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第六章元素化学第一节非金属元素1、某中学生取纯净的Na2SO3·7H2O 50.00g，经600℃以上的强热至恒重，分析及计算表明，恒重后的样品质量盯当于无水亚硫酸钠的计算值，而且各元素的组成也符合计算值，但将它溶于水，却发现溶液的碱性大大高于期望值。经过仔细思考，这位同学解释了这种现象，并设计了一组实验，验证了自己的解释是正确的。（1）他对反常现象的解释是：（请用化学方程式表达）_________________________。（2）他设计的验证实验是：（请用化学方程式表达）_________________________。解析：本题要求学生来解释这种反常现象，并且要设计出一个实验来验证自己的解释。首先在加热的过程中亚硫酸钠晶体失去结晶水，接着发生氧化还原反应，因为恒重后的样品质量相当于无水亚硫酸钠的计算值，而且各元素的组成也符合计算值，所以不可能发生2Na2SO3＋O2=2Na2SO4反应。但将它溶于水，即发现溶液的碱性大大高于期望值，说明生成了一种比亚硫酸钠热稳定性更强更容易水解的盐，在由Na、S、O三种元素可能组成的钠盐中，比亚硫酸钠稳定性更强更容易水解的盐也只有Na2S，由Na2SO3中的＋4价硫到Na2S中－2价硫是被还原的过程，谁被氧化？只能是硫，且到＋6价。即Na2SO3发生歧化反应。（1）4Na2SO3=3Na2SO4＋Na2S（2）在此题给出的信息中并未明确（1）中的歧化是否100%地将Na2SO3完全转化为Na2SO4和Na2S，因此，只有全面考虑存在完全转化和不完全转化两种情形，并对两种情形的实验进行设计才是全面完整的。取强热后的样品少许溶于水，向溶液中滴加过量的稀盐酸，若有淡黄色沉淀生成，说明强热后的样品含有Na2SO3和Na2SO。然后再将该支试管中的上层清液取出于另一试管中，滴加氯化钡溶液，有白色沉淀生成，证明有Na2SO4生成，从而说明Na2SO3部分歧化。如若在第一步滴加过量的稀盐酸中，没有淡黄色沉淀生成，有臭鸡蛋气味的气体生成，用湿润的醋酸沿试纸检验时看到变黑，后续实验现象与前一样，说明Na2SO3完全歧化了。注：学生的思维能力必须要在平时的教学中加以培养。此题给出的信息未明确第1题所示的歧化是否100%地将Na2SO3完全转化为Na2SO4和Na2S，因此，只有全面考虑存在完全转化和不完全转化两种情形，并分别对两种情形的实验进行设计才是完整的答案。2、次磷酸H3PO2是一种强还原剂，将它加入CuSO4水溶液，加热到40～50℃，析出一种红棕色的难溶物A。经鉴定：反应后的溶液是磷酸和硫酸的混合物；X射线衍射证实A是一种六方晶体，结构类同于纤维锌矿（ZnS），组成稳定；A的主要化学性质如下：①温度超过60℃，分解成金属铜和一种气体；②在氯气中着火；③与盐酸反应放出气体。回答如下问题：（1）写出A的化学式。（2）写出A的生成反应方程式。（3）写出A与氯气反应的化学方程式。（4）写出A与盐酸反应的化学方程式。解析：整个试题围绕着A是什么物质。可以把有关的信息用如下的图形来综合：首先可以把A写成MX。其中的M是铜是无疑的，因A经加热分解可以得到铜（M=Cu）。X是什么？这是本题的难点。先根据MX具有ZnS的结构，是M：X=1︰1的组成，A只可能是CuS、CuP、CuO和CuH，等等，显然，只有CuH才是与其他信息对应的，若是CuS或CuO，生成反应中就找不到被强还原剂酗(NaH2)还原的元素，若是CuP，与铜和磷的化合价矛盾(按化合价，应是Cu3P或者Cu3P2，均不是ZnS的组成)，所以A是CuH。如果选手以为A是Cu、Cu2O、CuH2PO3、Cu3 P、Cu3 P2、CuH2P、CuHP等等物质，与A的晶体结构属ZnS型(1︰1的MX)矛盾，更无后面所述的几种化学性质，不可取。解决了A是什么(本题的关键），其余的问题引刃而解。答案：(1)CuH (2)4CuSO4＋3H3PO2＋6H2O=4CuH＋3H3PO4 (3)2CuH＋3Cl2=2CuCl2＋2HCl (4)CuH＋HCI=CuCl＋H2。注：本题涉及的化学概念有氧化还原反应的本质、化合价、化合物(大学化学里也没有)，完全是新的，但试题本身的信息迫使学生认可它的若干基本性质。中学化学里有NaH的知识点，因此，不能认为负氢离子是新知识，问题是负氢离子的性质中学化学并没有，但试题给了足够的信息：在高温下发生分解(自身氧化还原反应）；负氢离子是强还原剂（与氯气反应，当然CuH中的Cu＋同时也被氧化）；与正氢离子反应放出氢气。本题的思路中的科学假设与科学论证是科学思维的最基本形式；本题较好地考察了竞赛学生思维的严密性、敏捷性、深刻性、广阔性和创造性；既考察发散，又考察收敛；既需要逻辑思维，又需要高度的想象：解题本身就是创新思维。3、