化学自习室移动版

1．为什么整块金属不透明但具有金属光泽，而金属粉末常呈暗灰色或黑色?

答：由于金属原子以紧密堆积方式排列，最外层电子(价电子)释放出来，成为自由电子。当光线投射到其表面时，自由电子可以吸收所有频率的光，光线不能透过，所以金属不透明。自由电子吸收光后，跃迁到高的能级上去，不稳定，很快迁回低能级，释放出绝大部分频率的光，这就使得绝大多数金属呈银白色光泽，而金显黄色、铜显红色、铅显灰蓝色等，是由于它们较容易吸收某些频率的光。

在粉末状态时，金属的颗粒很小，没有规则晶面，光线入射后不能反射出来，多呈黑色。

2．铝和氢氧化钠溶液反应的实质是什么?

答：铝和氢氧化钠溶液反应，不是铝直接和氢氧化钠反应，而是铝先和氢氧化钠溶液中的水反应生成氢氧化铝，然后氢氧化铝再和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，反应的化学方程式如下：2Al＋6H₂O = 2Al(OH)₃＋3H₂↑；Al(OH)₃＋NaOH=NaAlO₂＋2H₂O。总反应：2Al ＋ 6H₂O＋2NaOH = 2NaAlO₂＋4H₂O＋3H₂↑，Al是还原剂，H₂O是氧化剂，电子转移为6e-。

3.金属铝能与沸水反应，但为什么能用铝锅做饭或用铝壶烧开水?

答：我们知道，铝是一种比较活泼的金属，它在纯净的氧气中加热即可燃烧，即使在常温下，也极易与空气中的氧气反应，在表面生成—层致密而坚固的氧化物保护膜，氧化膜不但防止了内部的金属继续被氧化，也使铝与水难以直接接触，所以用铝锅做饭或用铝壶烧开水时，即使温度超过100OC，铝也不会与水反应。同样的原因，镁和铝虽然活泼性很强，但抗腐蚀能力也很强。

4．镁的金属性强于铝，为什么镁不能像铝一样发生“镁热反应”，而还原某些金属氧化物中的金属?

答：“铝热反应”之所以能够进行，除了与金属铝的还原性有关外，还与该反应的能量变化有关，由于Al₂O₃很稳定，铝氧键能大，造成该反应放出热量多，大量的热能使氧化物熔化，又促使了反应的发生。而镁虽比铝的金属性强，但反应前后的能量变化较小，不能发生“镁热反应”。

5．怎样理解氧化铝和氢氧化铝的两性?

答：在元素周期表中Al位于Mg与Si ，B与Ga之间， Mg、Ga为金属元素，B、Si为非金属元素，所以Al介于金属与非金属之间，故其化合物Al₂O₃、Al(OH)₃，均具有两性。Al(OH)₃的两性还可以用电离平衡移动的原理来解释，氢氧化铝的电离方程式可表示如下：

H^＋＋AlO₂^－＋H₂O Al(OH)₃ Al^3＋＋ 3OH^－

(酸式电离) (碱式电离)

其电离程度相当微弱，只有加入强酸(或强碱)时，大量的H^＋(或OH—)才能破坏氢氧化铝的电离平衡，使平衡移动，生成铝盐(或偏铝酸盐)，所以氢氧化铝既具有酸性，又具有碱性。

6．两性物质与物质的两性有什么区别?

答：两性物质指既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水的化合物。例如：Al₂O₃、Al(OH)₃等。

物质的两性指某些弱酸酸式盐(如NaHCO₃等)，弱酸弱碱盐(如CH₃COONH₄等)，既能与酸反应又能与碱反应，但只能说这种物质的性质有两性，不能称它们为两性物质。因为这些化合物不是由本身直接电离出的H^＋或OH—参加反应，并且生成物不全是盐和水。

Al既能与酸反应又能与碱反应，但不属于两性物质，也不能说它具有两性。从它与碱溶液反应实质看，Al不是直接与碱反应的。

7．将NaOH溶液逐滴加入到AlCl₃溶液中和将AlCl₃溶液逐滴加入到NaOH溶液中现象相同吗?

