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形形色色的水解反应

2019-04-25河北韩万中

教学考试(高考化学) 2019年2期
关键词:氢化物氯化物氮化

河北 韩万中

一、氯化物的水解

【例1】(2017·全国卷Ⅰ·27改编)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备,工艺流程如下:

【例2】三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。

(1)(2009·广东·23节选)三氯氢硅整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,写出配平的化学反应方程式:____________________。

(2)(2018·全国卷Ⅲ·28节选)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体,遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等,写出该反应的化学方程式:____________________。

【例3】S2Cl2是工业上常用的硫化剂,有非常广泛的应用。S2Cl2分子中各原子最外层均满足8电子稳定结构,该分子的结构式是________。S2Cl2与水反应,有无色刺激性气味气体产生,并有黄色沉淀生成,该反应的化学方程式是____________________。

【解析】由价键理论可得S2Cl2的结构式为Cl—S—S—Cl。S2Cl2与水发生反应时,S2Cl2分子中显负电性的Cl与H2O分子中显正电性的H结合成HCl,两者的残基—OH与—S—S— 结合后根据题目信息“需要”再分解为SO2、S和H2O,最后配平得出答案。

二、硫化物的水解

【答案】错误

三、氮化物的水解

【例5】制备氮化镁的装置示意图如下:

回答下列问题:

(1)C的作用是________________,

D的作用是________________,

是否可以把C和D的位置对调并说明理由:________________。

(2)写出E中发生反应的化学方程式:________________。

(3)请用化学方法确定是否有氮化镁生成,并检验是否含有未反应的镁,写出实验操作及现象:________________。

说明:人教版高中化学没有关于Mg3N2和水反应的介绍,涉及它的考查可以追溯到1994年全国高考化学卷28题,该题题干中明确指出氮化镁遇水反应生成Mg(OH)2和NH3。

【答案】(1)除去氧气(及氮氧化物) 除去水蒸气 不能,对调后无法除去水蒸气

(3)取少量产物于试管中,加入少量蒸馏水,试管底部有沉淀生成,可闻到刺激性气味(或把湿润的红色石蕊试纸放在管口,试纸变蓝),证明产物中含有氮化镁;弃去上清液,加入稀盐酸,若观察到有气泡产生,则证明产物中含有未反应的镁

四、碳化物的水解

五、磷化物的水解

六、金属氢化物的水解

有些金属氢化物如CaH2等也能和水发生反应,登山队员常用此反应制取氢气。CaH2中H-与水电离出的H+相结合生成H2,这是一个价态归中型的氧化还原反应。

【例6】(2015·浙江·27节选)NaAlH4与水发生氧化还原反应的化学方程式:____________________。

综上所述,像一些金属氯化物如FeCl3、MgCl2等水解属于中学意义上的盐类的水解,其水解的逆过程是酸碱中和反应,受浓度、温度和其他离子的影响较大,学生在认知上很少产生障碍。但由于金属离子是分级水解、金属离子极化能力不同或生成物的水溶性不同,所以产物类别各异,较低价态金属的氯化物常常生成碱式盐,较高价态则生成氢氧化物甚至是氧化物,这常常会给学生带来理解上的困难。像SiCl4、PCl3等一些非金属氯化物的水解,因其不属于盐类而略高于课本,但其水解模式遵循阴阳匹配、等量交换原则与盐类水解相通,不同的是反应往往不可逆、产物是两种酸,甚至可能会在“交换”后出现归中、歧化、分解、脱水等连续的变化,体现物质的个性,需要学生灵动机智;另外,由于非金属氢化物为共价化合物,我们可以按照有机化学中的取代反应理解它们的水解,且有利于发展学生的空间想象和类比迁移能力,提升它们的宏观辨识和微观探析的化学素养水平。在充分理解非金属氯化物的水解的基础上,再进行处理硫化物、碳化物、磷化物、金属氢化物等水解问题上较得心应手。

既然存在水解反应,推而广之,一些物质还可能发生酸、醇、氨等其他溶剂溶解,在高三复习模考中同学们可留心一下,在遇到相关问题时希望学生能受到水解模型的启发进行做题。

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