■浙江省金華市艾青中學(xué) 劉樹載

元素及其化合物是中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)之一,是解決化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中思維活動(dòng)的基礎(chǔ),沒(méi)有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí),就如同漏水的水桶,在解決問(wèn)題時(shí)就會(huì)千瘡百孔,漏洞百出。

一、思維定勢(shì),忽視進(jìn)程

例1取17.4gMnO2固體粉末與一定體積的濃鹽酸(含溶質(zhì)0.4mol)共熱制取氯氣(假設(shè)HCl揮發(fā)損失不計(jì)),下列敘述中正確的是( )。

A.反應(yīng)過(guò)程中MnO2作催化劑

B.鹽酸未完全反應(yīng)

C.鹽酸有一半被還原

D.反應(yīng)產(chǎn)生2.24L氯氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況)

錯(cuò)解：D

錯(cuò)因：靜態(tài)考慮反應(yīng)問(wèn)題,忽略鹽酸濃度變化引起還原性變化的事實(shí)。根據(jù)該反應(yīng)中量的關(guān)系:MnO2～4HCl,可知該反應(yīng)中MnO2過(guò)量,因此HCl完全反應(yīng)。又因該反應(yīng)中只有一半的HCl作還原劑(另一半為起到酸的作用),因此參加反應(yīng)的鹽酸有一半被氧化(0.2mol),得到2.24L的氯氣。

正解：依據(jù)反應(yīng):MnCl2+Cl2↑+2H2O,反應(yīng)過(guò)程中 MnO2作氧化劑,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,鹽酸的濃度下降,逐漸變稀,而稀鹽酸不能與MnO2反應(yīng),故鹽酸并未完全反應(yīng)。

答案：B

反思：在不同條件(如不同的濃度、溫度等)下,同種物質(zhì)的氧化性或還原性的強(qiáng)弱也有差異。由于稀鹽酸的還原性不如濃鹽酸強(qiáng),故稀鹽酸不能和MnO2反應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)室中若用濃鹽酸制備氯氣則一看加熱條件,二看鹽酸濃度。

例2剛好能溶解1g鋁的稀硝酸,最多能溶解鐵的質(zhì)量是(還原產(chǎn)物相同)( )。

錯(cuò)解：B

錯(cuò)因：忽視金屬的變價(jià)。鋁和硝酸反應(yīng)生成+3價(jià)的Al3+,鐵和硝酸反應(yīng)生成+3價(jià)的Fe3+,所以鋁和鐵的物質(zhì)的量相等。所以鐵的質(zhì)量是。

正解：因鐵過(guò)量,則全部生成亞鐵鹽。用電子守恒解題:2n(Fe)=3n(Al),n(Fe)=。

答案：D

反思：鐵作為一種變價(jià)金屬,是高考命題的熱點(diǎn)。因?yàn)殍F在強(qiáng)氧化性的酸如硝酸或濃硫酸中,生成三價(jià)的鐵鹽,而過(guò)量的鐵又能和三價(jià)的鐵鹽溶液繼續(xù)反應(yīng)生成亞鐵鹽。

二、一葉障目,忽視本質(zhì)

例3Al和NaOH溶液反應(yīng),氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為( )。

A.1∶1B.2∶1C.3∶1D.4∶1

錯(cuò)解：B

錯(cuò)因：誤認(rèn)為鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的氧化劑是氫氧化鈉和H2O。

根據(jù)上述反應(yīng)方程式得到鋁作還原劑,NaOH和H2O全作氧化劑,所以氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是2∶(2+2)=1∶2。

正解：鋁能將NaOH中的+1價(jià)的H還原嗎?當(dāng)然不能,因?yàn)榧词故沁€原性極強(qiáng)的金屬鈉也不能和氫氧化鈉反應(yīng)放出氫氣,氫氧化鈉作氧化劑很顯然是錯(cuò)誤的。鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是:2Al+6H2O==2Al(OH)3↓+3H2↑,2Al(OH)3+2NaOH==2NaAlO2+4H2O。

