類推具有啟發思路、提供線索、舉一反三、觸類旁通的作用,是一種獲取新知識的思維方法,在化學學習中,巧妙地利用類推法讓學生掌握知識,無疑是一種學習的好方法。然而有些化學問題貌似相同,由于每種物質都有自己的特性,在進行類推時,也要注意瞻前顧后,不可盲目的“依此類推”,否則,可能會出現錯誤的結論,下面將一些常見的易錯的類推問題歸納如下:
一、鹵素的性質
⒈ AgCl、AgBr、AgI難溶于水,有感光性,而AgF卻易溶于水,無感光性。
⒉ CaCl2、CaBr2、CaI2易溶于水,而CaF2卻難溶于水。
⒊ HCl、HBr、HI為強酸,而HF為弱酸。
⒋ 氯化銨受熱時分解成氨氣和氯化氫,
NH4Cl=NH3↑+HCl↑
由于HI不穩定,碘化銨受熱分解為:
2NH4I=NH3+H2+I2
⒌ Cl2、Br2、I2和水作用可生成氫鹵酸和次鹵酸,
X2+H2O=HX+HXO,而F2與水作用為:
2F2+2H2O=4HF+O2↑
⒍由Cl2+H2O=HCl+HClO是氧化還原反應
類推出:ICl+H2O=HCl+HIO也是氧化還原反應
正確:ICl+H2O=HCl+HIO不是氧化還原反應。
⒎ 實驗室制氯化氫是用氯化鈉固體和濃硫酸
NaCl+H2SO4(濃)=NaHSO4+HI↑
2NaCl+H2SO4(濃)=Na2SO4+2HCl↑(加熱)
類推出:
2NaBr(NaI)+H2SO4(濃)=Na2SO4+2HBr(HI)↑(加熱)
而制溴化氫和碘化氫就不能用濃硫酸,因為它們易被濃硫酸氧化,所以只能用非氧化性的磷酸或使用1:1的稀硫酸在微熱條件下制取,如:
NaI+H3PO4=NaH2PO4+HI↑
NaBr+H2SO4(1:1)=NaHSO4+HBr↑
正確:2NaBr(NaI)+2H2SO4(濃)=Na2SO4+Br2(I2)+SO2↑+2H2O(加熱)
⒏ 實驗室不宜用硫酸與大理石反應制備CO2,因為生成微溶的硫酸鈣覆蓋在大理石表面,妨礙硫酸繼續跟大理石反應。而制HF時則可用濃硫酸,
CaF2+H2SO4(濃)=CaSO4+2HF↑,
因為生成的CaSO4能溶于濃硫酸得到可溶性的Ca(HSO4)2。
⒐ I2遇淀粉溶液立即生成深藍色加合物,其它鹵素單質卻無此性質。
⒑ Cl2、Br2、I2及其氫鹵酸與玻璃不發生化學反應,而F2和氫氟酸都能侵蝕玻璃。
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
SiO2+2F2=SiF4+O2
二、CO2通入不同溶液中
⒈ 將少量的CO2通入Ca(ClO)2溶液中
其方程式為:
Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO。
如果將CO2通入NaClO溶液中按以上方程式類推則會出現這樣的方程式:
2NaClO+CO2+H2O=Na2CO3↓+2HClO
這是大錯特錯的,這是因為碳酸在溶液中分步電離
(K1=4.3×10-7,K2=5.6×10-11)
HClO的電離常數K=2.95×10-8,其酸性強弱順序H2CO3>HClO>HCO3-
因此上面的方程式應該是這樣的:
NaClO+CO2+H2O=NaHCO3↓+HClO。
類推出:向漂白粉中通入少量SO2反應為:
Ca(ClO)2+SO2+H2O=CaSO3↓+2HClO
這樣也是錯的其原因是:因為SO32-有還原性,能被氧化性很強的 HClO氧化。其正確的方程式為:
Ca(ClO)2+SO2+H2O=CaSO4+HClO+HCl(或其它結果)
⒉ 將少量的CO2通入苯酚鈉溶液中
其方程式為:
C6H5ONa+H2O+CO2→C6H5OH+NaHCO3。
(要注意生成的是NaHCO3而不是Na2CO3,其原因是C6H5OH的電離常數K=1.28×10-10,說明其酸性強弱是:H2CO3>C6H5OH>HCO3-)
類推出:向苯酚鈉溶液中通入少量SO2反應為:
C6H5ONa+H2O+SO2→C6H5OH+NaHSO3。
