你中有我，我中有你 也谈“氧化铝是离子化合物，还是共价化合物？”
日期： 2005-04-26 13:05:54
出处：作者：福建仙游私立一中 特级教师 张明昭 点击率： 13
傍晚，《数字世界报e教育》的夏编辑来电话，说是请教个问题：“氧化铝是离子化合物，还是共价化合物？” “这不好说，氧化铝有三种晶型??” 我当时回道。 “按中学的知识该是啥？”他又问。 “是过渡型的吧，有离子化合物的成分，也有共价化合物的成分。” “那如果是高考题，该怎么答题？”他追问。 我说：“看题目信息吧，具体问题具体分析。” 他听了很高兴，说：“就是您了，我想请你马上就这个问题写一篇文章，要结合高考的题目来分析。” 原来，K12教学区化学论坛贴了张有意思的帖子，引起了热气腾腾的一场讨论??“氧化铝是离子化合物，还是共价化合物？”最终是公说公有理，婆说婆有理，落了个没结论。敏锐的夏编辑一看是个好话题，便想让我来做个终结版。 我这才明白，自己惹上麻烦啦。可刚应下来，不好打退堂鼓吧。便硬着头皮向K12论坛而来。一看，里边的讨论果然热乎，观点嘛分成了三大门派??
第一门派是“离子门”，他们认定“氧化铝是离子化合物”，人数众多，气势最盛，一副不容置疑的样子，说出了三大理由： ① 大多数的金属氧化物均属于离子化合物； ② 氧化铝熔融电解制金属铝，可知它熔融时电离出铝离子、氧离子，非离子晶体莫属； ③ 查书、问老师，都说是“离子化合物”。 此外，还用了一些超过中学知识的理由??电负性的差很大；三方晶系，六方紧密堆积结构等。虽说是一知半解，却可以看出该派人强马壮，弹药充足。 而且，他们更祭出了一招杀手锏??2000年上海高考题的标准答案。
第二门派是“原子门”，人数不多，弹药不足，更有个别人见势不妙，中途叛逃，他们提出的理由是： ①从物理性质看：硬度仅仅次于金刚石，可用作手表的轴承,熔点也非常的高,非原子晶体莫属。 ②用了类推的招：NaCl是离子化合物,Na2O是离子化合物：AlCl3是共价化合物 Al2O3 肯定是共价化合物了。
以上两派争得不可开交之际，“过渡门”的人来了，呵，他们的观点与老夫却有些相似（你们看过前文便知）。主要代表物是江西的“bird”，他的帖子我转摘于下： 氧化铝有多种变体,其中最为人们所熟悉的是α型氧化铝和γ型氧化铝，二者均为白色无定形粉末。自然界存在的刚玉为α型氧化铝,该晶体属于六方紧密堆积构型,氧原子按六方紧密堆积方式排列,6个氧原子围成一个八面体,在整个晶体中有三分之二的八面体孔穴为铝原子所占据。由于这种紧密堆积结构,再加上晶体中铝离子与氧离子之间的吸引力强,晶格能大,所以α型氧化铝的熔点(2288K)和硬度(8.8)都很高。结论是：刚玉属于离子晶体。 γ型氧化铝只在低温条件下存在,强热至1273K可转化为α型氧化铝, γ氧化铝晶体属于立方面心紧密堆积构型,铝原子不规则地排列在由氧原子围成的八面体和四面体孔穴中。还有一种为β型氧化铝,有离子传导能力(允许钠离子通过) 金属铝表面的氧化铝薄膜为氧化铝的另外一种变体。 严格地说,氧化铝属于过渡型化合物,其主要为离子型而含部分共价型。
应该说：这位网友说得蛮完整的，诚如这位网友所言：“氧化铝属于过渡型化合物”，但主要表现为共价性还是离子性呢？却是众说纷纭，并没有形成定论??科学界向来提倡“百花齐放”，这是很正常的现象。其实，铝在地壳中的含量相当高,主要以铝硅酸盐矿石存在，以铝-氧共价键为其特征。这也正是氢氧化铝两性电离的原因。 限于中学知识，这问题很难说清楚。不过，夏编辑盛情相邀，我也只好勉为其难了。还好，我看到许多同学用了“电负性”、“三方晶系”、“密堆积”、“八面体空隙”等术语，知道有许多同学通过化学竞赛学了好多东西，对下面的讲解便觉得有些信心了。
