结构化学教材中的几个问题
人教版《有机化学基础》教科书中几个问题的探讨
探讨问题的意义和目的
对《有机化学基础》教科书中存在的 问题进行深入探讨，具有以下意义和 目的
2. 促进学术交流：对教科书中的问题 进行深入探讨，可以促进学术界的交 流和讨论，提高有机化学教育水平。
1. 提高教材质量：通过发现和修正教 材中的问题，提高教材的科学性和准 确性，有助于学生更好地理解和掌握 有机化学知识。
内容衔接
各章节之间的内容衔接比较合理，基本遵循了由浅入深、由 基础到复杂的认知规律。例如，在介绍烃类化合物时，先从 甲烷、乙烯等简单烃类开始，再逐步介绍更复杂的烃类化合 物。
内容设置的探讨
知识点覆盖
教科书涵盖了有机化学的基本知识点，包括有机化合物的分类、结构、性质、 合成和降解等。但有些知识点可能涉及较深的化学原理，对于非化学专业的学 生来说可能较难理解。
3. 增强学生综合素质：通过对教科书 中的问题进行探讨，可以培养学生的 批判性思维和问题解决能力，增强学 生的综合素质。
02
教科书中的结构安排与内容设置
结构安排的分析
章节划分
教科书按照有机化学的基本体系进行章节划分，包括有机化 学的基本概念、烃及其衍生物、有机化学反应和有机化学结 构等章节。这种结构有助于学生系统地了解有机化学的知识 体系。
对教科书的评价与总结
内容丰富，结构合理
人教版《有机化学基础》教科书内容丰富，覆盖面广，结构合理 ，符合有机化学学科体系。
注重实践，贴近生活
教科书中的实验案例和生活实例紧密结合，有利于学生理解和应用 有机化学知识。
难度适中，适合国情
教科书难度适中，符合中国高中生的学习特点和接受能力，有利于 学生掌握有机化学基础知识。
对未来教科书的展望与建议
1 2 3
加强学科交叉融合
《物质结构与性质》教学中应关注的几个问题
图１ 氢源 自３ ｓ 、３ ｐ 、３ ｄ轨 道 的 径 向分 布 函数 图
抵 消 了 原 子 核 对 ｉ
情 况下 只看 轨道 的 能量 高低 。 光谱 实验 测得 Ｓ ｃ（ 及 以 后 ）原 子 中 ４ ｓ和 ３ ｄ轨 道 的 能 量 高 低 顺 序 是 Ｅ ＜
——■ 暖 教学 ｊ ｉ ａ ｏ ｘ ｕ ｅ
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《 物质结构与性质》 教学中应关注的几个问题
三 明市 第一 中学 严业 安
在 《 物 质 结 构 与 性 质》 模 块 教 学 中 ，笔 者 注 意 到 ：课 标 中新 增 加 的 内 容 ， 由 于 考 虑 到 中 学 生 的 知
识 水 平 和 认 知 程 度 ， 在 教 材 中 有 些 往 往 只 是 含 糊 地 叙 述 ，但 化 学 教 师 在 平 时 教 学 中应 准 确 地 理 解 和 把 握 。 于 是 笔 者 选 取 了 一 些 教 学 相 关 的 问 题 ， 查 阅 有
电子 的 吸 引 ，其 他 电 子 的 电 子 云 分 散 在 核 周 围 ，像
１ ０６ 福屯 敏 ２ ０ １ ４ 、 ｚ
教 学ｊ ｌ ｅ ｏ Ｘ Ｕ ｅ—一
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但是 ｓ ｃ的 ３个 价 电 子 按 ３ ｄ ４ ｓ ｚ 排 布 ，而 不 按
道能高于 ３ ｄ轨 道 能 ，但 这 些 元 素 中 性 原 子 的 电 子
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力 场 模 型
近 以 处
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Ｙ ￥ －， 其 他 电 子 对 ｉ 电 子 的 排
问 题 ２： 为 什 么 第 ４ 周 期 前 面 几 种 元 素
结构化学疑难问题辨析
※结构化学疑难问题辨析 < 返 回 >§问题34： 物质的颜色是怎样产生的？ ( 请参阅《化学通报》，1982年第12期)在无机化学或者分析化学实验中，面对着五彩缤纷的物质，我们常会遇到这样的提问：物质的颜色是怎样产生的？实验早已证明，光是一种能量形式，常见的白光是由不同波长光混合而成的。
在一定波长可见光之间存在着对应的互补关系。
当物质选择性地吸收了白光中某种波长光时，它就会呈现出与之互补的那种光的颜色。
例如，紫红色光与绿色光是互补的。
高锰酸钾溶液的最大吸收波长在525纳米附近，即可吸收绿色光，从而呈现出紫红色。
各种物质呈现不同的颜色正是选择性吸收不同波长光造成的。
物质能够选择性吸收不同波长的光，与物质分子或离子的内部结构有关，是由于在外界能量作用下分子发生相应的电子跃迁、分子转动能级和振动能级跃迁产生的。
其中以电子跃迁为主。
不同物质的分子具有不同的电子能级，发生跃迁的类型也不一定相同，因此需要吸收的能量也不一样，这就会表现为对不同波长光的吸收，使物质呈现出各种各样的颜色来。
分子的电子跃迁类型有以下几种：一、d −d 跃迁一些d 电子层尚未充满的过渡元素在水溶液或者氨性溶液中呈现颜色，主要就是由d −d 跃迁造成的。
例如，[Cu（NH 3）4]2+显蓝色，[Ni（H 2O）4]2+显绿色，[Co（H 2O）6]2+显红色就属于这种类型。
我们知道，原子结构中的d 电子层具有五个轨道。
d xy 、d xz 、d yz 及22x y d −电子云的形状相同，都象在一个平面上排成十字形的四个橄榄，仅仅空间取向不同。
