再论高中化学新教材及教学中的几个热点问题，本文主要内容关键词为：几个论文,热点问题论文,新教材论文,高中化学论文,教学中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
笔者在2012年《化学教育》第6期、第11期上发表了2篇文章，就现行高中化学新教材《物质结构与性质》及教学中的一些热点问题进行了探讨，引起了广大中学师生的关注，纷纷来电、来函进行咨询、商讨和质疑。在与广大中学教师的交流中，尤其又翻阅了一些与新教材配套的教辅资料[1]，我们发现，对其中一些热点问题仍然存在着一些不正确的观点，因此有必要进行深层次的探讨，以澄清一些学术上的模糊认识。 一、键的极性和分子的极性 1.键的极性 所谓键的极性，一般主要是针对共价键而言的。由A、B两元素形成的异核双原子分子AB（A-B），因A、B的电负性不同，共用电子对一定会发生偏移，则A、B原子处的电荷密度一定不相等，故A-B键一定是极性键。反之同核双原子分子中
（A-A），A-A键一定是非极性键（不讨论瞬间偶极的现象）。但多原子分子中的-A-A-键，是极性键，还是非极性键呢？就不可一概而论，必须考虑2个A原子所处的化学环境是否相同。若2个A原子所处的化学环境相同，即2者的电荷密度相同，则为非极性键；反之，若2个A原子所处的化学环境不相同，即2者的电荷密度不相同，则该共价键的偶极矩不为零，故一定是极性键。比如，中学教材中的常见物质臭氧（
），其构型为角形
，中间的氧原子与两端的氧原子所处的化学环境不相同，即它们的电荷密度不同，故其中的O-O键一定是极性键，且
分子是极性分子。 同理，对叠氮酸根离子（
）而言，其构型为直线型
，中间的N原子与两端的N原子所处的化学环境不同，即它们的电荷密度不同，故其中的N-N键一定是极性键，但整个离子的偶极矩为零（μ=0）。 所以，不要随意得出这样错误的结论“相同原子之间形成的共价键一定是非极性键”。从这点上说，人教版的描述是正确的。“由不同原子形成的共价键，电子对会发生偏移，是极性键；电子对不发生偏移的共价键是非极性键。”[2] 推而广之，在众多的有机化合物中，其C-C键是极性键还是非极性键呢？亦不可一概而论，需考察2个C原子所处的化学环境是否相同，才能判断该C-C键的极性。 某流行的教辅资料[1]指出：在乙醇
同理，可以讨论图1中的-C-C-、-C=C-和-O-O-键是极性键还是非极性键。
我们用量子化学计算方法（Gaussian程序，B3LYP/6-311G**）处理上述分子，所得结果列于表1中，计算结果从某一个角度验证了我们的推断。
2.分子、离子的极性 分子的极性是由分子中各个键偶极矩的矢量和来决定，若矢量和不等于零，则分子的偶极矩不为零，该分子是极性分子。反之，若矢量和等于零，则分子的偶极矩为零，即该分子是非极性分子。
二、键能和键焓 在现行的化学新教材（选修3）中[2-3]，均有表2所示数据。
在与许多中学化学教师的交流中，他们得出这样一个结论：一般而论，σ键强于π键，但比较OO单键、O=O双键，N-N单键、N=N双键和N≡N三键的键能，此时反而是π键强于σ键，因为π键键能大于σ键的键能。 这个结论显然是不能成立的。此处混淆了键能和键焓这2个不同的概念，把2个不同内涵的物理量来比较大小，显然是不行的。 按热力学观点，双原子分子A-B键或A-A键的键能是指在101.325kPa和298K时，反应体系AB（g）→A（g）+B（g）或
（g）→A（g）+A（g）焓的改变量。所以在该条件下，双原子分子的解离能就是它的键能，可直接从热力学测量中得到[4,5]。按照这个严格的定义，在表2中，H-H键，O=O键，N≡N键的数据才能称为键能，而O-O键、N-N键和N=N键的数据其实只能称为键焓。 对于多原子分子中的A-B键或A-A键，其键的解离能不能代表键能，严格说这只能称为键焓[5，6]。 以
为例，由光谱数据可知：
（g）→H（g）+OH（g） ΔH（298K）=502.1kJ/mol ΔH（298K）=423.4kJ/mol 显然，在H-O-H中拆散第一个H-O键与拆散第二个H-O键所需的能量不同，因此只能定义H-O键的键焓为
所以H-O键的键焓（462.8kJ/mol）只是一种平均数据，而462.8kJ/mol不能称为H-O键的键能。但由于历史和习惯的原因，许多教材都姑且将其称之为键能[5]。 3.键能和轨道能 由上述讨论可以看出，由表2中O-O键，O=O键，N-N键，N=N键和N≡N键等的热力学数据，显然不可能得出π键的键能大于σ键的键能。至于在N2分子中，确定存在着σ轨道的轨道能高于π轨道的轨道能，则属于另一种情况，起因于所谓的“s-p混杂”[7]。况且价键理论（VBT）中的键能与分子轨道理论（MOT）中的轨道能是2个不同的概念，因为价键理论和分子轨道理论历来就是关于分子结构的2个不同学派，此处不再做进一步探讨。 三、盖斯定律 盖斯定律是热力学中一个非常重要的定律，但描述时一定要注意使用条件。现行化学新教材（选修4）的描述为“不管化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。换句话说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。”[8]这就是盖斯定律。 在通行的大学化学教材中，在讨论到盖斯定律时，都要强调，严格说，盖斯定律只适用等压过程或等容过程[9-10]。在讲授热力学部分时，一定要指出：状态函数的改变量，如ΔH、ΔU和ΔS等，只与体系的始末态有关，与变化的途径无关。同时，也要指出：热和功是过程量，其值不仅与体系的始末态有关，而且一定跟变化的途径有关。而只有在等压过程或等容过程这样2个特殊的过程中，热效应才只与体系的始末态有关，而与变化途径无关，因为此时的
。由于ΔH和ΔU只与体系的始末态有关，故此时的
或
也只与体系的始末态有关，与变化的途径无关。 因此，由这个特殊过程（等压过程或等容过程）所得到的结论，一定不能随意推广到任意过程。也就是说，体系从初态经任意过程到达终态，该变化过程的热，不仅与反应的始末态有关，还与变化的途径有关。 确实，中学的教学与学生的学习有一定的阶段性，但知识的阶段性不应取代学术的严谨性。对一些中学生难于理解的内容，可指出结论的“近似性”或使用这些结论的条件，但不应给出一些不准确的信息。
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