理解反应规律 避免题设陷阱———元素及其化合物易混易错题分析

■浙江省金华市艾青中学 刘树载

元素及其化合物是中学化学基础知识之一,是解决化学反应过程中思维活动的基础,没有扎实的基础知识,就如同漏水的水桶,在解决问题时就会千疮百孔,漏洞百出。

一、思维定势,忽视进程

例1取17.4gMnO2固体粉末与一定体积的浓盐酸(含溶质0.4mol)共热制取氯气(假设HCl挥发损失不计),下列叙述中正确的是( )。

A.反应过程中MnO2作催化剂

B.盐酸未完全反应

C.盐酸有一半被还原

D.反应产生2.24L氯气(标准状况)

错解：D

错因：静态考虑反应问题,忽略盐酸浓度变化引起还原性变化的事实。根据该反应中量的关系:MnO2～4HCl,可知该反应中MnO2过量,因此HCl完全反应。又因该反应中只有一半的HCl作还原剂(另一半为起到酸的作用),因此参加反应的盐酸有一半被氧化(0.2mol),得到2.24L的氯气。

正解：依据反应:MnCl2+Cl2↑+2H2O,反应过程中 MnO2作氧化剂,随着反应的进行,盐酸的浓度下降,逐渐变稀,而稀盐酸不能与MnO2反应,故盐酸并未完全反应。

答案：B

反思：在不同条件(如不同的浓度、温度等)下,同种物质的氧化性或还原性的强弱也有差异。由于稀盐酸的还原性不如浓盐酸强,故稀盐酸不能和MnO2反应。在实验室中若用浓盐酸制备氯气则一看加热条件,二看盐酸浓度。

例2刚好能溶解1g铝的稀硝酸,最多能溶解铁的质量是(还原产物相同)( )。

错解：B

错因：忽视金属的变价。铝和硝酸反应生成+3价的Al3+,铁和硝酸反应生成+3价的Fe3+,所以铝和铁的物质的量相等。所以铁的质量是。

正解：因铁过量,则全部生成亚铁盐。用电子守恒解题:2n(Fe)=3n(Al),n(Fe)=。

答案：D

反思：铁作为一种变价金属,是高考命题的热点。因为铁在强氧化性的酸如硝酸或浓硫酸中,生成三价的铁盐,而过量的铁又能和三价的铁盐溶液继续反应生成亚铁盐。

二、一叶障目,忽视本质

例3Al和NaOH溶液反应,氧化剂与还原剂的物质的量之比为( )。

A.1∶1B.2∶1C.3∶1D.4∶1

错解：B

错因：误认为铝和氢氧化钠溶液反应的氧化剂是氢氧化钠和H2O。

根据上述反应方程式得到铝作还原剂,NaOH和H2O全作氧化剂,所以氧化剂和还原剂的物质的量之比是2∶(2+2)=1∶2。

正解：铝能将NaOH中的+1价的H还原吗?当然不能,因为即使是还原性极强的金属钠也不能和氢氧化钠反应放出氢气,氢氧化钠作氧化剂很显然是错误的。铝和氢氧化钠溶液反应的实质是:2Al+6H2O==2Al(OH)3↓+3H2↑,2Al(OH)3+2NaOH==2NaAlO2+4H2O。

将上述反应方程式相加得到反应式:

2Al+2H2O+2NaOH==2NaAlO2+3H2↑

该反应的电子转移的方向和数目可按下式进行分析:

Al与NaOH溶液反应,氧化还原反应部分为2Al+6H2O==2Al(OH)3↓+3H2↑,氧化剂为H2O,还原剂为Al。所以是3∶1。

答案：C

反思：铝和氢氧化钠溶液反应的实质是铝先和H2O反应生成Al(OH)3和H2,生成的Al(OH)3再和氢氧化钠反应生成NaAlO2和H2O。为什么铝单质平时不和水反应?是因为生成的Al(OH)3难溶于水,阻止了铝和水的反应,铝表面的氧化物也阻止了铝和水的反应。铝是不能将氢氧化钠中的H置换出来的,所以下列表示法是错误的:

该错误是同学们常犯的,也是试题中的陷阱。

例4氯气和二氧化硫都有漂白性,若将等物质的量的这两种气体同时作用于潮湿的有色物质,可以观察到有色物质( )。

A.立刻褪色 B.慢慢褪色

C.先褪色,后复原 D.颜色不褪

错解：A

错因：忽略了氯气和二氧化硫的反应。由于氯气和二氧化硫均有漂白性,当两者混合时,漂白作用加强。因此,氯气和二氧化硫同时作用于潮湿的有色物质时,有色物质将立即褪色。

正解：由于氯气是一种强氧化剂,而二氧化硫是一种还原剂,当两者混合并遇到水时,将发生氧化还原反应:Cl2+SO2+2H2O==2HCl+H2SO4。作用后的产物均不具有漂白性,因此有色物质的颜色不会褪去。

