鲁科版高中化学必修2化学键与化学反应 合作与讨论

化学键与化学反应合作与讨论
1.人们利用化学反应，分别都有不同的目的。

工业上将铜矿石（例如孔雀石）煅烧后，再用C或CO还原，其目的是什么？冬天，人们将火炉里的木炭点燃后燃烧的目的是什么？在汽车的发动机里，让汽油和空气里的氧气反应，其目的又是什么？
我的思路：将铜矿石煅烧再还原炼铜，目的是利用物质发生化学反应来制备新物质；将火炉里的木炭点燃让其燃烧，是利用物质发生化学变化时产生热能；汽车发动机里的汽油燃烧后，生成了水和二氧化碳的同时放出大量的热，产生动力，推动汽车前进。

以上问题的提出，目的在于让同学们从物质变化和能量变化两个角度来关注化学反应。

2. 木炭燃烧时，碳和氧气反应生成了二氧化碳，同时还产生了热能。

冬天，我们利用木炭燃烧来做饭或取暖。

这个过程中，你觉得有几种变化？碳和氧气为什么要变成二氧化碳呢？又是如何生成二氧化碳的？为什么反应本身产生热能而开始还要先点燃呢？热能是怎么产生出来的？
我的思路：从物质变化和能量变化两个角度同时来看一个反应。

点燃（加热）碳和氧气之前，氧气分子内的原子之间以及碳单质内的原子之间均存在着强相互作用即化学键，点燃或加热是为了提供给他们一定的热能，首先破坏这种化学键，使原来的氧气和碳变成了不稳定的中间态的“碳原子”和“氧原子”，这些原子的能量较高，不稳定，都有要重新结合成新的更稳定的状态的趋势，因此就相互之间发生了新的强相互作用，以新的化学键重新结合，生成了一种稳定的新物质——二氧化碳，同时，自身的能量降低了，因而又重新释放出一些能量，所以，木炭燃烧能放出大量热量可以取暖。

3.我们知道，“原子”是化学变化中的最小粒子，因而得到质量守恒定律，即化学反应前后，同种元素的原子的种类和数目是不变的。

那么，化学反应中发生变化的是什么呢？为什么要变化呢？
我的思路：从“化学变化的最小粒子是原子”这个问题联想而质疑，必然去思考“化学变化中到底什么发生了变化”这个问题，也必然会想到，是原子重新进行了“组合”，这就是“物质变化”。

而为什么要打破原来的“组合”重新进行“新的组合”呢？这就更深入地联想到，在微观上，物质内部相邻原子之间存在着某种作用，使得原子之间能结合在一起而形成稳定的物质。

这种作用就是化学键。

原子之间的结合可能有多种结合方式和作用方式，作用的强弱也不同，因此，在不同的条件下可以发生不同的组合，而破坏或形成这种作用，是需要能量变化的，这就是“能量变化”。

而能量从何来，又以何方式到何处去？这就使研究学习有了新的方向性，使问题更具体化和深层次化，从而去深入地发现问题和解决问题。

但能量的变化，同学们不一定能深入地想象到，因此，要善于思考和质疑，才能进行研究性学习。

4.实验室里，我们给水通电，水就分解生成了氢气和氧气，水分解为什么还要通电呢？电能的作用是什么？
我的思路：很容易联想到，水分子中相邻的H原子和O原子间，存在着强的相互作用，从反应的结果看，得到的H2和O2分子内的相邻原子之间，也必定存在着强的相互作用。

要想让H2O变成H2和O2，必须首先提供足够的能量来破坏H2O分子内的相邻原子间的强的相互作用；然后，原子之间再重新形成H2和O2分子内的新的相互作用，通电的作用就是提供破坏水分子内的化学键所需要的能量的。

也进而发现了化学键的存在，为理解化学键的概念打下了一定的基础，也为认识化学变化的本质找到了突破口。

5.借助于对水通电时，断裂旧化学键和生成新化学键的认识，你认为氢气和氯气的混合气体点燃时剧烈反应而爆炸，以及氮气和氢气在高温、高压和催化剂的条件下反应生成氨气，这些不同的变化反应过程中，断裂和生成的化学键分别是什么？可否由此分析得出化学反应中物质变化的实质？
我的思路：通过分析三个不同的反应中，不同物质的不同化学键的断裂和不同新化学键的生成，归纳得出化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的生成。

与Cl2作用着的Na原子，均先获得能量，使各自的化学键断裂。

从效果上看，相当于分别变成H原子和Cl原子、Cl原子和Na 原子，然后H原子与Cl原子、Na 原子与Cl原子再分别结合成HCl分子和氯化钠。

从核外电子排布规律角度考虑，H原子与Cl原子、Na 原子与Cl原子为什么能形成HCl分子和氯化钠？分别是怎样形成的？原子结合成产物时，结合的方式以及结合着的粒子的种类相同吗？
我的思路：从原子的核外电子排布规律可知，电子在H、Cl、Na 、Cl原子核外排布以后，它们的最外电子层都没有达到2个或8个电子的稳定结构，这决定了它们都有达到稳定结构的内在要求和趋势。

