SO2与NaHCO3反应产物的讨论

关于这两者的反应,看到不少网友认为与SO2的量有关:
SO2少量:SO2 + 2NaHCO3 = Na2SO3 + 2CO2 + H2O
SO2过量:SO2 + NaHCO3 = NaHSO3 + CO2

但我认为,不管SO2是否过量,都是生成NaHSO3才对。理由是,H2CO3酸性大于HSO3(虽然是略大,也是大),两者对应的盐溶液碱性则为:NaHCO3碱性小于Na2SO3(根据酸越弱,对应的盐水解能力就越强,其水溶液碱性就越强)。那么上述第一个反应碱性相对弱的NaHCO3制备得了碱性相对强的Na2SO3。这显然违背了复分解反应中相对强的酸/碱制备相对弱的酸/碱这一规律。

所以应该是不管SO2是否过量,都应该是发生SO2 + NaHCO3 = NaHSO3 + CO2这一反应。H2SO3酸性强于H2CO3,则有NaHCO3水溶液碱性强于NaHSO3,满足相对强的碱制备相对弱的碱这一复分解反应的规律。类似于CO2与苯酚钠的反应,不管CO2是否过量,都是得到NaHCO3而不可能得到Na2CO3
因为酸性:H2CO3>苯酚>HCO3,对应盐的碱性:NaHCO3<苯酚钠<Na2CO3

另外,如果把SO2通入Na2CO3,生成产物才与SO2的量有关:
SO2极少量:SO2 + 2Na2CO3 + H2O= 2NaHCO3 + Na2SO3方程1
SO2较少量(相对于向上述反应继续通入一定量的SO2):因为Na2SO3的碱性比NaHCO3强,SO2先与Na2SO3反应:SO2 + H2O + Na2SO3 = 2NaHSO3。与方程1合并得到:
SO2 + Na2CO3 + H2O= NaHCO3 + NaHSO3方程2
SO2过量时,最后与NaHCO3反应:SO2 + NaHCO3 = NaHSO3 + CO2,与方程2合并得到:
2SO2 + Na2CO3 + H2O= 2NaHSO3 + CO2

NH3与O2的催化氧化中为什么不能直接生成NO2

在NH3与O2的催化氧化中,发生的反应是:4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
因为生成的NO如果跟O2接触,很容易就会被氧化成NO2:2NO + O2 = 2NO2
所以就会有同学认为,上面两个反应一合并,就可以直接得到:
4NH3 + 7O2 = 4NO2 + 6H2O
这是否就是该反应存直接生成的NO2可能?

事实上是不能的!这是因为NH3与O2的催化氧化是一个强放热的反应,(焓变为-903.74 kJ/mol),反应放出的热量使体系温度升高假设生成了二氧化氮,氨气催化氧化放出的热量也足以使二氧化氮分解为一氧化氮和氧气:2NO2 = 2NO + O2(NO2在150度开始分解,600度左右完全分解。氨的催化氧化体系温度可达800度左右)。也就是说,4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O与2NO + O2 = 2NO2这两个反应没有连续性。只有等第一个反应完成后,体系温度降下来了能够稳定生成NO2时才可能发生。所以两个反应不能简单合并,不能认为该条件下可以直接生成NO2。这也是因为NO的热稳定性比NO2好所决定的。

那该反应有没有可能生成N2呢?NH3中的N呈-3价,可以被氧化成N2、NO、NO2。最终氧化成什么样的产物,应该是根据氧化剂的氧化能力所决定的。在催化剂且高温的作用下,O2的氧化能力更强,N2会继续被氧化,不可能停留在N2

当然,如果NH3在纯O2气中燃烧是可以生成稳定的N2的:4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O
但需要注意的是,必需是纯O2,NH3在空气中的不能燃烧的。

杂环化合物中原子的杂化方式

分别以两个“杂蛋”和两个“杂羊”为例:

1、吡咯:

是一个杂氮原子的五元杂环化合物。四个碳原子和氮原子均采用sp2杂化。每个碳原子成环时形成两个σ(西格码)键、与连接的1个氢原子也是形成σ(西格码)键,剩下1个P电子。氮原子成环时使用2个电子形成两个σ(西格码)键、与连接的1个氢原子也是形成σ(西格码)键。氮原子剩下2个孤对电子占据P轨道,与4个碳原子的4个个P电子形成π56(五中心六电子大π)键。

