值得尋根究底的幾個化學問題

文章編號：1005-6629(2007)02-0077－02

中圖分類號：G633．8

文獻標識碼：B

執教化學多年，仔細回顧，總有不少問題長期縈繞在耳際和腦中，不吐不快，今將其成文想必會給化學教學同仁有拋磚引玉的啟示。

1 把氨(NH₃)說成“氨氣”，欠妥!

氨(NH₃)，表示一種氣態物質，表示一個氨分子，表示一個氨分子由一個氮原子和三個氫原子組成。“氨”字本身是一字雙關，既表示這種物質的名稱是“安”，又表示這種物質的狀態是“氣體”。所以除口語表達中還有氨與氨氣不分的習慣性錯誤不必去追究之外，在書面的文字表達中把氨說成“氨氣”，工業合成“氨氣”，這應該是一種錯誤。同樣的道理。稀有氣體中的氦、氖、氬也都是一字雙關表示的單原子分子。在書面的文字表達中把氦、氖等書成“氦氣”、“氖氣”，同樣是錯誤的。

2 為什么酒精、氨水的密度越小，濃度越小?

以酒精為例。水的密度是1g／cm³，無水酒精的相對密度是0．7893g／cm³。由于酒精和水可以無限互溶，既有水多醇少的稀溶液，也可以是醇多水少的濃溶液。如果是前者，稀酒精溶液的密度當然趨于1，如果是后者，酒精濃溶液的密度自然小到趨于0．7893。

同理，氨水的密度也相當于水和液氨的混合物。水的密度是1g／em3，0℃時液氨的密度是0．638／cm3，當兩液相混合時，稀氨水的密度趨于1(如質量分數為10％的稀氨水的密度，15℃時是0．96／cm³，濃氨水的密度，趨近0．638。只因市售氨水的質量分數一般在25％～27％之間，它的密度也在0．910～0．902之間。

3 如果以觀察或制取Cu(OH)₂為目的。是應該把NaOH溶液滴入CuSO₄溶液?還是應該把CuSO₄溶液滴入NaOH溶液?

課程標準實驗教科書九年級《化學》上冊(2006年6月人教版)6頁[實驗1-3]，是在CuSO₄溶液中滴入NaOH溶液；22頁[實驗1-10]，又是在NaOH溶液中滴入CuSO₄溶液。筆者注意到，如果對這兩種反應物的用量沒有足夠深刻的認識，上面兩種方法都得不到Cu(OH)₂沉淀。

從實驗方法上講，用滴管添加試劑的量，一般是2～3滴，3～5滴，或者是逐滴加入，總量都是在幾滴范圍。對于[實驗1-3]，很可能是CuSO₄過量的情況，反應會生成藍色沉淀，但不是Cu(OH)₂，而是受熱不易分解的堿式硫酸銅。

2CuSO₄+2NaOH Cu₂(OH)₃SO₄↓+Na₂SO₄

對于[實驗1-10]，很可能是NaOH過量的情況，生成的Cu(OH)₂會溶解過量的堿中，形成深藍色[Cu(OH)₄^2-]溶液。

Cu(OH)₂+2NaOH--Na₂Cu(OH)₄

對于觀察和制取Cu(OH)₂，筆者注意到有這樣的經驗(關鍵)；無論是在CuSO₄溶液中加入NaOH溶液，抑或是在NaOH溶液中加入CuSO，溶液，反應的最終結果，要確保溶液需略顯堿性，務必不能使CuSO₄過量(也不可以讓NaOH過量太多，堿性太強!)。

4 高中化學第三冊(人教版)45頁教材有注：“中和熱測定時。為了保證0．50mol／L的鹽酸完全被中和。要用0．55mol／L的NaOH溶液，使堿稍稍過量”。這是為什么?

這是因為NaOH溶液極易吸收空氣中的CO₂而不能確保0．50mol／L的鹽酸完全被中和。事實上在NaOH溶液配制和中和熱測定過程中。NaOH溶液的濃度下降的客觀條件(都在空氣中進行)是不可避免的。經驗證明。采用稍大于0．50morE(0．55mol／L)的NaOH溶液。可以彌補NaOH溶液在配制和使用過程中所造成的損失，從而確保測定的真實性和測定結果的可靠性。

5 Fe很容易跟CI₂反應——紅熱的鐵絲能在CI₂中燃燒。為什么干燥的液氯不侵蝕鐵質。還可以安全地存貯在鋼瓶中?

大家知道，從鋼鐵的生產到生活中用到的各種鐵制品的外面都有一層成分復雜厚薄不一的氧化膜(一般稱為氧化皮)。下圖所示為鐵的氧化皮結構0示意圖。可以看出它是由好幾層不同的氧化鐵組成的。盛放在鋼瓶中的液氯顯然沒有直接跟鐵質直接接觸，而是被這層氧化膜相隔，氧化膜中的Fe₂O₃又不跟CI₂反應，即使部分FeO起反應，生成的最終產物也是FeCl₃的固體，附著在容器表面而使反應終止。這大概就是液氯為什么可以存貯在鋼瓶中的原因。

6 用試劑硝酸銅配成的硝酸銅濃溶液呈深藍色。為什么Cu與濃HNO₃反應生成的硝酸銅溶液呈黃綠色?

