高中化學過量與少量問題及高中化學各物質熔沸點判斷

PAGEPAGE5“過量”與“少量”——化學反應中反應物的配比問題由于反應物之間的配比(投料)變化，某反應物的過量(足量)或少量問題是常見的。往一燒杯內的A試劑中滴加B試劑，開始階段A試劑自然就是過量的。多數(shù)情況下，反應物的配比不僅影響到產物的比例，還導致產物的種類發(fā)生變化。相應的反應現(xiàn)象往往也不同。一.一些簡單的例子[例1]CO2+澄清石灰水:Ca(OH)2過量，生成正鹽:CO2+Ca2++2OH-→CaCO3↓+H2OCO2過量，生成酸式鹽，沉淀消失。OH-+CO2→HCO3[例2]NaOH+H2SH2S過量，生成酸式鹽OH-+H2S→H2O+HS-NaOH過量，生成正鹽H2S+2OH-→2H2O+S2-[例3]HCl+NaAlO2NaAlO2過量H++AlO2+H2O→Al(OH)3↓HCl過量AlO2-+4H+→Al3++2H2O[例4]NaAlO2+CO2CO2過量AlO2-+CO2+2H2O→Al(OH)3↓+HCO3-NaAlO2過量CO2+2AlO2-+3H2O→2Al(OH)3↓+CO32-[例5]氨水+AgNO3[演示]在氨水中滴加硝酸銀；在硝酸銀溶液中滴加氨水。AgNO3過量NH3H2O+Ag+→AgOH↓+NH4+氨水過量Ag++2NH3H2O→Ag(NH3)2++2H2O二.按需供給——相關離子(化學)方程式的配平[例6]Mg(HCO3)2溶液與澄清石灰水反應Ca(OH)2過量:不妨先給“少量”方Mg(HCO3)2一個最小自然數(shù)1作系數(shù)。而“過量”方Ca(OH)2是按需供給的。

1(Mg2++2HCO3-)+4OH-+2Ca2+→2H2O+Mg(OH)2↓+2CaCO3↓H2O在這里是第一產物。4個OH-就是典型的按需供給，2個結合成了H2O，另兩個結合Mg2+成了Mg(OH)2。Mg(HCO3)2過量:不妨先給“少量”方Ca(OH)2一個最小自然數(shù)1作系數(shù)?！斑^量”方Mg(HCO3)2則按需供給。

1(Ca2++2OH-)+2HCO3-+Mg2+→2H2O+CaCO3↓+MgCO3↓H2O還是第一產物。OH-只能滿足H2O的生成，不能滿足Mg(OH)2沉淀。[例7]Ba(OH)2+NaHSO4NaHSO4過量:1(Ba2++2OH-)+2H++SO42-→2H2O+BaSO4↓

H2O是第一產物。因為按需供給，過量方H+與SO42-的使用未按NaHSO4的原有比例。Ba(OH)2過量:1(H++SO42-)+Ba2++OH-→H2O+BaSO4↓

H2O是第一產物。因為按需供給，過量方OH-與Ba2+的使用未按Ba(OH)2的原有比例。本例中產物的種類未發(fā)生變化。[例8]明礬+Ba(OH)2Ba(OH)2過量:1(Al3++2SO42-)+2Ba2++4OH-→AlO2-+2BaSO4↓+2H2O

(OH-按需供給)明礬過量:1(Ba2++2OH-)+(2/3)Al3++SO42-→BaSO4↓+(2/3)Al(OH)3↓

因為按需供給，過量方Al3+與SO42-未按原KAl(SO4)2的原有比例；過量方開始可用分數(shù)配平。

3Ba2++6OH-+2Al3++3SO42-→3BaSO4↓+2Al(OH)3↓

[例9]Ca(OH)2+H3PO4H3PO4過量:OH-+H3PO4→H2O+H2PO4-

H2O是第一產物；想一想，H3PO4的系數(shù)為什么不是1/3或1/2H3PO4。Ca(OH)2過量:H3PO4+3OH-+(3/2)Ca2+→3H2O+(1/2)Ca3(PO4)2↓

