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浅谈中学化学中的“反常”

教师往往会给学生总结很多化学规律和经验等,便于学生更好地理解化学知识,然而经常会有学生提出一些有悖于经验规律的情况,这些反常事例背后的原因往往又是正常的。我们要鼓励学生勇于发现和提出问题,让他们养成良好的思维习惯。

一、性质反常

1.弱酸也可制强酸

我们都知道强酸可以制弱酸,比如盐酸可以和CaCO3反应生成碳酸,碳酸分解成CO2和水。CuCl2+H2S=2HCl+CuS↓,H2S可以制得HCl这种强酸,是因CuS难溶于盐酸等强酸,反应才得以进行。H2SO3+Cl2+H2O=H2SO4+2HCl,此反应中弱酸H2SO3制得了强酸H2SO4,实际上是氯气将H2SO3氧化了硫酸,本身被还原成盐酸。

2.元素非金属性强其单质的氧化性也不一定强

比如非金属性N>S,但是N2的性质在常温下很稳定,氧化性没有硫单质强。因为分子中的2个原子之间共用3对电子,形成稳定的氮氮三键。将它分解为原子需要吸收941.69kJ/mol的能量,不易拆分。

3.元素及其氢化物稳定性探究

非金属性:C<N,常温下稳定性:CH4>NH3,因为CH4分子中的一个碳和四个氢原子通过sp3杂化的方式组成,因此甲烷分子是正四面体结构,四个键的键长相同键角相等,结构很稳定,导致性质很稳定。通常结构是正四面体的微粒性质也很稳定,比如CCl4、SO42等。

4.正四面体结构物质性质探究

SiH4的结构类似于CH4也是正四面体结构,但SiH4中Si—H的键能没有C一H键能大,所以较之不稳定。白磷(P4)也是正四面体结构,白磷分子中每个磷原子用它的3个p轨道与另外三个磷原子的P轨道间形成3个δ键,这种纯p轨道的键角应为90°,但实际上却是60°,所以P4分子具有较强的“键角张力”,这种张力使P—P键的键能减弱,易于断裂,从而导致白磷的化学性质活泼。

二、现象反常

1.溶液中Cu2+不一定是蓝色的

通常Cu2+在水溶液中实际上是以水合离子[Cu(H2O)4]2+的形式存在,水合铜离子是蓝色的,所以我们见的铜盐大多是蓝色的。而在氯化铜溶液中,不仅有水合铜离子[Cu(H2O)4]2+,还有氯离子与铜离子结合成的四氯合铜络离与,该离子的颜色是黄色的。根据光学原理,我们知道蓝色和黄色的混合色为绿色,这就是氯化铜溶液呈绿色的原因。如果加水稀释该溶液,[Cu(H2O)4]2+的浓度相对增大,溶液主要会呈现[Cu(H2O)4]2+的颜色(蓝色),所以我们见到的氯化铜稀溶液是蓝色的。

2.浓度越大反应速率不一定越快

在相同条件下,用相同的铝片分别与同浓度的稀盐酸和稀硫酸反应,铝片与稀盐酸反应产生H2速率更快。如果从H浓度去考虑,硫酸溶液中的H浓度更大,出现反常现象的原因是因为Cl可以穿透氧化膜,一定程度上破坏了氧化膜的阻碍作用,另外Cl与Al3+有配位作用,促进了反应的进行,而SO42没有配位效应,也不能穿透氧化膜。

3.原电池的负极材料也可能没有正极活泼

原电池中,两种电极材料一般活泼的做负极,比如Mg—Al—NaOH溶液,Mg比Al活泼,但实际电流表指针偏转显示Al是负极,因为Mg不与NaOH溶液反应,而Al可以与NaOH溶液反应,所以真正失电子的是Al。Fe—Cu—浓硝酸,Fe比Cu活泼,但实际电流表指针偏转显示Cu是负极,因为常温下Fe遇浓硝酸会钝化,表面生成致密的氧化膜,阻止了Fe进一步失去电子,所以Cu反而成了负极。

三、操作反常

1.有的药品用完需要放回原瓶

一般做实验的时候多余的药品不能放回原瓶,但是做钠、钾等碱金属实验时,多余的碱金属可以放回原瓶,因为它们的性质非常活泼,常温下即可以与空气中的O2、水等物质反应,如果到处乱丢容易引起火灾。

2.胶头滴管有时也要伸入液面下

实验室用FeSO4溶液和氢氧化钠溶液简易制备Fe(OH)3的时候,需要用长胶头滴管,并将胶头滴管下端伸入液面下。因为如果垂直悬空,溶液在滴加过程中会带入O2,Fe(OH)2很容易因为氧化而变质。

3.pH试纸不能润湿

一般试纸都需要用水润湿,但pH试纸不能用水润湿,因为润湿后会使得原溶液的浓度降低,导致测得的pH不准确。

发现“反常”现象,提出问题,思考“反常”背后的原因,是推动科学发展的重要的思维方式,我们应该鼓励学生勇于提出问题,挑战经验权威等。

(责任编辑:化学自习室)
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