【原】《用原子的眼睛看世界》第四单元解答的问题

第四单元  元素及其重要化合物

4-1钠的性质与用途

4-1-1. 钠为什么具有强还原性？人们何时想到利用钠的强还原性？

4-1-2. 在硫酸铜溶液里，Cu²⁺ 的浓度应该远大于H⁺，且根据金属活动顺序表可知Cu²⁺的氧化性比H⁺ 强，为什么金属钠投入硫酸铜溶液时，先跟水（电离出的H⁺）作用，而不是置换出铜呢？

4-1-3. 金属钠在空气里燃烧时，为什么生成氧元素化合价不稳定的Na₂O₂，而非氧的化合价稳定的Na₂O？如何理解Na₂O₂中氧元素的化合价？

4-1-4. 何谓高压钠灯？它有何应用？

4-2碳酸钠与碳酸氢钠

4-2-1. 除去CO₂气体中的HCl、SO₂等酸性杂质时，为什么不能用Na₂CO₃溶液？

4-2-2. Na₂CO₃是一种盐，从组成看它不可能电离出OH^-，其水溶液为何显碱性？

4-2-3. 侯德榜制碱反应：NH₄HCO₃ + NaCl = NaHCO₃+ NH₄Cl中，反应物和生成物中的四种盐都是可溶的，该反应为什么还能够发生？

4-2-4. 一般的都是酸式盐比正盐溶解度大，为什么NaHCO₃的溶解度反而比Na₂CO₃小？

4-3碱金属元素

4-3-1. 碱金属单质的密度随着核电荷数增大呈增大趋势，为什么单独钠与钾的密度发生“逆转”？

4-3-2. 为什么要用钠钾合金做核反应堆的导热剂？

4-3-3. 焰色反应属于化学变化还是物理变化？为什么观察钾元素的焰色时要透过蓝色钴玻璃？

4-3-4. 当前比较先进的电池多是锂离子电池，锂离子电池为什么如此受青睐？

4-3-5. 为什么钠和钾的盐大多是可溶于水的？有无不易溶解的钠盐和钾盐？

4-3-6. 怎样理解Na⁺、K⁺、NH₄⁺ 离子的相似性？

4-3-7. 铯和铷用于制造光电管的原理是什么？

4-3-8. 为什么卤素单质熔点随着核电荷数增大而升高，而碱金属则表现出相反的规律？

4-4氯元素和氯单质知识辨析

4-4-1.氯原子、氯分子、氯离子哪一个最活泼？哪一个最稳定？

4-4-2.如何根据原子和分子结构理解氯气的化学性质？

4-4-3.溶解于水的氯气为什么没有全部跟水发生反应？

4-5氯气性质实验中的一些问题

4-5-1. 烟和雾有何不同？为什么H₂在Cl₂里燃烧时“瓶口处有雾形成”，钠在Cl₂里燃烧时“生成大量白烟”，而磷在Cl₂里燃烧时则“生成大量白色烟雾”？

4-5-2. 为何CuCl₂溶液颜色跟CuSO₄溶液不同？

4-5-3. 我们常说H₂在Cl₂中燃烧，H₂在O₂中燃烧。那么，Cl₂能不能“在H₂中燃烧呢”？

4-5-4. 氯气和次氯酸都有强氧化性，氯水使有色物质漂白，为什么一定要说是次氯酸的强氧化性所致？

4-5-5. 根据“氧化剂的氧化性大于氧化产物”，在Cl₂ + H₂O = HCl + HClO中，氧化剂是Cl₂，氧化产物是HClO，岂不说明Cl₂的氧化性强于HClO了？

4-6卤素单质物理性质释疑

4-6-1. 为什么碘水颜色跟单质碘不一致？

4-6-2. 为什么保存溴时要在其上方加一层水？

4-6-3. 碘的升华属于物理变化，是否任何物质的升华均为物理变化呢？

4-7关于实验室制取氯气的问题

4-7-1. 实验室制取氯气时，氧化剂为什么选用需要加热的MnO₂而非不需要加热的KMnO₄、K₂Cr₂O₇等？

4-7-2. 既然制取氯气的本质是氧化Cl^-，还原剂为什么选用浓盐酸而不选用便宜的NaCl？

4-7-3. 为什么用水（或饱和食盐水）除去HCl ？排饱和食盐水法收集氯气的原理何在？

4-7-4. 洗气瓶能够除尽杂质气体吗？

4-8关于卤素单质化学性质的问题

4-8-1. 卤素单质间的相互置换问题

4-8-2. 碘跟淀粉是如何作用显蓝色的？

4-8-3. 氟单质能不能跟水反应形成次氟酸？

4-9关于萃取的问与答

4-9-1．用CCl₄ 萃取碘水里的碘，只是把碘从一种溶剂中转移到另一种溶剂中，并没得到纯净的碘。这个过程有何意义呢？

4-9-2．使用等量萃取剂为什么分多次萃取比一次性萃取效果好？

4-9-3．超市里的花生油有“压榨油”和“萃取油”之分，何谓萃取油？二者有何不同？

4-9-4．超临界 CO₂ 萃取是何新技术？有何特点？

4-10卤素的重要化合物

4-10-1.卤化氢性质的规律与“特殊”

