對于元素化合物的性質,許多同學反映知識零碎,沒有規律,難以記憶和掌握。其實,我們只要能夠從“通性”和“特性”兩個角度來認識物質的性質,采用“類別→通性→特性”的學習模式,對元素化合物的性質進行總結,就會取得事半功倍的效果。所謂通性,就是該物質所屬類別的共性,而特性就是該物質的特殊性質,下面就常見無機物的通性和特性做一些說明。
一、關于單質、酸、堿、鹽、氧化物的通性
1.金屬單質的通性
(1)與酸或水發生置換反應
例如:Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
說明:在金屬活動順序表中,排在H前面的金屬能把酸中的H置換出來,特別活潑金屬能把水中的H置換出來,如Na、K等。
(2)與O2、Cl2等活潑的非金屬單質發生化合反應
例如:3Fe+2O2=Fe3O4 Cu+Cl2=CuCl2
(3)與鹽發生置換反應
例如:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
說明:在金屬活動順序表中,排在前面的金屬能把排在后面的金屬從其鹽溶液中置換出來,特別活潑金屬先與水反應,如Na、K等。
2.非金屬單質的通性
(1)與H2化合
例如:2H2+O2=2H2O H2+F2=2HF
(2)非金屬性弱的元素單質與非金屬性強的元素單質可以直接化合
例如:4P+5O2=2P2O5 Si+2Cl2=SiCl4
(3)非金屬性強的元素單質與水與堿發生歧化反應
例如:Cl2+H2O=HClO+HCl
3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2O
(4)活潑的非金屬單質置換不活潑的非金屬單質
例如:2F2+2H2O=4HF+O2 2H2S+O2=2H2O+2S 2NaI+Br2=2NaBr+I2
3.酸性氧化物的通性
(1)酸性氧化物溶于水生成酸
例如:SO2+H2O=H2SO3 P2O5+3H2O=2H3PO4
說明:非金屬氧化物大部分是酸性氧化物,其中大部分能與水直接化合成對應的酸,但像SiO2不溶于水,不能直接與水化合成酸。
(2)酸性氧化物與堿反應生成鹽和水
例如:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
(3)酸性氧化物與堿性氧化物化合生成鹽
例如:CO2+CaO=CaCO3 CaO+SiO2■CaSiO3
4.堿性氧化物的通性
(1)堿性氧化物溶于水生成堿
例如:Na2O+H2O=2NaOH CaO+H2O=Ca(OH)2
說明:金屬氧化物大部分是堿性氧化物,其中大部分不能溶于水,不能直接與水化合生成對應的堿,如:Fe2O3、CuO等。
(2)堿性氧化物與酸反應生成鹽和水
例如:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
(3)堿性氧化物與酸性氧化物化合生成鹽(同上)
5.兩性氧化物與酸、與堿的反應
例如:Al2O3與酸反應時看成堿性氧化物與酸反應,寫成Al2O3+
6HCl=2AlCl3+3H2O,與堿反應看成堿性氧化物與堿反應,寫成Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O。
6.酸、堿、鹽之間的反應
(1)酸與堿發生中和反應生成鹽和水
例如:HX+YOH=YX+H2O
說明:其中HX表示酸,YOH表示堿,YX表示鹽,酸與堿中和生成水,而水是很弱的電解質,因此一般中和反應都能發生。
(2)酸與鹽發生復分解反應生成新酸和新鹽
說明:如果HX表示酸,YZ表示鹽,反應按HX+YZ=HZ+YX進行,生成新酸HZ和新鹽YX,要使該離子反應能夠進行,要么YX是難溶性的鹽,要么HZ是難溶的、難電離或易分解、揮發的酸。
例如:Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3,H2S+CuSO4=CuS↓+ H2SO4,CH3COONa+HCl=CH3COOH+NaCl,H2SO4(濃)+2NaCl(固體) ■Na2SO4+2HCl↑。
(3)堿與鹽發生復分解反應生成新堿和新鹽
說明:如果XOH表示堿,YZ表示鹽,反應按XOH+YZ=XZ+
YOH進行,生成新堿YOH和新鹽XZ,要使該離子反應能夠進行,要么YX是難溶性的鹽,要么YOH是難溶的、難電離或易分解、
發揮的堿。
例如:Al2(SO4)3+6NH3·H2O=2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4,Ba(OH)2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaOH,2NaOH+(NH4)2SO4=2NH3↑+2H2O+Na2SO4。
對于兩性Al(OH)3與酸可以看成堿與酸反應,寫成:Al(OH)3+
