中學化學一般規律中的特殊性

但世輝 鄭雁飛

一、關于AICl3的共價性和低熔點

一般而言，金屬和非金屬元素形成的化合物通常是離子型化合物，但AICI3卻是共價化合物.實際上，在鋁的各類鹵化物中，只有AIF3有明顯的離子性，其他鹵化物均有不同程度的共價性，均為雙聚分子，這是由鋁的缺電子性決定的：鋁原子有空軌道，氯、溴、碘原子有孤對電子.2個AIX3分子間可形成橋鍵.以AICl，結構（圖1）為例，兩個AICl3分子間發生CI→Al的電子授受作用，形成i中心四電子的氯橋鍵，主要體現為共價性，因此AICI3的熔點較低（192.4℃）.

此外，一般而言，離子半徑越小，電荷數越高，則離子鍵越強，離子化合物的熔沸點越高，但NaCI、MgC12、AICI3的熔點依次為801℃、714℃、192. 4℃，顯然不符合上述規律，這跟離子極化有關：離子半徑越小，電荷數越多，則離子產生的電場強度越大，其極化能力就越強，使得離子發生變形而產生電子云重疊的程度就越大，導致鍵的極性就越弱，晶體類型就由典型的離子晶體（ NaCl）經過渡型晶體（MgCI2）轉變為分子晶體（ AICI3），熔沸點自然就越來越小，這與AICI3中鋁原子的缺電性理論是一致的，

二、關于氫氟酸的弱酸性

鹵化氫（ HX）的水溶液都是強酸，唯獨HF為弱酸，這種特殊情況可用氫鍵進行解釋：所有HX分子在水溶液中均會發生電離，其他鹵化氫分子在水溶液中表現酸性只是H30+能力的體現，不存在氫鍵.但對于HF而言，其產物H，0+可與F-以氫鍵的方式締合為[+H2OH-F']，另外，F-還會與未電離的HF分子以氫鍵締合為『F-H ...F}]，大大降低了HF酸式電離生成“游離”的H3O+和F-的能力.此外，把同濃度的HX水溶液進行比較可以發現，HF分子之間因氫鍵締合成相對不自由的分子（圖2），這樣和其他HX相比，HF作為反應物分子要少得多，相當于降低了HF的濃度，自然HF發生酸式電離的能力就會減弱，導致HF為弱酸，

三、關于NaHCO3的溶解度

一般而言，碳酸酸式鹽的溶解度要大于碳酸正鹽，比如Ca（ HCO3）2比CaCO3易溶，但NaHCO3的溶解度卻比Na2CO3小，最明顯的一個實驗就是，向飽和Na2CO3溶液中通入CO2氣體會有白色晶體析出，其原因也與氫鍵有關：在NaHCO，的水溶液中.HC03-離子通過氫鍵形成雙聚或多聚離子，這種氫鍵引起的締合作用會降低酸式鹽的溶解度（圖3）.

四、關于O3的極性

一般而言，所有單質分子都是非極性分子，比如雙原子單質分子H2、N2、O2等，再比如多原子單質分子P4、S8等，但三原子分子O3卻是極性分子，這與O3的結構有關（圖4）：中心氧原子以sp2雜化態與其他兩個配位氧原子相結合，中心氧原子利用它的兩個未成對電子分別與其他兩個氧原子中的一個未成對電子相結合，占據兩個雜化軌道，形成兩個σ鍵，第三個雜化軌道由孤對電子占據，并與兩個配位原子各提供一個電子形成3個氧原子4個電子的離域π鍵（圖4虛線標注）.由此可見，為形成π鍵，中心氧原子多拿出一個電子，由于竹電子的電子云是趨向平均化的，這樣就相當于中心氧原子失去部分負電荷，配位氧原子得到部分負電荷，又由于O3為角形分子，使得負電中心位于兩個配位原子之間連線的中點上，正電中心位于中心氧原子上，正負電荷無法重合抵消，因此O3為極性分子.

五、關于同素異構體之間的轉化

一般而言，同素異形體之間的轉化屬于化學變化，這種觀點源于同素異形體的定義：同種元素形成的不同性質的單質.由于單質的“性質不同”，則說明生成了新的物質，自然屬于化學變化.例如，O2與O3之間的轉化、白磷和紅磷之間的轉化等等，很明顯，這些物質無論是物理性質還是化學性質均有較大的區別，肯定屬于化學變化.但并非所有同素異形體之間的轉化都屬于化學變化，以斜方硫和單斜硫為例，二者的組成結構類似，均是S8環狀分子，在這個環狀分子中，每個硫原子以sp3雜化軌道與另外兩個硫原子形成共價單鍵相聯結，二者的化學性質基本相同，唯一的區別是晶體中分子的排列順序不同而導致其外觀不同（圖5），這又導致二者的物理性質有所差異：斜方硫和單斜硫的熔點不同（分別為112. 8℃、119℃），密度不同（分別為2.069 g/cm3、2. 01 g/cm3）.因此單斜硫和斜方硫之間的轉化只是物理性質上的變化，可認為是物理變化.綜上：同素異形體之間的轉化到底屬于物理變化還是化學變化，應當取決于二者物理性質和化學性質上的異同，若同素異形體之間化學性質不同，則其轉化屬于化學變化，若同素異形體之間僅僅物理性質不同，則其轉化應視為物理變化，