4-10-2.为什么循着F、Cl、Br、I的顺序，氢卤酸HX的酸性增强，而最高价含氧酸HXO₄的酸性却减弱呢？

4-10-3. HX气体制取中的一些问题。

4-10-4.卤化银的性质与应用的有关问题。

4-10-5. 检验卤素离子时为什么要加稀硝酸？

4-11关于氧元素单质及其化合物的一些问题

4-11-1. 为什么O₂分子的电子式不是  ？

4-11-2. 臭氧（O₃）分子中的化学键是极性键还是非极性键？

4-11-3. 如何理解H₂O₂分子结构与性质的关系？

4-12硫单质和硫化氢

4-12-1. 为什么硫矿多出现在火山口附近？

4-12-2. 如何开采地下硫矿？

4-12-3. 为什么天然气中往往含有H₂S气体？地球表面每天那么多动植物遗体不断腐败，为什么大气成分里不含有H₂S气体？

4-12-4. 维修工进入下水道前，应该如何防止H₂S气体中毒？

4-12-5. 一般情况下都是强酸制弱酸，为什么H₂S（弱酸）通入CuSO₄溶液可以制得硫酸（强酸）：H₂S + CuSO₄ = CuS↓ + H₂SO₄？

4-13关于SO₂学习中的一些问题

4-13-1. 为什么SO₂ 溶解实验时，往往需要不断摇晃试管液面才能上升？

4-13-2. SO₂是形成酸雨的罪魁祸首，为什么酸雨中不含亚硫酸而是硫酸？

4-13-3. 既然SO₂漂白作用不稳定，为什么还用它做漂白剂？

4-13-4. SO₂是否可用作食品添加剂？

4-13-5. SO₂ 与CO₂有哪些异同点？

4-13-6. 如何除去混合在其它气体中的SO₂杂质？

4-13-7. 为什么SO₂ 通入CaCl₂ 溶液不易形成沉淀？SO₂通入任何钙盐、钡盐溶液都不会产生沉淀吗？

4-14透过硫酸分子结构理解其物理性质

4-14-1. 如何根据硫酸的分子结构理解其物理性质特征？

4-14-2. 硫酸的吸水性跟脱水性有何区别与联系？胆矾遇浓硫酸变白过程中，硫酸表现了吸水性还是脱水性？

4-14-3. 何谓发烟硫酸？发烟硫酸发出的是烟吗？

4-15 对硫酸化学性质的理解

4-15-1. 硫酸分子能不能一次性电离出2个氢离子？

4-15-2. 在浓硫酸和稀硫酸中，硫元素都是+6价，为什么浓硫酸具有强氧化性而稀硫酸没有强氧化性？

4-15-3. 怎样理解硫酸跟铜反应中有的硫酸表现了氧化性而有的则只表现了酸性？

4-15-4. 硫酸跟铜反应生成CuSO₄和H₂O，为什么溶液不呈蓝色呢？

4-16硫酸应用中的一些问题释疑

4-16-1. 用浓硫酸跟NaCl反应可以制得HCl，这是否说明H₂SO₄酸性比盐酸强？

4-16-2. 为什么用浓硫酸制HNO₃时只能微热生成NaHSO₄而不能生成Na₂SO₄？

4-16-3. 浓硫酸具有强氧化性，为什么却能用来干燥还原性气体H₂、CO和SO₂？

4-16-4. 硫酸能不能干燥NO、乙烯？

4-16-5. 为什么酸化高锰酸钾溶液总是用硫酸，而很少用盐酸、硝酸？

4-17关于氮元素及其单质的一些问题

4-17-1. 灯泡（灯管）内为什么要填充氮气与氩气的混合物？

4-17-2. 在大型粮仓内充入N₂有何好处？

4-17-3. 为什么科学上把高温超导体的超导温度定义为高于N₂的沸点（-196℃）？

4-17-4. N₂很不活泼，能不能由此说明氮元素非金属性不强？

4-17-5. 实验室如何制取N₂？

4-18关于磷元素及其单质的一些问题

4-18-1. 红磷不易溶于水，为什么长期放置时会变为粘稠的糊状物？

4-18-2. 红磷的升华是物理变化还是化学变化？

4-18-3. 白磷和红磷分别是如何制取的？

4-18-4. 为什么生产高纯度的磷酸要用白磷为原料？

4-18-5. 为什么使用红磷制造的火柴叫安全火柴？其工作原理是怎样的？

4-19关于氮、磷元素异同的问题

4-19-1. 作为同一主族且在周期表里相邻的元素，为什么氮元素的单质为N₂分子而磷元素的单质则是P₄（白磷）?