3HCl=AlCl3+3H2O,與堿可以看成酸與堿反應,寫成:Al(OH)3+
NaOH=NaAlO2+2H2O。根據這個原理,Al與NaOH溶液的反應2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,可以看成2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑和Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O兩個反應的總反應。
(4)鹽與鹽發生復分解反應生成兩種新鹽
說明:由于生成的是兩種鹽,因此,這兩種鹽至少有一種是難溶的或難電離的。
(5)正鹽與酸式鹽的相互轉化
說明:正鹽轉化為酸式鹽加酸,酸式鹽轉化為正鹽加堿。
例如:NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O,Na2CO3+CO2+H2O=NaHCO3。
(6)含有兩步反應的復分解反應
例如:在NaHCO3溶液中滴加石灰水的反應中,既有HCO3-轉化為CO32-的反應,又有CO32-與Ca2+生成沉淀CaCO3的反應,當加入少量的石灰水時,反應寫成2NaHCO3+Ca(OH)2=Na2CO3+2H2O+CaCO3↓;當加入過量的石灰水時,反應寫成NaHCO3+Ca(OH)2=NaOH+H2O+CaCO3↓。
二、關于無機物的特性
1.熱穩定性
(1)非金屬性越強的元素單質越容易與H2化合,生成的氫化物越穩定
例如:F2與H2在冷暗條件下劇烈化合生成HF,因此HF就很難分解成F2與H2,而I2與H2需要加熱到500℃以上才會慢慢化合成HI,因此,HI很容易分解成I2和H2。
(2)酸、酸式鹽、正鹽的穩定性順序是正鹽>酸式鹽>酸,例如,Na2CO3>NaHCO3>H2CO3
(3)活潑金屬的鹽比不活潑金屬的鹽更穩定,例如,Na2CO3>MgCO3;不揮發性酸的鹽比揮發性酸的鹽穩定,例如,CaSO4>
CaCO3,K2SO4>KNO3
(4)不溶的堿和弱酸易于分解
例如,2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O H2CO3=CO2+H2O 2HClO=
2HCl+O2↑
2.氧化性與還原性
(1)具有較強氧化性和還原性的物質
具有較強氧化性的物質有:①非金屬性較強的元素單質,如,O2、Cl2、Br2等。②高價態元素化合物,如,HNO3、濃H2SO4、HClO、H2O2、KMnO4等。③不活潑金屬陽離子,例如,Fe3+、Cu2+、Ag+等。
具有較強還原性的物質有:①金屬單質。②非金屬性較弱的元素單質,如,C、S、H2等。③低價態元素化合物,例如,Fe2+、SO2、Na2SO3、濃鹽酸等。
(2)氧化還原反應方程式的書寫
例如,寫出在FeSO4溶液中滴加硫酸酸化的KMnO4溶液的反應方程式。
第一步,根據反應物的性質判斷FeSO4是還原劑、KMnO4是氧化劑,在H2SO4為介質的溶液中,FeSO4應被氧化成Fe2(SO4)3,KMnO4應被還原成MnSO4,寫出:
FeSO4+KMnO4→Fe2(SO4)3+MnSO4
第二步,首先根據電子守恒氧化劑KMnO4和還原劑FeSO4的系數應為1和5。再根據元素守恒氧化產物Fe2(SO4)3和還原產物MnSO4的系數應為2.5和1,調整后寫出:
10FeSO4+2KMnO4→5Fe2(SO4)3+2MnSO4
第三步,觀察前面有2個K,后面應生成1個K2SO4,這樣后面比前面多8個SO4,因此,介質H2SO4前面的系數應為8,再通過分析H可知,要生成8個H2O,寫成:
10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4=5Fe2(SO4)3+2MnSO4+K2SO4+8H2O
三、無機物多重性的判斷
對于某一無機物來說,我們首先對它的類別作出正確的判斷,然后再從通性和特性的角度進行分析,就不難知道它的化學性
質了,并能寫出相應的化學方程式。例如,SO2既是一種酸性氧化物,又是一種低價態的化合物,所以,SO2既具有酸性氧化物的通性,又具有一定的還原性,用反應方程式表示如下:
1.與水反應生成對應的酸:SO2+H2O=H2SO3
2.與堿反應生成鹽和水:SO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
3.與堿性氧化物反應生成鹽:CaO+SO2=CaSO3
4.與氧化劑反應被氧化成SO3或H2SO4:SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+
2HCl
當然,物質的性質是以事實為依據的,影響其化學性質的因素
也很多,以上所述只不過是一種學習方法而已。
(作者單位 江蘇省如皋市第一中等專業學校)