2、吡啶:

吡啶是一个杂氮原子的六元环杂环化合物。可以看成是苯分子中的一个CH=被N=所取代。四个碳原子和氮原子均采用sp2杂化。吡啶中N和两个C成σ(西格码)键,一个孤对电子占据一个杂化轨道,与环所在平面共面。还剩1个未成对P电子和其它五个碳原子的5个P电子形成大π66(六中心六电子大π)键,N原子发生不等性的sp2杂化。

3、呋喃:

是最简单的杂氧五元杂环化合物。四个碳原子和氧原子均采用sp2杂化。这是由于氧原子在成环时,使用2个电子形成2个σ(西格码)键,剩下的4个电子,2个孤对电子占据一个杂化轨道,与环所在平面共面。另2个孤对电子和其它4个碳原子的4个P电子形成大π56(五中心六电子大π)键。氧原子发生的是不等性sp2杂化。注意:这里因为氧的一对孤对电子与形成大π键,与水是的氧原子是不同的。水中的2个孤对电子分别占据一个杂化轨道,所以水中氧是sp3杂化。

4、吡喃:

是含有一个杂氧原子的完全不饱和六元杂环化合物。分子中的氧原子和4个双键碳原子都是sp2杂化,另一个饱和碳原子是sp3杂化。杂化情况参考上面呋喃的分析。

21-22江门一模14题: 25℃时,向Na2CO3溶液中滴入盐酸

14. 25℃时,向Na2CO3溶液中滴入盐酸,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。

【分析】Na2CO3溶液中滴入盐酸,发生Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3、NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O,随着pH的减小,c(HCO3)、c(H2CO3)增大,利用电离平衡常数只受温度的影响、水解常数与电离平衡常数之间的关系等进行分析;

其实D选项不按上述的分析,直接利用Kw表达式,更简便。

SO3中存不存在配位键?

说法一:SO3存在配位键
S采取sp2杂化,这三个杂化轨道(可以编号为1、2、3号)的其中1号填充2个自配对电子,而2、3号各填入1个单电子,没有杂化且垂直于杂化轨道平面的p轨道填2个自配对电子;3个氧原子成键情况分两种,其中1号氧原子价层2s,2px,2py等3个轨道各填2个电子,2pz为空,而2、3号氧原子轨道填充情况则为2s,2px轨道各填2个电子,2py和2pz各填1个电子。成键时,S的1号sp2杂化轨道里2个电子与1号O的2pz空轨道形成配位键,而S的2、3号sp2杂化轨道里的单电子和2、3号O的2py轨道里的1个单电子会配对形成两个S-O西格玛单键;之后S未参与杂化的p轨道(填2电子)、1号O的2px(填2电子)或者2py(填2电子)轨道以及2、3号O的2个2pz(填1个电子)轨道共4个p轨道会在垂直于S的杂化轨道平面的方向相互平行的肩并肩重叠形成以1个S、3个O共4个原子为中心的包含6个电子的离域大π键。

说法二:SO3不存在配位键
[公式] 采取 [公式] 杂化。 [公式] 原子还激发一个 [公式] 电子进入 [公式] 轨道(以保证 [公式] 的 [公式] 杂化轨道中各有1个单电子),[公式] 原子未杂化的 [公式] 轨道中有2个电子。

也即,杂化后的电子组态为:3个 杂化轨道各1个电子,未杂化的 轨道中有2个电子, 轨道中还有1个电子。
3个[公式] 杂化轨道中的电子与周围的3个[公式]原子形成 [公式] 键;

3个 [公式] 原子不杂化,存在着垂直于杂化平面的 [公式] 轨道,各含1个电子,它们与中心[公式]原子的[公式] 轨道彼此平行,形成了离域 [公式] 键;

同时,[公式] 原子 [公式] 轨道中的1个电子进入了离域 [公式] 键的轨道中,最终形成了结构为 [公式] 的离域 [公式] 键。

如果说法一成立,问题有:
1.为什么O可以提供一个P空轨道来与S的孤对电子形成佩位键?
2.如果S的2个电子占据一个SP2杂货轨道并形成佩位键,那是否说明S的SP2是不等性杂化?(这与SO3是等性杂化矛盾)

如果说法二成立,S的一个s电子为什么会激发到3d轨道,而最终又会进入离域 [公式] 键的轨道中?

