常见的化学知识扩展和问题解析
时间:2014-06-30 22:43 来源:未知 作者:王楚芳 点击:次 所属专题: 教学疑难
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注1.采用12C作为相对原子质量的标准的原因大致是:(1)12C很容易在质谱仪中测定,而用质谱仪测定相对原子质量是现代最准确的方法;(2)这种碳原子在自然界的丰度比较稳定;(3)碳在自然界分布较广,它的化合物特别是有机化合物繁多。
注2。元素:元即初始和基本,素即要素。故化学元素即构成世界的最初始最基本的要素。
1.影响物质性质的因素常常是多方面的,如副族元素性质分析:同族从上到下金属活泼性减弱,因核电荷增加占主导作用,半径增大是次要的,故对价电子吸引力增强,第四周期过渡元素中除铜外,都比氢活泼。其中先稀土元素钪钇最活泼,能与水反应放出氢气。再如碱金属中钾的密度反常地比钠小,因为其半径增加相对于原子质量增大更占主导作用。
2.盐酸因氯离子强的配位能力,故与锌铝等作用比稀硫酸反应时剧烈。
3.氯气可贮于铁罐,因干燥氯气常温下不与铁反应。
4.氯化铜溶液中常存在两种配离子:四水合铜离子和四氯合铜配离子,稀溶液前者多故为蓝色,浓溶液后者多故为黄色,中间色为绿色。
5.溶液中重铬酸根与铬酸根(黄色)存在转化平衡,其中酸性条件下以重铬酸根为主。溶液中高锰酸根反应时还原产物也与酸度有关,酸性条件下还原为二价锰离子,中性下还原成二氧化锰,碱性下还原为锰酸根(绿色)。
6.氢氧化铜80度即分解,这就是少量钠与硫酸铜溶液作用得到的氢氧化铜中常夹有黑色氧化铜的原因。
7.钙与水反应比钠慢,是因生成的微溶物氢氧化钙沉积于钙表面,减缓了速率。
8.久置乙醛变质:一方面是乙醛加合,生成密度小且难溶于水的物质,如生成三聚乙醛,使溶液出现分层现象;另一方面是氧化变质。
9.复盐硫酸亚铁铵,俗称摩尔盐,因比绿矾稳定,故是化学分析中常用的还原性试剂。工业上可利用亚铁与氰离子配位处理含氰废水,三价铁因氧化氰根不能配位。铁氰化钾(赤血盐)和亚铁氰化钾因分别与亚铁和铁离子作用生成特征蓝色沉淀,常用于鉴别。
10.中心离子形成配位键时往往轨道杂化:如二氨合银络离子中,银离子先SP杂化再与氨分子形成两个完全相同的配位键,构成直线型结构;再如六氟合铁络离子中,铁采取SP3d2杂化再与6个氟离子成键构成正八面体。
11.配位反应的应用:鉴别,如三价铁与硫氰根;溶解,如氯化银与氨水;强化酸碱性,如氢氧化铜与氨反应可把弱碱变成强碱。
12.过渡金属离子易形成配位键的原因:一则有空轨道,二则往往离子正电荷较高对配体孤对电子吸引力强。
13.为何配合物有特征配位数,以四氨合铜络离子为例:一方面铜离子吸引尽量多的氨分子,另一方面各氨分子之间存在斥力,最终两种作用达到平衡,故配位体数目必是个定数。
14.影响配位数大小的主要因素:中心离子和配体双方的电荷与体积。一般中心离子电荷越高体积越大配位数越大,而配位体体积越小电荷越少配位数越大。配位数以2,4,6最常见。
15.电中性原理:电性分散或中和能降低体系能量促成稳定,这就是氢离子或金属离子在水中均以水合离子存在的原因。配位键的形成也可由此解释。盐桥的根本作用就在于保持电解质溶液电中性,使原电池得以持续工作。
16.电解反应中常因副反应的存在,得不到理论数量的产物,电流效率=实际产量/理论产量。