將上述反應(yīng)方程式相加得到反應(yīng)式:

2Al+2H2O+2NaOH==2NaAlO2+3H2↑

該反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目可按下式進(jìn)行分析:

Al與NaOH溶液反應(yīng),氧化還原反應(yīng)部分為2Al+6H2O==2Al(OH)3↓+3H2↑,氧化劑為H2O,還原劑為Al。所以是3∶1。

答案：C

反思：鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是鋁先和H2O反應(yīng)生成Al(OH)3和H2,生成的Al(OH)3再和氫氧化鈉反應(yīng)生成NaAlO2和H2O。為什么鋁單質(zhì)平時(shí)不和水反應(yīng)?是因?yàn)樯傻腁l(OH)3難溶于水,阻止了鋁和水的反應(yīng),鋁表面的氧化物也阻止了鋁和水的反應(yīng)。鋁是不能將氫氧化鈉中的H置換出來(lái)的,所以下列表示法是錯(cuò)誤的:

該錯(cuò)誤是同學(xué)們常犯的,也是試題中的陷阱。

例4氯氣和二氧化硫都有漂白性,若將等物質(zhì)的量的這兩種氣體同時(shí)作用于潮濕的有色物質(zhì),可以觀察到有色物質(zhì)( )。

A.立刻褪色 B.慢慢褪色

C.先褪色,后復(fù)原 D.顏色不褪

錯(cuò)解：A

錯(cuò)因：忽略了氯氣和二氧化硫的反應(yīng)。由于氯氣和二氧化硫均有漂白性,當(dāng)兩者混合時(shí),漂白作用加強(qiáng)。因此,氯氣和二氧化硫同時(shí)作用于潮濕的有色物質(zhì)時(shí),有色物質(zhì)將立即褪色。

正解：由于氯氣是一種強(qiáng)氧化劑,而二氧化硫是一種還原劑,當(dāng)兩者混合并遇到水時(shí),將發(fā)生氧化還原反應(yīng):Cl2+SO2+2H2O==2HCl+H2SO4。作用后的產(chǎn)物均不具有漂白性,因此有色物質(zhì)的顏色不會(huì)褪去。

答案：D

反思：沒(méi)有理解漂白性的實(shí)質(zhì),忽略了兩者相互混合時(shí)將發(fā)生反應(yīng)。“強(qiáng)強(qiáng)”未必一定“聯(lián)合”。

三、思維不嚴(yán),落入“陷阱”

例5把6mol銅粉投入含8mol硝酸和2mol硫酸的稀溶液中,則標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出的氣體的物質(zhì)的量為( )。

A.2mol B.3mol

C.4mol D.5 mol

錯(cuò)解：A

錯(cuò)因：該題利用稀硝酸的性質(zhì),設(shè)下了“陷阱”,很多同學(xué)只考慮到Cu與稀硝酸反應(yīng)而不與稀硫酸反應(yīng),很快寫出了化學(xué)反應(yīng)方程式:3Cu+8HNO3==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,從方程式可以看出,Cu在反應(yīng)中過(guò)量,按稀硝酸計(jì)算,生成的NO氣體的物質(zhì)的量為2mol,這樣,就恰好掉進(jìn)了命題人設(shè)置的“陷阱”而錯(cuò)選了答案A。

正解：事實(shí)上,Cu與稀硝酸反應(yīng)后生成的硝酸銅中還有硝酸根離子,同樣在硫酸中具有強(qiáng)氧化性,仍可以和過(guò)量的Cu粉反應(yīng)生成NO氣體。該題最好寫離子方程式計(jì)算:4H2O,從離子方程式可以看出,反應(yīng)時(shí)按的物質(zhì)的量之比為3∶8∶2進(jìn)行,而題中三者物質(zhì)的量之比為3∶6∶4。顯然,H+不足量,按H+計(jì)算,生成的NO氣體物質(zhì)的量為3mol。