d xy 、d xz 、d yz 电子云分别在x-y、x-z 和y-z平面上。
它们的橄榄十字都与坐标轴成45o交角。
22x y d −电子云虽然也在x-y 平面上，但电子云的橄榄十字与坐标轴方向一致。
电子云的形状如同一个中间带圆环的哑呤，方向沿z 轴方向延伸。
2z d在水溶液中，过渡元素离子大多与水分子形成如图1所示的水合物。
浅谈对我校结构化学教学的几点看法和建议
程 ． 结构 化学 教学 的 内容 来看 ，这 门课程 系统 地 介绍 了从 微 观结 构 到宏观 结 构 、 以及 物质 结 从 构
与 性质 和 应用 之 间的相 互 联 系 的规 律 ，涉 及 到 量子 力 学 、高 等数 学 、晶体 学 等 方面 的 知识 ， 内
容抽 象 ，要 求 学 生具 备 良好 的数 学 、物 理和 化 学基 础． 从作 用 来看 ，该课 程 的教 学有 助 于培养 学 生 的辩 证
由于这些因素的普遍存在 ，给我校结构化学的教学带来极大的挑战． 为了改变这种局面，就必须从教学 内
容 、教 学 手 段 、师 资 队伍 、评 价体 系 等 几个 方 面 入手 ，探 索教 学 改 革 的道 路 ，促 进 结 构化 学 教 学质 量 和
效果 的提 高 ．
［ 稿 日期］２ １ ６ Ｏ 牧 ０ 卜Ｏ 一 ８ ［ 者简介］许新江 （ ９ ９ 作 １７ ￣），男，汉 族，湖北京 山人 。玉林师范学院化学与材料学 院博士 ，主要从事功能纳米材料 与环境污 染物 治理方面 的研 究；谢祖芳，玉林师范学院化学与材料学 院教授 。
【 键 词】结构化学；教学质量；建议 关
【 图分类 号］ Ｇ ４ ［ 中 ６ ２ 文献标 识码 ］Ａ ［ 章编 号］ １０—６１ ２１） ５０７－３ 文 ０４４７ （０１ ０—０８０
团
课 构 化 学是 高 等学 校 化 学专 业 一 门重 要 的专 业 课程 ，也 是被 化 学专 业 学 生评 价 为最 难 学 的一 门
第３卷 第５ ２ 期
２１ ０ １焦
玉林师范学院学报 （ 然科学 ） 自
Ｖ １２Ｎ ． ｏ ３ ｏ ． ５
Ｊ ＯＵＲＮＡ ＵＬＮ Ｌ ＯＦ Ｙ Ｉ ＮＯＲＭＡ Ｌ ＵＮＩ ＲＳＴ ＶＥ Ｉ Ｙ （ ｔｒ Ｓｉｎ ｅ Ｎａｕａ ｃ ｃ） ｌ ｅ
化学物质结构易错点
化学物质结构易错点化学物质结构是化学研究的基础，它揭示了物质的组成和性质。
然而，在学习和理解化学物质结构的过程中，我们常常会遇到一些易错点。
下面我们来看一下这些易错点，并给出一些建议，帮助大家更好地理解和记忆化学物质结构。
首先是分子和离子的结构。
在化学中，分子是由原子通过共价键连接而成的，而离子则是由正负电荷所吸引而形成的。
易错点之一是混淆分子和离子的区别。
我们需要明确分子是由非金属元素组成，而离子是由金属和非金属元素组成。
此外，分子是中性的，而离子则带有电荷。
其次是分子和晶体的结构。
分子之间通过弱的分子间力相互吸引，形成液体和气体。
而晶体则是由离子或分子通过强的离子键或共价键连接而成的，具有规则的结晶形态。
易错点之一是混淆分子和晶体的区别，容易将分子视为晶体。
建议在学习和记忆化学物质结构时，通过绘制示意图或观察实物，加深对分子和晶体结构的认识。
第三是有机化合物的结构。
有机化合物是碳原子为主要构成元素的化合物。
易错点之一是对有机化合物的命名和结构式的混淆。
建议在学习有机化学时，掌握命名规则，并勤练习画结构式的方法。
另外，要注意有机化合物的立体构型问题，如立体异构体的存在和影响，以及旋光性等。
最后是化学键的结构。
化学键是原子间的相互作用力，常见的有共价键、离子键和金属键。
易错点之一是混淆共价键和离子键的区别。
共价键是由共享电子形成的，而离子键是由电子的转移和吸引形成的。
建议在学习化学键时，重视共价键的共享电子特性，以及离子键的带电特点。
综上所述，化学物质结构易错点主要包括分子和离子的区别、分子和晶体的区别、有机化合物的结构和命名以及化学键的特点。
通过加深对这些易错点的理解，我们能够更好地掌握化学物质结构的本质，提高化学学习的效果。
希望以上内容对大家有所帮助！。
结构化学课程学习方法的探讨
结构化学课程学习方法的探讨结构化学（物质结构）是高等院校化学本科专业的一门必修专业基础课程，是从微观的角度研究原子、分子的运动规律，原子、分子和晶体的微观结构，以及结构与性能关系的一门科学。
结构化学基础课教程主要包括量子力学基础、原子的结构和性质、分子的结构和性质、化学键理论、络合物结构、晶体结构以及研究结构的实验方法等内容。
由于结构化学内容不仅涉及大量抽象的理论概念、复杂的空间结构以及繁琐的数学推导和证明过程，而且由于微观世界中物质的运动规律与宏观世界中既有密切的联系，也有本质的差异，简单用经典物理学如牛顿力学的规律是无法解释的，必须用一种新的非常抽象的量子力学理论去研究，这些无疑增加了学习结构化学的难度，常常使学生感到吃力又枯燥无味。
如何提高结构化学课程的教学质量、培养学生的学习兴趣是广大授课教师一直探索的问题。
一、学生在学习结构化学过程中存在的主要问题第一，学生学习目的不明确，错误地认为结构化学理论性很强，实际中没什么用处，对今后的学习和工作影响不大，所以学起来没兴趣。
第二，学生还没开始正式学习，就从高年级学生那里得知结构化学很难学，不及格率较高，产生一种畏难和消极情绪。
第三，高等数学、物理学基础薄弱。
