理解反應規律 避免題設陷阱
———元素及其化合物易混易錯題分析

■浙江省金華市艾青中學 劉樹載

元素及其化合物是中學化學基礎知識之一,是解決化學反應過程中思維活動的基礎,沒有扎實的基礎知識,就如同漏水的水桶,在解決問題時就會千瘡百孔,漏洞百出。

一、思維定勢,忽視進程

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

A.反應過程中MnO2作催化劑

B.鹽酸未完全反應

C.鹽酸有一半被還原

D.反應產生2.24L氯氣(標準狀況)

錯解：D

錯因：靜態考慮反應問題,忽略鹽酸濃度變化引起還原性變化的事實。根據該反應中量的關系:MnO2～4HCl,可知該反應中MnO2過量,因此HCl完全反應。又因該反應中只有一半的HCl作還原劑(另一半為起到酸的作用),因此參加反應的鹽酸有一半被氧化(0.2mol),得到2.24L的氯氣。

正解：依據反應:MnCl2+Cl2↑+2H2O,反應過程中 MnO2作氧化劑,隨著反應的進行,鹽酸的濃度下降,逐漸變稀,而稀鹽酸不能與MnO2反應,故鹽酸并未完全反應。

答案：B

反思：在不同條件(如不同的濃度、溫度等)下,同種物質的氧化性或還原性的強弱也有差異。由于稀鹽酸的還原性不如濃鹽酸強,故稀鹽酸不能和MnO2反應。在實驗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,最多能溶解鐵的質量是(還原產物相同)( )。

錯解：B

錯因：忽視金屬的變價。鋁和硝酸反應生成+3價的Al3+,鐵和硝酸反應生成+3價的Fe3+,所以鋁和鐵的物質的量相等。所以鐵的質量是。

正解：因鐵過量,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：鐵作為一種變價金屬,是高考命題的熱點。因為鐵在強氧化性的酸如硝酸或濃硫酸中,生成三價的鐵鹽,而過量的鐵又能和三價的鐵鹽溶液繼續反應生成亞鐵鹽。

二、一葉障目,忽視本質

例3Al和NaOH溶液反應,氧化劑與還原劑的物質的量之比為( )。

A.1∶1B.2∶1C.3∶1D.4∶1

錯解：B

錯因：誤認為鋁和氫氧化鈉溶液反應的氧化劑是氫氧化鈉和H2O。

根據上述反應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的量之比是2∶(2+2)=1∶2。

正解：鋁能將NaOH中的+1價的H還原嗎?當然不能,因為即使是還原性極強的金屬鈉也不能和氫氧化鈉反應放出氫氣,氫氧化鈉作氧化劑很顯然是錯誤的。鋁和氫氧化鈉溶液反應的實質是:2Al+6H2O==2Al(OH)3↓+3H2↑,2Al(OH)3+2NaOH==2NaAlO2+4H2O。

將上述反應方程式相加得到反應式:

2Al+2H2O+2NaOH==2NaAlO2+3H2↑

該反應的電子轉移的方向和數目可按下式進行分析:

Al與NaOH溶液反應,氧化還原反應部分為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的實質是鋁先和H2O反應生成Al(OH)3和H2,生成的Al(OH)3再和氫氧化鈉反應生成NaAlO2和H2O。為什么鋁單質平時不和水反應?是因為生成的Al(OH)3難溶于水,阻止了鋁和水的反應,鋁表面的氧化物也阻止了鋁和水的反應。鋁是不能將氫氧化鈉中的H置換出來的,所以下列表示法是錯誤的:

該錯誤是同學們常犯的,也是試題中的陷阱。

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

A.立刻褪色 B.慢慢褪色

C.先褪色,后復原 D.顏色不褪

錯解：A

錯因：忽略了氯氣和二氧化硫的反應。由于氯氣和二氧化硫均有漂白性,當兩者混合時,漂白作用加強。因此,氯氣和二氧化硫同時作用于潮濕的有色物質時,有色物質將立即褪色。

正解：由于氯氣是一種強氧化劑,而二氧化硫是一種還原劑,當兩者混合并遇到水時,將發生氧化還原反應:Cl2+SO2+2H2O==2HCl+H2SO4。作用后的產物均不具有漂白性,因此有色物質的顏色不會褪去。

