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化学教学中的几个疑难问题浅析 王子亮收稿日期：2006-05-19 作者简介：王子亮（1947-），男，浙江宁波人，宁波教育学院科技学院讲师。 （宁波教育学院科技学院，浙江，宁波 315010） 摘 要：硝酸的强氧化性从其分子结构中分析，+5价氮不稳定；氯酸钾热分解中有O2、ClO2、Cl2、O3、HCl，存在着一些副反应；锌跟浓硫酸作用产物多样化，原因是产物中物质会继续发生氧化还原反应；硫酸钡沉淀能适当地溶于浓硫酸，其主要原因是形成了酸式盐。 关键词：催化机理；杂化轨道；溶度积 中图分类号： G633.8 文献标识码：A 文章编号：1009-2560(2006)03-00 化学教学中常会出现一些容易被大家忽视的问题，而这些问题又很值得我们去探讨。例如：在教学中讲到硝酸具有强氧化性，然后举例说明，然而没有解释其原因是什么；氯酸钾加热分解制备氧气的实验，也是一个经典的实验，就是这样一个经典的实验中却存在一些不被大家注意的问题，实验中有异味产生，生成的气体不仅仅是氧气，这是什么原因呢？诸如此类，针对化学教学中的这些疑难问题，通过实验，分析研究，谈一些自己的见解。 一、硝酸的强氧化性 硝酸无论稀、浓都具有强的氧化性。这不仅是硝酸分子中氮的价态处于最高价（+5）同时硝酸分子不稳定容易分解放出氧气和二氧化氮。 138° 从硝酸的分子结构的分析中，硝酸可简写为HONO2，氮原子以SP2杂化，其三个杂化轨道与氧原子间形成三个键，资料表明氮和羟基中的氧间的键长为1.41，氮与另外两个氧间的键长为1.22。在NO2原子团中ONO所成的角等于130°（如图所示） 130O H N 102° N 116° 114° H 硝酸分子的结构 由于硝酸分子中，三个氧原子围绕着氮原子同在一个平面上成三角形。实验证明，在无水硝酸中存在着下列的平衡： 3HNO3 H3O++NO3-+N2O5 H3O++2NO3-+NO2+ 当硝酸溶于水时平衡向右移动，发生电离： HNO3+H2O H3O++NO3- 而在浓硝酸中含有少量的N2O5和硝基正离子（NO2+）。正因为+5价的氮不稳定，N2O5和NO2+离子的氧化性非常强，因此硝酸具有强的氧化性。 二、氯酸钾热分解反应 2KClO3 2KCl+3O2↑ ΔH0= 45KJ/mol 吸热反应，生成的气体有异味。按反应式不能理解产物有异味。将产生的气体通入湿润的KI—淀粉试纸显蓝色，通入水中显酸性。显而易见氧气不能氧化KI，通入水中也不显酸性，这证明气体为混合物，有强氧化性物质及酸性气体。通过质谱法测定氯酸钾热分解产物中除O2外，还有ClO2、Cl2、O3、HCl。此外氯酸钾热分解反应中用MnO2作催化剂。MnO2是参加反应的，它与反应物生成的中间产物很不稳定，随即分解，它改变了反应途径，降低了反应的活化能，MnO2的催化机理： 2KClO3 + 4MnO2 2KCl + 2Mn2O7 2Mn2O7 4MnO2 + 3O2↑ 总式：2KClO3 2KCl +3O2↑ 中间产物为Mn2O7 在没有MnO2作催化剂时在较高温度下 （歧化反应） ↑ 总式：2KClO3 ==== 2KCl+3O2↑ 三、锌跟浓硫酸作用的产物分析 浓硫酸为强氧化剂，与铜这样的一般还原剂作用，硫被还原成四价： Cu + 2H2SO4 (浓) CuSO4 + SO2↑+ 2H20 如果与强还原剂，如锌作用下，硫无素可以还原为更低的价态，甚至还原为负二价： 4Zn + 5H2SO4(浓) 4ZnSO4 + H2S + 4H2O H2S 也为一种还原剂： S + 2H+ + 2e H2S E°= 0.14V H2SO3 + 6H+ +6e H2S + 3H2O E°= 0.52V 由此可知产物中的H2S会继续与浓硫酸发生氧化还原反应： H2S + H2SO4(浓) S↓+ SO2↑+ 2H2O 产物中S具有还原性，H2SO3、SO2具有一定的氧化性，因而还可以发生一系列反应： S + 2H