H2O是第一產物；過量方開始可用分數(shù)配平。

2H3PO4+6OH-+3Ca2+→6H2O+Ca3(PO4)2↓

[例10]NaHCO3、Ca(OH)2、NaOH和Ca(HCO3)2四種溶液兩兩混合。請寫出所有可能發(fā)生的離子反應方程式。(不考慮產生NaHCO3或Ca(HCO3)2沉淀)解：本例所有反應中H2O均為第一產物。NaHCO3——Ca(OH)2Ca(OH)2過量:①HCO3-+OH-+Ca2+→H2O+CaCO3↓過量方OH-與Ca2+未按Ca(OH)2的原有比例。NaHCO3過量:②Ca2++2OH-+2HCO3-→2H2O+CaCO3↓NaHCO3——NaOH:③HCO3-+OH-→H2O+CO32-Ca(OH)2——Ca(HCO3)2:Ca2++2OH-+Ca2++2HCO3-→2H2O+2CaCO3↓

④Ca2++OH-+HCO3-→H2O+CaCO3NaOH——Ca(HCO3)2Ca(HCO3)2過量:⑤OH-+HCO3-+Ca2+→H2O+CaCO3↓

過量方Ca2+與HCO3-未按Ca(HCO3)2的原有比例NaOH過量:⑥Ca2++2HCO3-+2OH-→2H2O+CaCO3↓

前面的例子均屬于非氧化還原反應，在氧化還原反應中類似的過量問題也大量存在。[例11]H2S+O2;O2過量:H2S+(3/2)O2→SO2+H2OH2S過量:O2+2H2S→2S↓+2H2O[例12]FeBr2+Cl2Cl2過量:1(Fe2++2Br-)+(3/2)Cl2→Fe3++Br2+3Cl-

2Fe2++4Br-+3Cl2→2Fe3++2Br2+6Cl-FeBr2過量:Cl2+2Fe2+→2Cl-+2Fe3+三.配平過程也是一種計算過程

前面舉的例子都是“絕對的”過量(或少量)，即過量的一方“你要多少給多少”。實際情況還可能是“相對的”過量。比如在NaOH溶液中通入CO2，產物可能是唯一的Na2CO3或NaHCO3，也可能是兩者兼得；比如FeBr2溶液中通入Cl2，由于Cl2的用量問題，結果可能只有Fe2+被氧化，也可能是Fe2+被全部氧化而Br-被部分氧化。

這時有關反應方程式的配平本身往往就是一種計算過程。[例13]24mLH2S在30mLO2中燃燒，同溫同壓下，得到的SO2體積為____mL。(A)24

(B)30

(C)20

(D)18

[例12]H2S與O2的體積比為1:1.25(介于1:0.5與1:1.5之間)，產物既非純S亦非純SO2，是兩者兼有。不妨配平下列反應式：

24H2S+30O2→____S+____SO2+____H2O據H原子數(shù)，H2O的系數(shù)為24，再據O原子數(shù)，SO2的系數(shù)為18(S的系數(shù)自然為6)。18即為本題答案。[例14]黃銅礦(主要成分CuFeS2)是提取銅的主要原料。

已知

2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(爐渣)產物Cu2S在1200℃高溫下繼續(xù)反應：

2Cu2S+3O2→2Cu2O+2SO2

2Cu2O+Cu2S→6Cu+SO2假定各步反應都完全。

(1)由6molCuFeS2生成6molCu，消耗O2的物質的量為____mol。

(2)6molCuFeS2和16molO2反應，理論上可得到銅____mol。

(3)6molCuFeS2和14molO2反應，理論上可得到銅____mol。

(4)以6molCuFeS2為原料，以O2的量為橫坐標，以Cu的產量為縱坐標，畫出Cu(mol)—O2(mol)的關系曲線。

解：(1)直接將總結果配平(銅的最后形式僅為單質)：

6CuFeS2+15O2→6Cu+12SO2+6FeO

(2)O2過量1mol，第二個反應中的Cu2O多余，導致第三個反應中Cu2O過量。直接將總結果配平(銅的最后形式為單質和Cu2O)：

6CuFeS2+16O2→2Cu2O+2Cu+12SO2+6FeO

(3)O2不足1mol，第二個反應中Cu2S多余，導致第三個反應中Cu2S過量。直接將總結果配平(銅的最后形式為單質和Cu2S；SO2的產量視O2的供應量來定)：

