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第五讲常见无机化合物的化学性质(二) 化合物的不稳定性、过量

来源:高中化学教学研究作者:张德金 点击:所属专题: 化学性质

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3、化合物的不稳定性 从物理学的角度来说,任何化合物,在一定超高温度下,都会分解到原子或单原子离子状态。我们这儿分析是化合物在普通的加热或一般的高温时,分解为另外一些单质或化合物的反应。 比较容易分解的物质有:一些氢化物、含氧酸、弱碱、酸式盐、铵盐、一

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3、化合物的不稳定性

从物理学的角度来说,任何化合物,在一定超高温度下,都会分解到原子或单原子离子状态。我们这儿分析是化合物在普通的加热或一般的高温时,分解为另外一些单质或化合物的反应。

比较容易分解的物质有:一些氢化物、含氧酸、弱碱、酸式盐、铵盐、一些含氧酸盐。

(1)氢化物:越不活泼的非金属的氢化物,越容易发生分解反应。

H2S=Δ= H2+S

2HI⇌Δ⇌H2+I2

(2)氧化物

氧化银分解2Ag2O=Δ=4Ag+O2↑(HgO加热也能分解)

2H2O2=MnO2=2H2O+O2

有些高价态的非金属氧化物,也会发生分解反应。

(3)含氧酸:分解时,亚硫酸、碳酸、硅酸价态比较稳定,含氯的酸、硝酸价态不稳定。硫酸、磷酸在较高温度下才会分解。

H2SiO3=Δ= H2O+SiO2

4HNO3=光照=2H2O+4NO2↑+O2

2HClO=光照=2HCl+O2

(4)弱碱

弱碱受热都会发生分解反应。

Mg(OH)2=Δ= MgO+H2O

2Fe(OH)3=Δ= 2Fe2O3+3H2O

Cu(OH)2=Δ= 2Fe2O3+3H2O

注意:Fe(OH)2是还原性碱,在空气中受热分解时,会被氧气氧化。4Fe(OH)2+O2=Δ= 2Fe2O3+4H2O

(5)酸式盐

酸式盐受热会发生分解反应。

Ca(HCO3)2=Δ=CaCO3+CO2↑+H2O

注意:亚硫酸氢盐有还原性,在空气中受热分解时,一部分会被氧气氧化。Ca(HSO3)2+O2=Δ=CaSO4+H2SO4

硫氢化物在分解时会继续分解出S。

2NaHS =Δ=Na2S +H2↑+S

(6)铵盐

酸式盐受热会发生分解反应。

(NH4)2CO3=Δ=2NH3↑+CO2↑+H2O

NH4Cl=Δ=NH3↑+HCl↑

(NH4)2SO4=Δ=2NH3↑+H2SO4

有些铵盐在不同的条件下,分解产物不同。如NH4NO3

(7)含氧酸盐:很多含氧酸盐在一定条件下会分解。

①越弱的碱的碳酸盐越容易分解。

CaCO3=高温=CaO+CO2

MgCO3=Δ=MgO+CO2

②硝酸盐都会发生分解反应。活泼性不同的金属的硝酸盐,分解的产物不同。

2Cu(NO3)2=Δ=2CuO +4NO2↑+O2

③其它一些价态不太稳定的含氧酸盐也容易发生分解反应。

2KMnO4=Δ=K2MnO4+MnO2+O2

2KClO3=MnO2Δ=2KCl+3O2

4、过量问题

过量问题的难度较大,不仅要考虑性质的问题,还要考虑量的问题,还要考虑操作顺序问题。

(1)过量问题的分析方法:

①对于存在多种反应可能的反应,需要根据反应能力的大小判断反应的先后顺序。不管是复分解反应,还是氧化还原反应,都有一个相似的规则:能力强的先反应,能力弱的先生成。

如NH4Fe(SO4)2与NaOH反应时,其反应原理为强碱制弱碱,NH4和Fe3+都能与OH反应。但生成的产物中,Fe(OH)3的碱性比NH3·H2O弱。根据能力弱的先生成,所以先生成的是Fe(OH)3