1.52g 铜镁合金完全溶解于 50mL 硝酸

原题:

1.52g 铜镁合金完全溶解于 50mL 密度为 1.40g/mL、质量分数为 63%的浓硝酸中,得到 NO2 和 N2 O4的混合气体 1120  mL(标准状况),向反应后的溶液中加入 1.0  mol/L NaOH 溶 液,当金属离子全部沉淀时,得到 2.54g 沉淀.下列说法不正确的是(  )

A.该合金中铜与镁的物质的量之比是 2:1
B.该浓硝酸中 HNO3 的物质的量浓度是 14.0 mol/L
C.NO2 和 N2 O4 的混合气体中,NO2 的体积分数是 80%
D.得到 2.54 g 沉淀时,加入 NaOH 溶液的体积是 600 mL

解析:金属离子全部沉淀时,得到2.54g沉淀为氢氧化铜、氢氧化镁,故沉淀中氢氧根的质量为2.54g-1.52g=1.02g,根据n=m/M计算沉淀中氢氧根的物质的量为1.02/17=0.06mol。根据:M2+~2OH得到金属的物质的量为0.06/2=0.03mol。设Cu为xmol,则Mg为(0.03-x)mol。根据合金质量可得:
64x + 24(0.03-x)=1.52 解得x=0.02 即Cu为0.02mol,则Mg为0.01mol。A选项正确。

该浓硝酸密度为1.40g/mL、质量分数为63%,则该浓硝酸的物质的量浓度为:1000×1.4×63%/63=14.0mol/L,故B正确

标况下,NO2和N2O4混合气体的物质的量为:1.12L/22.4L/mol=0.05mol,设二氧化氮的物质的量为amol,则四氧化二氮的物质的量为(0.05-a)mol。由A选项中得到合金共0.03mol,全变成+2价离子时失去电子0.06mol。根据电子转移守恒可知,则硝酸中的+5价的氮变成+4价的氮的氧化物时得到的电子为:a×1+(0.05-a)×2×1=0.06,解得:a=0.04,NO2的体积分数为0.04mol/0.05mol×100%=80%,故C正确;

由上述分析得到NO2为0.04mol和N2O4为0.01mol,根据N守恒原则,转化为NO2和N2O4的硝酸的物质的量为0.04+0.01*2=0.06mol。结合题干信息,硝酸的总物质的量为:0.05L×14mol/L=0.7mol,则形成NaNO3(铜镁完全沉淀后的溶液就是硝酸钠溶液)的硝酸为:0.7-0.06=0.64mol。根据钠离子守恒可知n(NaOH)=n(NaNO3)=0.64mol,故需要氢氧化钠溶液的体积为:0.64mol/1mol/L=0.64L=640mL,故D错误


浓硫酸使蔗糖脱水实验中究竟有没有体现吸水性?

实验操作:蔗糖,加几滴水,再加浓硫酸,搅拌。现象,发黑,膨胀,有刺激性气味的气体,温度升高。
2019版人教课后作业,教师用书参考答案是只体现脱水性和强氧化性。

以前对这个实验的考察,都认为体现了浓硫酸脱水、强氧化和吸水三个性质。对应的现象是“发黑”对应脱水炭化,也有人理解为是不切底氧化的结果;刺激性气味SO2,证明浓硫酸被还原,对应强氧化性;这两点是主要的,应该没有争议。但实验前加的几滴水,应该是利用浓硫酸溶于水放热,给后面的脱水提供温度,加快反应速率,难道是这个不能说是体现吸水性?也就是应该理解为有吸水性质,但实验现象没有体验出来?