答案：B

反思：物質(zhì)的性質(zhì)不能單單只停留于記住,更關(guān)鍵的是會(huì)靈活運(yùn)用,避開(kāi)命題人設(shè)置的每一個(gè)“陷阱”,以不變應(yīng)萬(wàn)變。

例6向下列溶液中分別加入鈉的小顆粒,溶液里無(wú)固體析出的是( )。

A.MgCl2溶液 B.Ca(OH)2飽和溶液

C.CuSO4溶液 D.鹽酸

錯(cuò)解：B

錯(cuò)因：對(duì)鈉與Ca(OH)2飽和溶液反應(yīng)不能正確認(rèn)識(shí),誤以為兩者不反應(yīng),或沒(méi)有理解Ca(OH)2的溶解度隨溫度升高而降低。

正解：鈉投入MgCl2溶液中發(fā)生反應(yīng):2Na+2H2O==2NaOH+H2↑,2NaOH+MgCl2==Mg(OH)2↓+2NaCl;鈉投入Ca(OH)2飽和溶液中,先與水反應(yīng)生成NaOH,反應(yīng)消耗了水,且反應(yīng)放出熱量,故仍會(huì)有Ca(OH)2固體析出;鈉投入CuSO4溶液中,發(fā)生反應(yīng):2Na+2H2O==2NaOH+H2↑,2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4;鈉投入鹽酸中,發(fā)生反應(yīng)2Na+2HCl==2NaCl+H2↑。

答案：D

反思：思維的嚴(yán)密性是指思維過(guò)程服從于嚴(yán)格的邏輯規(guī)則,從審題開(kāi)始,分析推導(dǎo)時(shí)環(huán)環(huán)相扣、前后呼應(yīng),考查問(wèn)題時(shí)嚴(yán)謹(jǐn)準(zhǔn)確,不出現(xiàn)思維“短路”現(xiàn)象,進(jìn)行運(yùn)算和推理時(shí)精確無(wú)誤。其中任意環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題,都可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)解情況。要記牢一些特殊的性質(zhì)、特殊的反應(yīng)等。

四、只顧表面,不顧本質(zhì)

例7下列各項(xiàng)正確的是( )。

A.鈉與水反應(yīng)的離子方程式:Na+H2O==Na++OH-+H2↑

C.鎂、鋁與沸水不可能反應(yīng)

D.鈉和硫酸銅溶液反應(yīng)的離子方程式:2Na+Cu2+==2Na++Cu

錯(cuò)解：D

錯(cuò)因：對(duì)金屬鈉的活潑性理解不透,僅從金屬活動(dòng)性順序表去盲目分析。

正解：鈉與水反應(yīng)的離子方程式:2Na+2H2O==2Na++2OH-+H2↑,A項(xiàng)錯(cuò)誤。鐵在高溫下與水蒸氣的反應(yīng):3Fe+4H2O(g),B項(xiàng)正確。鎂可以與熱水反應(yīng),鋁可以與沸水反應(yīng),C項(xiàng)錯(cuò)誤。鈉先與水反應(yīng),生成的氫氧化鈉和硫酸銅發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),離子方程式:2Na+2H2O+Cu2+==Cu(OH)2↓+H2↑+2Na+,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案：B

反思：鈉和鹽溶液反應(yīng),不能置換出鹽中的金屬,這是因?yàn)榻饘訇?yáng)離子在水中一般是以水合離子形式存在,即金屬離子周圍有一定數(shù)目的水分子包圍著,不能和鈉直接接觸。這就告訴我們?cè)趯W(xué)習(xí)一些概念和物質(zhì)性質(zhì)時(shí)要深入分析其特征和本質(zhì),否則,很容易被假象迷惑,作出錯(cuò)誤的判斷。

