矽酸鹽是構成地殼的主要成分,由於矽酸鹽種類多、結構複雜,除簡單的矽酸鹽如Na2SiO3等用鹽的形式表現外,絕大多數在化學上常用金屬氧化物和二氧化矽的形式來表示其組成。對化合物的化學式進行改寫,有時是為了某種方便,如:方便書寫、方便計算、方便了解成分等,這類改寫以形為主;有時是為了能在複雜的問題中抓住主要的、本質的東西,以便能更好地理解物質的化學性質,這類改寫以神為主,所以改寫化學式要具有形神兼備的思想,改寫化學式需要強調一條重要原則就是無論把化學式改寫成怎樣的形式,該化合物所有元素的化合價是不能改變的。下面就矽酸鹽由鹽的書寫改寫為氧化物的形式即改寫的一般方法歸納為:
鹼性氧化物、兩性氧化物、酸性氧化物、水(xMO·nSiO2·mH2O)。
氧化物前係數配置的原則:
除氧元素外,其他元素配置前後按原子個數守恆原則配置係數。
注意:①氧化物之間以「·」隔開;②係數配置出現的分數應化為整數。如:正長石KAlSi3O8不能改寫成 K2O·Al2O3·3SiO2,應改寫成K2O·Al2O3·6SiO2。③金屬氧化物在前(活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物),非金屬氧化物在後,若同一元素有變價,那麼低價在前,高價在後,H2O一般寫在最後。
將下列矽酸鹽改寫成氧化物的形式:
①鎂橄欖石(Mg2SiO4) :________________________
②高嶺石[Al2(Si2O5)(OH)4]:_____________________
③青石棉(Na2Fe5Si8H2O24):____________________
解析:改寫前首先判斷各元素的化合價,改寫前後各元素的化合價保持不變,按照改寫原則:鹼性氧化物、兩性氧化物、酸性氧化物、水先後順序進行改寫,如果同一元素出現了變價,那麼低價在前,高價在後,把水寫在最後。
答案:①2MgO·SiO2 ②Al2O3·2SiO2·2H2O ③Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
許多含氧酸及其鹽類均可類似地改寫為氧化物的形式,請將下列物質改寫成氧化物的形式:
①HNO3:________; ②HCOOH:___________ ;
③KAl(SO4)2·12H2O:____________________ ;
④通過以上的改寫可知HNO3的酸酐是:________; HCOOH與濃H2SO4反應可以製取_________氣體。
解析:在由矽酸鹽改寫成氧化物的基礎上,當然同時也不能出現分數,不夠時可以在前面加計量數,如HNO3可以看作2HNO3寫成N2O5·H2O。
答案:①N2O5·H2O ②CO·H2O ③K2O·Al2O3·4SO3·24H2O ④N2O5 CO
北京2008年奧運會金牌的直徑為70 mm,厚度為6 mm。獎牌正面為插上翅膀站立的希臘勝利女神和希臘潘納辛納科競技場,獎牌背面鑲嵌著取自中國古代龍紋玉璧造型的玉璧,環形玉璧由白玉製成,白玉的環形成分可簡單看作是Ca2Mg5Si8O22(OH)2,將其改寫成氧化物的形式為
A. 5CaO·2MgO·8SiO2·H2 B. 2CaO·5MgO·8SiO2·2H2O
C. 2CaO·5MgO·8SiO2·H2O D. 2CaO·8MgO·5SiO2·H2O
解析:白玉的成分中,矽為+4價,氧為-2價,鈣和鎂均為+2價,氫為+1價,根據化合價判斷氧化物的化學式,並檢查原子個數確定化學式前的係數。
答案:C
點撥:複雜的矽酸鹽改寫成氧化物時,應注意以下幾點:元素的化合價不變;原子個數比不變;計量係數寫在氧化物化學式的前面。
已知在一定的條件下,Fe在Cl2 中燃燒可以生成Fe3Cl8它可以看作是FeCl2·2FeCl3。類似地,I2在一定的條件下也可得到Fe3I8,那麼它可以看作是:________。
解析:此題不能完全模仿,要考慮實際反應。因Fe3+與I-不能共存,I2的氧化性沒有Cl2氣強,在反應時不能生成FeI3。故不能寫成FeI2·2FeI3。
答案:3FeI2·I2。
點撥:由此可見,並不是所有的題或內容都可以模仿,要結合題幹的具體內容,具體分析,只有在符合化學反應實際的情況下,才能做出正確的答案。
【例題5】Pb3O4可該改寫成2PbO·PbO2,若把它看成一種鹽,又可以寫成Pb2[PbO4]。根據這種書寫規則,Fe3O4用上述氧化物和鹽的表示形式是
A. 2FeO·FeO2,Fe2[FeO4] B. FeO·Fe2O3,Fe2[FeO4]
C. FeO·Fe2O3,Fe[FeO2]2 D. 2FeO·FeO2,Fe2[FeO2]2