這是因為Cu與濃HN03反應生成的紅棕色NO₂溶解在Cu(NO₃)₂溶液中，可以認為它是被NO₂飽和了的Cu(NO₃)₂溶液，這相當于在藍色溶液中添加紅棕色，自然就成了黃綠色。

這種解釋的合理性可用以下的實驗方法來證明：把Cu與濃HNO₃反應后的混合液(黃綠色)加熱煮沸1分鐘，在逐漸逸出紅棕色NO₂的同時，溶液即呈現深藍色。

7 實驗室何以可以用食鹽、CuCI₂與Cu反應制CuCI?

大家知道。Cu與Fe相似。比如，Fe能被FeCl₃氧化成FeCl₂，Cu也能被CuCl₂氧化成CuCl：

Cu+CuCl₂＝2CuCl

只因反應速度很慢，沒有多大制備CuCl的實際意義。但是，如果在反應混合物中加一些固體食鹽，反應速度就會變得很快，即使在不加熱的條件下(反應本身放熱)，也可以用于實驗室制取CuCl，這是為什么?

原來CuCl是一種不溶于水的白色固體。正因為它不溶，所以Cu與CuCl₂反應生成的CuCl就附著在Cu的表面使反應難以持續下去。欲反應持續下去，必須想辦法使附著在Cu表面的CuCl溶解。事實上要溶解CuCl并不難，而難在溶解之后可以很容易地使CuCl再現。根據平衡原理，化學上巧妙地在反應中加入廉價的食鹽就可以達到這種目的。

這個溶解和再現過程實際是一種結合反應的運用：

CuCl的溶解：CuCI+3NaCI＝Na₃CuCl₄這樣，Cu就可以不斷地跟CuCl₂接觸而發生反應。等到反應完了，將所得的溶液倒人大量的水中，溶液被稀釋。CI^-的濃度降低，反應即自右向左移動，即Na₃CuCl₄分解了。但因CuCl不溶于水而沉淀析出。將沉淀水洗，傾析獲得固體CuCl。

讀者注意。實驗室常用濃鹽酸酸化了的CuCl₂濃溶液與足量的Cu反應，效果會更好。

8 高中化學歷來都有電解CuCl₂溶液的演示實驗。不知讀者是否注意到。電解時只能用稀的CuCl₂溶液，不能用濃的，更不能用飽和的CuCl₂溶液，這是為什么?

電解CuCl₂的稀溶液(藍色)電極反應基本上按下式進行：

陽極：2C1^--2e^-=Cl₂↑(氧化反應)

陰極：Cu²⁺+2e^-＝Cu(還原反應)

隨著反應的進行，溶液的色澤(藍色)逐漸變淺，直到褪成無色。

當電解CuCl2濃溶液(深綠色)，特別是電解CuCl²的飽和溶液的電極反應是有明顯的不同：

陽極：2C1^--2e^-Cl₂↑(氧化反應)

陰極：主反應Cu²⁺+e^-=Cu⁺(還原反應)

副反應Cu²⁺+2e^-=Cu(還原反應)

從電解一開始即可以發現，電解液因電解生成CuCl，CuCl與溶液中的Cl^-生成CuCl₂一、CuCl_-3^2-、CuCl₄4³等配離子溶解在CuCl₂溶液中，生成深棕黑色的溶液。隨著電解的進行，陽極(電解液)仍保持深綠色，陰極電解液則越來越呈深深的棕黑色，陰極上僅留下很少的紅色的金屬Cu。基于此，演示電解CuCl₂溶液的濃度，還是以宜稀(＜1mol·L^-1)不宜濃為好。

9 一些實驗者長期困惑怎樣制得無色的NO

因為用一般方法收集到的NO中總含有或多或少的紅棕色NO₂，導致制得和收集到的NO略顯黃色。其實用Cu與稀HNO₃(甚至是較濃的HN03)反應生成的氣體時，只要當你用排水取氣法收集時，NO₂被水洗滌，集得的氣體(NO)自然就是無色了。

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