高中化学高考复习疑难问题解析(共50例).docx
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1、高考化学疑难问题解析1.为什么AlCl3是共价化合物?【答】金属元素与非金属元素形成的化合物通常是离子化合物,如NaCl、K2S等,但AlCl3是共价化合物。AlCl3的熔点192.4(2.5个大气压),沸点为177.8(沸点比熔点低是因为测定AlCl3熔点需加压,因而使得熔点升高)。AlCl3在熔融态、气态和非极性溶剂中均以二聚体Al2Cl6的形式存在。(如图所示)这是因为三价铝离子的半径过小,电荷密度高,导致了阴离子的变形,使离子型向共价型移动。Al是缺电子原子,有空的p轨道,Cl原子有孤对电子,两个AlCl3分子间能发生ClAl的电子授予和接受作用,形成氯桥配合物。其实,除碱金属、碱土金
2、属(Li、Be除外)之外,大多数的氯化物、溴化物和碘化物,如BeCl2、HgCl2、SnCl4、FeCl3、BiCl3等以及相应的溴化物、碘化物等均为共价化合物,但AlF3(熔点1040,沸点1260,熔融状态时能导电)MgF2(熔点1250,沸点2260,熔融状态时能导电)等为离子型化合物。2.为什么臭氧(O3)是极性分子?【答】单质分子中的共价键并非都是非极性键,单质分子也并非都是都是非极性分子,根据杂化理论,臭氧(O3)分子的价键结构如图所示。 根据杂化轨道理论,O3分子中除O原子间均存在键外,在三个O原子之间还存在一种4个电子的离域大键,大键是由sp3杂化的中心O原子上未杂化的两个电子
3、占据的的p轨道和两个端基O原子的单电子占据的p轨道从侧面重叠而形成的。可见,中心O原子在形成大键时多拿出一个电子(即提供两个电子)。由于大键的电子云是趋向平均化的,平均化后就相当于中心O原子失去部分负电荷,端基O原子得到部分负电荷,因而O3中的OO键是极性的,又由于O3分子为角形分子,两个OO键的极性不能相互抵消,所以O3分子为极性分子。臭氧的沸点为160.60K,远远高于O2的沸点90K;标准状况下,臭氧在水的溶解度为氧气的10倍,这些均与臭氧分子的极性有关。3.碳酸氢钠固体分解温度在200摄氏度以上,那么碳酸氢钠溶液中能分解吗?【答】碳酸氢钠在有水的情况下更容易分解,50多摄氏度就可以完全
4、分解。4.为什么NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小?【答】一般来说,碳酸酸式盐的溶解度大于碳酸正盐,但NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小,这是因为,氢键不仅存在于共价化合物中,也存在于某些离子晶体中。在NaHCO3的水溶液中,溶质之间形成氢键如图所示,使分子间发生了缔合作用,从而降低了溶解度。类似的还有钾、铵的碳酸氢盐的溶解度反常地低于其对应的正盐。5.为什么可以用焓变(H)表示化学反应的反应热?【答】化学反应一般在敞口容器中进行,即在恒压(101Kpa)条件下进行,此时的热效应称为恒压热效应。根据热力学第一定律,体系的热力学能(U,也称为内能)的变化等于以功和热的形式传递的能量。H=
5、Q+W式中。Q表示热量,若热量由环境流入体系,则Q为正值,反之则Q为负值;W表示功,若环境对体系做功,W为正值,反之W为负值。在恒压条件下,U=Qp+W=Qpp(V2V1),即恒压热效应Qp=U+p(V2V1)。其中p为压强,V为体积。焓(H)是一个状态函数,热力学规定H=U+pV。在恒压条件下,焓变H=U2+pV2U1pV1=U2U1+p(V2V1)=U+p(V2V1)=Qp由此可见,焓变H与恒压热效应Qp相等,因此,可以用焓变表示化学反应的反应热。6.盐桥的作用是什么?【答】单液的原电池由于液面接界电势高,电池效率低,为了提高电池效率,使用通过盐桥将两个半电池相连而构成的原电池。将两种电解
