类推具有启发思路、提供线索、举一反三、触类旁通的作用,是一种获取新知识的思维方法,在化学学习中,巧妙地利用类推法让学生掌握知识,无疑是一种学习的好方法。然而有些化学问题貌似相同,由于每种物质都有自己的特性,在进行类推时,也要注意瞻前顾后,不可盲目的“依此类推”,否则,可能会出现错误的结论,下面将一些常见的易错的类推问题归纳如下:
一、卤素的性质
⒈ AgCl、AgBr、AgI难溶于水,有感光性,而AgF却易溶于水,无感光性。
⒉ CaCl2、CaBr2、CaI2易溶于水,而CaF2却难溶于水。
⒊ HCl、HBr、HI为强酸,而HF为弱酸。
⒋ 氯化铵受热时分解成氨气和氯化氢,NH4Cl=NH3↑ HCl↑
由于HI不稳定,碘化铵受热分解为:2NH4I=NH3 H2 I2
⒌ Cl2、Br2、I2和水作用可生成氢卤酸和次卤酸,
X2 H2O=HX HXO,而F2与水作用为:2F2 2H2O=4HF O2↑
⒍ 由Cl2 H2O=HCl HClO是氧化还原反应
类推出:ICl H2O=HCl HIO也是氧化还原反应
正确:ICl H2O=HCl HIO不是氧化还原反应。
⒎ 实验室制氯化氢是用氯化钠固体和浓硫酸
NaCl H2SO4(浓)=NaHSO4 HI↑
2NaCl H2SO4(浓)=Na2SO4 2HCl↑(加热)
类推出:2NaBr(NaI) H2SO4(浓)=Na2SO4 2HBr(HI)↑(加热)
而制溴化氢和碘化氢就不能用浓硫酸,因为它们易被浓硫酸氧化,所以只能用非氧化性的磷酸或使用1:1的稀硫酸在微热条件下制取,如:
NaI H3PO4=NaH2PO4 HI↑
NaBr H2SO4(1:1)=NaHSO4 HBr↑
正确:2NaBr(NaI) 2H2SO4(浓)=Na2SO4 Br2(I2) SO2↑ 2H2O(加热)
⒏ 实验室不宜用硫酸与大理石反应制备CO2,因为生成微溶的硫酸钙覆盖在大理石表面,妨碍硫酸继续跟大理石反应。而制HF时则可用浓硫酸,
CaF2 H2SO4(浓)=CaSO4 2HF↑,
因为生成的CaSO4能溶于浓硫酸得到可溶性的Ca(HSO4)2。
⒐ I2遇淀粉溶液立即生成深蓝色加合物,其它卤素单质却无此性质。
⒑ Cl2、Br2、I2及其氢卤酸与玻璃不发生化学反应,而F2和氢氟酸都能侵蚀玻璃。
SiO2 4HF=SiF4↑ 2H2O
SiO2 2F2=SiF4 O2
二、CO2通入不同溶液中
⒈ 将少量的CO2通入Ca(ClO)2溶液中
其方程式为:Ca(ClO)2 CO2 H2O=CaCO3↓ 2HClO。
如果将CO2通入NaClO溶液中按以上方程式类推则会出现这样的方程式:
2NaClO CO2 H2O=Na2CO3↓ 2HClO
这是大错特错的,这是因为碳酸在溶液中分步电离(K1=4.3×10-7,K2=5.6×10-11)
HClO的电离常数K=2.95×10-8,其酸性强弱顺序H2CO3>HClO>HCO3-
因此上面的方程式应该是这样的:
NaClO CO2 H2O=NaHCO3↓ HClO。
类推出:向漂白粉中通入少量SO2反应为:
Ca(ClO)2 SO2 H2O=CaSO3↓ 2HClO
这样也是错的其原因是:因为SO32-有还原性,能被氧化性很强的 HClO氧化。其正确的方程式为:
Ca(ClO)2 SO2 H2O=CaSO4 HClO HCl(或其它结果)
⒉ 将少量的CO2通入苯酚钠溶液中
其方程式为:
C6H5ONa H2O CO2→C6H5OH NaHCO3。
(要注意生成的是NaHCO3而不是Na2CO3,其原因是C6H5OH的电离常数K=1.28×10-10,说明其酸性强弱是:H2CO3>C6H5OH>HCO3-)
类推出:向苯酚钠溶液中通入少量SO2反应为:
C6H5ONa H2O SO2→C6H5OH NaHSO3。
这样却是错的,其原因:因为HSO3-的酸性大于C6H5OH,HSO3-电离出来的H 可与C6H5O-反应生成C6H5OH。其正确的方程式为:
2C6H5ONa H2O SO2→2C6H5OH Na2SO3。
⒊ 将不同量的CO2通入烧碱溶液中
若CO2量少,其方程式为:
CO2 2NaOH=Na2CO3 H2O。
若CO2量多,其方程式为:
CO2 NaOH=NaHCO3 H2O
如果将CO2通入Na2SiO3溶液中根据CO2量的多少类推方程式就为:
若CO2量少,其方程式为:
CO2 H2O Na2SiO3=H2SiO3↓ Na2CO3