高等数学是大学一年级学习，结构化学要到三年级第二学期才学。
对于不考研的学生来说，三年级时高等数学的好多公式和运算规则已经基本忘掉，对于结构化学中大量的数学推导过程感觉很吃力。
第四，思维不够活跃，想象力不够丰富。
由于结构化学所研究的微观世界微粒的特殊性，在思考问题时经常需要跳出传统的固有思维方式，从量子力学的新角度去思考。
量子化学是结构化学的理论基础，不仅有许多复杂、抽象的数学模型，而且包含有深刻的哲学意义，以至于量子力学的一些论述表面上显得违反常理。
二、对学习结构化学课程的建议（一）要有良好的学习态度近些年来，高校不少大学生出现了学业问题，表现为对课程的学习仅仅局限于考试能够通过就行，在考试前“临时抱佛脚”的突击现象比比皆是。
关于结构化学课程教学的若干思考
等特点 ，要求学生具有较多 的数理知识和较强 的逻辑思维能
力 以及丰富的空间想象能力 ，同时还要努 力摆脱宏观现象的
１ ． ４教学 中重视 科研 ， 以科研促进教 学
高校 教师 既要从事教学， 又要进 行科研 ， 二者 的有机结合
传统概念的束缚 。因此 ， 在教学过程 中出现 了教师感觉难教 ， 有利于提高教学质量 。因此 ，教师应该精 心选择有关结构化
渊 博 的 教师 。 同时 教 师 要 备课 充分 ， 思路 清 晰 ， 对知识的重、 粉 末 衍 射 仪 上 测 定 晶 体 的 结 构等 等 。 难 点分 析讲 解 透 彻 ， 学会 举 一 反 三 ， 融会 贯 通 。 ２关 于 学 生 学 习 过 程 中 的思 考
关键词 结构化学 教 学方法 教学质量 兴趣 文献标识码： Ａ 中图分类号： Ｇ ６ ４ ２
结构化学是从微观 的角度研究原子、分子和 晶体结构的 的联系等采用类 比的方法加 以解释和说 明，使课堂教学效果
运 动 规 律 以及 物 质 微观 结构 与 其 性 能 关 系 的科 学 。本 课 程 是 能 够 得 到较 大 提 高 。再 者 ，在 课 堂 教学 中适 当 的展 示 实物 模 基 础 化 学 的 后 续 和 深化 ， 具 有 知 识 面广 、 内容 抽 象 、 理 论 性 强 型 ， 可 以激 发 学 生 的 学 习 兴趣 ， 提 高 教 学质 量 。
基础知识、 原 子 的结 构 和 性 质 、 各 类 物 质 的 结 构化 学 、 化 学键 堆积 结构 、 晶体 结构 周 期 性 与 点 阵等 内容 都 比较 抽 象 ， 采 用 多
理论 、 晶体化学 、 研究结构 的实验方法等 内容。但 由于课时有 媒体软件辅助教学可将这些抽象 、 微观 、 枯燥 的理论知识形象 限而课程的 内容较多，教师 只能对具有代表性 的重要章节进 化、 具体化 、 感性化， 易于学生理解 ， 有利于激发学生学习兴趣 ，
《结构化学》课程重点难点Part1第一章量子力学基础和原子结构第一节
《结构化学》课程重点难点Part1第一章量子力学基础和原子结构第一节经典物理学的困难和量子论的诞生本节重点：1.与经典物理学理论相矛盾的实验现象，旧量子理论的内容与优缺点；2.量子论的建立；3.德布罗依关系式；4.不确定关系。
本节难点：1.区分旧量子论和量子论。
旧量子论本质上仍属于经典物理学分范畴。
2.光和微观实物粒子都有波动性（波性）和微粒性（粒性）两重性质。
第二节实物微粒运动状态的表示法及态叠加原理本节重点：1.波函数的性质；2.量子力学态叠加原理。
本节难点：量子力学是描述微观粒子运动规律的科学，它包含若干基本假设。
由此出发可以建立一个体系，推导出许多重要结论，解释和预测实验。
这些假设不能用逻辑方法加以证明，其正确性只能由实践检验。
其中波函数和量子力学态叠加原理都属于量子力学的基本假设。
第三节实物微粒的运动规律-薛定谔方程本节重点：1.Schrödinger方程；2.箱中粒子的Schrödinger方程及其解。
本节难点：以一维势箱粒子为例，用量子力学原理去求解其状态函数Ψ及其性质，以了解用量子力学解决问题的途径和方法。
由一维势箱粒子实例及量子力学基本原理可得到受一定势场束缚的微观粒子的共同特性，即量子效应：（1）粒子可存在多种运动状态Ψi；（2）能量量子化；（3）存在零点能；（4）粒子按几率分布，不存在运动轨道；（5）波函数可为正值、负值和零值，为零值的节点越多，能量越高。
第四节定态Schrödinger 的算符表达式本节重点：1.算符和力学量的算符表示；2.能量算符本征方程、本征值和本征函数。
本节难点：假设：在量子力学中每一个力学量和一个算符Â相应，当ÂΨ=a Ψ时，则Ψ所代表的状态，对于力学量A 来说具有确定的数值，反之，则无。
a 称为物理量算符Â的本征值，Ψ称为Â的本征态或本证函数。
在这一假设中把量子力学数学表达式的计算值与实验测量的数值沟通起来，当Ψ是Â的本征态，在这个状态下，实验测定的数值将与Â的本征值a 对应。
化工专业《结构化学》教学的几点思考
2019年12月化工专业《结构化学》教学的几点思考尹京花（延边大学理学院化学系，吉林延吉133002）摘要：通过对结构化学的学习可以有效地帮助学生了解微观物质和粒子运动的基本规律，能够对分子原子以及晶体物质的结构等理论性知识有更清晰的认知并在学习过程中学生可以建立起逻辑性较强的思维框架和知识导图，结构化学的学习一方面可以帮助学生巩固无机化学和有机化学知识，另一方面也为学生继续学习高等化学打下了坚实的基础。