2NH4Fe(SO4)2+6NaOH(少量)=2Fe(OH)3↓+( NH4)2SO4+3Na2SO4

NH4Fe(SO4)2+4NaOH(过量)=2Fe(OH)3↓+NH3·H2O+2Na2SO4

②对于存在先后反应可能的反应,需要根据一种物质定量,另一种物质的量从小到大的顺序来分析。例如,H2S与NaOH的反应。

可以将H2S定量为一个:若NaOH也为一个,则生成一个H2O和一个NaHS。若NaOH增加到两个,则生成两个H2O和一个Na2S。

H2S+NaOH(少量)=NaHS+H2O

H2S+2NaOH(过量)=Na2S+2H2O

③如果想更清楚地理解过量问题,还要对过量问题进行过程分析。

还是H2S与NaOH的反应。

将H2S定量为一个:若NaOH加入一个,则生成一个H2O和一个NaHS。H2S+NaOH=NaHS+H2O

若NaOH再加入一个,则继续反应,生成一个H2O和一个Na2S。

NaHS +NaOH= Na2S +H2O

④实验操作过程中的操加顺序,要判断反应物的量的大小。

如Na2CO3溶液中滴入盐酸,开始时,Na2CO3处于过量状态,盐酸处于少量状态。

(2)常见的过量问题有以下几种

①溶于水的多元弱酸,与强碱反应时存在过量问题。

H2SO3、H2CO3、H2S在与强碱反应时,都存在过量问题。

CO2+NaOH(少量)=NaHCO3

CO2+2NaOH(过量)=Na2CO3+2H2O

②溶于水的多元弱酸的正盐,与酸反应时存在过量问题。

Na2S +HCl(少量)=NaHS+NaCl

Na2S + 2HCl(过量)=H2S↑+ 2NaCl

难溶于水的多元弱酸的正盐没有这个现象,原因是在反应过程中,难溶物只能发生表面反应,水溶液中的可溶性溶质处于过量状态,只能发生可溶性溶质处于过量状态的反应。

CaCO3+2HCl=H2O+CO2↑+ CaCl2

③存在多种反应可能的反应

有些存在过量问题。

NH4HSO4与NaOH的反应,同时存在着H与OHNH4与OH两种反应可能。H结合OH的能力比NH4强,H先反应。

2NH4HSO4+2NaOH(少量)=2H2O (NH4)2SO4+Na2SO4

NH4HSO4+2NaOH(过量)=H2O NH3·H2O +Na2SO4

Ca(HCO3)2与NaOH的反应,先后存在着HCO3与OH、Ca2+与CO32两种反应可能。由于Ca2+与CO32有差量,出现了过量问题。

Ca(HCO3)2+NaOH(少量)=CaCO3↓+H2O+NaHCO3

Ca(HCO3)2+2NaOH(过量)=CaCO3↓+2H2O+Na2CO3

FeI2与HNO3反应,同时存在着Fe2+与NO3、I与NO3两种反应可能,I的还原性大于Fe2+,I先反应。(假定稀HNO3的产物只有NO一种)

3FeI2+8HNO3(稀,少量)=3Fe( NO3)2+3I2+2NO↑+4H2O

FeI2+4HNO3(稀,过量)=Fe( NO3)3+I2+NO↑+2H2O

也有的不存在过量问题的。

H2SO4+Ba(OH)2=BaSO4↓+2H2O(存在中和反应和生成难溶盐反应)

Ca(HCO3)2+Ba(OH)2=CaCO3↓+ BaCO3↓+2H2O(存在类似中和反应和生成难溶盐反应)

④显两性的Al(OH)3的盐,在生成弱酸或弱碱时,存在过量问题。

AlCl3+3NaOH(少量)=Al(OH)3↓+3NaCl

AlCl3+4NaOH(过量)=NaAlO2+3NaCl+2H2O

NaAlO2+HCl+H2O(少量)=Al(OH)3↓+NaCl

NaAlO2+4HCl(过量)=AlCl3+NaCl +2H2O

5、还有个别特殊的反应

FeCl3+3KSCN=Fe(SCN)3+3KCl

AgOH+2NH3=Ag(NH3)2OH

以上两个反应,只是在高中比较特殊,它们是化学中另一种重要的反应类型——络合反应,又叫配位反应,这种反应广泛存在。

H2S+CuSO4=CuS↓+ H2SO4

学完选修四的第三章内容,这个反应的原因就能找到。特殊的反应肯定也有特殊的原因。

6、为什么在化学中还要学物质的物理性质?

如果不知道CaSO3难溶于水,就不会知道CaCl2溶液和Na2SO3溶液会反应。

如果不知道NH3极易溶于水并且在水溶液中主要以NH3·H2O的形式存在,就不会知道在水溶液中产生少量的NH3时,会写成NH3·H2O的形式,并且不认为产生大量气体。

如果不知道Cl2在水中溶解度不大,就不会知道Cl2在水中大量产生时,会以气体的形式逸出。

如果不知道NO2、CO、Cl2、SO2有毒,在制取气体的实验设计或工业流程的分析时,就不会想到最后必须有尾气处理的环节。

如果不知道HCl极易溶于水,而Cl2在水中溶解度不大,而且Cl会对Cl2在水中的溶解有抑制作用,就不懂为什么用饱和食盐水来除去Cl2中的HCl。

如果不知道苯难溶于水,就不会知道水与苯的混合物可以用分液的方式来分离。

7、写在前五讲的最后

以上五讲内容针对的是高中化学中非常难的一部分——元素化合物,有很多学生感觉学起来非常麻烦,缺少方法。虽然记忆了大量的化学方程式,却依然感觉没学明白,依然感觉把握不住一个物质的化学性质,也不会如何去把握一个物质的化学性质。以上五讲在尝试帮助学生解决这个问题。

