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在解题过程中,有些问题会涉及两种可能,如果不能分清辨明,就很容易出现错解。下面举例说明,望同学们从中得到启示。
一、单质可以是金属也可以是非金属
例1 某单质与浓硝酸反应,每0.25 mol的单质就能消耗1 mol的硝酸,则该单质被氧化后,其元素的化合价可能为( )
A. +1 B. +2
C. +3 D. +4
解析 设元素的化合价为[x],由于该单质可以是金属,也可以是非金属。若是金属,反应的化学方程式为:R+2xHNO3=R(NO3)x+xNO2↑+xH2O;若是非金属,反应的化学方程式为:2R+2xHNO3=R2Ox+2xNO2↑+xH2O。由此可得x为2或4。
答案 BD
二、可能为酸也可能为碱
例2 某无色透明溶液能与铝作用放出氢气,则溶液中的离子能大量共存的是( )
A. OH-、NO3-、Ba2+、Cl-
B. H+、Mg2+、Ba2+、NO3-
C. H+、Cu2+、Al3+、SO42-
D. Na+、K+、MnO4-、Cl-
解析 跟铝作用能放出氢气的溶液,既可以是非氧化性强酸,也可以是强碱。选项B中,NO3-在酸性溶液中具有强氧化性,不能生成氢气;选项C、D中,Cu2+、[MnO-4]具有颜色。
答案 A
三、可能为强酸也可能为弱酸
例3 向常温下10 mL pH=10的KOH溶液中,加入pH=4的一元酸HA溶液至pH刚好等于7,则反应后对溶液的叙述正确的是( )
A. c(A-) B. c(H+)=c(OH-) C. V(总)≥20 mL
D. V(总)≤20 mL
解析 若HA为强酸,则KOH和HA的物质的量浓度相同,等体积混合时,恰好完全反应,pH=7。若HA为弱酸,则KOH的物质的量浓度小于HA,所以若等体积混合时,酸过量,pH小于7。
答案 D
四、两种物质反应时既可能甲过量也可能乙过量
例4 将m g Fe2O3和FeS组成的混合物溶解在足量的盐酸中,结果得到n g沉淀,则原混合物中FeS的质量为( )
A. 5n g B. m-5n g
C. m-[14]n g D. [114]n g
解析 发生的反应有:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O;FeS+2HCl=FeCl2+H2S;2FeCl3+H2S=2FeCl2+2HCl+S↓。在反应中可能H2S过量,也可能FeCl3过量。
答案 BD
五、化合价可能为偶数,也可能为奇数
例5 某金属元素最高价氟化物的相对分子量为M1,其相同价态的硫酸盐的相对分子质量为M2。若此元素的最高正价为+n,则n与M1、M2的关系可能是( )
A. [M2-2M158] B. [2M2-M158]
C. [M2-M129] D. [M2-2M129]
解析 设该金属元素为R,其相对原子质量为A。当n为奇数时,该金属氟化物和硫酸盐的化学式分别为RFn和R2(SO4)n。则有[A+19n=M12A+96n=M2] ,解之得[n=][M2-2M158]。当n为偶数时,该金属氟化物和硫酸盐的化学式分别为RFn和R(SO4)[n2]。则有[A+19n=M1A+48n=M2],解之得[n=][M2-M129]。
答案 AC
六、电解时阳极产物可能为Cl2,也可能为O2
例7 用惰性电极电解某金属R的盐溶液,在阴极析出m g R,在阳极析出560 mL(标准状况下)气体,已知R的化合价为+n,则R的相对原子质量为( )
A. [10mn] B. 20mn C. 10mn D. [mn10]
解析 若阳极产生气体为Cl2,则据电子守恒可得:[560 mL22400 mL?mol-1]×2=[m gM1(R)×n][?]M1(R)=20mn g·mol-1;若阳极产生气体为O2,则根据电子守恒可得:[560 mL22400 mL?mol-1]×4=[m gM2(R)×n][?]M2(R)=10 mn g·mol-1。
答案 BC
七、铁与硝酸恰好完全反应时,既可能生成+2价,也可能生成+3价
例7 含n g HNO3的稀溶液恰好与m g铁粉完全反应,若HNO3只被还原为NO,则n∶m可能为( )
①5∶1 ②9∶2 ③3∶1 ④2∶1 ⑤4∶1
A. ②或③或⑤ B. ①或③或④
C. ②或③ D. ①或③