答案：D

反思：没有理解漂白性的实质,忽略了两者相互混合时将发生反应。“强强”未必一定“联合”。

三、思维不严,落入“陷阱”

例5把6mol铜粉投入含8mol硝酸和2mol硫酸的稀溶液中,则标准状况下放出的气体的物质的量为( )。

A.2mol B.3mol

C.4mol D.5 mol

错解：A

错因：该题利用稀硝酸的性质,设下了“陷阱”,很多同学只考虑到Cu与稀硝酸反应而不与稀硫酸反应,很快写出了化学反应方程式:3Cu+8HNO3==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,从方程式可以看出,Cu在反应中过量,按稀硝酸计算,生成的NO气体的物质的量为2mol,这样,就恰好掉进了命题人设置的“陷阱”而错选了答案A。

正解：事实上,Cu与稀硝酸反应后生成的硝酸铜中还有硝酸根离子,同样在硫酸中具有强氧化性,仍可以和过量的Cu粉反应生成NO气体。该题最好写离子方程式计算:4H2O,从离子方程式可以看出,反应时按的物质的量之比为3∶8∶2进行,而题中三者物质的量之比为3∶6∶4。显然,H+不足量,按H+计算,生成的NO气体物质的量为3mol。

答案：B

反思：物质的性质不能单单只停留于记住,更关键的是会灵活运用,避开命题人设置的每一个“陷阱”,以不变应万变。

例6向下列溶液中分别加入钠的小颗粒,溶液里无固体析出的是( )。

A.MgCl2溶液 B.Ca(OH)2饱和溶液

C.CuSO4溶液 D.盐酸

错解：B

错因：对钠与Ca(OH)2饱和溶液反应不能正确认识,误以为两者不反应,或没有理解Ca(OH)2的溶解度随温度升高而降低。

正解：钠投入MgCl2溶液中发生反应:2Na+2H2O==2NaOH+H2↑,2NaOH+MgCl2==Mg(OH)2↓+2NaCl;钠投入Ca(OH)2饱和溶液中,先与水反应生成NaOH,反应消耗了水,且反应放出热量,故仍会有Ca(OH)2固体析出;钠投入CuSO4溶液中,发生反应:2Na+2H2O==2NaOH+H2↑,2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4;钠投入盐酸中,发生反应2Na+2HCl==2NaCl+H2↑。

答案：D

反思：思维的严密性是指思维过程服从于严格的逻辑规则,从审题开始,分析推导时环环相扣、前后呼应,考查问题时严谨准确,不出现思维“短路”现象,进行运算和推理时精确无误。其中任意环节出现问题,都可能会出现错解情况。要记牢一些特殊的性质、特殊的反应等。

四、只顾表面,不顾本质

例7下列各项正确的是( )。

A.钠与水反应的离子方程式:Na+H2O==Na++OH-+H2↑

C.镁、铝与沸水不可能反应

D.钠和硫酸铜溶液反应的离子方程式:2Na+Cu2+==2Na++Cu

错解：D

错因：对金属钠的活泼性理解不透,仅从金属活动性顺序表去盲目分析。

正解：钠与水反应的离子方程式:2Na+2H2O==2Na++2OH-+H2↑,A项错误。铁在高温下与水蒸气的反应:3Fe+4H2O(g),B项正确。镁可以与热水反应,铝可以与沸水反应,C项错误。钠先与水反应,生成的氢氧化钠和硫酸铜发生复分解反应,离子方程式:2Na+2H2O+Cu2+==Cu(OH)2↓+H2↑+2Na+,D项错误。

答案：B

反思：钠和盐溶液反应,不能置换出盐中的金属,这是因为金属阳离子在水中一般是以水合离子形式存在,即金属离子周围有一定数目的水分子包围着,不能和钠直接接触。这就告诉我们在学习一些概念和物质性质时要深入分析其特征和本质,否则,很容易被假象迷惑,作出错误的判断。

例8物质灼烧时,焰色反应为黄色,下列判断正确的是( )。

A.该物质一定是钠的化合物

B.该物质一定含钠元素

C.该物质一定是金属钠

D.确定该物质一定不含钾元素

错解：AD

错因：对焰色反应理解不够。氯化钠、硝酸钠、碳酸钠等钠的化合物的焰色反应均呈黄色,可知该物质一定是钠的化合物;由于钾的化合物焰色反应均呈紫色,而上述物质焰色反应呈黄色,故不含钾元素。故选A、D。

正解：焰色反应呈黄色说明该物质中一定含钠元素,既可能是金属钠,也可能是钠的化合物;钠的黄光对观察钾的焰色有干扰,必须透过蓝色的钴玻璃滤去黄光后才能观察有无钾元素。

答案：B

反思：做焰色反应实验时的用品有:铂丝(或铁、铬、镍、钨丝)、酒精灯(或煤气灯)、试剂。操作:“洗”“烧”“蘸”“烧”“观”。焰色反应是某些金属元素的特征性质。如:钾元素焰色反应为紫色(透过蓝色的钴玻璃),钠元素为黄色,铜元素为绿色。根据这些特征性质可用来检验这些元素。