解析:如果簡單機械模仿,將Fe3O4類比Pb3O4,則容易錯選A,原因是沒有對上述兩種物質中元素的化合價的異同進行分析、比較,在Pb3O4中,鉛元素的化合價分別是+2和+4價,而在Fe3O4中鐵元素的化合價分別是+2和+3價,根據化合價規則和Pb3O4的書寫方法,不難得出Fe3O4的氧化物和鹽的形式應分別為:FeO·Fe2O3和Fe[FeO2]2,故選C。
答案:C
點撥:有些新的或難度較大的習題,我們在短時間內看不出已知和未知的關係,不能實現類比,我們就要分析兩個對象相同的屬性和不同的屬性的聯繫,「求同」和「求異」並進,「模仿」和「改造」結合,充分發揮類比在創造思維中的作用。要學會靈活變通,開拓創新。在平時的學習中,對課本中的概念要吃透內涵和外延,這才是解能力題的基礎,不重視基礎,好高騖遠是學習中的大忌。
【例題6】碘和氧可以形成多種化合物,其中一種稱為碘酸碘,在該化合物中,碘元素呈+3和+5兩種價態,這種化合物的化學式為
A. I2O3 B. I2O4 C. I4O7 D. I4O9
解析:藉助於氯酸鉀的化學式KClO3,可推知碘酸根為IO3-,這是該題形似的地方。分析碘酸根中碘的化合價為+5價,則作為陽離子的碘為+3價,同種元素高價部分作酸根,低價部分作陽離子,所以碘酸碘的化學式為I(IO3)3,這是此題神似的地方,進一步改寫為I4O9,故D選項正確。
答案:D
【例題7】為了方便某些化學計算,有人建議將98℅的濃硫酸改寫為下列形式,其中合理的是
A. H2SO4·1/9H2O B. SO3·10/9H2O C. H2SO4·SO3 D. H2SO4·H2O
解析:設98℅的濃硫酸的質量為100 g,則H2SO4為98 g,H2O為2 g,由此可以得出下列關係:n(H2SO4) : n(H2O)=98 g /98 g·mol-1 : 2 g /18 g·mol-1 = 1: 1/9,故選項A正確;又由於一個H2SO4分子可以改寫成一個SO3分子和一個H2O分子,所以
n(SO3) : n(H2O)=1: (1+1/9) = 1: 10/9,故選項B正確;選項C為發煙硫酸,選項D為98 g÷(98 g +18 g)×100℅ = 84.4℅的濃硫酸。該題對化學式的改寫是為了方便某些化學計算。
答案:A、B
【例題8】胃舒平主要成分是氫氧化鋁,同時含有三矽酸鎂(Mg2Si3O8.nH2O)等化合物。
(1)三矽酸鎂的氧化物形式為 ,某元素與鎂元素不同周期但在相鄰一族,且性質和鎂元素十分相似,該元素原子核外電子排布式為 。
(2)鋁元素的原子核外共有 種不同運動狀態的電子、 種不同能級的電子。
(3)某元素與鋁元素同周期且原子半徑比鎂原子半徑大,該元素離子半徑比鋁離子半徑 (填「大」或「小」),該元素與鋁元素的最高價氧化物的水化物之間發生反應的離子方程式為:
(4)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐火材料,其原因是 。
a. Al2O3、MgO和SiO2都不溶於水
b. Al2O3、MgO和SiO2都是白色固體
c. Al2O3、MgO和SiO2都是氧化物
d. Al2O3、MgO和SiO2都有很高的熔點
解析:此題考查了矽化合物、元素周期表、原子的核外電子排布、原子的核外電子運動狀態、元素周期律等知識。(1)根據胃舒平中三矽酸鎂的化學式和書寫方法,其寫作:2MgO·3SiO·nH2O;與鎂元素在不同周期但相鄰一族的元素,其符合對角線規則,故其是Li,其核外電子排布為:1s22s1;(2)中鋁元素原子的核外共有13個電子,其每一個電子的運動狀態都不相同,故共有13種;有1s、2s、2p、3s、3p共5個能級;(3)與鋁元素同周期且原子半徑大於鎂的元素是鈉,其離子半徑大於鋁的離子半徑;兩者氫氧化物反應的離子方程式為:Al(OH)3 + OH-→AlO2- + 2H2O;(4)分析三種氧化物,可知三者都不溶於水且都具有很高的熔點。答案:(1)2MgO·3SiO·nH2O、1s22s1;(2)13、5;(3)大、Al(OH)3+OH-→AlO2-+2H2O;(4)a、d。
點撥:矽酸鹽用氧化物的形式來表示組成的書寫順序是:活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→非金屬氧化物→二氧化矽→水,並將氧化物的數目用阿拉伯數字在其前面表示。比如斜長石KAlSi3O8:K2O·Al2O3·6SiO2。
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(責任編輯:沈甜甜)