Question

回答如下幾個(gè)問題

(1)近期發(fā)現(xiàn)不需要外加能源、節(jié)約水源而能除去廢水中的鹵代烷(有礙于人類健康)的方法：把鐵放在含鹵代烷的廢水中，經(jīng)一段時(shí)間后鹵代烷“消失”。例如廢水中的一氯乙烷經(jīng)14.9d后就檢不出來了。目前認(rèn)為反應(yīng)中鹵代烷(RCH₂X)是氧化劑。寫出反應(yīng)式并說明(按原子)得失電子的關(guān)系。

(2) 電解NaCl—KCl—AlCl₃熔體制鋁比電解Al₂O₃—Na₃AlF₆制鋁節(jié)省電能約30%。為什么現(xiàn)仍用后一種方法制鋁？

(3) NH₄NO₃熱分解及和燃料油[以(CH₂)_n表示]反應(yīng)的方程式及反應(yīng)熱分別為：

NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O + 0.53 kJ/g NH₄NO₃         …………(1)

NH₄NO₃ = N₂ + 1/2 O₂ + 2H₂O + 1.47 kJ/g NH₄NO₃   ………(2)

3n NH₄NO₃ + (CH₂)_n = 3n N₂ + 7n H₂O + n CO₂

                               + 4.29n kJ/g NH₄NO₃ ……(3)

試問：由以上三個(gè)熱化學(xué)方程式可得出哪些新的熱化學(xué)方程式?

(4) 參照水溶液化學(xué)反應(yīng)的知識(shí)回答下面的問題：在液態(tài)BrF₃中用KBrF₄滴定Br₂PbF₁₀，過程中出現(xiàn)電導(dǎo)最低點(diǎn)。寫出有關(guān)反應(yīng)式。

Answer 1

[解(1)] Fe+RCH₂X+H⁺=Fe²⁺+RH₃+X^—                                (2分)

     反應(yīng)中1mol Fe失2mol電子，C得2mol電子。                 (1分)

[解(2)]  主要是生產(chǎn)物無水AlCl₃困難。制無水AlCl₃的方法(反應(yīng)式)

2Al+3Cl₂=2AlCl₃

Al₂O₃+3C+3Cl₂=2AlCl₃+3CO

若據(jù)(1)法制無水AlCl₃，無意義(因用Al制成AlCl₃再電解制Al)。

法需Cl₂，而制Cl₂需電能。                         (本小題總共4分)

[解(3)]  (2)式-(1)式   N₂O = N₂+ 1/2O₂+0.94 kJ/g NH₄NO₃ 

                                  或41.4 kJ/mol                   (2分)

                 這個(gè)熱反應(yīng)方程式是N₂O分解熱

式-(2)式  (CH₂)_n + 3/2O₂ = n CO₂ + nH₂O + 2.82 n kJ/moL

                                   或676.8 n kJ/mol

這個(gè)熱反應(yīng)方程式是 (CH₂)_n的燃燒熱。                     (2分)

[解(4)]    2KBrF₄+(BrF₂)₂PbF₆ = K₂PbF₆ + 4BrF₃

        (注：2BrF₃ = BrF₂⁺ + BrF₄^–  故KBrF₄相當(dāng)于水溶液體系中的KOH

                      (BrF₂)₂PbF₆相當(dāng)于水體系中的質(zhì)子酸)             (4分)

解析:

[試題分析與解題思路(1)]本題由四個(gè)小題組成，因而得分點(diǎn)較多。第一小題題面明確提到鹵代烷可以跟金屬鐵起反應(yīng)，反應(yīng)中鹵代烷是氧化劑，沒有說的是鹵代烷變什么和鐵變什么。由于該反應(yīng)對(duì)學(xué)生是很陌生的，是無機(jī)與有機(jī)的結(jié)合點(diǎn)，看似簡(jiǎn)單實(shí)在不易。但在實(shí)際面對(duì)鐵與鹵代烴的反應(yīng)方程式時(shí)，猜出鹵代烴被還原是生成烴而鐵被氧化是生成二價(jià)鐵是不難的。氫原子不足了，因而反應(yīng)物里應(yīng)添氫離子(質(zhì)子)。這個(gè)試題猜測(cè)的成分較高，信息量過少。鹵代烴被還原究竟得到什么烴？答案給出的是最簡(jiǎn)單的情況。寫其他烴也不能說就答錯(cuò)了。但無論如何鹵代烴里的氯反應(yīng)后應(yīng)當(dāng)變成氯離子而不會(huì)是氯氣之類，否則有悖題意(鹵代烴被還原)。