五、考虑不全,忽略隐含

例9将铝粉投入到某无色澄清溶液中产生H2,则溶液中存在的全部离子组合中(离子浓度小于1×10-5mol·L-1的离子忽略不计),正确的是( )。

A.H+、Mg2+、Al3+

B.Na+、Al3+、Cl-、Ba2+

C.Al3+、Cl-、

D.Ba2+、Cl-、

错解：AB

错因：一是对题意把握不准而错选B项,该情况是忽视了离子组合的共存必须符合强酸性或强碱性环境任一情况的要求;二是忽

正解：往该溶液中加入铝粉产生H2,说明该溶液中含有大量的H+或OH-。选项A中由于的存在,可能放出的气体主要为氮的氧化物而不是H2;选项B中既无大量的H+,又无大量的 OH-;选项C中 Al3+与不能大量共存。

答案：D

反思：要善于动态思考问题,透过现象看清反应的本质。

例10鉴别NO2和Br2蒸气,下列实验可行的是( )。

①溶于水 ②通入CCl4③通入NaOH溶液 ④用湿润的淀粉-KI试纸⑤AgNO3溶液

A.①②③ B.①②⑤

C.①②④⑤ D.①②③④⑤

错解：D

错因：忽视了NO2及其遇水生成的HNO3、Br2都有强氧化性,可氧化I-成I2,使淀粉变蓝。

正解：①项,3NO2+H2O==2HNO3+NO,生成无色溶液,而Br2+H2O==HBr+HBrO,溴水中仍有大量Br2分子存在,溶液是橙色,与前者可区别开。②项,溴分子在CCl4有机溶剂中的溶解度很大,溴蒸气基本都可溶入其中,不再有红棕色气体,而NO2不易溶于CCl4中,依然有红棕色气体存在,与前者现象不同。③项,2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O,Br2+2NaOH==NaBr+NaBrO+H2O,两者都形成无色溶液,无法鉴别。④项,NO2及其遇水生成的HNO3、Br2都有强氧化性,可氧化I-成I2,使淀粉变蓝,现象相同。⑤项,用AgNO3溶液,NO2气体通入无明显变化,而Br2通入,遇水成Br-,和Ag+生成浅黄色AgBr沉淀。

答案：B

反思：以物质发生反应问题为例,如果对物质的溶解性、后续反应、酸碱性环境等问题认识不足,则往往会出现错误。

六、强弱不明,忽视规律

例11标准状况下,往100 mL0.2mol·L-1的FeBr2溶液中通入一定体积的Cl2,充分反应后,溶液中有50%的Br-被氧化。则通入的氯气的体积是( )。

A.0.224L B.0.336L

C.0.448L D.0.672L

错解：A

错因：忽略离子还原性强弱。先考虑2Br-+Cl2==Br2+2Cl-,依据题意,有50%的Br-被氧化,得出通入氯气的体积为0.224L。

正解：在氧化还原反应中,还原性(氧化性)越强的物质或微粒优先参与氧化还原反应。Fe2+的还原性比Br-强,在FeBr2溶液中通入氯气,发生的反应依次为:先2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-,后2Br-+Cl2==Br2+2Cl-。故溶液中的反应情况应是:Fe2+已被完全氧化,且有50%的Br-被氧化;根据电子得失关系,Fe2+、Br-离子失去电子的总数为:0.02mol+0.02mol=0.04mol,通入的氯气的体积为0.448L。

答案：C

反思：凡是遇到关于铁的题时,首先想到的就是铁的价态。多种物质之间同时进行的反应,究竟是谁先反应,是考生往往容易犯的错误,也是命题者常设的陷阱。一般的规律是:一种氧化剂与多种还原剂反应,或一种还原剂与多种氧化剂反应,强的氧化剂和强的还原剂优先反应,也称“强强反应”或“强强联合”。

例12在KClO3+6HCl==KCl+3Cl2+3H2O反应中,当生成0.5molCl2时,氧化产物和还原产物的物质的量之比为( )。

A.6∶1B.5∶1C.1∶3D.1∶5

错解：AC

错因：不清楚反应的实质。由于反应过程中KClO3得到6个电子被还原,而HCl失去一个电子被氧化,因此,氧化产物和还原产物的物质的量之比为6∶1;或者由于反应过程中KClO3得到电子还原为KCl(还原产物),而 HCl失去电子被氧化Cl2(氧化产物),根据化学方程式得到氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶3。

正解：由于该反应属于归中反应,反应机理为:KClO3中Cl得到5个电子转化为Cl2(被还原),同样,HCl中的Cl失去一个电子转化为Cl2(被氧化),反应中氧化产物和还原产物均为Cl2,且氧化产物和还原产物的物质的量之比等于氧化剂得电子数和还原剂失去电子数之比,即5∶1。

答案：B

反思：明确反应的实质,解题过程中同种元素发生氧化还原反应时化合价变化要遵循“只靠近不交叉”的原则即“价态归中”。