Question

有几个高中化学问题

（1）如何从金属键的角度解释：向纯铁中加入其他物质会改变纯铁的性能？
（2）反应： 2HF==F2↑+H2↑（反应调价为电解，KF作催化剂）为什么能发生？
（3）反应：NaI+H3PO4==(△)NaH2PO4+HI↑中高价态的磷元素为什么不会被还原？
（4）简单解释双键和单键交替出现的有机物中π电子定域运动和离域运动的成因（尽量通俗，不要用有机教材的原话）
（5）已知下列化合物：CH2-CH2 H2N-NH2 HO-OH （乙烯 联氨 过氧化氢）
显然氧的电离能＞氮的电离能＞碳的电离能
那为什么共价键的强度恰好相反？请从不同角度（大于一个）解答
（6）请简单说明，为什么在三溴化铁、过氧化物作催化剂、加热的条件下用溴化氢做烯烃的加成反应时马氏规则不适用。
（7）简单解释为什么甲基是推电子集团，并列举常见的推电子官能团。
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以下是我采纳的最佳答案（抱歉分只能给一个人啊）
1 y362165960
2 applezm公爵和bluepromiser的解释都OK
3 applezm公爵
4 y362165960
5 抱歉，是我的失误，上面的应该是电负性哈，
好像是 氧的第一电离能＜氮的第一电离能
个人认为y362165960的角度稍好（个人，个人……）
6 对自由基反应三个人的解释都很透彻，这局平手（个人偏向bluepromiser）
7 个人认为y362165960从杂化角度解释是正确的，公爵的解释后半段实用但前半段有点笼统（答卷的时候肯定不带这么答的……）。bluepromiser的解释……看着有点别扭。（不能喻之于怀，直觉吧……）
y362165960采纳的最多，公爵和blue委屈您二位了。
感谢喜欢化学的同胞们！

Answer 1

1. 纯铁中 存在的是是金属键 存在金属能带（有兴趣看一下能带理论简介，简单地说就是分子轨道的叠加）
加入其他物质后，让分子轨道发生改变，能带自然发生改变（比如导带中电子数量，或者禁带的能量差之类的），从而导致金属性质的改变；

2. KF实际上是电解质，电解的HF也不是溶液，而且电解装置为耐氟材料（莫奈尔合金之类的），你只需要计算一下H2+F2=2HF的电极电势，加的电压只要大于该数值即可发生反应，主要原因是热力学上当ΔG=-nFE=-RTlnK=0时为平衡态，只要E加大，ΔG小于零，即可发生反应，建议电压稍大才能让该反应在动力学上可以发生。

3.磷酸不具有氧化性，而且I-的还原性也没强到哪里去，起码电极电势（I2、I-）还是大于零的，基本可以这么认为，也可以查一下电极电势表，计算一下就可以了。相信你能提出这种问题，这种能力还是有的。

4.双键和单键交替出现的有机物中，其实际键型并非单双键交替的，而是结构式上必须画成单双键交替的样子。实际形式应该是每个C原子采取sp2杂化，利用sp2杂化轨道成C-C和C-H键，利用未杂化而又垂直于sp2杂化轨道平面的n个2p轨道形成一个大π键，如果为两中心两电子π键则为定域，若为n中心n电子π键则会发生离域，意思就是n个p轨道组成的大π键中，电子不属于每个原子而是属于整个大π键（分子轨道），并且在整个π轨道中离域运动。

5.角度1 电离能和键的强度关系并不大。。。不知道这算不算一个角度
角度2 C-C单键键能是所有同核双原子分子中键能最大的一个 这个是实验数据
角度3 电离能大 说明电负性强 说明电子离核近 说明成键后键长短 说明电子云密度大 说明电子之间斥力大 说明键不稳定。。。
角度4 乙稀和联氨中 C N分别以sp2杂化轨道成键 而双氧水中O以sp3杂化轨道成键 s轨道成分少 说明核对电子吸引力小 所以键不稳定
角度5 暂时么想到 想到了补充

6.那个是反马氏规则，FeBr3中 会有反应FeBr3+HBr=FeBr4-+H+ 其中H+正好能让过氧化物中的过氧键打开 生成RO·， RO·又会和HBr反应 生成ROH和Br· 之后Br·和烯烃发生自由基加成
马氏：Br在H少的一边，生成的中间体不稳定
反马氏：Br加到H多的一边，中间体稳定
注：自由基的稳定性与碳正离子类似，取代越多的自由基越稳定。
最后发生反应形成的自由基从另一分子HBr夺取氢，反应的总体结果是氢加到了取代较多的碳原子上。