解析 采用极端假设法。若生成Fe2+,则由反应3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O可得n∶m=3∶1;若生成Fe3+,则由反应Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O可得n∶m=9∶2。 则介于两个端点之间的数都符合题意。
答案 A
八、Al3+与强碱溶液反应时,可能生成Al(OH)3也可能生成AlO2-
例8 将等体积的AlCl3溶液和NaOH溶液混合,充分反应后,沉淀中与溶液中所含铝元素的物质的量恰好相等。则两种溶液的物质的量的浓度之比为( )
A. 2∶3 B. 2∶5 C. 2∶7 D. 1∶4
解析 设两种溶液中所含AlCl3、NaOH的物质的量分别为x、y。若溶液中的铝元素以Al3+存在,则由反应Al3++3OH-=Al(OH)3可得Al(OH)3物质的量为[y3],所以剩余的Al3+物质的量为([x-y3]),即[x-y3]=[y3],解之得[xy=23];若溶液中的铝元素以AlO2-存在,则根据电荷守恒知AlO2-物质的量为[x2],即Al(OH)3物质的量也为[x2],则
Al3++3OH- = Al(OH)3
[3x2] [x2]
Al3++4OH- = AlO2-+2H2O
2x [x2]
即[32x+2x]=y,解之得[xy=27]。
答案 AC
点拨 类似的问题还有AlO2-与强酸反应等。
九、随着反应的进行,溶液的浓度越来越稀,发生的反应可能不同
例9 向100 mL 12 mol·L-1的浓硝酸中加入足量的铜片,充分反应后,被还原的硝酸物质的量为( )
A. 等于0.3 mol B. 等于0.6 mol
C. 小于0.6 mol D. 介于0.3 mol和0.6 mol之间
解析 采用极端假设法求解。由于随着反应的进行,硝酸的浓度越来越稀,硝酸的还原产物由NO2变为NO,则由反应Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,可得被还原的硝酸物质的量为0.6 mol;由反应3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+24H2O,可得被还原的硝酸物质的量为0.3 mol,所以介于两个端点之间的数都符合题意。
答案 D
点拨 类似的还有金属与浓硫酸、MnO2与浓盐酸反应等。
一、单质可以是金属也可以是非金属
例1 某单质与浓硝酸反应,每0.25 mol的单质就能消耗1 mol的硝酸,则该单质被氧化后,其元素的化合价可能为( )
A. +1 B. +2
C. +3 D. +4
解析 设元素的化合价为[x],由于该单质可以是金属,也可以是非金属。若是金属,反应的化学方程式为:R+2xHNO3=R(NO3)x+xNO2↑+xH2O;若是非金属,反应的化学方程式为:2R+2xHNO3=R2Ox+2xNO2↑+xH2O。由此可得x为2或4。
答案 BD
二、可能为酸也可能为碱
例2 某无色透明溶液能与铝作用放出氢气,则溶液中的离子能大量共存的是( )
A. OH-、NO3-、Ba2+、Cl-
B. H+、Mg2+、Ba2+、NO3-
C. H+、Cu2+、Al3+、SO42-
D. Na+、K+、MnO4-、Cl-
解析 跟铝作用能放出氢气的溶液,既可以是非氧化性强酸,也可以是强碱。选项B中,NO3-在酸性溶液中具有强氧化性,不能生成氢气;选项C、D中,Cu2+、[MnO-4]具有颜色。
答案 A
三、可能为强酸也可能为弱酸
例3 向常温下10 mL pH=10的KOH溶液中,加入pH=4的一元酸HA溶液至pH刚好等于7,则反应后对溶液的叙述正确的是( )
A. c(A-)
D. V(总)≤20 mL
解析 若HA为强酸,则KOH和HA的物质的量浓度相同,等体积混合时,恰好完全反应,pH=7。若HA为弱酸,则KOH的物质的量浓度小于HA,所以若等体积混合时,酸过量,pH小于7。
答案 D
四、两种物质反应时既可能甲过量也可能乙过量
例4 将m g Fe2O3和FeS组成的混合物溶解在足量的盐酸中,结果得到n g沉淀,则原混合物中FeS的质量为( )
A. 5n g B. m-5n g
C. m-[14]n g D. [114]n g
解析 发生的反应有:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O;FeS+2HCl=FeCl2+H2S;2FeCl3+H2S=2FeCl2+2HCl+S↓。在反应中可能H2S过量,也可能FeCl3过量。
