化学自习室移动版

问题1、金属性强弱与金属活动性强弱的区别？

金属性与金属活动性是两个不同的概念，我们在教学中常把这两个概念混为一谈，实际上二者是有区别的。

金属性是指元素的气态原子失去电子变成气态阳离子的倾向的大小。是元素原子的性质，定量判断标准是电离能；

金属活动性指的是金属单质在水溶液中的性质，定量判断标准是标准电极电势。从热力学角度来看，金属单质M在水溶液中变成水合离子M^n＋(aq)的过程可分成以下几步：首先，固体金属M变成气态金属原子M(g)所消耗的能量叫做原子化能；其次，气态金属原子M(g)电离成气态金属离子M^n＋(g)所消耗的能量叫做电离能；最后，气态金属离子M^n＋(g)与水分子结合形成水合离子M^n＋(aq)所释放的能量叫做水合能。

以标准电极电势为标准的金属活动性顺序有一定的适用范围。金属的标准电极电势是在水溶液中测定的，因此，金属活动性顺序一般只适用于水溶液体系中金属与其它金属离子(或氢离子)之间能否发生置换反应的判断，而对于非水溶液中的置换反应并不适用。

参考文献

吴星.《中学化学疑难辨析》，江苏教育出版社.114－117。

问题2、铁有多种氧化物，它们什么条件下可以相互转化？铁和氧气反应什么时候生成氧化亚铁？

铁有三种氧化物，FeO、Fe₃O₄和Fe₂O₃。

FeO是在低氧分压下加热铁制得。它在低于848K时不稳定，发生歧化反应生成Fe和Fe₃O₄。

Fe₃O₄是一种混合价态氧化物。它可以由铁在氧气中加热，或将水蒸气通过赤热的铁，或由FeO部分氧化，或由Fe₂O₃加热到1673K以上制得。

Fe₂O₃有α和γ两种不同的构型。将Fe₃O₄氧化可制得γ－ Fe₂O₃，在真空中加热又转变成Fe₃O₄，在空气中加热γ－ Fe₂O₃到673K以上转变为α－ Fe₂O₃。

参考文献

无机化学(下册)(第四版).北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室编，高等教育出版社.770－771

问题3、FeCl₃的水溶液呈黄色，是因为Fe^3＋引起的还是溶液中有特殊物质的存在引起的？

许多可溶性铁(Ⅲ)盐的水溶液以[Fe(H₂O)₆]^3＋形式存在，它是高自旋态，电子的d－d跃迁是自旋禁阻的，光吸收很弱，所以其颜色是淡紫色。平常所看到的黄棕色或红棕色是铁(Ⅲ)盐溶于水后发生水解作用引起的。

当溶液的酸性较强时(pH＜0)，Fe^3＋主要以淡紫色的[Fe(H₂O)₆]^3＋离子存在。如果使pH提高到2～3时，水解趋势就很明显，聚合倾向增大，溶液颜色为黄棕色。随着pH继续升高，溶液由黄棕色逐渐变为红棕色。

参考文献

[1] 参考文献

无机化学(上册)(第四版).北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室编，高等教育出版社.168.183－185

[2] 吴星.《中学化学疑难辨析》，江苏教育出版社.25－28

问题4、为说明亚铁离子能转化为铁离子通常用新制氯水，书写化学方程式时只写氯气与亚铁离子反应，此时为什么不考虑次氯酸的氧化性？

应是实验的目的决定。该实验主要是要说明亚铁离子有还原性，而不是突出亚铁离子与氧化剂的氧化还原反应。同时，氯水氧化溴水、碘水为学生已有的前知识，因此，实验特别强调新制氯水，以忽略其在水中的转化成分。

问题5、氢氧化亚铁被氧化的过程中出现的灰绿色物质是什么？

关于氢氧化亚铁被氧化的过程中出现的灰绿色物质的认识目前有多种观点：(1)认为是氢氧化亚铁和氢氧化铁按一定比例组成的物质(2)认为是氢氧化亚铁在大量硫酸根存在的情况下形成的Fe₆(SO₄)₂(OH)₄O₃，这是一种氧基碱式复盐，是一种沉淀，也是一种配合物。(3)是氢氧化亚铁的水合物。(4)白色的氢氧化亚铁吸附溶液中浅绿色的Fe^2＋引起。

问题6、 “氢氧化铝只能溶于强碱中，不能溶于弱碱”，但如果氨水浓度很大时，导致电离出的OH^－的浓度也很大，这时氢氧化铝会不会溶于氨水中？

应该可以，有人实验证明，氢氧化铝能溶解在浓氨水中，也可以溶解在一定浓度的氨水中。

高中教材没有说明金属铝能否与氨水反应。据实验，金属铝能与较高浓度的氨水(28%)作用，加热反应较快，并有较多氢气放出(可以点燃)。用10%或更稀的氨水则不反应。实验证明，铝在碱性比较强的水溶液中能和水持续作用一段时间。碱性比较强的水溶液中有一定浓度的氢氧根离子，可以推断，它能溶解铝和水作用时在表面上生成的氢氧化铝，使之转化为偏铝酸根离子，使铝和水的反应能持续，直至碱性减弱到一定程度，氢氧化铝不再溶解，反应才无法进行下去。有人实验证明，氢氧化铝不仅能被强碱溶液溶解，也能被较高浓度的氨水在加热下溶解。这也和上面的解释吻合。