也就是说以前的习题说体现脱水、强氧化和吸水三个性质是错的?问题是现在很多题目还是保留这种说法。只能以教参为准,避开这类题目了。

2019版新人教高中化学教材电子书(全册)

今年第一次使用2019版新人教教材必修1。从目前来看,新教材还是有很多值得肯定的修改的。对知识作了一些重新的编排和删减,强调实验探究的主导思维。金属元素的焰色实验,不再叫“焰色反应”了,毕竟焰色本来就是物理的过程,叫“反应”真的不适合;关于胶体的分类中,豆浆不再属于胶体了,但稀豆浆属于。胶体中的聚沉、电泳性质在教材中删掉了,给出的信号应该是不再考察了。但各大教附资料还是有大量的题目存在这些内容的考察。金属钠的燃烧实验中,实验前有对坩埚进行预热操作了,但燃烧后产物的图片选择不够好,淡黄色根本看不出来。总之吧,有进步之处,编排更适合学生学习认知规律,但也仍有一些不足(也可能仅是个人喜好原因)。

现将2019版新人教教材电子书(全册,包括教师用书,课本习题答案)分享出来,存手机里,不用去到那都带本课本,不香么?下载地址:下载链接已取消分享,需要的请留言

过氧化钠使酚酞选变红后褪色的原因

过氧化钠使酚酞试液先变红后褪色的原因一般认为是过氧化钠与水反应生成氢氧化钠使酚酞变红色,过氧化钠本身漂白性使溶液红色褪去。但仔细想想,这方面的原因好像没有说服力。因为过氧化钠与水反应后,完全变成了氢氧化钠并释放出氢气。溶液里已经没有过氧化钠了,此时的酚酞褪色应该与它没有多大关系。

再看过氧化钠与水的反应,本质是与先生成氢氧化钠与过氧化氢(这点可以通过取反应后溶液加二氧化锰,又释放出大量氧气证实),过氧化氢再分解成氧气和水。而过氧化氢具有强的氧化性,可以漂白,能使有机物酚酞褪色。所以过氧化氢使之褪色的原因更有说服力!

另外,由于实验在试管中进行,本身水的量较少,此时产生的氢氧化钠的浓度很大。有实验证明(拿上述加了二氧化锰充分分解的溶液,排除过氧化氢的影响,纯氢氧化钠溶液的情况下再滴加酚酞做实验,一样是先变红后褪色),当氢氧化钠的浓度较低(约4%)酚酞的红色可以长时间保持。但当氢氧化钠的浓度达到10%以上时,酚酞变红后很快会褪色!

基于上述原因,过氧化钠使酚酞试液先变红后褪色的原因可理解为过氧化钠、生成的过氧化氢和形成的氢氧化钠浓度三方面有关。

2021年深圳市第二次调研(二模)考试化学

2021年深圳市第二次调研(二模)考试化学16题解析,请先看原题:

A选项,从图像可以直接看出来,在PH小于2那段,有3种含Cr的粒子,证明H2CrO4的电离是不完全的。A错!
B选项,在a点时,存在HCrO4、CrO42-、Cr2O72-三种粒子,若只考虑CrO42-、Cr2O72-两种粒子,根据选项CrO42-=Cr2O72-,根据Cr原子守恒,结合题干Na2CrO4浓度为0.1,可得出CrO42-=Cr2O72-=1/3,但溶液中还有HCrO4,所以CrO42-=Cr2O72-<1/3。B正确!
C选项,选择Ka2对应的HCrO4与CrO42-曲线的交点,根据Ka2=CrO42-*H+/HCrO4,交点处HCrO4与CrO42-相等,则Ka2=H+,再看图像交点,PH明显是大于6。即Ka2>10-6。C错
D选项,根据平衡:2CrO42- + 2H+ ==Cr2O72- + H2O,当加少量水时,平衡会左移,Cr2O72-减少,CrO42-增大,则Cr2O72/CrO42-减小。D错

2021年广东一模第8题选项是不是全错?

先看原题:

A项,只要能把I氧化成I2就可以使淀粉变蓝,那么溴蒸气,NO2(溶液于水后得HNO3)均可。A错
B项,Ag+与氨水会先形成白色AgOH沉淀(AgOH在水中会分解),继续加氨水会形成银氨溶液。B错
D项,酸性条件下的NO3本来就有强氧化性,会把Fe2+氧化成Fe3+,并不一定是因为变质。D错
C项是什么鬼?实验现象说明是NH3,则证明的结论应该是NH4+,怎么会是NO3?即使结论处是NH4+,前面操作那里加入Al又是什么原因?真的是一脸蒙B!
如何是想考察金属把稀硝酸还原成NH4+,然后再滴加NaOH后产生NH3,那我原来的盐溶液就是NH4Cl溶液,不行么?
有大神路过帮忙解释一下,真的是想不明白。