17.理论分解电压:加在电解池上用来克服原电池电动势的最小外电压。如镍氯原电池的电动势为1.6伏,则电解氯化镍的理论分解电压亦为1.6伏。
18.金属电极电势:即金属在溶液中达溶解平衡后在金属附近形成的双电层之间的电势差,电极电势越低,还原性越强。电池中电流从高电极电势流向低电极电势,据此,任意两个电极构成原电池后只要观察电流方向,便可比较其还原性或氧化性强弱,而且只要与标准氢电极相连,便可得出其标准电极电势,从而把得失电子能力定量化。
19.沉淀溶解的实质就是减少难溶物溶解部分的离子浓度,促进溶解平衡。常将溶解的离子转化成其他可溶物如弱电解质或络离子,或者通过氧化还原作用,如硫化铜用硝酸溶解。
20.电池中极化作用:即使电池内阻增大的现象。如普通锌锰干电池中的二氧化锰就是去极化剂,即吸收氢气。
21.氟离子几乎是最稳定的阴离子,故是放电能力最差的,所以电解制备氟气时溶液中不能有别的阴离子,人类首次制备氟是电解加有氟化钾的液态氟化氢。氟因可与镍生成保护膜,故可用于盛装。
22.次氯酸酸性比碳酸氢根强,故少量二氧化碳通入次氯酸钠得到次氯酸和碳酸氢钠;但少量二氧化碳通入次氯酸钙却得到次氯酸和碳酸钙,因为沉淀的生成促进了碳酸氢根的电离。
23.盐效应:向溶液中加入某些盐使溶液中某些离子的“有效浓度”降低的现象,根源是加入盐后离子总浓度增加,离子之间的相互牵制作用增强。如加入适量氯化钠溶液可促进醋酸的电离,又如加入硝酸钾会促进硫酸钡在溶液中的溶解。
24.在酸碱强制弱中,双方电离常数相差越大越易进行,而电离常数相近时可相互制取,如氢硫酸与碳酸。较弱酸根结合氢离子能力比较强酸的酸根强,故可夺其氢离子而形成弱酸。类似的,越活泼的金属,失电子能力越强,即对应金属阳离子吸引电子能力越弱,故对应离子氧化性越弱。
25.等效平衡:一定条件下(恒温恒压或恒温恒容),同一可逆反应按不同投料比进行,若平衡时相同物质的百分含量都相同,则其为等效平衡。
26.因催化剂可同等程度地改变正逆速率,故一个对正向有效的催化剂对逆向也是有效的(因为两个方向的反应往往经历相同的过渡态),如酯的生成和水解都可在酸催化下进行,这为某些反应寻找催化剂提供了思路。
27.催化剂虽不能直接改变平衡转化率,却可以通过提高反应选择性间接增进转化率。如250度时乙烯与氧气存在三个竞争反应,一是生成二氧化碳和水,二是生成环氧乙烷,三是生成乙醛,如果用银作催化剂可主要得到环氧乙烷,如用钯催化则主要得到乙醛。
28.选择催化剂的原则:使催化剂与反应物间有恰当的亲和力,以恰好生成不稳定的过渡态络合物。
29.速率方程:反应速率随浓度变化的经验数学式。基元反应中,速率方程等于速率常数与各反应物浓度系数次幂之积相乘。通常一个反应由多个基元反应构成。对确定的反应来说,速率常数仅受温度和催化剂影响,而与浓度无关。
30.根据阿仑尼乌斯公式,速率常数k=A.e-Ea/RT,故从根本上讲,一般条件下一个反应的快慢主要取决于活化能大小,故自由基反应和离子反应很快。而催化剂之所以显著改善速率,也正因为它能改变反应路径从而降低活化能大小。因为通常反应时既要断开旧键又要克服各原子核外电子斥力以靠得足够近形成新键,故需要足够能量才能通过高频有效碰撞而较快进行。
31.对多原子分子,键能是个统计平均值,如氨的键能是三个氮氢键解离能的平均值。当然氨分子有三个逐级解离能,而且数值不同。