6、质溶液通过盐桥相连,使电解质溶液不直接接触,降低了液面接界电势,由于盐桥中也装有电解质溶液,可以起到导电的作用。盐桥中的电解质溶液要求浓度较高,且阴、阳离子迁移速率应差不多,一般用含饱和氯化钾溶液的琼脂。盐桥的作用:连接内电路,形成闭合回路;平衡电荷。7.屏蔽效应、钻穿效应和能级交错现象?【答】对于氢原子,核外只含有一个电子,这个电子仅受到原子核的作用,不受其他电子的作用。多电子原子中,每一个电子不仅受到原子核的吸引,而且还受到其他电子的排斥。在考虑某个电子时,可以把其他电子对其排斥作用看作削弱了原子核对它的吸引作用,这种由于其他电子的排斥而使原子核对某个电子吸引作用的减弱称为屏蔽效应。电子层
7、数越小的电子在离原子核越近的地方出现几率越大,但在同一电子层中不同轨道上的电子钻到离原子内层的能力不同,其钻穿能力的大小依次为ns、np、nd、nf。也就是说,s电子钻穿到内层的能力要比p、d、f电子大,电子钻穿内层的程度越大,受到原子核的吸引作用越大,内层电子对它的屏蔽作用越小。这种外层电子钻到内层的作用叫做钻穿效应。由于4s电子的钻穿效应较大,而3d电子的屏蔽效应越大,使得3d电子的能量略高于4s,即第三层d轨道上的电子,其能量要比第四层s轨道上电子的能量高,这种现象称为能级交错现象。同理,能级交错现象如能量6s4f5dMHCO3H2CO3,因为H+的极化作用非常强。9.为什么NaCl、M
8、gCl2、AlCl3的熔沸点依次降低?【答】按照一般规律:离子半径越小,粒子的电荷越多,则离子键越强,离子化合物的熔沸点就越高。Na+、Mg2+、Al3+的离子半径依次减小,电荷数依次增多,但NaCl、MgCl2、AlCl3的熔点却依次降低,分别为801、714、192.4;沸点也依次降低,依次为1443、1000、177.8。究其原因,也可用离子极化理论来解释:离子的半径越小、电荷数越多,则离子产生的电场强度就越大,其极化能力就越强,使得离子发生变形而产生电子云重叠的程度就越大,键的极性减弱,晶体的类型也就相应地由典型的离子晶体(如NaCl)经过渡型晶体(如MgCl2、AlCl3的层状晶体)
9、转变为分子晶体,因而NaCl、MgCl2、AlCl3的熔沸点依次降低。10.为什么过渡型晶体(混合型晶体)能导电?【答】晶体除了离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体外,还有一种过渡型晶体。例如石墨的晶体就是层状结构,每一层内的每个碳原子以3个共价键与另外3个碳原子相连,6个碳原子在同一平面内连接成正六元环形的蜂窝式平面网状结构在同一个平面的碳原子还剩下一个p轨道,它们相互重叠,此p轨道中的一个电子可以在层内移动。石墨晶体中层与层之间的距离较大,层与层之间以微弱的范德华力结合。由于石墨晶体中同一层内是平面网状结构,碳原子与碳原子之间以共价键结合,共价键的键能很大,极难破坏,所以石墨的熔点很高,
10、化学性质也很稳定。由于同一层内还有一个p电子可在层内自由移动,类似金属的自由电子,所以石墨能导电和导热。但电子只能在层内移动,而难以在层间流动,因而沿层状状方向的导电性优良,而垂直方向的导电性却很差,两个方向的导电性相差近万倍。由于层与层之间仅以微弱的范德华力结合,所以石墨片层之间容易滑动。属于过渡型晶体的还有层状结构的黑磷和线状或片状的硅酸盐(天然硅酸盐云母是一种片状晶体)等。11. 化学实验中,为什么不能将 Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中?【答】浓硫酸溶于水放出大量的热,因为浓硫酸的密度大,易造成溶液飞溅伤人。12.铝为什么能在空气中稳定存在?各种铝制品为什么都可以较长时间使用?【答】因
11、为Al很活泼,容易被空气中的氧气氧化为Al2O3,在铝表面上形成一层致密的氧化铝薄膜,阻止内部铝不再继续被氧化,所以铝能在空气中稳定存在。人们常用的铝制品也正是由于这层膜了保护内部金属,使铝具有一定的抗腐蚀能力,故可以较长时间使用。13.用砂纸打磨过的或未打磨过的铝箔,用酒精灯加热,为什么会出现熔而不滴、滴而不落的现象?【答】这是由于磨去氧化膜的铝在空气中加热又会很快地生成一层新的氧化膜的缘故。14.为什么将铝粉撒到酒精灯的火焰上,可观察到剧烈燃烧并发出强光?【答】因为铝粉表面积大于铝箔,与氧气的接触面积增大,反应迅速且剧烈,放出的热量更多,更易于燃烧而发出耀眼的强光。如果使用乙炔焰或氢氧焰与