答案 BD
五、化合价可能为偶数,也可能为奇数
例5 某金属元素最高价氟化物的相对分子量为M1,其相同价态的硫酸盐的相对分子质量为M2。若此元素的最高正价为+n,则n与M1、M2的关系可能是( )
A. [M2-2M158] B. [2M2-M158]
C. [M2-M129] D. [M2-2M129]
解析 设该金属元素为R,其相对原子质量为A。当n为奇数时,该金属氟化物和硫酸盐的化学式分别为RFn和R2(SO4)n。则有[A+19n=M12A+96n=M2] ,解之得[n=][M2-2M158]。当n为偶数时,该金属氟化物和硫酸盐的化学式分别为RFn和R(SO4)[n2]。则有[A+19n=M1A+48n=M2],解之得[n=][M2-M129]。
答案 AC
六、电解时阳极产物可能为Cl2,也可能为O2
例7 用惰性电极电解某金属R的盐溶液,在阴极析出m g R,在阳极析出560 mL(标准状况下)气体,已知R的化合价为+n,则R的相对原子质量为( )
A. [10mn] B. 20mn C. 10mn D. [mn10]
解析 若阳极产生气体为Cl2,则据电子守恒可得:[560 mL22400 mL?mol-1]×2=[m gM1(R)×n][?]M1(R)=20mn g·mol-1;若阳极产生气体为O2,则根据电子守恒可得:[560 mL22400 mL?mol-1]×4=[m gM2(R)×n][?]M2(R)=10 mn g·mol-1。
答案 BC
七、铁与硝酸恰好完全反应时,既可能生成+2价,也可能生成+3价
例7 含n g HNO3的稀溶液恰好与m g铁粉完全反应,若HNO3只被还原为NO,则n∶m可能为( )
①5∶1 ②9∶2 ③3∶1 ④2∶1 ⑤4∶1
A. ②或③或⑤ B. ①或③或④
C. ②或③ D. ①或③
解析 采用极端假设法。若生成Fe2+,则由反应3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O可得n∶m=3∶1;若生成Fe3+,则由反应Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O可得n∶m=9∶2。 则介于两个端点之间的数都符合题意。
答案 A
八、Al3+与强碱溶液反应时,可能生成Al(OH)3也可能生成AlO2-
例8 将等体积的AlCl3溶液和NaOH溶液混合,充分反应后,沉淀中与溶液中所含铝元素的物质的量恰好相等。则两种溶液的物质的量的浓度之比为( )
A. 2∶3 B. 2∶5 C. 2∶7 D. 1∶4
解析 设两种溶液中所含AlCl3、NaOH的物质的量分别为x、y。若溶液中的铝元素以Al3+存在,则由反应Al3++3OH-=Al(OH)3可得Al(OH)3物质的量为[y3],所以剩余的Al3+物质的量为([x-y3]),即[x-y3]=[y3],解之得[xy=23];若溶液中的铝元素以AlO2-存在,则根据电荷守恒知AlO2-物质的量为[x2],即Al(OH)3物质的量也为[x2],则
Al3++3OH- = Al(OH)3
[3x2] [x2]
Al3++4OH- = AlO2-+2H2O
2x [x2]
即[32x+2x]=y,解之得[xy=27]。
答案 AC
点拨 类似的问题还有AlO2-与强酸反应等。
九、随着反应的进行,溶液的浓度越来越稀,发生的反应可能不同
例9 向100 mL 12 mol·L-1的浓硝酸中加入足量的铜片,充分反应后,被还原的硝酸物质的量为( )
A. 等于0.3 mol B. 等于0.6 mol
C. 小于0.6 mol D. 介于0.3 mol和0.6 mol之间
解析 采用极端假设法求解。由于随着反应的进行,硝酸的浓度越来越稀,硝酸的还原产物由NO2变为NO,则由反应Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,可得被还原的硝酸物质的量为0.6 mol;由反应3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+24H2O,可得被还原的硝酸物质的量为0.3 mol,所以介于两个端点之间的数都符合题意。
答案 D
点拨 类似的还有金属与浓硫酸、MnO2与浓盐酸反应等。