1.为什么AlCl3是共价化合物?
【答】金属元素与非金属元素形成的化合物通常是离子化合物,如NaCl、K2S等,但AlCl3是共价化合物。AlCl3的熔点192.4℃(2.5个大气压),沸点为177.8℃(沸点比熔点低是因为测定AlCl3熔点需加压,因而使得熔点升高)。AlCl3在熔融态、气态和非极性溶剂中均以二聚体Al2Cl6的形式存在。(如图所示)
这是因为三价铝离子的半径过小,电荷密度高,导致了阴离子的变形,使离子型向共价型移动。Al是缺电子原子,有空的p轨道,Cl原子有孤对电子,两个AlCl3分子间能发生Cl→Al的电子授予和接受作用,形成氯桥配合物。
其实,除碱金属、碱土金属(Li、Be除外)之外,大多数的氯化物、溴化物和碘化物,如BeCl2、HgCl2、SnCl4、FeCl3、BiCl3等以及相应的溴化物、碘化物等均为共价化合物,但AlF3(熔点1040℃,沸点1260℃,熔融状态时能导电)MgF2(熔点1250℃,沸点2260℃,熔融状态时能导电)等为离子型化合物。
2.为什么臭氧(O3)是极性分子?
【答】单质分子中的共价键并非都是非极性键,单质分子也并非都是都是非极性分子,根据杂化理论,臭氧(O3)分子的价键结构如图所示。
根据杂化轨道理论,O3分子中除O原子间均存在δ键外,在三个O原子之间还存在一种4个电子的离域大∏键,大∏键是由sp3杂化的中心O原子上未杂化的两个电子占据的的p轨道和两个端基O原子的单电子占据的p轨道从侧面重叠而形成的。可见,中心O原子在形成大∏键时多拿出一个电子(即提供两个电子)。由于大∏键的电子云是趋向平均化的,平均化后就相当于中心O原子失去部分负电荷,端基O原子得到部分负电荷,因而O3中的O-O键是极性的,又由于O3分子为角形分子,两个O-O键的极性不能相互抵消,所以O3分子为极性分子。臭氧的沸点为160.60K,远远高于O2的沸点90K;标准状况下,臭氧在水的溶解度为氧气的10倍,这些均与臭氧分子的极性有关。
3.碳酸氢钠固体分解温度在200摄氏度以上,那么碳酸氢钠溶液中能分解吗?
【答】碳酸氢钠在有水的情况下更容易分解,50多摄氏度就可以完全分解。
4.为什么NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小?
【答】一般来说,碳酸酸式盐的溶解度大于碳酸正盐,但NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小,这是因为,氢键不仅存在于共价化合物中,也存在于某些离子晶体中。在NaHCO3的水溶液中,溶质之间形成氢键如图所示,使分子间发生了缔合作用,从而降低了溶解度。类似的还有钾、铵的碳酸氢盐的溶解度反常地低于其对应的正盐。