12、铝箔反应,由于乙炔焰或氢氧焰的温度可高达3000,乙炔焰或氢氧焰可以破坏铝表面的氧化铝保护膜,用氧炔焰或氢氧焰在空气中加热铝箔能快速燃烧。所以要使铝在空气中燃烧,可以采取增大铝与空气的接触面积或提高反应的温度等措施。15.为什么钠先与盐酸反应而与硫酸铜溶液先与水反应?【答】盐酸中的氢离子实际上是水合氢离子,即H3O+离子,所以盐酸中的氢离子和水中的氢离子是一样的。由于盐酸完全电离,而水是一种很弱的电解质部分电离出氢离子,从效果上看可以理解成盐酸先反应,待盐酸反应完,钠继续与水反应;铜离子的氧化性比氢离子强,按反应先后钠应该先与铜离子发生置换反应,钠过量才能与水中的氢离子反应,但事实上,钠投入到
13、硫酸铜溶液中,钠先与水发生置换反应,生成的氢氧化钠再与硫酸铜溶液发生复分解反应生成氢氧化铜沉淀。其原因还是铜离子的存在形式还是Cu(H2O)n2+水合离子,Cu2+周围都是水分子,Na根本接触不到Cu2+就反应掉了,而水电离的氢离子却先接触到钠原子,钠就先和水反应了,如果在水溶液中铜离子浓度较大时,除了产生氢气外也可以观察到铜离子被还原为暗红色的泥状铜单质。注意:室温下Na与无水CuSO4不能发生反应,但在加热条件下,能够置换出铜单质。实验时要控制钠的用量,否则会发生剧烈爆炸,其次要避免氧气将反应物和产物氧化变质。16.为什么金属铝能与较高浓度的氨水发生反应?【答】铝在碱性比较强的水溶液中能和
14、水持续作用一段时间产生氢气。碱性比较强的水溶液中有一定浓度的氢氧根离子,它能溶解铝和水作用时在表面生成的氢氧化铝,使之转化为偏铝酸根离子,使铝和水的反应能持续进行,直至碱性减弱到一定程度,氢氧化铝不再溶解,反应才停止。17.氨水和铝盐溶液作用生成氢氧化铝,为什么氢氧化铝不能溶解于过量氨水?【答】氢氧化铝转化为偏铝酸根离子需要一定的碱性条件,由于反应混合物中含有较高浓度的铵根离子,抑制了加入过量氨水的电离,使溶液中的氢氧根离子浓度难以达到氢氧化铝溶解的要求。18.实验室加热液体时为了防止暴沸,可以加入什么材料?【答】暴沸指纯净的液体缺少汽化核心,加热超过沸点仍不沸腾的热滞后现象,加一点杂质后(本
15、质是带入了微小气泡),沸腾滞后被打破,产生沸腾。液体中的气泡在沸腾过程中起着汽化核的作用,当液体中缺少气泡时,即使温度达到并超过了沸点,也不会沸腾,形成了过热液体。过热液体是不稳定的,如果过热液体的外部环境温度突然急剧下降或侵入气泡,则会形成剧烈的沸腾,并伴有爆裂声,这种现象叫暴沸。为避免容器的暴沸,可在容器中放含有空气的无釉陶块等。为了清除在蒸馏过程中的过热现象和保证沸腾的平稳状态,常加碎瓷片、沸石、或一端封口的毛细管,因为它们都能防止加热时的暴沸现象。值得注意的是,不能在液体沸腾时,加入止暴剂,不能用已使用过的止暴剂。简单说就是因为加热时烧杯中的液体会向上冲,从而造成了一个个冒出来的“喷泉
16、”,剧烈时甚至会溅出伤人,而碎瓷片、沸石等能够有效的阻止液体的向上冲,使加热时液体能够保持平稳。使用电磁搅拌(搅拌起到混合溶液,减小热不均衡)也能起相同的作用。19.为了防止贮存液氯的钢瓶被腐蚀,钢瓶在装氯气之前必须做什么?【答】钢瓶内壁必须彻底干燥,因为液氯与水反应生成酸要腐蚀钢瓶。20.在新制的硝酸亚铁溶液中,滴入少量的浓盐酸,为什么观察到溶液变黄色?【答】在硝酸亚铁溶液中加入浓盐酸发生两种变化:溶液中存在水解平衡:Fe2+2H2OFe(OH)2+2H+,加入盐酸,使溶液中氢离子浓度增大,平衡左移,使溶液中亚铁离子的浓度增大,表现为浅绿色加深;溶液中同时有较多的氢离子和硝酸根离子,硝酸具有
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