有位“niutao989”网友的说法，不知大家注意到没有??其实共价、离子没有严格的界限,典型的离子晶体CsCl也只有92%的离子成分……；这便是问题的要害，共价键与离子键之间本并没有绝对的区别。我曾看过外国的一些中学课本，里面对化学键的描述与我们的教科书完全不同??书中没有极性键的概念，用“含有30%的离子键成分”等说法来表述。一般把“含有60%以上离子键成分”的化合物称为离子化合物。还有一种理论则从另一角度来阐述这一问题??就是许多网友提到的“离子极化”，这一理论首先把化合物中的不同原子看成离子，然后阴、阳离子之间的互相作用使它们逐渐靠拢，甚至重叠为共价键。所以，离子化合物与共价化合物之间常常是??你中有我，我中有你。
那么，一般情况下我们应该怎样判别呢？判别的方法不外乎以下两种： （1）根据晶体结构微观知识来确定：
①理论推理：可以用一些网友提到的“电负性差”及“离子极化”等理论，不过，用的是大学知识，而且只是一些估测方法，缺乏严谨的定量体系。
②结构测定：晶体结构的测定（如：x射线衍射法等）近年来发展神速，测定方法与数据已形成一套完整的体系，具有重要参考价值，但涉及比较高深的内容，不说也罢。
（2）根据晶体的宏观性质来判断：就中学知识而言，这倒是一条捷径。
① 熔融导电问题：许多网友已提到这个问题；
② 熔点高低问题：熔点较高的是离子晶体，熔点较低的是分子晶体，熔点非常高的往往是原子晶体。
对于氧化铝，用以上两条根据一套，糟了，出现矛盾。出现矛盾啥办？抓主要矛盾嘛：
以上②的标准有人为规定之嫌（有的书规定“熔点200℃”为离子晶体与分子晶体的分界，有的书则规定的更高些），①一般视为更充分的理由??
“离子门”之所以门徒众多，盖因此耳。 但是，且慢??氧化铝的的电解是真正意义上的“熔融电解”吗？其实，熔融的是冰晶石，氧化铝只是分散质，分散于液态的冰晶石中而已，熔液中的阴离子是复杂的原子团，并非简单氧离子。查一查前几年的全国化学初赛的试题，有一题考的是“将氯化铝熔于氯化钠的熔融液中电解会生成铝”的知识点，能因此说：“氯化铝是离子化合物吗？”
同样的，盐酸在水溶液中完全电离，能因此说氯化氢是离子化合物吗？答案显然是否定的。 那书上不是明明白白写着??“刚玉型结构的离子晶体”吗？“离子门”的众门徒很有底气地说：“随便翻开哪本书，看看去！”是的，你只要翻开大学《结构化学》课本，就可以找到这白纸黑字。这又能说明什么呢？说明“刚玉就是离子晶体”？参加化学竞赛的同学都知道，离子晶体的四大典型晶体类型之一硫化锌型，所有的参考书都特别提示：硫化锌是共价化合物。其实，硫化锌型的“离子晶体”绝大多数是共价化合物。正应了张老师前面说过的一句话：你中有我，我中有你。 造化如此之奇妙，又岂是区区几种类型所能了之？
说到这里，有同学发问了??张老师，你究竟是什么意思？ 呵，我的意思清楚得很??学化学，要掌握精髓，而不是死记硬背。“氧化铝是离子化合物，还是共价化合物？”这个问题，不该是中学讨论的问题，科学家尚且众说纷纭，一个中学生能搞懂吗？ 在科技高度发达的今天，以人为控制条件来实现晶体类型的转化，已不是一件难事??1985年，科学家通过激光汽化石墨，使之转化为富勒烯；1999年，在高压下把干冰转为原子晶体已获得成功；目前，科学家正在努力将分子晶体的氢转化为金属氢，金属氢是理想的高温超导材料和太空能源，这项成果一旦走出实验室，我们的生活面貌将会为之一新。
当前，化学教育中兴起ＳＴＳ（科学－技术－社会）理念之风，高考试卷体现出和生活、科学相联系的命题趋势。为应对新课程改革下化学高考，必须拓宽学生的知识面，让学生学会去发现、观察、思索、探究化学原理，而不是死记硬背那些空洞的概念。 以下略举几例以飨读者??
