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由一框图看知识迁移在化学实验中的应用
发布日期:2017-12-20  来源:实验技术与管理   浏览次数:33
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原设计:比较卤素单质氧化性的强弱。
如A、D、E是卤素单质,以上全为水溶液中的置换反应,则A、D、E的氧化性由强到弱的顺序是 。一定条件下,E和D按物质的量之比为5:1在水中恰好反应,则反应方程式为 。
解析:本框图涉及的反应有三个。第①个涉及的反应是由A制D,第②个涉及的反应是由E制D,第③个涉及的反应是由E制A。说明的问题是A比D强,E比D强,E比A强。从而推理,E强于A强于D。具体到本问的氧化性由①可看出A比D强,由②可看出E比D强,由③可看出E比A强,所以E>A>D,如果对号入座,那么E是Cl2,A是Br2,B是I2,反应方程式是5Cl2+I2+6H2O=2HIO3+10HCl 。
既然可以比较氧化性强弱,那么能否比较其他性质?
迁移一:比较金属单质还原性强弱。
如A、D、E是金属单质,以上全为水溶液中的置换反应,那么金属单质的活泼性或还原性顺序也应为E>A>D。如以上B、F、G的溶液全为硝酸盐,那么E可制A,A可制D,E当然可制D,具体E可为Zn,A可为Fe或Cu,D为Cu或Ag。
既然可以比较氧化性、还原性,那么按此思路是否也可以比较酸性、碱性或其他顺序呢?事实证明完全可行。
迁移二:比较酸性顺序。
(1)如以上反应都在水溶液中进行,3%-5%的A溶液是食品调味剂的主要成分,E与AgNO3反应产生白色沉淀,D的溶液与FeCl3相遇显紫色,则酸性顺序肯定是E>A>D。具体E
是HCl,A是CH3COOH,D是
B、G、F为相对应的盐溶液。
(2)把上例中D还可换为H2SiO3,从而比较酸性HCl>CH3COOH>H2SiO3。B、G、F仍为相对应的盐溶液。
(3)如E是造成胃酸过多的物质,A、D是常用的治疗胃酸过多的物质,写出①②③的离子方程式。
解析:导致胃酸过多的物质是盐酸,通常治疗胃酸过多的物质是NaHCO3和Al(OH)3。根据由强制弱的顺序,E是盐酸,A是NaHCO3溶液,D是Al(OH)3。这三种物质在水中的pH由大到小是Al(OH)3> NaHCO3>HCl。B是偏铝酸盐,F是盐酸盐,G是碳酸盐。所以对应的离子方程式:
①AlO2-+HCO3-+H2O═Al(OH)3↓+CO32-
②AlO2-+H++H2O═Al(OH)3↓
③CO32-+H+═HCO3-
本例设计得特别好,既和生活密切相关,又体现了巧合,因为有了巧合,就有了尖锐的矛盾冲突,就有了戏剧性。另外,①的离子方程式很难写,它是复分解反应,不是双水解反应。这个方程式还可以说明酸性H2CO3>HCO3->Al(OH)3,还能说明HCO3-和AlO2-不共存。在考试中有很强的针对性。
迁移三:比较碱性顺序(溶液中进行)
(1)如E是离子化合物,其阳离子、阴离子各含有10个电子。D是白色沉淀,不溶于水,25℃ 0.1mol/L的A的水溶液pH约为11。问D是什么物质?如何区别?
解析:碱性强弱肯定是E>A>D。E是强碱,其阴阳离子各有10个电子,是NaOH,A是弱碱,其电离常数约为1×10-5,因此是NH3∙H2O,D可能是Mg(OH)2或Al(OH)3。区别方法:给白色沉淀上滴过量NaOH,如沉淀消失为Al(OH)3,如不消失为Mg(OH)2。本例也很实用。
(2)如把D换为蓝色沉淀,写出给B的溶液中加入过量A的离子方程式:
解析:蓝色沉淀应为Cu (OH)2。说明碱性NaOH> NH3∙H2O> Cu (OH)2。离子方程式为:
Cu2++4NH3●H2O═[Cu(NH3)4]2++4H2O 。
(3)如把D换为黑色沉淀,同样的道理则是制银氨溶液:
解析:Ag++NH3∙H2O═AgOH↓+NH4+
AgOH+2NH3●H2O═[Ag(NH3)2]++OH-+2H2O
(4)如把D换为红褐色沉淀,则D是Fe(OH)3 。
解析:Fe3++3NH3●H2O═Fe(OH)3↓+3NH4+
迁移四:比较难溶电解质的溶解度或溶度积Ksp大小。
在化学上一般情况下发生的反应是:强酸制弱酸,强碱制弱碱,强氧化剂制弱氧化剂,强还原剂制弱还原剂,溶解度大的制溶解度小的,Ksp大的制Ksp小的。当然,在历史上,强国制约弱国。在现实生活中,能力强的人制约能力弱的人。
(1)B、G、F都是稀的钠盐溶液,A、D、E可能是AgCl、AgBr、AgI悬浊液,问具体A是 ,D是 ,E是 。写出①②③的离子方程式。
解析:根据上面总结的强弱规律,E应是溶度积大的AgCl,A是AgBr,D是溶度积最小的AgI。B、F、G都是对应的卤素盐溶液。
反应①AgBr+I-═AgI+Br-
②AgCl+I-═AgI+Cl-
③AgCl+Br-═AgBr+Cl-
(2)已知B是蓝色溶液,A、D均为黑色沉淀。A和D都分别是简单的二元化合物,都含有相同的阴离子,其阴离子与非氧化性酸反应放出臭鸡蛋味的气体。A和D中的金属元素的单质是生活中最常见金属。写出①②③的离子方程式。
解析:蓝色溶液B应是CuSO4,臭鸡蛋味气体应是H2S,生活中最常见的金属单质有Fe、Al、Cu。而FeS、CuS是二元化合物,Al2S3在水溶液中不存在。因此根据由强制弱,由大制小的原则,A应是FeS,D应是CuS,E可以是硫化钠,F是硫酸钠,G是硫酸亚铁。
反应①FeS+Cu2+═CuS+Fe2+
②S2-+Cu2+═CuS↓
③S2-+Fe2+═FeS↓
在这里要强调:FeS可与稀H2SO4反应制H2S气体,而CuS则不与稀H2SO4反应,原因是CuS的Ksp太小,在稀H2SO4不溶解。
 
 
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