7.你就看成键的两原子之间的电负性就行，要考虑杂化。-CH3中 C是sp3杂化轨道
和sp2杂化轨道成键 则电子会被Sp2杂化轨道吸走 可以这么理解
还有一种叫π推电子，就是如-OH -NH2之类的 有空余的p轨道且有电子能与大π键共轭则会发生推电子效应

Answer 2

额的神啊！进错了，sorry~~~~~~~~~扶墙出。。。。

Answer 3

（1）因为加入的物质会破坏原有的金属键
（2）电解是最强的氧化还原手段，而且KF + HF = KHF2，产物是离子化合物
（3）H3PO4的氧化性不够，不能氧化HI（氧化性H3PO4＜H+，而氢碘酸存在证明H+不能氧化I-）
（4）单双键交替的结构使得2、3位C原子的p轨道也有重叠，故π电子离域。
（5）没懂……
（6）Fe3+是较强的Lewis酸，会帮助产生H+：FeBr3 + HBr → FeBr4- + H+。而H+正是HBr与烯烃进行亲电加成的亲电试剂；而在过氧化物存在时，加成不是亲电加成，而是自由基加成，反应的第一步是ROOR → 2RO·，进而引发反应（类似于烷烃的卤代）。两者的卤素原子位置不同的原因是，离子中稳定性顺序是H+＞Br+，而自由基中的稳定性是Br·＞H·，所以离子反应中是H+进攻，而自由基反应中是Br·进攻。
（7）H3C-C结构中，C-H是极性键，C原子有形式负电荷，由于电性排斥的原因，会推动C-C键的电子对向另一方，所以CH3-是推电子基团

Answer 4

这些问题已经不是简单的高中习题了。

1、加入其它物质，对纯铁中的金属键有一定的影响，有的甚至形成了一定的共价键，而导致性质的改变。
注意，化学键之间并没有绝对的界限，如，非极性键、极性键、离子键之间，就以电负性差来判断。

2、这是在通电条件下的电解反应，类似，H2O电解生成H2和O2，而加入KF是为了增加导电性，因为HF是共价化合物，液态时是不导电的，加入KF后，F-与HF通过氢键形成[HF2]-，就可以导电了。

3、H3PO4是非氧化性酸，其中的P虽然是最高价，但是由于形成了很稳定的PO4^3-，所以并不具有强氧化性。

4、单双键交替后，由于C原子都是平面型的结构，就相当于原子都在一个平面上，于是在垂直于这个平面上的电子就可以形成一个大派键，就具有了一定的流动性，即离域性。
而单个的派键，由于电子限制在两个原子之间，因此就具有定域性，即不能大范围的流动。

5、共价键的强度与电离能之间并没有关系，而是与原子的半径，电子云的重叠程度更有关系，C原子半径略大，O原子半径更小，所以O原子周围的电子云密度更大，即电子之间的斥力也就更大，所以，-O-O-键易断，即过氧键很不稳定，易断，一般就表现出较强的氧化性，而斥力较小的-C-C-则比较稳定，也使得大量的有机物可以通过C连接。

6、烯烃在与HBr加成时，条件不同，反应的机理也不同，加成的规则也不同。
若是酸催化，机理是亲电加成，取决于中间体C+离子的稳定性，所以遵守马氏规则。
若是过氧化物催化，则机理是自由基反应，取决于中间体自由基的稳定性，所以遵守的就是反马氏规则。
本质是，C+离子的稳定性顺序与自由基的顺序正好相反。

7、吸电子基团、推电子基团的判断，涉及到电子效应的分析，有诱导效应、共轭效应等多种效应的综合。但是有一个较简单的判断方法，就是看这个原子团中，直接结合的哪个原子的形式化合价。如，-CH3，直接结合的C相当于-3价；-OH，直接结合的O，相当于-1价；-NH2，直接结合的N，相当于-2价，这些就都是推电子基团。而，-NO2，直接结合的N，相当于+4价；-CHO，直接结合的C，相当于+1价；-COOH，直接结合的C，相当于+3价，这些就都是吸电子基团。

Answer 5

现在高中化学需要仰望了~