答案：D

反思：沒有理解漂白性的實質,忽略了兩者相互混合時將發生反應。“強強”未必一定“聯合”。

三、思維不嚴,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,則標準狀況下放出的氣體的物質的量為( )。

A.2mol B.3mol

C.4mol D.5 mol

錯解：A

錯因：該題利用稀硝酸的性質,設下了“陷阱”,很多同學只考慮到Cu與稀硝酸反應而不與稀硫酸反應,很快寫出了化學反應方程式:3Cu+8HNO3==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,從方程式可以看出,Cu在反應中過量,按稀硝酸計算,生成的NO氣體的物質的量為2mol,這樣,就恰好掉進了命題人設置的“陷阱”而錯選了答案A。

正解：事實上,Cu與稀硝酸反應后生成的硝酸銅中還有硝酸根離子,同樣在硫酸中具有強氧化性,仍可以和過量的Cu粉反應生成NO氣體。該題最好寫離子方程式計算:4H2O,從離子方程式可以看出,反應時按的物質的量之比為3∶8∶2進行,而題中三者物質的量之比為3∶6∶4。顯然,H+不足量,按H+計算,生成的NO氣體物質的量為3mol。

答案：B

反思：物質的性質不能單單只停留于記住,更關鍵的是會靈活運用,避開命題人設置的每一個“陷阱”,以不變應萬變。

例6向下列溶液中分別加入鈉的小顆粒,溶液里無固體析出的是( )。

A.MgCl2溶液 B.Ca(OH)2飽和溶液

C.CuSO4溶液 D.鹽酸

錯解：B

錯因：對鈉與Ca(OH)2飽和溶液反應不能正確認識,誤以為兩者不反應,或沒有理解Ca(OH)2的溶解度隨溫度升高而降低。

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

答案：D

反思：思維的嚴密性是指思維過程服從于嚴格的邏輯規則,從審題開始,分析推導時環環相扣、前后呼應,考查問題時嚴謹準確,不出現思維“短路”現象,進行運算和推理時精確無誤。其中任意環節出現問題,都可能會出現錯解情況。要記牢一些特殊的性質、特殊的反應等。

四、只顧表面,不顧本質

例7下列各項正確的是( )。

A.鈉與水反應的離子方程式:Na+H2O==Na++OH-+H2↑

C.鎂、鋁與沸水不可能反應

D.鈉和硫酸銅溶液反應的離子方程式:2Na+Cu2+==2Na++Cu

錯解：D

錯因：對金屬鈉的活潑性理解不透,僅從金屬活動性順序表去盲目分析。

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

答案：B

反思：鈉和鹽溶液反應,不能置換出鹽中的金屬,這是因為金屬陽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目的水分子包圍著,不能和鈉直接接觸。這就告訴我們在學習一些概念和物質性質時要深入分析其特征和本質,否則,很容易被假象迷惑,作出錯誤的判斷。

例8物質灼燒時,焰色反應為黃色,下列判斷正確的是( )。

A.該物質一定是鈉的化合物

B.該物質一定含鈉元素

C.該物質一定是金屬鈉

D.確定該物質一定不含鉀元素

錯解：AD

錯因：對焰色反應理解不夠。氯化鈉、硝酸鈉、碳酸鈉等鈉的化合物的焰色反應均呈黃色,可知該物質一定是鈉的化合物;由于鉀的化合物焰色反應均呈紫色,而上述物質焰色反應呈黃色,故不含鉀元素。故選A、D。

正解：焰色反應呈黃色說明該物質中一定含鈉元素,既可能是金屬鈉,也可能是鈉的化合物;鈉的黃光對觀察鉀的焰色有干擾,必須透過藍色的鈷玻璃濾去黃光后才能觀察有無鉀元素。

答案：B

反思：做焰色反應實驗時的用品有:鉑絲(或鐵、鉻、鎳、鎢絲)、酒精燈(或煤氣燈)、試劑。操作:“洗”“燒”“蘸”“燒”“觀”。焰色反應是某些金屬元素的特征性質。如:鉀元素焰色反應為紫色(透過藍色的鈷玻璃),鈉元素為黃色,銅元素為綠色。根據這些特征性質可用來檢驗這些元素。

五、考慮不全,忽略隱含

例9將鋁粉投入到某無色澄清溶液中產生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),正確的是( )。