例1．下列物质属于原子晶体的化合物是：
A.金刚石 Ｂ.刚玉 Ｃ.二氧化硅 Ｄ.干冰
附注：本题为2000年的上海高考题第二小题，题目已注明“只有一个正确选项”。 注意了：它是单选题！所以，答案中只有Ｃ，没有Ｂ。我想，任何同学都不会选错的。氧化铝是有争议的，而二氧化硅却铁板钉钉是原子晶体。高考总不会把这种有争议的选项拿去做多选题吧。
例2．已知有关物质的溶沸点数据如下表：
MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3
熔点/℃ 2852 2072 714 190（2.5×105Pa）
沸点/℃ 3600 2980 1412 18.72
请参考上述数据填空和回答问题:
（1）工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。为什么不用电解MgO的方法生产镁；也不用电解AlCl3的方法生产铝？
（2）设计可靠的实验证明MgCl2、AlCl3所属的晶体类型，其实验方法是 。
点拨：本题涉及熔融电解，故解答本题时，应把Al2O3视为离子晶体方可正确作答。 答案：（1）因为MgO的熔点远高于MgCl2，故电解熔融MgO将需要更高的温度，不便于操作。观察表中数据可知，AlCl3易升华，熔沸点低，故属于分子晶体，不存在离子，熔融时不能导电，不能被电解。
（2）将两种晶体加热到熔化状态，MgCl2能导电，AlCl3不能导电，故证明MgCl2为离子晶体，AlCl3为分子晶体。
例3．Al2O3晶体类型存在争议，有人认为是离子晶体，有人认为是原子晶体。
（1）如果你是“离子晶体”论的支持者，请你举出你的论据：
（2）如果你是“原子晶体”论的支持者，请你举出你的论据： 点拨：近年来，这样的开放型题目多起来了，这些题目充分体现了科学探究的精神，十分符合新课改的趋势。解答此类题的重点是抓住化学知识之精髓，死记硬背的人又怎能作答？至于本题的答案嘛，我想还是让同学们自己来做吧。
日期： 2005-04-26 13:05:54
出处：作者：福建仙游私立一中 特级教师 张明昭 点击率： 13
傍晚，《数字世界报e教育》的夏编辑来电话，说是请教个问题：“氧化铝是离子化合物，还是共价化合物？” “这不好说，氧化铝有三种晶型??” 我当时回道。 “按中学的知识该是啥？”他又问。 “是过渡型的吧，有离子化合物的成分，也有共价化合物的成分。” “那如果是高考题，该怎么答题？”他追问。 我说：“看题目信息吧，具体问题具体分析。” 他听了很高兴，说：“就是您了，我想请你马上就这个问题写一篇文章，要结合高考的题目来分析。” 原来，K12教学区化学论坛贴了张有意思的帖子，引起了热气腾腾的一场讨论??“氧化铝是离子化合物，还是共价化合物？”最终是公说公有理，婆说婆有理，落了个没结论。敏锐的夏编辑一看是个好话题，便想让我来做个终结版。 我这才明白，自己惹上麻烦啦。可刚应下来，不好打退堂鼓吧。便硬着头皮向K12论坛而来。一看，里边的讨论果然热乎，观点嘛分成了三大门派??