关键词：化工专业；结构化学；教学中的思考结构化学不同于其他的化学方面的专题，具有较强的理论性，而大多数高校在为化工专业开设相关课程时，往往因为注重实践操作性而忽视结构化学，导致在教学过程中相关课程较少，甚至有的高校没有开放过结构化学课程。
而结构化学在帮助学生学习相关微观粒子运动方面的理论性知识的同时，也在学生从基础化学到高等化学的过渡学习中发挥了重要的作用，本文将主要围绕化工专业《结构化学》教学中的几点思考而展开。
1结构化学的重要性结构化学不同于其他的教学内容，是以量子力学方面的理论学知识为基础和中心点，通过物质的结构进而分析和了解物质的相关物理和化学特定的关系，通过一些理论性的知识来对实验过程中出现的现象进行分析和解读，同时，从一定程度上来说，结构化学在为其他化学知识提供理论性支持和依据的同时和其他知识也相关关联和渗透，帮助学生扩展学习化学的眼界和思路，有利于化学学科的持续性发展，促进学生对整个化学理论知识体系有所了解同时也可以帮助学生在一定程度上提高创新能力，学生在从对基础化学知识的学习跨到高等知识的学习过程之中，难免会因为受到能力限制而对学习的知识内容产生一定的迷茫感，而结构化学的学习可以在一定程度上帮助学生为过渡两个阶段的知识学习之中打下坚实的基础。
另一方面，也可以从多角度为学生提供一个了解专业内容研究的相关内容途径和渠道，如在催化方面的专业领域中了解催化剂的活性和物质结构之间的联系。
2自主学习，提高学生学习兴趣结构化学受到自身课程具有较高理论性的影响，而且在课程中涉及到的有关微观粒子原子等物质都和学生的实际生活较大的差距和距离，学生在学习结构化学的时候，往往会因为难以将涉及到的知识和现实生活中的物质建立一个良好的类比和联系结构，因此对于较为抽象的物质和知识难以做到深层次的理解，进而难以将学到的知识灵活地应用到其他化学知识的分析之中去，学生在长期学习遇到挫折的过程中慢慢积累，很可能会导致学生对于结构化学的学习产生厌倦心理，将会严重影响学生的学习效果，从另一个角度上来说，结构化学在学习过程中涉及到的理论性知识往往会综合应用到其他内容方面，因此不仅具有较强的理论性抽象性而且也具有一定程度的综合性，掌握好这门课程对于学生的整体学习能力、理论分析能力和综合知识的应用能力等都有较高的要求，为了提高学生在课堂上的兴趣度和专注度，教师应该从尽量提升学生在课堂上的主体地位，帮助学生在自主学习和发言的过程当中提升学习知识的热情。
提高结构化学教学质量的探索与创新
提高结构化学教学质量的探索与创新一、引言结构化学是化学领域的重要分支之一，它研究物质的分子结构和性质，对化学学科的发展具有重要意义。
在当今社会，化学化工行业的迅速发展，对结构化学人才的需求日益增加。
提高结构化学教学质量，培养高素质的结构化学人才成为当务之急。
本文将探讨如何通过探索与创新，提高结构化学教学质量，为学生提供更好的学习体验并提高人才培养质量。
二、当前结构化学教学存在的问题目前，结构化学教学存在着一些问题，主要包括以下几个方面：1. 教学内容单一：传统的结构化学教学往往过分注重理论知识的传授，而忽略了科学实验、实践操作等重要环节。
2. 教学方法落后：传统的结构化学教学方法单一，多为教师授课，学生被动接受知识，缺乏互动和创新。
3. 教学资源不足：在一些学校，结构化学实验室设备简陋，实验条件不佳，给学生的实验学习带来了一定的影响。
4. 学生学习兴趣不高：由于结构化学的深奥性，一些学生对此科目的学习兴趣不高，导致学习效果不佳。
三、探索与创新结构化学教学的途径为了提高结构化学教学质量，需要从教学内容、教学方法、教学资源以及学生学习兴趣等方面进行探索与创新。
1. 优化教学内容结构化学教学应当注重理论与实践相结合，教学内容既要涵盖基本理论知识，又要注重实验操作。
通过设计有趣的实验和案例，引发学生的学习兴趣，提高学习效果。
2. 创新教学方法在教学方法上，可以采用多种方式，如探究式教学、互动讨论、小组合作等，激发学生的思维，提高学生的学习积极性。
应鼓励学生自主学习，培养学生的独立思考能力和综合应用能力。
3. 完善教学资源学校应当加大对结构化学实验室设备的投入，提高实验条件，保障学生在实验中的安全和实验效果。
利用现代信息技术手段，丰富教学资源，提供更多的学习平台和资源，方便学生的学习。
4. 提升学生学习兴趣为了提升学生对结构化学的学习兴趣，可以设计一些生动、有趣的教学内容，激发学生的好奇心和求知欲。
在教学中，可以引入一些与学生生活和实际应用相关的案例，让学生感受到结构化学的魅力。
浅谈对我校结构化学教学的几点看法和建议
浅谈对我校结构化学教学的几点看法和建议前几天去广州参加了一个比赛，其中就谈到这样一个话题：结构化学教学。
所谓结构化学，就是以结构为研究对象的化学，即化学学科与生物、物理等自然科学交叉而形成的一门独立的综合性学科，其内容主要包括有机结构、金属有机框架结构、配位化学、有机金属和金属有机框架、原子簇化合物等方面。
通过参加这次活动，使我再次感受到新课程带给教师的冲击力，同时也感受到作为一名教师应该不断地学习，不断地提高自己的业务水平，才能适应教育教学的发展。
下面我就谈谈对于如何更好地开展结构化学的教学的几点看法和建议。
1。
很多化学教师都感到不满足，认为新教材出得晚，许多知识已经落后，学生不爱听了。
因此在授课过程中往往把重点放在如何讲解难点上，很少考虑学生实际水平，这些都导致了学生对化学失去了兴趣，课堂气氛沉闷。
怎么办呢？那就是“顺应”。