用氨水和铝盐溶液作用生成的氢氧化铝，又为什么不能溶解于过量氨水呢？是由于，反应混合物中含有较高浓度的铵根离子，抑制了加入的过量的氨水的电离，使溶液中POH难以达到使氢氧化铝转化为偏铝酸根离子的要求。

那么，溶液中POH 在什么数值以上，反应生成的氢氧化铝才能转化为偏铝酸根离子呢？查表，28%－30%的氨水，浓度约为14－15mol/L， c(OH^－)=0.016 mol/L， pOH^－≈1.8， pH^－≈12.2；10%氨水约为6 mol/L， c(OH^－)=0.0101 mol/L， pOH^－≈2， pH^－≈12。

如果上述推断合理，用pH＜12的强碱溶液和氢氧化铝作用，应难以溶解氢氧化铝

参考文献

[1] 钟辉生.何宁东.氢氧化铝真的不溶于氨水吗.中学化学教学参考，2014(6)：70－71

[2] 王云生.问题讨论：氨水和铝、氢氧化铝的作用

[3] 王云生.关于两个无机反应的讨论

问题7、如何解释氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液而难溶于氨水?

氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液时实际形成的是四羟基合铝配合物(Na[Al(OH)₄])。而配合物的形成，涉及到中心离子和配离子的相互匹配，从群论来说即符合宇称定律。铝作为主族元素做中心离子形成配合物较少较难，羟基配体与氨分子配体空间构型完全不同，形成配合物后空间位阻差异很大。因此氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液而难溶于氨水。可以微溶于一般的稀氨水

问题8、铝的金属活动性比锌强，为什么做铝、锌与稀盐酸反应的实验时，看到的现象却是铝(已打磨)产生气泡的速率比锌慢？

因为金属活动性顺序只是从热力学角度出发，指的是反应趋势，指出了反应的可能性。反应速率是从动力学角度考虑。现实中的化学反应，往往由于多种因素的制约而不能明显地观察到迅速进行，如金属的纯度、金属的表面状况、金属的聚集状态和金属的反应活性等。铝反应速率慢，原因是铝的表面通常有一层氧化物薄膜(即使已打磨过)一定程度上阻碍了铝与酸的反应。同样，Zn、Al作电极组成原电池，理论上应该是Al为负极，Zn为正极，事实上却是Zn为负极，Al为正极，也是这个原因。

参考文献

吴星.《中学化学疑难辨析》，江苏教育出版社.68－72

问题9、镁与冷水能否发生反应？如何解释？

镁与冷水可以发生反应，但能否反应和反应快慢是两回事，前者是热力学问题，与时间无关；后者考虑的是反应速率的问题，是动力学问题。

镁是较活泼的金属，具有能与水发生置换反应放出氢气的能力。但在通常条件下，未经碾磨的镁粉和未经擦拭的镁条跟冷水不反应，因为表面有一层保护膜(难溶于水的镁的碱式碳酸盐膜)。去除这层氧化膜后，镁与冷水仍有明显的反应，看到有大量细腻的氢气泡产生，使水中加有的酚酞试液迅速变红。在室温条件下，反应生成的难溶于水的氢氧化镁，沉积在表面形成致密薄膜，几分钟后，反应很快停止。给反应混合液加热， 水的电离度增大，氢氧化镁的溶解度加大，逐渐溶解， 镁跟水的作用又会重新进行。待反应生成的氢氧化镁在溶液中再度达到饱和， 又重新沉积在金属镁表面，反应也会趋于停止。因此，镁不论跟冷水还是沸水作用，都只能观察到氢气的产生，看不到氢氧化镁沉淀生成。

参考文献

王云生. 有关镁条与冷水反应现象的讨论

问题10、四氧化三铁是碱性氧化物吗？

Fe₃O₄，又称磁性氧化铁。在Fe₃O₄中的Fe具有不同的氧化态，过去曾认为它是FeO和Fe₂O₃的混合物。但经x射线研究证明，Fe₃O₄是一种反式尖晶石结构，可写成Fe^III[(Fe^IIFe^III)O₄] 。因此。研究更倾向于它是一种铁(Ⅲ)酸盐，天然的Fe₃O₄不溶于盐酸。对Fe₃O₄的性质，尤其是与酸的反应原理目前大家对该问题还有争议，因此反应Fe₃O₄＋8HCl ==== FeCl₂＋2FeCl₃＋2H₂O在大型的正规考试或考查中学化学知识时不应该考查该内容。

参考文献

无机化学(下册)(第四版).北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室编，高等教育出版社.770－771