答：不相同。将NaOH溶液逐滴加入到A₁C₁₃溶液中，生成白色胶状沉淀，随着NaOH溶液的滴入，沉淀量逐渐增多，后又逐渐减少，直到完全消失。其离子反应可表示如下：

Al^3＋＋ 3OH^－= Al(OH)₃↓；Al(OH)₃＋OH^－=AlO₂^－＋2H₂O 。

将A₁C₁₃溶液逐滴加入到NaOH溶液中时，先无沉淀，后又沉淀且沉淀最终不溶解，其离子反应可表示如下：

Al^3＋＋ 4OH^-=AlO₂^－＋2H₂O； Al^3＋＋3AlO₂^－＋6H₂O =4Al(OH)₃↓。

8．铁原子最外层只有两个电子，为什么铁能显＋3价?

答：铁元素的可变化合价是由其原子结构决定的，也是过渡元素的通性之一。与主族元素不同，过渡元素的原子最外层有1～2个电子，次外层处于8～18个电子之间的不稳定状态。所以，当过渡元素失去最外层的电子后，还可以失去次外层的一个或多个电子而呈多变价，而主族元素的次外层都是饱和结构，不会出现因失去次外层电子而产生的多变价现象。

9．如何正确判断铁发生化学反应后的生成物?

答：在化学反应中，铁可能表现出＋3价，也可能表现出＋2价。这与反应物的氧化性强弱有关，也与反应物的量有关。氯气、硝酸等物质的氧化性很强，能把铁氧化成＋3价。氧气和水，在点燃或高温的条件下与铁反应生成Fe₃O₄。硫单质、盐酸、稀硫酸、硫酸铜溶液等物质，氧化性都弱，与铁反应都生成＋2价铁的化合物。由于铁能生成Fe^2＋、Fe^3＋，因此在水溶液里或熔化状态下，过量的铁与强氧化剂作用，也生成＋2价铁的化合物。

10．铁的化合物为什么往往具有多种颜色?

答：过渡元素的化合物往往有颜色，这是由过渡元素电子层结构引起的。过渡元素的次外层电子层结构大多处于不饱和状态，而处于不饱和状态结构的离子大多有颜色。Fe^2＋和Fe^3＋次外层电子都未饱和，所以都有颜色，其颜色既与结构有关又与所结合的阴离子、晶体中是否含结晶水有关，在水溶液中则主要是水合离子的颜色。Cu的化合物有色原因与Fe相同。

11．缺铁与贫血有何关系？

答：人体内血红蛋白是铁的化合物，它具有固定氧和输送氧的功能，人体若缺铁，血红蛋白含量会减少，易患缺铁性贫血。此时，可服含硫酸亚铁等药物或多食含铁丰富的食物。

12．医疗上包扎伤口为什么常涂抹氯化铁溶液？

答：因为三价铁离子易水解生成氢氧化铁胶体，该胶体能使蛋白质迅速凝聚，具有止血作用。

13．炒过菜的铁锅未及时清洗，为什么会出现红棕色的锈斑？

答：铁是活泼金属，易被氧化为亚铁离子，特别是铁锅中含有食盐溶液时，铁会发生电化学腐蚀，生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁在水和氧气的共同作用下被氧化为氢氧化铁。氢氧化铁再变为氧化铁的水合物而呈红棕色。

14．三氯化铁应用于电子工业腐蚀印刷线路板的原理如何？

答：把印刷铜版上需要去掉的部分与三氯化铁作用，铜被氧化为氯化铜溶解而除去。

15．为什么用草酸溶液可除去衣服上的墨迹？

答：硫酸亚铁与鞣酸生成易溶于水的鞣酸亚铁，由于它易被氧化成黑色的鞣酸铁，故可用来制蓝黑墨水。而鞣酸铁能氧化草酸，因此，可用草酸溶液洗去衣服上的墨迹。

16．砖的颜色为何不一样，有红砖与青砖?