新课程标准强调教学的过程性，要求课堂要做到生动有趣，学生不想听，老师应变着法来讲；学生想听，老师就应该紧扣教学内容，精心设计每一堂课。
例如，在讲到配位化合物时，可以设计这样一道例题：从溶液中析出氯化铯，能否得到纯净的氯化铯？这样，既复习了溶液中化学平衡的知识，又对所学知识有了进一步的理解，真是一举两得。
学生还会因为感兴趣而记忆深刻。
教师要努力寻找契机，让学生的思维始终处于积极状态。
2。
不拘泥于教材。
要大胆取舍，对某些知识点要敢于突破。
比如，分子晶体与原子晶体之间的关系问题，是教材的一个盲点，但在有些老师看来却是一个很好的突破口。
这里并不否定完全按教材讲，而是认为根据具体情况，要有选择性地突破教材中的某些难点，从而将化学课上得有声有色。
3。
创造良好的课堂气氛。
在课堂上多运用启发式、讨论式、案例式教学，而且要尽量多地用多媒体。
以往教师为了完成教学任务，总是把整节课的内容都讲完，学生只是被动地接受知识，没有多少思考的余地，久而久之，使学生感到乏味、厌倦。
因此教师一定要备课充分，注意知识的连贯性，做到前后呼应，使教学更加流畅。
高中化学教材、教学中有关结构化学的几个问题之我见
高中化学教材、教学中有关结构化学的几个问题之我见作者：黄亚伟来源：《化学教与学》2013年第11期摘要：文章就目前高中化学教材中结构化学部分提出了若干问题，希望引起注意和探讨。
关键词：高中化学；教材教学；结构化学；问题探讨文章编号：1008-0546（2013）11-0083-01 中图分类号：G633.8 文献标识码：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2013.11.031高中化学教材选修3《物质结构与性质》，全国有3个版本。
本文提出了选修3《物质结构与性质》中的几个问题，进行如下探讨。
一、晶体结构问题以石墨晶体中的化学键以及作用力为例，石墨晶体的化学结构属于层状结构，每个同层内的碳原子都采用sp2杂化，并和周围邻近的三个碳原子形成δ键。
每个碳原子还在pz轨道上侧面重叠，形成π键；但是各个层之间的碳原子则是靠范德华力吸引结合在一起，所以称它为“混合键型晶体”[1，2]，或者“混合型晶体”[3]。
人教版及苏版教材称之为“混合晶体”，从概念探究这一称呼似乎不太准确。
而且人教版教材还有这段描述：“石墨晶体中，既有共价键，又有金属键，还有范德华力，……是一种混合晶体。
”这段话的描述值得商榷。
石墨可以导电，这个性质和金属很像，如果由此就推断石墨晶体中有金属键，未免欠妥，很容易模糊概念。
此外关于金属键的定义，众多专家并未达成一致的公认，但是基本的观点类似。
所谓金属键指在金属晶体中，若干个带正电荷的正离子和若干个带负电荷的电子之间的强烈相互作用，使正离子与电子胶合在一起，形成金属晶体，而这种作用称为金属键[4～6]。
换个说法，若说石墨中的π键有类似于金属晶体中金属键的性质，这种观点还是可以接受的。
但从另一方面看来，这两者之间的区别仍然较大。
金属键的特点之一是无方向性和饱和性，但是石墨中的π键则不能完全描述为无方向性。
而且石墨晶体导电只能在同一层碳原子之间进行流动，碳原子层间则无法流通，所以有些学者将石墨的这类键称为中间键型[7]。
江元生《结构化学》问题详解chapter1
第一章 量子理论1. 说明⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=) (2cos ),(0t x a t x a νλπ及⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=) (2sin ),(0t x a t x a νλπ都是波动方程22222),(1),(t t x a c x t x a ∂∂=∂∂的解。
提示：将),(t x a 代入方程式两端，经过运算后，视其是否相同。
解：利用三角函数的微分公式)cos()sin(ax a ax x=∂∂和)sin()cos(ax a ax x -=∂∂，将⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=) (2c o s ),(0t x a t x a νλπ代入方程：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎥⎦⎤⎢⎣⎡--∂∂=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∂∂∂∂=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∂∂=) (2cos 2 ) (2sin 2 ) (2cos ) (2cos 2000022t x a t x x a t x x x a t x a x νλπλπνλπλπνλπνλπ左边 ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∂∂=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∂∂∂∂=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∂∂=) (2cos 2 ) (2sin 2 ) (2cos ) (2cos 122020200222t x c a t x x c a t x t t c a t x a t c νλππννλππννλπνλπ右边 对于电磁波νλ=c ，所以⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=) (2cos ),(0t x a t x a νλπ是波动方程的一个解。