6CuFeS2+14O2→Cu2S+4Cu+11SO2+6FeO

(4)若O2的供應量小到只能滿足第一個反應，Cu的產量為零。若O2過量到將所有Cu2S都變成Cu2O，不會再發(fā)生第三個反應，Cu的產量亦為零?？偨Y果為

6CuFeS2+(33/2)O2→3Cu2O+12SO2+6FeO

答：(1)15

(2)2

(3)4

(4)兩條直線。O2的量為12和16.5mol時，Cu的產量為零。O2的量為15mol時，Cu的產量最高，為6mol。高中化學熔沸點的比較根據物質在相同條件下的狀態(tài)不同1.一般熔、沸點：固＞液＞氣，如：碘單質>汞>CO22.由周期表看主族單質的熔、沸點同一主族單質的熔點基本上是越向下金屬熔點漸低；而非金屬單質熔點、沸點漸高。但碳族元素特殊，即C，Si，Ge，Sn越向下，熔點越低，與金屬族相似；還有ⅢA族的鎵熔點比銦、鉈低；ⅣA族的錫熔點比鉛低。3.從晶體類型看熔、沸點規(guī)律晶體純物質有固定熔點；不純物質凝固點與成分有關（凝固點不固定）。非晶體物質，如玻璃、水泥、石蠟、塑料等，受熱變軟，漸變流動性（軟化過程）直至液體，沒有熔點。①原子晶體的熔、沸點高于離子晶體，又高于分子晶體。在原子晶體中成鍵元素之間共價鍵越短的鍵能越大，則熔點越高。判斷時可由原子半徑推導出鍵長、鍵能再比較。如鍵長：金剛石（C—C）＞碳化硅（Si—C）＞晶體硅（Si—Si）。熔點：金剛石>碳化硅>晶體硅②在離子晶體中，化學式與結構相似時，陰陽離子半徑之和越小，離子鍵越強，熔沸點越高。反之越低。如KF＞KCl＞KBr＞KI，ca*＞KCl。③分子晶體的熔沸點由分子間作用力而定，分子晶體分子間作用力越大物質的熔沸點越高，反之越低。（具有氫鍵的分子晶體，熔沸點反常地高，如：H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S）。對于分子晶體而言又與極性大小有關，其判斷思路大體是：ⅰ組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越大，分子間作用力越強，物質的熔沸點越高。如：CH4＜SiH4＜GeH4＜SnH4。ⅱ組成和結構不相似的物質（相對分子質量相近），分子極性越大，其熔沸點就越高。如：CO＞N2，CH3OH＞CH3—CH3。ⅲ在高級脂肪酸形成的油脂中，不飽和程度越大，熔沸點越低。如：C17H35COOH（硬脂酸）＞C17H33COOH（油酸）；ⅳ烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等有機物一般隨著分子里碳原子數(shù)增加，熔沸點升高，如C2H6＞CH4，C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。ⅴ同分異構體：鏈烴及其衍生物的同分異構體隨著支鏈增多，熔沸點降低。如：CH3(CH2)3CH3(正)＞CH3CH2CH(CH3)2(異)＞(CH3)4C(新)。芳香烴的異構體有兩個取代基時，熔點按對、鄰、間位降低。（沸點按鄰、間、對位降低）④金屬晶體：金屬單質和合金屬于金屬晶體，其中熔、沸點高的比例數(shù)很大,如鎢、鉑等（但也有低的如汞、銫等）。在金屬晶體中金屬原子的價電子數(shù)越多，原子半徑越小，金屬陽離子與自由電子靜電作用越強，金屬鍵越強，熔沸點越高，反之越低。如：Na＜Mg＜Al。合金的熔沸點一般說比它各組份純金屬的熔沸點低。如鋁硅合金＜純鋁（或純硅）。5.某些物質熔沸點高、低的規(guī)律性①同周期主族（短周期）金屬熔點。如Li<Be，Na<Mg<Al②堿土金屬氧化物的熔點均在2000℃以上，比其他族氧化物顯著高，所以氧化