这是化学键产生的前提条件和根本原因。

通过分析HCl分子的形成过程发现，原子之间可以通过共用电子对的形式而形成稳定的化学键，这时候作用着的粒子是共用着电子的原子，这就是共价键；通过分析NaCl的形成过程发现，当Na原子的最外电子层上的一个电子转移到Cl原子的最外电子层上以后，分别形成了带正电荷的Na+和带负电荷的Cl—，使双方都达到了8个电子的稳定结构，Na+和Cl—之间通过静电作用方式而形成了稳定的化学键，这时候作用着的粒子是阴、阳离子，这就是离子键。

对比HCl分子内和NaCl 内的化学键发现，化学键可以使不同的粒子之间以不同的方式作用着，因此可以得到不同类型的化学键，还可以继续联想到，或许还有不同于离子键和共价键以外的其他类型的化学键，这就为以后的学习作下了铺垫。

7.从元素原子结构特点来看，离子键和共价键形成的条件是什么？即什么样的元素原子之间容易形成离子键，什么样的元素原子之间可以形成共价键？
我的思路：从元素原子结构特点分析，元素原子的半径越小，最外层电子数越多，则原子越容易通过得到电子的方式而达到稳定结构；元素原子的半径越大，最外层电子数越少，则原子越容易通过失去电子的方式而达到稳定结构；前者一般是非金属元素原子，后者一般是金属元素原子。

一般情况
．．．．下，活泼金属元素原子与活泼非金属元素原子之间容易形成离子键，而非金属元素原子之间形成的是共价键。

需要注意的是这里说的是一般情况，也就是说还可能有特殊情况存在。

8.我们知道，物质的分类有多种不同的方法，按不同的分类依据，可以得到不同的类别。

例如，可以按在水溶液或熔化状态下能否电离，分为电解质和非电解质。

现将化合物按化学键的类型来分类的话，可以得到什么样的类别？各是如何判断得出的？“凡是含有离子键的化合物一定是离子化合物，即离子化合物中一定含有离子键；而含有共价键的化合物不一定是共价化合物”，这种说法对吗？
我的思路：化合物的分类依据和方法有多种，现按化学键的类型——离子键和共价键来分，则分为离子化合物和共价化合物。

但要注意的是判断的充分条件是什么。

“凡是含有离子键的化合物一定是离子化合物，即离子化合物中一定含有离子键”是正确的，也就是说，一种化合物是离子化合物的充分条件是：含有离子键。

而一种化合物是共价化合物的充分条件却是只含有共价键的化合物。

9.含有共价键的物质有哪些——即共价键可以存在于什么样的物质内？离子键可以存在于什么类别的物质内？
我的思路：共价键可以存在于多原子的单质分子内、共价化合物和某些离子化合物的某种离子内，例如Cl2、H2、N2等单质分子内，HCl、CO2、CH4、NH3等共价化合物分子
内，金刚石的碳原子间，NaOH的OH—内、Na2SO4的SO-2
4内和NH4Cl的NH+
4
内等含复杂
离子的离子化合物内。

而离子键就只存在于所有的离子化合物内，有强碱、大多数盐和活泼金属的氧化物等。

10.物质熔化是什么变化？氯化钠的熔化与固体二氧化碳（也叫干冰）熔化时，需要的能量都是用来破坏化学键的吗？分子的稳定性与化学键有关吗？举例说明。

我的思路：熔化是个物理变化。

但物质发生物理变化时不一定发生化学键的变化，氯化钠的熔化就是破坏了离子键。

由此可知，离子化合物的熔化都破坏了离子键；而由分子组成的物质，因为其化学键是存在于分子内，而熔化时分子没有变化，所以，像固体二氧化碳这样的分子组成的物质熔化时，化学键没有发生变化。

同时，分子的稳定性也和化学键有关，化学键越强，分子内的相邻的原子结合得越牢固，则分子越稳定，当然，分子的稳定性还与其他因素有关，只是化学键是影响分子稳定性的一个重要因素而已。

11.根据化学反应的本质，并根据下列数据信息，讨论判断：氢气燃烧生成水蒸气时，是释放能量还是吸收能量？ H 221m o l H 的共价键断裂 吸收436k J 能量20.5m o l O 的共价键断裂吸收249k J 能量 O 21-2O 22
我的思路：依据化学反应的本质——化学反应的过程就是旧化学键断裂和新化学键的生成过程。

而破坏旧化学键需要吸收一定的能量来克服原子或离子之间的相互作用；形成新化学键时，又要释放一定的能量。

上述反应中的能量变化应该是断裂1 mol H 2的共价键和0.5 mol O 2的共价键吸收的总能量与形成1 mol H 2O 的共价键释放的总能量的代数和。

通过计算可知，氢气燃烧生成水蒸气时，是放出能量。

12.讨论总结，释放能量的化学反应类型有哪些？吸收能量的化学反应类型有哪些？ 我的思路：一般化合反应、酸碱中和反应、金属与酸的置换反应、铵盐和碱的晶体之间的反应等都是释放能量的反应。

而分解反应等为吸收能量的化学反应。

13.每个化学反应在物质变化的同时，都伴随着能量变化，为什么有的反应表现为释放能量，而有的反应表现为吸收能量呢？反应中，化学能与热能、电能或光能之间的转化关系如何？
我的思路：从破坏旧化学键吸收的能量与形成新化学键放出的能量的相对大小分析，便可得出问题的答案。

14.举出化学能转化成其他形式能的实例，并说明分别有什么实际意义？
我的思路：可以列举化学能转化成热能的例子，如木炭或煤炭、石油等的燃烧反应；列举化学能转化成光能、电能等的例子，并分别说明具体实际意义。