对于⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=) (2sin ),(0t x a t x a νλπ，可以通过类似的计算而加以证明：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∂∂=) (2sin 2) (2sin 20022t x a t x a x νλπλπνλπ左边()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∂∂=) (2sin 2) (2sin 12200222t x c a t x a t c νλππννλπ右边2. 试根据Planck 黑体辐射公式，推证Stefan 定律：4 T I σ=，给出σ的表示式，并计算它的数值。
结构化学总结
1.化学键理论(Chemical Bond Theory)问题1：化学键种类繁多化学键−−→←−−（结合）力→微粒间的作用力。
微粒很多（不仅有原子、电子等）、作用力性质很多，在距离（分近程与远程）不同时，主要起作用的也不同，故衍生出了很多处理化学键的理论。
因此，不同的化学键理论处理的对象不同，解释的现象也不同。
问题2：不同共建键处理的对象（1）价电子对互斥理论讨论中心原子（离子）形成多个共价键时，价电子对在空间的相对取向，即决定了中心原子形成的化合物的构型。
如AB n型分子、简单配合物。
如何由价电子互斥理论判断分子的空间结构？分子的结构由一种＂理想的结构＂演变而来．一．＂理想结构＂确定（１）由价键理论确定原子间的键合，找出中心原子（２）找出价电子数目，得出价电子对数目若中心原子与配位原子之间的键为双键、三键，电子对数目均记为1对．（３）由价电子对数目得出各电子对在空间的伸展方向（４）按照下述原则确定孤对电子与成键电子在空间的伸展方向ａ）孤对电子（lp）与孤对电子成90ｏ数目最少（为0）ｂ）ｌｐ与成键电子对bp成90ｏ数目尽可能少二．＂理想结构＂的变形根据电子对斥力的大小变形：lp－lp > lp-bp > bp－bp在bp－bp中，三键>双键>单键斥力大时键角张大。
（2）杂化轨道理论讨论中心原子（离子）成键时成键的原子轨道参与情况，其结果决定了形成的各种键的性质（是否等同）以及各种键在空间的伸展方向（构型）。
（3）分子轨道理论将分子作为一个整体考虑，电子在整个分子中的分子轨道上运动。
分子轨道是由成键的原子的原子轨道线性组合而成。
（4）休克尔分子轨道理论仅讨论共轭体系（主要针对C＝C形成的共轭体系）中的π电子。
如何由成键原子的原子轨道构成休克尔分子轨道，一套休克尔分子轨道有什么特点，如电子密度、键级自由价等。
（5）前线轨道理论与轨道对称守恒前线轨道理论反应是前线轨道理论之间的电子转移，且电子转移要合符情理（由电负性小的向电负性大的方向转移）；前线轨道需要对称性匹配；否则，反应需要使用催化剂（破环反应底物的对称性）对称性守恒原理反应前后分子轨道总保持某一对称性；若能级相关图中有成键与反键轨道的能级相关，阻力大，难以进行；若能级相关图中只有成键与成键轨道的能级相关，反键与反键的轨道能级相关，阻力小，可以进行。
高中化学课本中几个值得商榷的问题
高中化学课本中几个值得商榷的问题【摘要】根据笔者的教学实际，就现行高中化学教材（选修3）中存在一些不够严谨或不够规范的叙述，以及一些值得探究的问题，进行了疏理，提出来和大家共同探究。
【关键词】教材；人教版；物质结构【中图分类号】G63 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2013）17-0-01教科书是学生学习活动的重要资源，它融知识学习、能力培养、方法训练、过程体验、情感态度与价值观的形成为一体，所以教材应当有思维的严密性，和知识的准确性。
但笔者在对新人教版《普通高中课程标准实验教科书-化学》（选修3）《物质结构与性质》（2009年3月第3版）教学中发现的一些不够严谨或不够规范的叙述，以及一些值得探究的问题，疏理出来和各位同仁进行商榷：1、在第13页中出现“一个元素”（第3行）、两次出现“1个元素”（第18、19行）、“元素数目”（第22行）、“金属元素的数目”（第23行）等说法。
元素是具有相同核电荷数的同一类原子的总称，因而只能论种类而不能论个数。
所以，应当分别改为“一种元素”、“元素种类”、“金属元素的种类”更准确。
2、在第32页出现了“H2O的H-O-H键角为105°”（第1行），35页出现了“H2O呈V形，两个H-O键的键角为105°”（第5行）。
可笔者查阅了很多资料都是104.5°，如三师院编写的《无机化学》（第二版）252页倒数第1行，百度百科网上都认为“H2O分子中两个H-O键之间的夹角为104.5°”。
旧人教版高中化学教材第二册第9页倒数第11行“两个O—H键之间有一个夹角，约为104.5°”。
因而，笔者认为H2O中O—H键的键角应为104.5°。