第一门派是“离子门”，他们认定“氧化铝是离子化合物”，人数众多，气势最盛，一副不容置疑的样子，说出了三大理由： ① 大多数的金属氧化物均属于离子化合物； ② 氧化铝熔融电解制金属铝，可知它熔融时电离出铝离子、氧离子，非离子晶体莫属； ③ 查书、问老师，都说是“离子化合物”。 此外，还用了一些超过中学知识的理由??电负性的差很大；三方晶系，六方紧密堆积结构等。虽说是一知半解，却可以看出该派人强马壮，弹药充足。 而且，他们更祭出了一招杀手锏??2000年上海高考题的标准答案。
第二门派是“原子门”，人数不多，弹药不足，更有个别人见势不妙，中途叛逃，他们提出的理由是： ①从物理性质看：硬度仅仅次于金刚石，可用作手表的轴承,熔点也非常的高,非原子晶体莫属。 ②用了类推的招：NaCl是离子化合物,Na2O是离子化合物：AlCl3是共价化合物 Al2O3 肯定是共价化合物了。
以上两派争得不可开交之际，“过渡门”的人来了，呵，他们的观点与老夫却有些相似（你们看过前文便知）。主要代表物是江西的“bird”，他的帖子我转摘于下： 氧化铝有多种变体,其中最为人们所熟悉的是α型氧化铝和γ型氧化铝，二者均为白色无定形粉末。自然界存在的刚玉为α型氧化铝,该晶体属于六方紧密堆积构型,氧原子按六方紧密堆积方式排列,6个氧原子围成一个八面体,在整个晶体中有三分之二的八面体孔穴为铝原子所占据。由于这种紧密堆积结构,再加上晶体中铝离子与氧离子之间的吸引力强,晶格能大,所以α型氧化铝的熔点(2288K)和硬度(8.8)都很高。结论是：刚玉属于离子晶体。 γ型氧化铝只在低温条件下存在,强热至1273K可转化为α型氧化铝, γ氧化铝晶体属于立方面心紧密堆积构型,铝原子不规则地排列在由氧原子围成的八面体和四面体孔穴中。还有一种为β型氧化铝,有离子传导能力(允许钠离子通过) 金属铝表面的氧化铝薄膜为氧化铝的另外一种变体。 严格地说,氧化铝属于过渡型化合物,其主要为离子型而含部分共价型。
应该说：这位网友说得蛮完整的，诚如这位网友所言：“氧化铝属于过渡型化合物”，但主要表现为共价性还是离子性呢？却是众说纷纭，并没有形成定论??科学界向来提倡“百花齐放”，这是很正常的现象。其实，铝在地壳中的含量相当高,主要以铝硅酸盐矿石存在，以铝-氧共价键为其特征。这也正是氢氧化铝两性电离的原因。 限于中学知识，这问题很难说清楚。不过，夏编辑盛情相邀，我也只好勉为其难了。还好，我看到许多同学用了“电负性”、“三方晶系”、“密堆积”、“八面体空隙”等术语，知道有许多同学通过化学竞赛学了好多东西，对下面的讲解便觉得有些信心了。
有位“niutao989”网友的说法，不知大家注意到没有??其实共价、离子没有严格的界限,典型的离子晶体CsCl也只有92%的离子成分……；这便是问题的要害，共价键与离子键之间本并没有绝对的区别。我曾看过外国的一些中学课本，里面对化学键的描述与我们的教科书完全不同??书中没有极性键的概念，用“含有30%的离子键成分”等说法来表述。一般把“含有60%以上离子键成分”的化合物称为离子化合物。还有一种理论则从另一角度来阐述这一问题??就是许多网友提到的“离子极化”，这一理论首先把化合物中的不同原子看成离子，然后阴、阳离子之间的互相作用使它们逐渐靠拢，甚至重叠为共价键。所以，离子化合物与共价化合物之间常常是??你中有我，我中有你。
那么，一般情况下我们应该怎样判别呢？判别的方法不外乎以下两种： （1）根据晶体结构微观知识来确定：
①理论推理：可以用一些网友提到的“电负性差”及“离子极化”等理论，不过，用的是大学知识，而且只是一些估测方法，缺乏严谨的定量体系。
②结构测定：晶体结构的测定（如：x射线衍射法等）近年来发展神速，测定方法与数据已形成一套完整的体系，具有重要参考价值，但涉及比较高深的内容，不说也罢。
（2）根据晶体的宏观性质来判断：就中学知识而言，这倒是一条捷径。
① 熔融导电问题：许多网友已提到这个问题；
② 熔点高低问题：熔点较高的是离子晶体，熔点较低的是分子晶体，熔点非常高的往往是原子晶体。
对于氧化铝，用以上两条根据一套，糟了，出现矛盾。出现矛盾啥办？抓主要矛盾嘛：
以上②的标准有人为规定之嫌（有的书规定“熔点200℃”为离子晶体与分子晶体的分界，有的书则规定的更高些），①一般视为更充分的理由??