這樣卻是錯的,其原因:因為HSO3-的酸性大于C6H5OH,HSO3-電離出來的H+可與C6H5O-反應生成C6H5OH。其正確的方程式為:
2C6H5ONa+H2O+SO2→2C6H5OH+Na2SO3。
⒊ 將不同量的CO2通入燒堿溶液中
若CO2量少,其方程式為:
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O。
若CO2量多,其方程式為:
CO2+NaOH=NaHCO3+H2O
如果將CO2通入Na2SiO3溶液中根據CO2量的多少類推方程式就為:
若CO2量少,其方程式為:
CO2+H2O+Na2SiO3=H2SiO3↓+Na2CO3
若CO2量多,其方程式為:
2CO2+H2O+Na2SiO3=H2SiO3↓+2NaHCO3
這樣類推又會出錯其原因是:H2SiO3的電離常數為K1=2×10-9,K2=1×10-12
其酸性強弱是:H2CO3>H2SiO3>HCO3-
因此上面的方程式中無論CO2量多還是量少只能有一個方程式:
2CO2+H2O+Na2SiO3=H2SiO3↓+2NaHCO3
類似這樣的問題還有將CO2通入Na2S溶液中,無論CO2量多還是量少只能有一個方程式:
Na2S+2CO2+2H2O=H2S+2NaHCO3
(理由是:H2S的電離常數K1=1.1×10-7,K2=1×10-14)
需要指出的是如果向NaAlO2溶液中通入過量的CO2,不可類推方程式為:
NaAlO2+2H2O+4CO2=Al(HCO3)3+NaHCO3。
其原因是:因為H2CO3是弱酸,不能使生成的Al(OH)3溶解。
其正確的方程式為:
NaAlO2+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3
三、SO2的性質
⒈ 不能從2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2來推論SO2與Na2O2亦發生同樣的反應
2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2
因為Na2SO3有還原性,產生的O2能把其繼續氧化成Na2SO4,故這時的反應式應為:
Na2O2 +SO2=Na2SO4
(表達為2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2、
2Na2SO3+O2=2Na2SO4亦可)。
⒉ 不能從價態是否相同來推論其氧化、還原能力是否相同
如SO2、H2SO3、Na2SO3中的S雖然均為+4價,但其存在的環境不同,H2SO3和Na2SO3在空氣中就能直接被空氣中的氧氧化,而SO2只有在一定溫度并有催化劑存大時才能被空氣氧化,即:
2SO2+O2=2SO3
2H2SO3+O2=2H2SO4(慢)
2Na2SO3+O2=2Na2SO4(快)
它們的還原性是依SO2—H2SO3—M2SO3的順序增強的。
⒊ 不能從濃H2SO4的氧化性很強來推論稀H2SO4的氧化性比H2SO3強
某些情況下同種元素的高價化合物比低價化合物容易接受電子,顯示出高價化合物比低價化合物具有較強的氧化性(如Fe3+>Fe2+),但氧化性強弱與化合價無必然聯系,氧化能力的體現是由多方面因素決定的,除上述原因外,還與動力學因素有關,高價的惰性較大,反應速度較慢,故同濃度的稀溶液H2SO3的氧化性大于稀H2SO4(H2SO3能氧化H2S、而稀H2SO4則不能);在中學階段還有:HNO2>HNO3;HClO>HClO3>HClO4等。
⒋ 不能從Cl2的漂白性來推論SO2的漂白性
因為Cl2的漂白作用是通過其與水反應生成HClO的強氧化性來實現的,色素被氧化成無色物質后不能復原。而SO2是通過它與色素結合成無色物質來實現的,該無色物質不穩定,在一定條件下可復原。例:
品紅溶液―→通入SO2褪色→加熱至沸→紅色