3、在35页出现了“氨分子呈三角锥形，键角107°”（第7行）。
新编《奥林匹克竞赛指导》（化学）（第11页）“NH3中HNH键角为107°；三师院编写《无机化学》上册（第四版）74页上为“实测：氨分子∠H-N-H 106.7°”（第10行）；在百度百科网上却是“NH3分子中三个N-H键的键长相等，两个N-H键之间的夹角为107°20′”，旧人教版高中化学教材第二册第9页第6行中为“N-H键之间的夹角为107°18′”。
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3
H原子的HOMO为 1s轨道， 两个H原子的HOMO与一个C2H4分子的LUMO(π2p*)进行如图 1 所示的叠 加。由于波函数ψ与－ψ代表的是同一种状态，故一个H原子的 1s轨道取正号，另一个取负号，由 图可见前线轨道对称性匹配，从而能使反应顺利进行。一些研究结果表明[9, 10]，氢气确实是以吸附 态H原子而不是以H2分子的形式参加反应。更深入的研究指出，本质上，该反应是一个多步自由基 反应，解离态的两个H原子更有可能是一个H原子首先进攻乙烯分子中的一个碳原子，形成自由基， 该自由基再与另一个氢原子复合成为乙烷分子[9]。实际上该机理也可以用图 1 来表示其轨道的相互 作用，不过是首先由一个H原子的 1s轨道与C2H4分子的π2p*进行叠加，然后另一个H原子的 1s轨道 再与C2H4分子的π2p*叠加。 化学吸附有成键的性质，既然Ni与H2的前线轨道对称性并不匹配，为什么能发生大量化学吸附 而是通过物理吸附过渡到化学吸附状态。 其吸附机理为[5]： 呢？原因在于H2并非直接发生化学吸附， 它使吸附分子在很低的势能时接近Ni表面而无需事先把氢分子离解为氢 H2分子首先发生物理吸附， 原子，H2分子吸收能量Ea(吸附活化能)后沿物理吸附势能曲线上升成为过渡态，过渡态不稳定，所 以体系势能迅速沿化学吸附势能曲线下降至最低点达到化学吸附态。 由于Ea比H2分子的离解能小得 多，故Ni催化剂起到了降低离解能的作用。
On Problems Existing in Structural Chemistry Textbooks
Gao Peng
(Department of Applied Chemistry, Harbin Institute of Technology at Weihai, Weihai, 264209)
[5]
3 前线轨道理论解释镍的催化机理问题
前线轨道理论是从微观结构角度研究反应机理的重要方法，由于其简单易懂，故在本科生的结 构化学教学中占有重要地位。 多数教材都在该理论的应用中举例分析了乙烯加氢反应(CH2=CH2+H2→C2H6)中Ni催化剂的催 化机理。H的电负性小于C，故由H2分子的最高占据轨道(HOMO)σ1s提供电子到C2H4分子的最低空 轨道(LUMO)π2p*，由于二者对称性禁阻难反应，故需使用金属Ni作催化剂。因为Ni原子的d轨道可 提供多种对称性，将H2分子的反键轨道σ1s*与Ni原子的d轨道叠加，Ni把d轨道电子提供给H2的σ1s* 与C2H4分子的LUMO(π2p*)对称性匹配， 从而使反应顺利进行[1-4]。 轨道， 则H2的σ1s*轨道成为HOMO， 笔者认为，上述分析与前线轨道理论的基本要点并不相符，理由如下。 前线轨道理论要点是电负性低的分子的 HOMO 给出电子， 电负性高的分子的 LUMO 接受电子， 在满足破旧键合理性的条件下，若两个轨道对称性匹配，则活化能低，反应易进行；若对称性不匹 配，则活化能高，反应难进行。 由于Ni的电负性小于H，故Ni的HOMO提供电子给H2的LUMO。Ni的电子组态为 3d84s2，虽然 排布电子时是先填充 4s轨道，再填充 3d轨道，但电子在 3d轨道填充后，其屏蔽效应使 4s轨道能级 升高，故Ni的 4s轨道能级高于 3d轨道[1]，即Ni的HOMO为 4s轨道而不是 3d轨道。Ni的 4s轨道与H2 的LUMO(σ1s*)对称性并不匹配，所以Ni无法提供电子给H2的σ1s*轨道。 对于此催化机理笔者认为可作如下解释。 H2能在Ni金属表面发生大量化学吸附，形成吸附态的H原子： 2Ni + H2 → 2Ni—Had
2C 2π
cos mϕ
(3)
高 鹏 男， 31 岁， 硕士， 讲师。 从事结构化学教学工作以及电化学方向科研工作。 *高鹏 gaofei5075@， 联系电话 13863129226, 0631-5687232(办)
Φ sin m =D( Φ m - Φ −m )=
i2D 2π
sin mϕ
Abstract Three problems existing in majority of structural chemistry textbooks were discussed, including the real function solutions when solving the Schrödinger equation of one-electron atoms; the quantitative relationship between delocalization energy and exchange integral in the discussion of Hückel molecular orbital theory; and the catalytic mechanism analysis of Ni catalyst through the frontier orbital theory. The errors and inaccuracies were pointed out and the correct opinions were proposed. Key words Structural chemistry, Solutions for Φ equation, Delocalization energy, Catalytic mechanism