六、關于酸酐和酸性氧化物

一般而言，酸酐就是酸性氧化物，尤其是在無機化學中，絕大多數情況下酸酐就是無機酸脫水形成的氧化物，二者可以等同，比如：碳酸脫水得到的CO，就是碳酸的酸酐，但是在有機化學中并不完全如此，這就需要回歸酸酐和酸性氧化物的本質定義：所謂酸酐是酸脫水形成的物質（并不一定是氧化物），而酸性氧化物是指和堿反應只生成鹽和水的氧化物.在有機化學中，很多有機酸脫水后都不是氧化物，比如CH3COOH脫水之后形成的乙酸酐CH3COOOCCH3，很明顯不是氧化物，更不屬于酸性氧化物，

七、關于醇的消去反應

一般而言，飽和一元醇若要發生消去反應，必須具備兩個條件：一是至少含有1個羥基，二是和羥基碳相鄰的碳上至少連有1個氫原子，以乙醇為例，發生消去反應之后生成乙烯.但并非所有醇的消去反應都需要滿足上述兩個條件，比如2，2-_甲基一l-丙醇，羥基碳相鄰的碳原子上并未連接氫原子，因此很多師生認為該物質不能發生消去反應，實際上該物質可以消去，其反應機理與一般醇不太一樣，它首先形成碳正離子[ CH3C（ CH3）2 - CH2+]，碳正離子發生重排變為（ CH3）：C+CH2CH3，然后再消去一個氫原子生成烯烴（CH3）2C= CHCH3.

八、關于酸能抑制水的電離

一般而言，由于酸在水溶液中電離出H+，從而能夠抑制水的電離，使溶液中水電離出來的c（H+）或者c（OH-）小于10 -7 mol/L，于是很多教師便得出一個經驗性的規律：酸能夠抑制水的電離.實際上，并非所有的酸都能抑制水的電離，有的還能促進水的電離.以硼酸為例，其在水中反應如下：H3BO3+H2O ==B（ OH）4+H+，H38O3本身不電離出H+，只能結合水中OH-產生H+從而顯酸性，很明顯，它在促進H2O的電離而非抑制.因此，某物質（包括酸在內）是否能夠抑制水的電離，與其是否屬于酸這一類別無關，而應該看其本身能否釋放出H+，若能則可以抑制H2O的電離，像NaHSO4、NaHSO3等物質，雖不屬于酸，但其本身均可電離產生H+，都能抑制水的電離.

九、關于甲基的取代反應

一般而言，根據甲烷和氯氣的取代反應推知：含有甲基的物質都能與氣態鹵素單質在光照條件下發生取代反應，比如甲苯，在光照條件下和氯氣發生取代反應生成一氯甲苯.據此還可推知含有甲基的烯烴也能和氣態鹵素單質發生取代反應，比如丙烯，這在高考試題中也曾出現.

（2009年遼寧高考第9題）下列化合物既能使溴的四氯化碳溶液褪色，又能在光照條件下與溴發生取代反應的是（

）.

A.甲苯B.乙醇C.丙烯D.乙烯

當時給出的標準答案就是C.原因就是丙烯中含有甲基，類比甲烷推測出丙烯可發生取代反應，筆者查閱資料發現：丙烯若要和溴發生取代反應制取3-溴丙烯，必須在高溫條件下才能進行a-氫的游離基取代反應，若非要在較低溫度下進行，一般需要采用N-溴丁二酰亞胺（NBS）作為溴化劑，反應時在四氯化碳及過氧化苯甲酰的存在下進行.因此，丙烯并不能在光照條件下和溴發生取代反應.綜上，并不是含有甲基的物質就能和氣態鹵素單質在光照條件下發生取代反應，

十、關于鈉和酸的反應

一般而言，由于普遍認為鈉和水反應的本質是鈉和水電離出來的H+反應，于是得出一個普適性的經驗：酸性越強，其和鈉反應自然就劇烈，比如，將鈉分別投入到鹽酸和水中，很明顯，鹽酸和鈉反應更劇烈，但用此結論來分析苯酚（石碳酸）和乙醇與鈉反應的快慢，便不具有現實意義，中學階段只有在水溶液中才能比較出苯酚的酸性比乙醇強，但此時將鈉投入二者的水溶液中，反應就變成了鈉和水的反應，不能根據相應現象進行反應快慢的比較，即使將二者用水浴加熱并使苯酚熔化并控制相同的溫度，再分別加入鈉觀察現象作為比較的依據也不科學，因為苯酚的黏稠度太大，減慢了反應速率，而且從現象來看，鈉和乙醇反應反而更為劇烈，綜上，并不是酸性越強的物質和鈉反應就劇烈.