸的反应教科书上指出：排在氢前面的金属能置换出稀酸里的氢，排在氢后面的金属不能置换出稀酸里的氢。这是普遍规律，但也有一些特例。金属活动性排在氢前的金属与酸反应不能持续。如与，反应，分别生成难溶的2，4，覆盖在表面，使反应中止，不能继续进行反应。金属活动性排在氢后的金属与非氧化性酸能够反应。实验事实证明，在加热条件下铜与浓盐酸反应生成四氯合铜(I)酸。 铜屑在有充足氧气存在时，可与稀硫酸缓慢反应，其反应方程式为：由于溶解度很小，生成时使的还原性增强，所以，银可置换氢硫酸中的氢。其反应方程式为：以上反应均有特定的条件，这说明了化学反应的多样性和复杂性。2.金属与氧化性酸的反应除，等一些极不活泼的金属外，金属与氧化性强的浓硫酸、硝酸均发生反应，但均不能放出氢气，产物主要受酸的浓度、金属的活泼性的影响。，遇强氧化性的浓硝酸、浓硫酸，在常温下发生钝化，形成钝化膜，保护金属不再与浓酸继续反应。浓硫酸与金属活动性在氢以后的金属反应，都生成，与活泼性在氢前的金属反应，根据金属的还原性强弱，能被还原生成，金属的还原性越强，生成和的倾向就越大。如：浓硝酸（1216）与金属反应，不论金属活泼与否，它们的还原产物主要是；稀硝酸（68）与金属反应，还原产物主要是；稀硝酸（2）与活泼金属(镁、锌等)反应，还原产物主要是；很稀硝酸（1）与活泼金属反应，可生成氨，在酸性溶液中生成硝酸铵。如：410（稀）4（）5410（很稀）4（）3但要注意的是，不能认为还原产物氧化态越低，酸的氧化性越强，相反硝酸越稀，氧化性越强。金和铂不溶于单独的浓而溶于王水(浓硝酸和浓盐酸按体积比13混合）。二、金属与盐的反应教材中指出，在金属活动性顺序里，只有排在前面的金属，才能把排在后面的金属从它们的盐溶液里置换出来。这段话主要强调了金属的活动性及盐的可溶性，但也有不少不符合上述结论的反应。活泼金属(钾、钙、钠等)与盐溶液的反应，不能置换出金属，因为活泼金属与水反应，生成对应的碱，碱再与盐发生复分解反应。如金属钠与硫酸铜的反应方程式为：（）有些金属和自身的盐溶液也能反应，如氯化铁酸性溶液中加入铁粉，则生成氯化亚铁，这是由于有一定的氧化性。在热的浓盐酸中，用粉可将还原，首先生成，用水稀释，则生成沉淀。+总反应式为：排在后面的某些金属也能与排在前面的金属的盐反应。如电子工业上用溶液腐蚀铜制印刷电路，利用了的氧化性，使之与铜反应。，在有空气存在的情况下，都能溶于氰化钾或氰化钠的溶液中。如：（）以上反应是由于生成了配合物，使金属单质的还原性增强，因而能够反应。特殊情况下，金属与不溶性的盐也能发生反应。如在氯化银悬浊液中，铁粉能与之反应，方程式为。反应的原因是氯化银为强电解质，极少溶解的那部分完全电离出和，而有较强的还原性，和反应后，又继续溶解，因而发生了上述反应。由上可见，金属与酸、盐的反应，要根据具体情况和反应条件，以实验事实作出决定。上述有些内容不在中学知识范围，但对全面了解金属与酸、盐的反应还是重要的。2007年高考化学基本概念和基本理论练习2分类:默认栏目2006.11.16 14:25 作者：waifing | 评论：0 | 阅读：442 16、据美国科学杂志报道，意大利科学家合成了一种新型氧分子，它是由4个氧原子构成的O4分子，如果已知氧原子核外的电子并不都在同一个平面内运动，且分子中每个原子均达到稳定结构，则下列关于该分子的叙述正确的是（ ）A. O4象NH3一样是三角锥形分子 B. O4分子象白磷分子一样为正四面体构型C. O4分子中的原子一定在同一个平面内 D. O4分子中的原子构成一个四边形17、最近科学家成功制成了一种新型的碳氧化合物，该化合物晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为一种空间网状的无限伸展结构，下列对该晶体是叙述错误的是（ ） A、晶体的熔沸点高、硬度大 B、晶体中C原子与CO键键数之比1：4 C、晶体的空间最小环共有12个原子所构成 D、该晶体的化学式为CO418、钡在氧气中燃烧时的得到一种钡的氧化物晶体，起结构如下图所示，有关说法正确的是Ba2+ A、该晶体属于离子晶体B、晶体的化学式为Ba2O2 C、该晶体晶胞结构与CsCl相似D、与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有8个19NA表示阿伏加德罗常数，下列说法中正确的是A3.6 g重水中所含质子数为2NA B4.48 L N2所含分子数为0.2 NA C1 L 0.5 mol/L的(NH4)2SO4溶液中含有NA个NH4+D1 molMg与足量O2反应生成MgO失去2NA个电子20设NA为阿佛加德罗常数，下列说法正确的是 （ ） A12克金刚石中含共价键数目为4NA B78克Na2O2与过量的CO2充分反应，转移电子数为NA C使224LHCl气体溶于水，溶液中H+数约为NA D1mol羟基与1molNH4+所含电子数均为10NA21、三氟化氮（NF3）是一种无色无味的气体，它是氨（NH3）和氟（F2）在一定条件下直接反应得到4NH3+3F2=NF3+3NH4F下列有关NF3的叙述正确的是（ ）22铊（T1）是某超导材料的组织元素之一，与铝同族，位于第6周期。T13+与Ag在酸性介质中发生反应：Tl3+2Ag=Tl+2Ag+。下列推断正确的是（ ）ATl+的最外层有1个电子BTl3+的氧化性比Al3+弱CTl能形成+3价和+1的化合物DTl+的还原性比Ag强23.由一种阳离子与两种酸根离子组成的盐称为混盐。混盐CaOCl2在酸性条件下可以产生Cl2。下列关于混盐CaOCl2的有关判断正确的是 ( )A该混盐具有与漂白粉相似的化学性质 B该混盐的水溶液呈中性C该混盐与硫酸反应产生1 mol Cl2时转移2NA个电子 D该混盐溶液不能使淀粉KI试纸变蓝24、已知2Cu（NO3）2 = 2CuO+4NO2+O2；已知带火星的木条在空气中不能复燃，但伸进分解产生的混合气体中，木条能复燃，分析说明 （ ） A、NO2具有氧化性 B、NO2具有还原性 C、NO2不发生反应 D 只有O2才能助燃25一定温度下，在一个体积可变的密闭容器中加入2mol N2和2 mol H2，建立如下平衡： N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）相同条件下，若向容器中再通入1 mol N2和1 mol H2，又达到平衡。则下列说法正确的是（ ）ANH3的百分含量不变BN2的体积分数增大CH2的转化率增大DNH3的百分含量增大26尿酸（通常用HUr表示）是人体的一种代谢产物，关节炎形成的原因就是在关节的滑液中形成尿酸钠（通