若CO2量多,其方程式为:
2CO2 H2O Na2SiO3=H2SiO3↓ 2NaHCO3
这样类推又会出错其原因是:H2SiO3的电离常数为K1=2×10-9,K2=1×10-12
其酸性强弱是:H2CO3>H2SiO3>HCO3-
因此上面的方程式中无论CO2量多还是量少只能有一个方程式:
2CO2 H2O Na2SiO3=H2SiO3↓ 2NaHCO3
类似这样的问题还有将CO2通入Na2S溶液中,无论CO2量多还是量少只能有一个方程式:
Na2S 2CO2 2H2O=H2S 2NaHCO3
(理由是:H2S的电离常数K1=1.1×10-7,K2=1×10-14)
需要指出的是如果向NaAlO2溶液中通入过量的CO2,不可类推方程式为:
NaAlO2 2H2O 4CO2=Al(HCO3)3 NaHCO3。
其原因是:因为H2CO3是弱酸,不能使生成的Al(OH)3溶解。
其正确的方程式为:
NaAlO2 2H2O CO2=Al(OH)3↓ NaHCO3
三、SO2的性质
⒈ 不能从2Na2O2 2CO2=2Na2CO3 O2来推论SO2与Na2O2亦发生同样的反应
2Na2O2 2SO2=2Na2SO3 O2
因为Na2SO3有还原性,产生的O2能把其继续氧化成Na2SO4,故这时的反应式应为:
Na2O2 SO2=Na2SO4
(表达为2Na2O2 2SO2=2Na2SO3 O2、
2Na2SO3 O2=2Na2SO4亦可)。
⒉ 不能从价态是否相同来推论其氧化、还原能力是否相同
如SO2、H2SO3、Na2SO3中的S虽然均为 4价,但其存在的环境不同,H2SO3和Na2SO3在空气中就能直接被空气中的氧氧化,而SO2只有在一定温度并有催化剂存大时才能被空气氧化,即:
2SO2 O2=2SO3
2H2SO3 O2=2H2SO4(慢)
2Na2SO3 O2=2Na2SO4(快)
它们的还原性是依SO2—H2SO3—M2SO3的顺序增强的。
⒊ 不能从浓H2SO4的氧化性很强来推论稀H2SO4的氧化性比H2SO3强
某些情况下同种元素的高价化合物比低价化合物容易接受电子,显示出高价化合物比低价化合物具有较强的氧化性(如Fe3 >Fe2 ),但氧化性强弱与化合价无必然联系,氧化能力的体现是由多方面因素决定的,除上述原因外,还与动力学因素有关,高价的惰性较大,反应速度较慢,故同浓度的稀溶液H2SO3的氧化性大于稀H2SO4(H2SO3能氧化H2S、而稀H2SO4则不能);在中学阶段还有:HNO2>HNO3;HClO>HClO3>HClO4等。
⒋ 不能从Cl2的漂白性来推论SO2的漂白性
因为Cl2的漂白作用是通过其与水反应生成HClO的强氧化性来实现的,色素被氧化成无色物质后不能复原。而SO2是通过它与色素结合成无色物质来实现的,该无色物质不稳定,在一定条件下可复原。例:
品红溶液―→通入SO2褪色→加热至沸→红色
品红溶液―→通入Cl2褪色→加热到沸→不显红色
⒌ 不能从Cl2通入紫色石蕊试液能立即变红并随即褪色的现象来推论SO2通入紫色石蕊试液的情况
因为Cl2遇水生成的HCl为强酸,可使石蕊出现红色,又由于同时生成的HClO具有强氧化性,会使刚出现的红色立即褪去;而SO2遇水生成的H2SO3为中强酸,故使石蕊试液变红色,又因为SO2虽有漂白性,但其漂白作用很缓慢,且它并不能与所有有机色素结合,故SO2通入紫色石蕊试液只能看到变红而不能看到变为无色的现象。即:
紫色石蕊试液→通入SO2→溶液变红色
紫色石蕊试液→通入Cl2→变红随即变为无色
⒍ 不能从SO2能和一些有机色素结合为无色化合物来推论SO2使有色物质褪色的原因均是与其结合为无色物
SO2能使氯水、溴水、碘水、NO2、FeCl3溶液、KMnO4溶液等褪色,这是因为SO2具有还原性的缘故;
SO2能使滴有石蕊试液的H2S溶液由红色变成紫色,这是因为SO2具有氧化性的缘故;
SO2能使滴有酚酞的NaOH溶液红色变浅,这是因为SO2的水溶液为中强酸的缘故。
⒎ 不能从Cl2、SO2单独能体现漂白性来推论其混和物的漂白能力一定比原来强
因为Cl2与SO2混和在一起后:
Cl2 SO2 2H2O=2HCl H2SO4
故当两者按1:1(物质的量比)混和时,其漂白能力将丧失。
⒏ 不能从CO2通入Ba(NO3)2无沉淀产生来推论SO2通入Ba(NO3)2亦无沉淀
因为 4价的硫会被酸性环境中的NO3-氧化成 6价硫,故能产生不溶于强酸的BaSO4沉淀。