32.我们通常说的原子半径是共价半径,是成键原子核间距的一半(因为原子本身其实没有明显确定的边界);此外还有金属半径,零族元素原子半径指范德华半径(还是取相邻原子核间距的一半),这是零族元素半径明显较大的原因。
33.离子极化:化合物中某离子因电吸引而使异性离子电子云发生形变和位移的现象,极化作用越强则阴阳离子电子云重叠程度越大,化合物共价键成分就越多,如氯化铁氯化铝。
34.核外电子排布三原则:能量最低原理,泡利不相容原理,洪特规则(等价轨道原理,全满半满较稳定是其特例)。
35.电子排布时的能级交错现象用“钻穿效应”解释:核较外层能级较低的电子(如4S)钻到内层近核区,从而能量降低的现象(如低于3d)。屏蔽效应:多电子原子中,某电子因受周围电子斥力而削弱了核引力使自身能量升高的现象。
36.焓变:即恒压下的反应热(因为焓可以规定绝对大小,方便计算,这是一种了不起的思想方法)。规定稳定单质标准生成焓为0,以此为基准可通过反应热得到各化合物的标准生成焓,然后做成手册,据此可方便求各反应的反应热。
37.化学计量点:恰好按化学计量数反应后计算出的终点理论PH值,如氢氧化钠滴定盐酸和醋酸时化学计量点分别为7和8.72。化学计量点附近的突跃范围是按标准液少滴或多滴半滴(0.02mL)时计算出来的,当然也可直接用PH计测量。而PH突跃范围则是选择终点指示剂的依据,即指示剂的变色范围应尽量落在突跃范围内。另外,滴定时选择指示剂颜色由浅变深可减少视觉误差。
38.顺反异构:由双键或环两侧基团在空间位置不同导致的异构。
39.化学合成分三个层次:复写(如合成维C),修饰(如合成阿匹林),创造(如塑料,硅)。
40.化学教学内容的学习,应能帮助学生领会化学科学思维的特点----研究物质及其变化要在宏观上对事物和变化现象上做观察;要从微观上研究事物的组成结构、物质变化发生的过程和原因,对变化做微观的分析说明;还要借助化学符号系统简明的描述研究所得到的认识。正是由于要达成这一教育功能,才要在氧化还原反应的教学中让学生观察到物质可以在氧气中燃烧、一氧化碳能还原氧化铜、卤素可以相互置换、活动金属能置换酸中的氢等等宏观变化现象,再引导学生从反应物在反应中元素化合价的变化、元素原子(离子)电子的得与失来认识反应之所以发生的原因,并帮助他们学会运用化学方程式及相应的电子转移标注说明反应的发生缘由。
41.中学化学中出现的许多与可逆过程相关的化学术语,如电离度、溶解度、转化率等等,已体现出相关过程是有限度的。
42.大水解:有弱的盐,酯,卤代烃,氮化镁,碳化钙,四氯化硅,二氯亚砜等。
43.有效数字=准确值+估读值(一般是最后一位),测量精度是由仪器感应量决定的。如托盘天平感应量为0.1克,则其计量数值的小数点后一位是估读的;如滴定管读数20.15mL,则小数点后第二位是估读的。
44.魔酸简称氟锑磺酸,超强酸之一,分子式为SbF5·HSO3F,主要用于使过去很多在普通环境下极难实现或根本无法实现的化学反应发生。氟锑酸为质子酸SbF5与HF的混合物,其中氢离子能自由运动,几乎不受束缚,因此该物质酸性达纯硫酸的二千亿亿倍。为已知物质中酸性最强的物质,它会与目前已知所有的溶剂反应,几乎可以质子化所有的有机化合物。
45.电解对电有两个要求:一是直流,而是达到理论分解电压。烧水用的“热得快”通的是交流电,自然不电解。
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