图 1 乙烯和氢原子前线轨道相互作用 Fig.1 The interaction between the frontier orbitals of ethylene and hydrogen atoms
参考文献
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0Байду номын сангаас
2
sin Φ |sin* m| Φ |m| dϕ =
2π
∫
0
(
−i 2 D
2π
sin mϕ )(
i2D 2π
sin mϕ )dϕ =
2D 2
π
∫
2π
0
sin 2 mϕdϕ
2D
π
∫
0
2D ⎡ 1 1 − cos 2mϕ ϕ dϕ = π ⎢ 2 ⎣2
2
|
2π
0
−
1 sin 2mϕ 4m
|
2π ⎤
0
2D 2 (π − 0) = 2 D 2 =1 = ⎥ π ⎦
Φ sin m =iD( Φ m - Φ −m )= −
2D 2π
sin mϕ
(7)
归一化，取 D= −
1 2
，则得到(6)式所示实函数解。
2 HMO 理论中离域能的定量计算问题
休克尔分子轨道理论(HMO 理论)在解释共轭体系的结构、性质及预测化学反应性能等问题上， 发挥了很大的作用。由它引出的离域能的概念是很重要的。但是，由于 HMO 法的近似程度很大， 故该理论是很粗略的，并不适用于定量计算分析。目前部分教材就在此问题上出现了错误。 已知离域能计算公式为： ED = EDπ－ELπ 式中ED——分子的离域能； EDπ——形成离域π键时的π电子总能量； ELπ——形成定域π键时的π电子总能量。 如果我们把分子的离域状态看成是分子的真实状态， 而定域状态为单双键交替的最稳定的假想 结构的话，则离域能即为这二者之间的能量差。共轭体系的这种稳定性可从烯烃和共轭二烯烃的氢 化热数值的比较中显示出来。 有的教材[3]提出利用HMO理论中的离域能来估算交换积分β，以 1,3-丁二烯为例，其计算方法 如下：乙烯的氢化热为－137.2kJ.mol-1，如果丁二烯是由两个无相互作用的乙烯构成，其氢化热应 (8)
(4)
根据归一化条件求出 C=
1 2
，D=
1 i 2 1
，故
cos mϕ sin mϕ
Φ cos m = Φ sin m =
π
1
(5) (6)
π
这两个实函数解的结果没有错，但是此处对(4)式进行归一化所得 D 值的计算结果是错误的。 下面我们对(4)式进行归一化，计算过程如下：
2π
2π
∫
= 解得 D= ±
2
为－274.4kJ.mol-1，丁二烯实验测定值为－238.9kJ.mol-1，比预期的低 35.5kJ.mol-1，此差值即离域 能。由(8)式可计算得出离域能ED=－35.5kJ.mol-1，在HMO理论中，通过能量计算可求出丁二烯的离 域能为 0.472β，故－35.5kJ.mol-1 = 0.472β，由此求出β=－75.4kJ.mol-1=－0.78eV。 也有教材[4]提出丁二烯的定域状态应由丁烯构成，丁烯的氢化热为－126.8kJ.mol-1，其 2 倍为 －253.6kJ.mol-1，与丁二烯氢化热比较，得出离域能ED=－14.7kJ.mol-1，则可求出β=－31.1kJ.mol-1= －0.32eV。 显然，选择的定域参考状态不同，离域能也不同。笔者认为用丁烯氢化热计算离域能比用乙烯 氢化热计算准确，因为加氢时丁烯分子的状态更接近于丁二烯，而且从计算结果来看也证明丁烯是 更稳定的定域结构。 以上方法计算β看似没有错误，但如果与实验数据比较一下，就出问题了。光电子能谱实验结 果 表明丁二烯的成键π轨道能量EⅠ=－12.2eV，EⅡ=－9.08eV，而EⅠ=α+1.618β，EⅡ=α+0.618β， 由此可算出β= EⅠ－EⅡ=－3.12eV。此结果与用离域能计算的β(－0.32eV)竟然差了一个数量级。如 果 用 β= － 3.12eV 来 计 算 离 域 能 ， 可 得 到 ED=0.472β= － 141.8kJ.mol-1 ， 与 氢 化 热 实 验 结 果 ( － 14.7kJ.mol-1)的差距也非常大，极大的放大了离域效应在降低体系能量中的作用。 可见由于HMO法的近似程度很大，用其进行定量计算分析会带来相当大的误差，甚至得到错 误的结果。所以在教学中应注意HMO法的局限性，不能无限制的扩大其处理问题的范围。目前认 为HMO法在描述芳香烃体系时，结果会相对较好，如Hess-Schaad八参数方案[6]将链共轭烃的π电子 总能量表示成 8 种分子片断的加和形式， 讨论芳香性获得成功； Jiang-Tang-Hoffmann五参数方案[7, 8] 克服了八参数方案中参数相关的不足，发展了芳香性与反应活性的片断计数理论，取得了更大的成 功。