依據單質化合物的轉化關係書寫化學方程式,是同學們書寫化學方程式的基體的方法。但同學們依據次法書寫的方程式,有時卻是錯誤的,這時為什麼呢?下面談一下依據單質化合物的轉化關係書寫化學方程式的若干誤區。
同學們知道,初中教材化學的知識體系是以物質的組成為核心建立起來的知識體系,由物質的組成定義物質的概念,由物質組成定義物質的性質。單質化合物的轉化關係就是由組決定性質的思想建立起來的轉化關係。如由同種元素組成的純淨物是單質,由不同種元素組成的純淨物是化合物,由同種分子組成的物質是純淨物,由不同種分子組成的是混合物。一 種單質與一種化合物反應生成另一單質和一種化合物的反應是置換反應等。
在高中我們判斷物質的性質時,則是依據物質的結構決定性質思想。結構決定性質的理論是高中化學大廈的基石。組成相同、結構不同的物質,性質是不同的。如組成相同的氧氣與臭氧性質是不同的,組成相同的二甲醚與乙醇的性質更是迥然差別。知識是發展的,高中所學的理論比初中更加完善。我們用初中的理論指導高中化學方程式書寫,必然會出現失誤。依據單質化合物的轉化關係書寫化學方程式的誤區很多,下面舉幾個依據轉化關係書寫方程式,常出現錯誤的關係類型,提醒同學們,書寫方程式時莫進入誤區、陷阱。
錯例1複分解反應中的誤區。
如過氧化鈉與鹽酸反應的方程式,有的同學寫成:Na2O2+2HCl=2NaCl+2H2O.這個方程式沒配平,當然是錯誤的。錯誤的根本原因是組成決定性質的思想引起的,認為Na2O2與Na2O的組成元素一樣,性質一樣。把Na2O2當作了鹼性氧化物,認為它與酸的反應,產物應是鹽 和水。實際上過氧離子與氧離子(O2-)結構是不一樣的,當然Na2O2與Na2O的性質是不同的。正確寫法2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2
正確書寫複分解反應方程式的關鍵是正確拆分化合物。如何把化合物正確拆分為帶負的與帶正電的兩部分呢?如Na2O2應拆分為Na+和過氧離子(O2(2-))而不是O2-,碳化鈣CaC2應拆分為原子團C2-而不是單個的原子C-。為何知道C2-是一個整體?碳原子的價電子數為4,在化合物中碳為負一價,說明碳只有一個價電子與其它的元素的原子形成了化學鍵,碳餘下三個價電子,自身形成了共價鍵,即2個碳為一個原子團C2-而存在。
怎樣判斷化合物中的相同的負價原子是單個存在, 還是原子之間形成了原子團呢(帶正電荷的金屬元素都是單個存在的)?要看負價元素原子的最低化合價數值(或單電子數)與元素在該化合物中的化合價的數值是否相等。如若相等,化合物中的原子就以單個形式存在,若元素在該化合物中的化合價的數值低於元素的最低化合價(少於單電子數),相同的原子之間就形成了原子團。如化合物Al4C3中,碳的化合價為-4,化合價的數值與最低化合價數值(或單電子數)相等,碳就是以單個的原子形成存在,即Al4C3拆分為Al3+和C4-,Al4C3與水反應的方程式就是Al4C3+H2O=4Al(OH)3+3CH4。再如過氧化鈉中,氧為-1價,其數值小於氧的最低化合價數2(或單電子數),兩個氧之間就以一個共價鍵結合形成了原子團[O2]2-。
錯例2.置換反應中的誤區
把少量鋅與投入到氯化鐵溶液中,有的同學寫的反應方程式為3Zn+2FeCl3=3ZnCl2+2Fe.實際上少量的鋅只能把FeCl3還原為FeCl2,正確的化學方程式為Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2.再如將足量的銅粉投入到硫酸鐵溶液中,溶液變藍,有的同學寫的方程式是:3Cu+Fe2(SO4)2=2Fe+3CuSO4,當然是錯誤的。只所以出現這樣的錯誤寫法,是有的同學把三價的鐵當成二價的鐵來對待了,三價鐵是高價態的鐵,與二價鐵的結構不同,三價鐵的氧化性很強,能被銅還原,但只能還原為二價鐵,不能被還原為鐵單質。也就是說三價鐵被還原,生成的二價鐵離子不能被銅還原了,依據金屬活動順序表,我們也明白這個道理。
錯例3中和反應中的誤區:
同學們能正確寫出氫氧化鐵與氫碘酸反應的化學方程式麼?。由於氫氧化鐵是氧化性鹼,氫碘酸是還原性酸,它們化學反應方程式不符合酸鹼反應的一般規律。一般規律為酸+鹼=鹽+水,但氫氧化鐵與氫碘酸反應的化學方程為2Fe(OH)3+HI=2FeI2+3H2O+I2.反應產物中比一般規律多了單質碘。
錯例4、在單質與轉化關係中,鹽+鹽=兩種新鹽。這種關係也有許多誤區。如硫酸鋁與碳酸氫鈉反應不是生成兩種新鹽,而是生成了氫氧化鋁、硫酸鈉、二氧化碳。化學方程式為Al2(SO4)3+6NaHCO3=2Al(OH)3+3Na2SO4+6CO2
錯例5、鹼性氧化物與酸反應,產物一定是鹽與水麼?不一定。如氫氧化亞鐵與硝酸反應產物中,有鹽、水,還有氮的氧化物。3Fe(OH)2+10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3+8H2O+NO.同學們見到這個方程式,是不是有點意外?
錯例6、非金屬單質與氧反應生成的氧化物一定是酸性氧化物麼?不一定。非金屬單質與氧反應生成的最高價氧化物一定是酸性氧化物,生成的低價氧化物不一定是酸性氧化物。如碳與氧氣生成二氧化碳是酸性氧化物,但生成一氧化碳就不是酸性氧化物。類似的還有,NO,NO2都不是酸性氧化物。
在使用單質及化合物的轉化關係書寫方程式中還有一些誤區,就不 一 一列舉了,同學們可以結合自己的高中所學的知識再找出一些。老師舉的這些例子,並不是說單質及化合物的轉化關係就沒有用,實際上它是我們認識、書寫化學反應方程式的基礎,我們要熟練掌握物質間的轉化關係。舉出常見的誤區,是提醒同學們,在使用物質間的轉化關係,要避開誤區,防止掉入陷阱。既然我們分析了產生誤區的原因是依據物質組成推斷物質的性質,避免誤區的方法就是從結構上認識物質的性質,只有結構相似的物質性質才相似,化學方程式才相似,才能正確使用物質的轉化關係式,書寫化學反應方程式。物質的結構知識包括分子或晶體的空間結構,原子之間化學價鍵的類型,分子的極性及分子中組成原子的價態,原子在化合物的價態是最價價、最低價還是中間價態存在,價態不同性質不同。