例8物質(zhì)灼燒時(shí),焰色反應(yīng)為黃色,下列判斷正確的是( )。

A.該物質(zhì)一定是鈉的化合物

B.該物質(zhì)一定含鈉元素

C.該物質(zhì)一定是金屬鈉

D.確定該物質(zhì)一定不含鉀元素

錯(cuò)解：AD

錯(cuò)因：對(duì)焰色反應(yīng)理解不夠。氯化鈉、硝酸鈉、碳酸鈉等鈉的化合物的焰色反應(yīng)均呈黃色,可知該物質(zhì)一定是鈉的化合物;由于鉀的化合物焰色反應(yīng)均呈紫色,而上述物質(zhì)焰色反應(yīng)呈黃色,故不含鉀元素。故選A、D。

正解：焰色反應(yīng)呈黃色說(shuō)明該物質(zhì)中一定含鈉元素,既可能是金屬鈉,也可能是鈉的化合物;鈉的黃光對(duì)觀察鉀的焰色有干擾,必須透過(guò)藍(lán)色的鈷玻璃濾去黃光后才能觀察有無(wú)鉀元素。

答案：B

反思：做焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)的用品有:鉑絲(或鐵、鉻、鎳、鎢絲)、酒精燈(或煤氣燈)、試劑。操作:“洗”“燒”“蘸”“燒”“觀”。焰色反應(yīng)是某些金屬元素的特征性質(zhì)。如:鉀元素焰色反應(yīng)為紫色(透過(guò)藍(lán)色的鈷玻璃),鈉元素為黃色,銅元素為綠色。根據(jù)這些特征性質(zhì)可用來(lái)檢驗(yàn)這些元素。

五、考慮不全,忽略隱含

例9將鋁粉投入到某無(wú)色澄清溶液中產(chǎn)生H2,則溶液中存在的全部離子組合中(離子濃度小于1×10-5mol·L-1的離子忽略不計(jì)),正確的是( )。

A.H+、Mg2+、Al3+

B.Na+、Al3+、Cl-、Ba2+

C.Al3+、Cl-、

D.Ba2+、Cl-、

錯(cuò)解：AB

錯(cuò)因：一是對(duì)題意把握不準(zhǔn)而錯(cuò)選B項(xiàng),該情況是忽視了離子組合的共存必須符合強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性環(huán)境任一情況的要求;二是忽

正解：往該溶液中加入鋁粉產(chǎn)生H2,說(shuō)明該溶液中含有大量的H+或OH-。選項(xiàng)A中由于的存在,可能放出的氣體主要為氮的氧化物而不是H2;選項(xiàng)B中既無(wú)大量的H+,又無(wú)大量的 OH-;選項(xiàng)C中 Al3+與不能大量共存。

答案：D

反思：要善于動(dòng)態(tài)思考問(wèn)題,透過(guò)現(xiàn)象看清反應(yīng)的本質(zhì)。

例10鑒別NO2和Br2蒸氣,下列實(shí)驗(yàn)可行的是( )。

①溶于水 ②通入CCl4③通入NaOH溶液 ④用濕潤(rùn)的淀粉-KI試紙⑤AgNO3溶液

A.①②③ B.①②⑤

C.①②④⑤ D.①②③④⑤

錯(cuò)解：D

錯(cuò)因：忽視了NO2及其遇水生成的HNO3、Br2都有強(qiáng)氧化性,可氧化I-成I2,使淀粉變藍(lán)。

正解：①項(xiàng),3NO2+H2O==2HNO3+NO,生成無(wú)色溶液,而Br2+H2O==HBr+HBrO,溴水中仍有大量Br2分子存在,溶液是橙色,與前者可區(qū)別開(kāi)。②項(xiàng),溴分子在CCl4有機(jī)溶劑中的溶解度很大,溴蒸氣基本都可溶入其中,不再有紅棕色氣體,而NO2不易溶于CCl4中,依然有紅棕色氣體存在,與前者現(xiàn)象不同。③項(xiàng),2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O,Br2+2NaOH==NaBr+NaBrO+H2O,兩者都形成無(wú)色溶液,無(wú)法鑒別。④項(xiàng),NO2及其遇水生成的HNO3、Br2都有強(qiáng)氧化性,可氧化I-成I2,使淀粉變藍(lán),現(xiàn)象相同。⑤項(xiàng),用AgNO3溶液,NO2氣體通入無(wú)明顯變化,而Br2通入,遇水成Br-,和Ag+生成淺黃色AgBr沉淀。