品紅溶液―→通入Cl2褪色→加熱到沸→不顯紅色
⒌ 不能從Cl2通入紫色石蕊試液能立即變紅并隨即褪色的現象來推論SO2通入紫色石蕊試液的情況
因為Cl2遇水生成的HCl為強酸,可使石蕊出現紅色,又由于同時生成的HClO具有強氧化性,會使剛出現的紅色立即褪去;而SO2遇水生成的H2SO3為中強酸,故使石蕊試液變紅色,又因為SO2雖有漂白性,但其漂白作用很緩慢,且它并不能與所有有機色素結合,故SO2通入紫色石蕊試液只能看到變紅而不能看到變為無色的現象。即:
紫色石蕊試液→通入SO2→溶液變紅色
紫色石蕊試液→通入Cl2→變紅隨即變為無色
⒍ 不能從SO2能和一些有機色素結合為無色化合物來推論SO2使有色物質褪色的原因均是與其結合為無色物
SO2能使氯水、溴水、碘水、NO2、FeCl3溶液、KMnO4溶液等褪色,這是因為SO2具有還原性的緣故;
SO2能使滴有石蕊試液的H2S溶液由紅色變成紫色,這是因為SO2具有氧化性的緣故;
SO2能使滴有酚酞的NaOH溶液紅色變淺,這是因為SO2的水溶液為中強酸的緣故。
⒎ 不能從Cl2、SO2單獨能體現漂白性來推論其混和物的漂白能力一定比原來強
因為Cl2與SO2混和在一起后:
Cl2+SO2+2H2O=2HCl+H2SO4
故當兩者按1:1(物質的量比)混和時,其漂白能力將喪失。
⒏ 不能從CO2通入Ba(NO3)2無沉淀產生來推論SO2通入Ba(NO3)2亦無沉淀
因為+4價的硫會被酸性環境中的NO3-氧化成+6價硫,故能產生不溶于強酸的BaSO4沉淀。
四、CuSO4溶液中加入不同金屬
將Fe加入到CuSO4溶液中其方程式為:
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
若將Na加入到CuSO4溶液中的方程式也推為:
2Na+CuSO4=Na2SO4+Cu。
顯然是錯的。其原因是:因為Na的還原性很強,先與CuSO4溶液中的水反應生成H2和NaOH,然后生成的NaOH又與CuSO4反應生成Cu(OH)2。
其正確的方程式為:
2Na+2H2O+CuSO4=Na2SO4+H2↑+Cu(OH)2↓。
五、鹽酸加入不同溶液中
⒈ 將少量鹽酸滴加入Na2CO3溶液中
其方程式為:
Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl。
如果將Na2CO3溶液滴加到鹽酸中,類推其方程式為:
Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl
這樣又是錯的。其原因是:鹽酸量少時只生成NaHCO3,鹽酸量多時生成CO2和H2O。
其正確的方程式為:
Na2CO3+2HCl(過量)=CO2↑+H2O+2NaCl
⒉ 將少量的鹽酸滴加入NaAlO2溶液中
其方程式為:
HCl+NaAlO2+H2O=Al(OH)3↓+NaCl。
如果將NaAlO2溶液滴加到鹽酸中類推成上面的方程式還是錯誤的,其正確的應該是:
NaAlO2+4HCl=AlCl3+NaCl+2H2O。
⒊ 過量的稀鹽酸加入FeS固體中
其方程式為:FeS+2HCl=FeCl2+H2S↑。
如果將過量的稀硝酸加入到FeS溶液中,類推其方程式為:
FeS+2HNO3=Fe(NO3)2+H2S↑
這樣類推出來的方程式顯然是錯的。其原因是:因為稀硝酸具有強氧化性,能將FeS中的Fe2+和S2-氧化。其正確的方程式為:
FeS+4HNO3=Fe(NO3)3+S↓+NO↑+2H2O。
或:3FeS+16HNO3=3Fe(NO3)3+3SO2↑+7NO↑+8H2O(或其它結果)
⒋稀鹽酸加入Na2SO3固體中
由Na2SO3+2HCl=2NaCl+H2O+SO2↑
類推出:
Na2SO3+2HNO3=2NaNO3+H2O+SO2↑
這樣類推出來的方程式顯然是錯的。其原因是:因為稀硝酸具有強氧化性,能將SO32-氧化為SO42-。其正確的方程式為:
3Na2SO3+2HNO3(稀)=3Na2SO4+H2O+2NO↑
⒌稀鹽酸加入Fe(OH)3固體中
由Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O
類推出:Fe(OH)3+3HI=FeI3+3H2O
這樣類推出來的方程式顯然是錯的。其原因是:因為Fe(OH)3中Fe3+具有強氧化性,能將I-氧化為I2。其正確的方程式為:
2Fe(OH)3+6HI=2FeI2+I2+6H2O(Fe2O3也可氧化HI)
六、氫氧化鈉溶液中加入不同物質
⒈ 少量的NaOH溶液加入Ca(HCO3)2溶液中,
其方程式為:Ca(HCO3)2+NaOH=CaCO3↓+NaHCO3+H2O。
如果將過量的NaOH溶液加入Ca(HCO3)2溶液中按上面的方法類推其方程式肯定是錯的,其正確的方程式為:
Ca(HCO3)2+2NaOH=CaCO3↓+Na2CO3+2H2O。
其主要原因是:根據“少定多變”原則,因NaOH過量,參加反應的Ca2+、HCO3-個數比必須符合其化學式的組成比。
類似這樣的問題還有:
向NaHCO3溶液中加入少量的Ca(OH)2和過量的Ca(OH)2反應的方程式是不一樣的;
向NaHSO4溶液中加入少量的Ba(OH)2和過量的Ba(OH)2反應的方程式也是不一樣的;
向明礬溶液中加入少量Ba(OH)2和過量Ba(OH)2反應的方程式也是不一樣的。
原因類似于上面,在此不再贅述。
⒉ 將過量的NaOH溶液加入AgNO3溶液中
其方程式為:
AgNO3+NaOH=AgOH↓+NaNO3。
若將過量的氨水加入AgNO3溶液中的方程式也類推為上面的結果顯然是錯的,其原因是:因為氨水能與Ag+結合成穩定的銀氨絡離子,而使AgOH溶解。其正確的方程式為:
AgNO3+3NH3·H2O=[Ag(NH3)2]OH+NH4NO3+2H2O。
⒊ 少量的NaOH溶液加入AlCl3溶液中
其方程式為:
AlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓+3NaCl
如果將過量的NaOH溶液加入AlCl3溶液中也類推成上式也是錯誤的,其正確的方程式為:
AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O。
其原因主要是生成的Al(OH)3具有兩性,還可以和加入的NaOH反應。
七、FeBr2溶液中通入不同量的Cl2
向FeBr2溶液中通入少量的Cl2其方程式為:
3Cl2+2FeBr2=2FeCl3+2Br2
向FeBr2溶液中通入過量的Cl2,如果類推的話,方程式也寫成前面的樣子顯然是錯的,其原因是:因為Cl2過量,它既可以把Fe2+氧化成Fe3+,也可以把Br-氧化成Br2。
其正確的方程式為:
3Cl2+6FeBr2=2FeCl3+4FeBr3。
類似的方程式還有:向FeI2溶液中通入少量的Cl2和過量的Cl2反應的方程式是不一樣的(原因分析:因為還原性:I->Fe2+ >Br-);
鐵與少量的硝酸和過量的硝酸反應也是不一樣的等。
八、FeCl3溶液中加入不同溶液
將 FeCl3溶液中加入過量的Na2S溶液
其方程式為:
2FeCl3+2Na2S=FeS↓+S↓+FeCl2+4NaCl。
若將FeCl3溶液中通入過量H2S的的方程式也類推為:
2FeCl3+3H2S=2FeS↓+S↓+6HCl。
顯然又推錯了,其原因是:FeS不能在酸性溶液中存在,只能在堿性溶液中存在。
其正確的方程式為:
2FeCl3+H2S=2FeCl2+S↓+2HCl。
九、Na2S溶液中加入不同溶液
⒈Na2S溶液中加入不同的鹽溶液
由Na2S+CuCl2=CuS↓+2NaCl
類推出:
3Na2S+2AlCl3=Al2S3+6NaCl
將AlCl3溶液中加入適量的Na2S溶液
其正確方程式為:
3Na2S+2AlCl3+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑+6NaCl。
如果將CuCl2溶液中加入適量的Na2S溶液的方程式也推為:
CuCl2+Na2S+2H2O=Cu(OH)2↓+H2S↑+2NaCl。
顯然是推錯了,其原因是:因為Cu2+與S2-在水溶液中不是發生雙水解反應,而是直接生成難溶于水的CuS黑色沉淀。
其正確的方程式為:
CuCl2+Na2S=CuS↓+2NaCl。
⒉H2S溶液中加入不同的鹽溶液
由CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4
類推出:
FeSO4+H2S=FeS↓+H2SO4
這樣類推出來的方程式顯然是錯的。
其原因是:FeSO4(或FeCl2)和H2S不反應。
注:2FeCl3+H2S=2FeCl2+S↓+2HCl
十、其它不可類推的問題
⒈由Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O
類推出:Pb3O4+8HCl=PbCl4+2PbCl2+4H2O
或Pb3O4+8HCl=2PbCl3+PbCl2+4H2O
正確:Pb3O4+8HCl=3PbCl2+Cl2↑+4H2O
⒉由NH4Cl=NH3↑+HCl↑(加熱)
類推出:NH4NO3=NH3↑+HNO3(加熱)
正確:NH4NO3受熱分解情況復雜,一般不會生成氨氣。
⒊由2Fe+3Cl2=2FeCl3(加熱)
類推出:2Fe+3I2=2FeI3
正確:Fe+I2=FeI2
⒋由濃硫酸能干燥SO2
類推出:濃硫酸也能干燥SO3(濃硫酸能吸收SO3生成硫酸)(或由濃硫酸有很強的氧化性、SO2有較強的還原性類推出:濃硫酸不能干燥SO2)
⒌由無水氯化鈣為中性干燥劑
類推出:無水氯化鈣可干燥氨氣
實際上:CaCl2+8NH3=CaCl2·8NH3
⒍ CH4分子和P4分子都具有正四面體結構,由CH4分子內鍵角為109°28'
類推出:P4分子內鍵角也為109°28'。實際上為60°
⒎由試劑瓶內的藥品取出后一般不能放回原瓶
類推出:金屬鈉、鉀取出后也不能放回原瓶。實際上鈉、鉀取出后,切去所需用量后要立即放回原瓶。
⒏ 在SiO2晶體中,1個Si原子結合4個O原子。
不可由此類推出:1molSi原子結合4molO原子。(1molSi原子結合2molO原子;平均1個Si原子結合2個O原子)。
⒐不可由Na2CO3的溶解度比NaHCO3的大
類推出:Li2CO3的溶解度比LiHCO3的大(鋰的性質更接近于鎂,而不是接近于鈉)。
⒑不可由鈉跟氧氣在點燃時反應生成過氧化鈉
類推出:鋰和氧氣在點燃時反應生成過氧化鋰(鋰只能生成一種氧化物即氧化鋰)。
⒒不可由向Ba(OH)2、Ca(OH)2溶液中通入CO2或SO2均可生成沉淀
類推出:向BaCl2、CaCl2溶液中通入CO2或SO2也可生成沉淀。
⒓不可由向Ca(NO3)2[或Ba(NO3)2]溶液中通入CO2無沉淀生成
類推出:向其中通入SO2也無沉淀生成。
⒔不可由加熱蒸干FeCl3溶液得不到FeCl3
類推出:加熱蒸干Fe2(SO4)3溶液也得不到Fe2(SO4)3
⒕由乙醛和足量的銀氨溶液反應方程式為:
CH3CHO+2Ag(NH3)2OH→CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O(水浴加熱)
類推出:甲醛和足量的銀氨溶液反應方程式為:
HCHO+2Ag(NH3)2OH→HCOONH4+2Ag↓+3NH3+H2O(水浴加熱)
正確:HCHO+4Ag(NH3)2OH→(NH4)2CO3+4Ag↓+6NH3+2H2O(水浴加熱)
總之類似于上面的問題在中學化學中有不少,只要我們平時注意,學習的過程中一定會避免不必要錯誤。
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