A.H+、Mg2+、Al3+

B.Na+、Al3+、Cl-、Ba2+

C.Al3+、Cl-、

D.Ba2+、Cl-、

錯解：AB

錯因：一是對題意把握不準而錯選B項,該情況是忽視了離子組合的共存必須符合強酸性或強堿性環境任一情況的要求;二是忽

正解：往該溶液中加入鋁粉產生H2,說明該溶液中含有大量的H+或OH-。選項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B中既無大量的H+,又無大量的 OH-;選項C中 Al3+與不能大量共存。

答案：D

反思：要善于動態思考問題,透過現象看清反應的本質。

例10鑒別NO2和Br2蒸氣,下列實驗可行的是( )。

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

A.①②③ B.①②⑤

C.①②④⑤ D.①②③④⑤

錯解：D

錯因：忽視了NO2及其遇水生成的HNO3、Br2都有強氧化性,可氧化I-成I2,使淀粉變藍。

正解：①項,3NO2+H2O==2HNO3+NO,生成無色溶液,而Br2+H2O==HBr+HBrO,溴水中仍有大量Br2分子存在,溶液是橙色,與前者可區別開。②項,溴分子在CCl4有機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,與前者現象不同。③項,2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O,Br2+2NaOH==NaBr+NaBrO+H2O,兩者都形成無色溶液,無法鑒別。④項,NO2及其遇水生成的HNO3、Br2都有強氧化性,可氧化I-成I2,使淀粉變藍,現象相同。⑤項,用AgNO3溶液,NO2氣體通入無明顯變化,而Br2通入,遇水成Br-,和Ag+生成淺黃色AgBr沉淀。

答案：B

反思：以物質發生反應問題為例,如果對物質的溶解性、后續反應、酸堿性環境等問題認識不足,則往往會出現錯誤。

六、強弱不明,忽視規律

例11標準狀況下,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

錯解：A

錯因：忽略離子還原性強弱。先考慮2Br-+Cl2==Br2+2Cl-,依據題意,有50%的Br-被氧化,得出通入氯氣的體積為0.224L。

正解：在氧化還原反應中,還原性(氧化性)越強的物質或微粒優先參與氧化還原反應。Fe2+的還原性比Br-強,在FeBr2溶液中通入氯氣,發生的反應依次為:先2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-,后2Br-+Cl2==Br2+2Cl-。故溶液中的反應情況應是:Fe2+已被完全氧化,且有50%的Br-被氧化;根據電子得失關系,Fe2+、Br-離子失去電子的總數為:0.02mol+0.02mol=0.04mol,通入的氯氣的體積為0.448L。

答案：C

反思：凡是遇到關于鐵的題時,首先想到的就是鐵的價態。多種物質之間同時進行的反應,究竟是誰先反應,是考生往往容易犯的錯誤,也是命題者常設的陷阱。一般的規律是:一種氧化劑與多種還原劑反應,或一種還原劑與多種氧化劑反應,強的氧化劑和強的還原劑優先反應,也稱“強強反應”或“強強聯合”。

例12在KClO3+6HCl==KCl+3Cl2+3H2O反應中,當生成0.5molCl2時,氧化產物和還原產物的物質的量之比為( )。

A.6∶1B.5∶1C.1∶3D.1∶5

錯解：AC

錯因：不清楚反應的實質。由于反應過程中KClO3得到6個電子被還原,而HCl失去一個電子被氧化,因此,氧化產物和還原產物的物質的量之比為6∶1;或者由于反應過程中KClO3得到電子還原為KCl(還原產物),而 HCl失去電子被氧化Cl2(氧化產物),根據化學方程式得到氧化產物和還原產物的物質的量之比為1∶3。

正解：由于該反應屬于歸中反應,反應機理為:KClO3中Cl得到5個電子轉化為Cl2(被還原),同樣,HCl中的Cl失去一個電子轉化為Cl2(被氧化),反應中氧化產物和還原產物均為Cl2,且氧化產物和還原產物的物質的量之比等于氧化劑得電子數和還原劑失去電子數之比,即5∶1。

答案：B

反思：明確反應的實質,解題過程中同種元素發生氧化還原反應時化合價變化要遵循“只靠近不交叉”的原則即“價態歸中”。