答案：B

反思：以物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)問(wèn)題為例,如果對(duì)物質(zhì)的溶解性、后續(xù)反應(yīng)、酸堿性環(huán)境等問(wèn)題認(rèn)識(shí)不足,則往往會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

六、強(qiáng)弱不明,忽視規(guī)律

例11標(biāo)準(zhǔn)狀況下,往100 mL0.2mol·L-1的FeBr2溶液中通入一定體積的Cl2,充分反應(yīng)后,溶液中有50%的Br-被氧化。則通入的氯氣的體積是( )。

A.0.224L B.0.336L

C.0.448L D.0.672L

錯(cuò)解：A

錯(cuò)因：忽略離子還原性強(qiáng)弱。先考慮2Br-+Cl2==Br2+2Cl-,依據(jù)題意,有50%的Br-被氧化,得出通入氯氣的體積為0.224L。

正解：在氧化還原反應(yīng)中,還原性(氧化性)越強(qiáng)的物質(zhì)或微粒優(yōu)先參與氧化還原反應(yīng)。Fe2+的還原性比Br-強(qiáng),在FeBr2溶液中通入氯氣,發(fā)生的反應(yīng)依次為:先2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-,后2Br-+Cl2==Br2+2Cl-。故溶液中的反應(yīng)情況應(yīng)是:Fe2+已被完全氧化,且有50%的Br-被氧化;根據(jù)電子得失關(guān)系,Fe2+、Br-離子失去電子的總數(shù)為:0.02mol+0.02mol=0.04mol,通入的氯氣的體積為0.448L。

答案：C

反思：凡是遇到關(guān)于鐵的題時(shí),首先想到的就是鐵的價(jià)態(tài)。多種物質(zhì)之間同時(shí)進(jìn)行的反應(yīng),究竟是誰(shuí)先反應(yīng),是考生往往容易犯的錯(cuò)誤,也是命題者常設(shè)的陷阱。一般的規(guī)律是:一種氧化劑與多種還原劑反應(yīng),或一種還原劑與多種氧化劑反應(yīng),強(qiáng)的氧化劑和強(qiáng)的還原劑優(yōu)先反應(yīng),也稱“強(qiáng)強(qiáng)反應(yīng)”或“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”。

例12在KClO3+6HCl==KCl+3Cl2+3H2O反應(yīng)中,當(dāng)生成0.5molCl2時(shí),氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為( )。

A.6∶1B.5∶1C.1∶3D.1∶5

錯(cuò)解：AC

錯(cuò)因：不清楚反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。由于反應(yīng)過(guò)程中KClO3得到6個(gè)電子被還原,而HCl失去一個(gè)電子被氧化,因此,氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為6∶1;或者由于反應(yīng)過(guò)程中KClO3得到電子還原為KCl(還原產(chǎn)物),而 HCl失去電子被氧化Cl2(氧化產(chǎn)物),根據(jù)化學(xué)方程式得到氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶3。

正解：由于該反應(yīng)屬于歸中反應(yīng),反應(yīng)機(jī)理為:KClO3中Cl得到5個(gè)電子轉(zhuǎn)化為Cl2(被還原),同樣,HCl中的Cl失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為Cl2(被氧化),反應(yīng)中氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物均為Cl2,且氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比等于氧化劑得電子數(shù)和還原劑失去電子數(shù)之比,即5∶1。

答案：B

反思：明確反應(yīng)的實(shí)質(zhì),解題過(guò)程中同種元素發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)化合價(jià)變化要遵循“只靠近不交叉”的原則即“價(jià)態(tài)歸中”。