答：同种砖坯烧制而成的为什么有红色和青色之分呢？将用粘土制成的砖坯置于窑内，先用大火将砖坯从外向里烧透，然后停火，使砖和窑体慢慢冷却下来，在这个过程中，由于空气充足，砖坯中的铁元素就被氧化为Fe₂O₃(红棕色)使砖呈现红色；如果在砖坯烧透之后，不让它自然冷却，而是从窑顶向砖坯上淋水，使其迅速冷却。由于产生大量的CO和H₂，氧化铁被还原为氧化亚铁和四氧化三铁，同时还有未烧的碳粒，烧出的砖就是青砖。

17．热敷袋为什么能发热?

答：热敷是一种有效的理疗手段，为了让患者随时随地进行热敷，减轻病痛，人们发明了热敷袋(理疗特效热)。“理疗特效热”的心脏材料——发热剂，就是用铁粉和添加剂制成的。铁粉表面未经氧化，平时要密封在塑料袋里，使用时接触空气，即会放出热量。这种由缓慢氧化发出的热均匀、稳定，通过调节塑料袋的进气量，温度还可升或降，一袋发热剂可以连续使用近三十小时。

18．如何保存亚铁盐溶液?

答：亚铁盐溶液在保存时，除了要考虑加同根的酸来抑制水解外，还要防止亚铁离子被氧化为铁离子，所以在亚铁盐溶液中要加入少量铁屑。

19．如何选择金属的冶炼方法?

答：按照金属活动顺序表，越是排在后面的金属，其离子的氧化性就越强，越容易从化合物中被还原出来，获得金属的手段也越多。例如：处在Al之前的金属，只能用电解其熔融化合物的方法制得；而在Zn～Pb之间的金属，可电解其熔融化合物，或电解其可溶性盐的水溶液，就能得到其单质金属，但考虑到成本等一些因素，大批生产时是用热还原法。排在Hg以后的金属，可用电解其水溶液法制得。因此，有的金属有许多冶炼方法，其生产成本往往是选择方法的重要依据。

20．热还原法中使用不同还原剂各有何优缺点?

答：用焦碳还原冶炼得到的金属往往会有少量的碳熔合在其中，又由于用CO冶炼法时，CO一般是在金属冶炼炉中通过下列反应生成的：C＋O₂ CO₂，CO₂＋C 2CO。

所以用CO炼制的金属中也会含有少量的碳。用H₂还原冶炼得到的金属的纯度相对较高，但成本也较高。用铝热反应冶炼出的金属，克服了被炼金属及其氧化物熔点高、难以冶炼的问题，但成本也较高。

21．实验室制取H₂时，为什么常向锌和稀H₂SO₄的反应溶液中加入少量CuSO₄溶液?

答：锌与CuSO₄溶液反应置换出铜，锌和铜构成无数个微小的原电池，使锌和稀H₂SO₄的反应速率加快。同样，粗锌与稀H₂SO₄反应比纯锌稀H₂SO₄反应放出氢气速率快。

22．活泼金属一定做原电池的负极吗?

答：在原电池中，相对活泼金属做负极，相对不活泼材料做正极。这里的“相对活泼金属”仅是指金属活动顺序表中位置靠前的金属吗?不是。这里的金属活泼性还应考查电解质溶液的影响。

例如：在酸性溶液中镁比铝要活泼，但在碱性溶液中铝就要比镁活泼，更容易失去电子。实验证明，在Mg—Al—H₂SO₄形成的原电池中Mg为负极，当往该原电池的电解质溶液中加入过量的NaOH时，电流立即反向，这说明在Mg—Al—NaOH形成的原电池中Mg为正极。再如Fe—Cu—浓HNO₃形成的原电池中，因为Fe钝化，故Cu为负极，Fe为正极。

因此，在引导学生判断原电池的正负极时，既要看金属活动顺序，也要看电解质溶液是什么，具体问题具体分析，以免学生误判。