4-19-2. P的最高价氧化物是P₂O₅还是P₄O₁₀？同一物质为什么会有两种不同写法？

4-19-3. 为什么磷酸难挥发而硝酸却易挥发？

4-19-4. 为什么常见的三类化学肥料（氮肥、磷肥、钾肥）中，氮族元素就占了两类？

4-20关于氮的固定及氮氧化物的问题

4-20-1. 氮的固定有哪些类型？各占多大比例？

4-20-2. “雷雨发庄稼”的过程中，最终产生了酸雨，对农作物损害不是更大吗？

4-20-3. 自然界和人类都在不停地进行固氮操作，那么地球大气中的N₂岂不越来越少了？

4-20-4. 大气中含有丰富的N₂、O₂，为什么不考虑直接用N₂、O₂合成NO，进而制取硝酸或进行人工固氮？

4-20-5. 氮的哪些氧化物属于酸酐？

4-20-6. 如何鉴别NO₂与溴蒸气？

4-20-7. 既然NO遇O₂就会被氧化为NO₂，那么NH₃ 催化氧化反应方程式里产物为什么不是NO₂ 而是NO？

4-21氨的结构、性质和应用

4-21-1. NH₃是否具有氧化性？

4-21-2. 为什么做浓盐酸跟浓氨水作用形成白烟的实验时，总是看到白烟出现在盐酸的一头？

4-21-3. 氨水并没有酸性，为什么铜丝插入氨水中溶液会很快变蓝色？

4-21-4. NH₃跟H₂O分子间氢键如何形成？

4-21-5. 关于氨气实验室制法的一些问题

4-22硝酸的性质辨析

4-22-1. 浓、稀硝酸氧化性哪一个更强？

4-22-2. 为什么浓硝酸跟铜反应时所得溶液呈绿色而不是蓝色？

4-22-3. 为什么HNO₃跟盐酸混合（形成王水）后氧化性会大为增强？

4-22-4. 王水由浓硝酸和浓盐酸配制而成，为什么王水被金、铂还原为NO不是NO₂？

4-22-5. 实验室制备少量硝酸时，为什么选用曲颈甑这种看上去有点奇怪的仪器？

4-23关于亚硝酸盐、磷酸盐的一些问题

4-23-1. 亚硝酸钠使人中毒的机理是怎样的？解毒方法是怎样的？

4-23-2. 为什么剩菜里会有亚硝酸盐？

4-23-3. 亚硝酸钠容易使人中毒，为什么还要那么普遍地使用它？

4-23-4. 关于磷肥加工、施用中的一些问题

4-23-5. 在一些食品或饮料配方中，常常看到“三聚磷酸钠”、 “焦磷酸钠”等物质，它们有何作用？

4-24关于碳族元素的一些问题

4-24-1. 地壳中硅元素质量分数很大（26%），且单质硅的性质很稳定，可地壳中却不存在单质硅。这是为什么？

4-24-2. 同为第IVA族元素，为什么碳、硅、锗、锡的+4价化合物稳定而铅却是 +2价化合物稳定？

4-24-3. 锡和铅的金属性到底哪一个强？

4-25金刚石和石墨

4-25-1. 根据金刚石和石墨的结构差异，如何由石墨制得金刚石？

4-25-2. 金刚石硬度非常大，为什么熔点却不如石墨高？

4-25-3. 金刚石中不存在自由电子，因而是绝缘体。那它的导热性如何？

4-26关于晶体硅制备和应用的问题

4-26-1. 为什么制取粗硅时的反应：SiO₂ + 2C高温 Si + 2CO↑中，氧化产物不是CO₂？

4-26-2. 提纯硅时先后发生两个反应：Si + 2Cl₂  高温 SiCl₄、SiCl₄+ 2H₂高温 Si + 4HCl，具体是怎样把硅提纯的呢？

4-26-3. 太阳能电池如何产生电流？

4-27 CO₂和SiO₂ 异同点的结构分析

4-27-1. 碳、硅同为IVA族元素且在周期表中位置相邻，为什么CO₂为气态，而SiO₂则为坚硬的固态？

4-27-2. CO₂与SiO₂的化学性质有何相似与不同？

4-27-3. 如何理解Na₂SiO₃ + CO₂+ H₂O = H₂SiO₃↓ + Na₂CO₃与SiO₂+ Na₂CO₃高温 Na₂SiO₃+ CO₂↑ 两个反应？

4-28关于硅酸与硅酸盐的一些问题讨论

4-28-1. 硅酸钠可溶于水，为什么其溶液会使瓶口与磨口塞之间发生粘连？这样的话，氯化钠溶液、硫酸铜溶液岂不也有同样的作用了？

4-28-2. 水玻璃为什么可以用作木材防火剂？氯化钠溶液可不可以作为木材防火剂？还有什么样的物质可做防火材料？

4-28-3. 玻璃中含有很大比例的Na₂SiO₃，Na₂SiO₃可溶解于水，但普通玻璃泡在水里质量并没有减少？

4-28-4. 烧碱会腐蚀玻璃，可是为什么还用玻璃瓶盛放烧碱溶液？

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