“离子门”之所以门徒众多，盖因此耳。 但是，且慢??氧化铝的的电解是真正意义上的“熔融电解”吗？其实，熔融的是冰晶石，氧化铝只是分散质，分散于液态的冰晶石中而已，熔液中的阴离子是复杂的原子团，并非简单氧离子。查一查前几年的全国化学初赛的试题，有一题考的是“将氯化铝熔于氯化钠的熔融液中电解会生成铝”的知识点，能因此说：“氯化铝是离子化合物吗？”
同样的，盐酸在水溶液中完全电离，能因此说氯化氢是离子化合物吗？答案显然是否定的。 那书上不是明明白白写着??“刚玉型结构的离子晶体”吗？“离子门”的众门徒很有底气地说：“随便翻开哪本书，看看去！”是的，你只要翻开大学《结构化学》课本，就可以找到这白纸黑字。这又能说明什么呢？说明“刚玉就是离子晶体”？参加化学竞赛的同学都知道，离子晶体的四大典型晶体类型之一硫化锌型，所有的参考书都特别提示：硫化锌是共价化合物。其实，硫化锌型的“离子晶体”绝大多数是共价化合物。正应了张老师前面说过的一句话：你中有我，我中有你。 造化如此之奇妙，又岂是区区几种类型所能了之？
说到这里，有同学发问了??张老师，你究竟是什么意思？ 呵，我的意思清楚得很??学化学，要掌握精髓，而不是死记硬背。“氧化铝是离子化合物，还是共价化合物？”这个问题，不该是中学讨论的问题，科学家尚且众说纷纭，一个中学生能搞懂吗？ 在科技高度发达的今天，以人为控制条件来实现晶体类型的转化，已不是一件难事??1985年，科学家通过激光汽化石墨，使之转化为富勒烯；1999年，在高压下把干冰转为原子晶体已获得成功；目前，科学家正在努力将分子晶体的氢转化为金属氢，金属氢是理想的高温超导材料和太空能源，这项成果一旦走出实验室，我们的生活面貌将会为之一新。
当前，化学教育中兴起ＳＴＳ（科学－技术－社会）理念之风，高考试卷体现出和生活、科学相联系的命题趋势。为应对新课程改革下化学高考，必须拓宽学生的知识面，让学生学会去发现、观察、思索、探究化学原理，而不是死记硬背那些空洞的概念。 以下略举几例以飨读者??
例1．下列物质属于原子晶体的化合物是：
A.金刚石 Ｂ.刚玉 Ｃ.二氧化硅 Ｄ.干冰
附注：本题为2000年的上海高考题第二小题，题目已注明“只有一个正确选项”。 注意了：它是单选题！所以，答案中只有Ｃ，没有Ｂ。我想，任何同学都不会选错的。氧化铝是有争议的，而二氧化硅却铁板钉钉是原子晶体。高考总不会把这种有争议的选项拿去做多选题吧。
例2．已知有关物质的溶沸点数据如下表：
MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3
熔点/℃ 2852 2072 714 190（2.5×105Pa）
沸点/℃ 3600 2980 1412 18.72
请参考上述数据填空和回答问题:
（1）工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。为什么不用电解MgO的方法生产镁；也不用电解AlCl3的方法生产铝？
（2）设计可靠的实验证明MgCl2、AlCl3所属的晶体类型，其实验方法是 。
点拨：本题涉及熔融电解，故解答本题时，应把Al2O3视为离子晶体方可正确作答。 答案：（1）因为MgO的熔点远高于MgCl2，故电解熔融MgO将需要更高的温度，不便于操作。观察表中数据可知，AlCl3易升华，熔沸点低，故属于分子晶体，不存在离子，熔融时不能导电，不能被电解。
（2）将两种晶体加热到熔化状态，MgCl2能导电，AlCl3不能导电，故证明MgCl2为离子晶体，AlCl3为分子晶体。
例3．Al2O3晶体类型存在争议，有人认为是离子晶体，有人认为是原子晶体。
（1）如果你是“离子晶体”论的支持者，请你举出你的论据：
（2）如果你是“原子晶体”论的支持者，请你举出你的论据： 点拨：近年来，这样的开放型题目多起来了，这些题目充分体现了科学探究的精神，十分符合新课改的趋势。解答此类题的重点是抓住化学知识之精髓，死记硬背的人又怎能作答？至于本题的答案嘛，我想还是让同学们自己来做吧。