每一讲中,尽量使用的是2019人教版高中化学教材中的知识。各讲座主要是为了讲知识的规律、原因和思考方法,并不想追求知识点的全面。所以知识点的覆盖面可能不全,也可能借用到老教材、练习册中的常见知识。

需要细读每一讲的每一句,详细分析、思考、应用知识,循序渐进,学懂无机物质的化学性质。

【练习】

1、写出下列化合物的分解反应:

(1)NH3(2)Ag2O。(3)SO3(4)H2SO3(5)Al(OH)3(6)NH4HCO3(7)NaHSO3(空气中)。(8)CuCO3(9)Ba(ClO3)2(MnO2做催化剂)。

(10)Fe(NO3)3

2、过量问题:

(1)SO2+NaOH:                       。:                   

(2)Na2SO3+HCl:                         。:                          

(3)(NH4)2Fe(SO4)2+NaOH:                       。:                        

(4)KAl (SO4)2+Ba(OH)2                           。:                          

(5)Al(NO3)3+Ba(OH)2                    。:                          

(6)KAlO2+H2SO4+H2O:                         。:                          

3、过程分析:

(1)向Na2SO3溶液中滴加HCl时,先后发生的反应分别是                                             

(2)向NaOH溶液中通入SO2时,先后发生的反应分别是                                             

4、特殊反应:

(1)CaO2+H2O。(2)Fe2(SO4)3+NH4SCN。(3)NO2+NaOH。(4)NO2+NO+NaOH。

5、H2C2O4(草酸,二元弱酸)是一种有机液体,易溶于水。不稳定,受热能分解为两种常见气体。具有强还原性,能使少量的酸性KMnO4溶液褪色。写出下列反应:

(1)H2C2O4溶液中滴入NaOH,先后发生的反应是。

                                       

(2)H2C2O4受热分解的方程式为                        

(3)H2C2O4与酸性KMnO4溶液(含稀硫酸)的反应为

                                            

【练习答案】

1、(1)2NH3⇌高温高压催化剂⇌N2+3H2

(2)2Ag2O=加热=4Ag+O2

(3)2SO3⇌催化剂Δ⇌2SO2+O2

(4)H2SO3=SO2+H2O

(5)2Al(OH)3=Δ=Al2O3+3H2O

(6)NH4HCO3=Δ=NH3↑+CO2↑+H2O

(7)2NaHSO3+O2=Δ=Na2SO4+H2SO4

(8)CuCO3=Δ= CuO+H2O

(9)Ba(ClO3)2= MnO2Δ= BaCl2+3O2

(10)4Fe(NO3)3=Δ=2Fe2O3+12NO2↑+3O2

2、(1)SO2+NaOH(少量)=NaHSO3

SO2+2NaOH(大量)=Na2SO3+H2O

(2)Na2SO3+HCl(少量)=NaHSO3+NaCl

Na2SO3+HCl(大量)= SO2↑+H2O+2NaCl

(3)(NH4)2Fe(SO4)2+2NaOH(少量)=Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+Na2SO4

(NH4)2Fe(SO4)2+4NaOH(大量)=Fe(OH)2↓+2NH3·H2O+2Na2SO4

(4)2KAl(SO4)2+3Ba(OH)2(少量)=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓+K2SO4

KAl (SO4)2+2Ba(OH)2(大量)=KAlO2+2BaSO4↓+2H2O

(5)2Al(NO3)3+3Ba(OH)2(少量)=2Al(OH)3↓+3Ba(NO3)2

2Al(NO3)3+4Ba(OH)2(大量)= Ba(AlO2)2+3Ba(NO3)2+4H2O

(6)2NaAlO2+H2SO4+2H2O(少量)=2Al(OH)3↓+Na2SO4

2NaAlO2+4H2SO4(大量)=Al2(SO4)3+Na2SO4+4H2O

3、(1)Na2SO3+HCl(少量)=NaHSO3+NaCl

NaHSO3+HCl=SO2↑+H2O+NaCl

(2)2NaOH+SO2(少量)=Na2SO3+H2O

Na2SO3+H2O+SO2=2NaHSO3

4、(1)2CaO2+2H2O=2Ca(OH)2+O2

(2)2Fe2(SO4)3+6NH4SCN=2Fe(SCN)3+3(NH4)2SO4

(3)2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O

(4)NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O

5、(1)H2C2O4+NaOH(少量)=NaHC2O4+H2O

NaHC2O4+NaOH=Na2C2O4+H2O

(2)H2C2O4=加热=CO↑+CO2↑+H2O

(3)5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=10CO2↑+K2SO4+2MnSO4+8H2O

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