用基本原理引领元素化学教学
胡锴, 蔡苹, 张静, 彭天右, 程功臻

Guiding the Teaching of Chemistry of the Elements Using Basic Principles
Kai Hu, Ping Cai, Jing Zhang, Tianyou Peng, Gongzhen Cheng
表1 元素化学章节中的讨论内容和对应化学原理
章节课堂重点讨论内容与对应化学原理
碱金属和碱土金属IA、IIA金属的物理性质及变化规律:金属键、原子排列
IA、IIA金属活泼性、电极电势与电离能的变化:热力学循环、水合热、强度过程的条件
IA、IIA金属单质制备:电解法和金属交换法所涉及到的反应热力学和动力学
金属氧化物、过氧化物和超氧化物的稳定性问题:软硬酸碱
盐的溶解性:巴索洛规则、晶格能的使用条件、相似相溶原理
氢氧化物的碱性:酸式电离、碱式电离、酸碱性、离子势
含氧酸盐的热稳定性:化学键、离子极化理论
锂的特殊性:对角线规则、离子势
锂离子电池:氧化还原反应
硼族元素
硼单质的晶体结构及性质:B12的成键特点、利用软硬酸碱理论讨论硼的亲氧亲氟性
硼烷:缺电子性、氨硼烷结构与储氢、多中心多电子键的成键特点
硼的氧化物和卤化物:化学键、软硬酸碱理论、路易斯酸的酸性和离域π键
铝的性质:原子结构阐明两性、缺电子性讨论分子的二聚
Tl(I)–Tl(III)的氧化还原性:惰性电子对效应
碳族元素碳的同素异形体:化学键的类型与性质、原子簇的化学键理论
碳还原性:利用化学反应热力学讨论艾林罕姆图
单质硅:硅的提纯方法、区域熔炼、反应耦合、化学反应热力学和动力学
硅的氧化物和卤化物:Si―O的四面体;硅的含盐酸及其盐:多聚、分子筛、化学键理论
Se和Pb的化学性质:两性和惰性电子对效应、原子结构和化学键
氮族元素
氮的氢化物:不同氢化物的还原性和稳定性结构、杂化理论、电极电势
氮的氧化物:结构、氧化性
磷:P4、P―O四面体,与Si类比
含氧酸:结构(d–p π配键)、缩聚
浓酸的氧化性和酸性:电离理论及分子结构
卤化物水解(专题讨论)
氧族元素氧的成键:化学键理论
过氧/多硫化物:结构、性质、制备
硫的含氧酸:结构与性质、化学键(d–p π配键)、鲍林规则、缩聚、电离
卤素元素
氟的特殊性:离子势、键合特点、反应性
各种单质制备、HX制备:电极电势与反应
卤化物、拟卤素、卤素互化物:水解、稳定性、键合、VSEPR
卤素的含氧酸及其盐:稳定性、结构、氧化性、酸性
第四周期的次周期性(小结)
氢和惰性气体氢的成键特点(总结):H+,H?,氢键、氢桥、极化与反极化
同位素分离:单质的物理性质、原子结构、化学键
氢和惰性气体金属氢:金属键
储氢:形式和条件、结构与性质(结合原理讨论不同储氢方法的特点)
稀有气体的发现:从热力学和结构的角度分析
稀有气体化合物结构:VSEPR、化学键、分子轨道
铜锌副族ds区副族元素成键特点:从原子结构与周期律和热力学循环等角度讨论,铜锌副族元素因为d轨道作为价层故其键合能力和方式不同于碱金属和碱土金属
铜族的化合物:不同条件下Cu(I)和Cu(II)化合物的相对稳定性及其转化条件(比如固相和水溶液体系,水溶液和液氨溶液体系,稳定性、电极电势、溶剂化热)
Cu(II)配位:姜泰勒效应、晶格能、Cu(I)的配位特点
Ag(I)、Au(III)的稳定性(热力学循环)及配位特点
锌副族:Zn(II)两性、Hg(I)和Hg(II)的转化、配位、氧化还原和平衡
钛钒副族
Ti冶炼:多方法对比(补充讲解用TiI4提纯Ti单质的原理,金属单质的制备总结)
Ti化合物及性质:Ti(IV)、Ti(III)的颜色及其产生原因,和配合物结合起来;氧化还原反应
TiO2在太阳能电池中的广泛应用、Ti的化合物的水解
Zr、Hf分离:分离技术(格拉汉姆定律的应用)、镧系收缩
钒的含盐酸盐:钒的化合物的颜色、丰富的氧化态之间的转化
铬锰副族
Cr的性质:通过标准电极电势讲解Cr(II)的不稳定性及醋酸铬中Cr-Cr四重键的特殊存在
Cr(III)的两性Cr(VI)含氧酸在pH不同时的存在形式及氧化还原能力:键合特点、酸碱性影响、氧化还原性
Mn的性质:氧化还原性和稳定性;元素电势图;Mn的化合物在化学反应过程中的动力学问题,影响实验现象的观察
金属-金属多重键:[Re2Cl8]2?、多重键理论
铁系和铂系Fe:稳定性;Fe(II)、Fe(III)、FeO42?(VI)转化及合成中条件控制的问题
元素电势图、条件电势、金属原子簇化学
Co和Ni性质:Co(III)、Ni(IV)的存在及稳定性
Co(II)、Co(III)水中稳定性差异:热力学活性和动力学活性分析
铁系和铂系配合物:晶体场理论;立体化学;软硬酸碱,强调d8电子构型易形成平面正方形配合物的原因
多羰基化合物:18电子规则、软硬酸碱、晶体场理论
颜色:荷移跃迁、d–d跃迁