[解(1)] Fe+RCH₂X+H⁺=Fe²⁺+RH₃+X^—                                (2分)

     反應(yīng)中1mol Fe失2mol電子，C得2mol電子。                 (1分)

[評(píng)注] 應(yīng)試結(jié)果此題得分率很高。區(qū)分度不大。

[試題分析與解題思路(2)]學(xué)生在解第二小題時(shí)可能會(huì)覺得不知題面給的信息意味著什么而束手無策。這是在考察學(xué)生的實(shí)際觀念。如果想到用AlCl₃電解制鋁省電而不用，可能是因?yàn)橹苽銩lCl₃仍然要用電，就上了正道。制備一種有用的化學(xué)品必定要考慮原料來源，這是制備反應(yīng)的一般原則。

[解(2)]  主要是生產(chǎn)物無水AlCl₃困難。制無水AlCl₃的方法(反應(yīng)式)

2Al+3Cl₂=2AlCl₃

Al₂O₃+3C+3Cl₂=2AlCl₃+3CO

若據(jù)(1)法制無水AlCl₃，無意義(因用Al制成AlCl₃再電解制Al)。

法需Cl₂，而制Cl₂需電能。                         (本小題總共4分)

[注]此題的應(yīng)答可能與標(biāo)準(zhǔn)答案的表述不同，但只要說到點(diǎn)子上都可得分。

[評(píng)注] 應(yīng)答結(jié)果，大多數(shù)學(xué)生答不出來。因?yàn)閷W(xué)生沒有從原料的來源上考慮問題。這就是說，命題人的測(cè)試切中要害，我們現(xiàn)在的中學(xué)教學(xué)在聯(lián)系實(shí)際的理解上可能有些問題。

[試題分析與解題思路(3)]第三小題需要反復(fù)思考題面給出的三個(gè)反應(yīng)的可能組合才會(huì)找到答案。這個(gè)試題是熱化學(xué)定律的靈活運(yùn)用。思考容量大，但最后得到的結(jié)果是唯一的。

[解(3)]  (2)式-(1)式   N₂O = N₂+ 1/2O₂+0.94 kJ/g NH₄NO₃ 

                                  或41.4 kJ/mol                   (2分)

                 這個(gè)熱反應(yīng)方程式是N₂O分解熱

式-(2)式  (CH₂)_n + 3/2O₂ = n CO₂ + nH₂O + 2.82 n kJ/moL

                                   或676.8 n kJ/mol

這個(gè)熱反應(yīng)方程式是 (CH₂)_n的燃燒熱。                     (2分)

[試題分析與解題思路(4)]第四小題的信息分析是很難的，只有想象力豐富的學(xué)生才可能答得上來。如果學(xué)生想到滴定反應(yīng)電導(dǎo)降低意味著產(chǎn)物的離子總數(shù)比反應(yīng)物離子總數(shù)少，就應(yīng)將水溶液的中和反應(yīng)遷移到這種以BrF₃為溶劑的新情景中來，想到這個(gè)滴定反應(yīng)一定是生成了溶劑分子，于是就會(huì)想到題面給出的Br₂PbF₁₀可以看成是BrF₂⁺與PbF₆^2–的結(jié)合物，這樣，問題就得解了。

[解(4)]    2KBrF₄+(BrF₂)₂PbF₆ = K₂PbF₆ + 4BrF₃

        (注：2BrF₃ = BrF₂⁺ + BrF₄^–  故KBrF₄相當(dāng)于水溶液體系中的KOH

                      (BrF₂)₂PbF₆相當(dāng)于水體系中的質(zhì)子酸)             (4分)

[評(píng)注] 此小題應(yīng)答結(jié)果表明，這樣生疏的命題大多數(shù)學(xué)生不知道從哪里想起，答不上來。