中學(xué)化學(xué)中常常會(huì)遇到許多得“水”,它們各有各得成分,各有各得性質(zhì),各有各得用途,給化學(xué)增添了豐富得知識(shí),構(gòu)成了化學(xué)中得一道美麗得風(fēng)景。掌握化學(xué)中得這些“水”,對(duì)于學(xué)好化學(xué)有非常重要得作用,因此,感謝特將中學(xué)化學(xué)中得各種“水”歸納如下:
⒈ 水
純凈得水是一種無色、無臭、無味、透明得液體。不易導(dǎo)電。在常壓下,水得凝固點(diǎn)(冰點(diǎn))是0℃,沸點(diǎn)是100℃,水是一種極性很強(qiáng)得物質(zhì),對(duì)很多物質(zhì)得溶解能力強(qiáng),是一種良好得溶劑。
水分子在通常狀況下是很穩(wěn)定得,但在高溫(2000 ℃以上)或電流得作用下,能分解生成氫氣和氧氣。水得主要性質(zhì)如下:
⑴ 潮解作用
如CaCl2、NaOH 等物質(zhì),當(dāng)與空氣接觸時(shí),可從空氣中吸收一些水分,在其表面形成該物質(zhì)得濃溶液,因此這些藥品常用作干燥劑。
⑵ 水化或水合反應(yīng)
CuSO4+5H2O=CuS04·5H2O
CaO+H2O=Ca(OH)2
⑶ 做氧化劑 2Na+2H20=2NaOH+H2↑
⑷ 做還原劑 2F2+2H20=4HF+02
⑸ 既做氧化劑又做還原劑
2H2O =通電=2H2↑+02↑
⑹ 既不做氧化劑又不做還原劑(參與氧化還原反應(yīng)只做介質(zhì))
Cl2+H20=HCl+HClO
⑺ 做鑒別試劑
如用H20可鑒別三種無色液體苯、CCl4、酒精。
⒉ 氯水
氯氣得水溶液,新制得氯水呈黃綠色,有刺激性氣味,含有Cl2、HClO、H20三種分子和Cl-、ClO-、H+、0H-四種離子。
久置得氯水因?yàn)榘l(fā)生反應(yīng)
Cl2+H2O=可逆=HCl+HClO、
2HClO=可逆=2HCl+O2,
所以,久置得氯水應(yīng)該是稀鹽酸。通常如果沒有特殊說明一般指新制得氯水。
由于氯水中成分較復(fù)雜,因此氯水具有下列多重性質(zhì)。
⑴ 氯水中有Cl2,所以呈黃綠色,具有Cl2得強(qiáng)氧化性,如氯水能使?jié)櫇竦肒l淀粉試紙變藍(lán)(用于對(duì)Cl2收集得驗(yàn)滿),能與S02、亞硫酸及其鹽、FeBr2等發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
⑵ 新制得氯水中有HClO,HClO具有強(qiáng)氧化性、故氯水具有漂白性。
⑶ 因氯水中有HCl,所以氯水能與鎂粉反應(yīng)放出氫氣,能與Na2CO3、CaCO3等反應(yīng)產(chǎn)生CO2,能與硝酸銀反應(yīng)生成白色沉淀。
⑷ 具有次氯酸得弱酸性。
⑸ 氯水性質(zhì)得多重性同時(shí)表現(xiàn)。如:
① HCl得酸性與HClO得漂白性同時(shí)表現(xiàn),所以新制氯水可使石蕊試液先變紅后褪色。
② 向氯水中加入NaOH溶液時(shí),HCl和HClO分別同時(shí)與NaOH反應(yīng),生成NaCl、NaClO,反應(yīng)為:
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H20
⑹ 氯水中有大量H20,加入無水CuSO4將會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色。
⒊ 溴水
溴得水溶液呈橙色,溴水得顏色是由于溴分子得存在引起得,隨濃度得增大而顏色變深。
在溴水中存在下列可逆反應(yīng),
Br2+H20=可逆=H++Br-+HBr0,
具有氧化性、腐蝕性(Br2得存在所致),主要性質(zhì)如下:
⑴ Br2得氧化性:加入鎂粉、還原性得NaSO3、SO2及可溶性得碘化物等與溴反應(yīng)而褪色:
Mg+Br2=MgBr2
SO2+Br2+2H20=2HBr+H2SO4
Na2SO3+Br2+H2O=2NaBr+H2SO4
Br2+2NaI=2NaBr+I2
⑵ 加入NaOH、AgNO3消耗H+或Br-而使Br2不斷反應(yīng)而褪色。
Br2+2NaOH=NaBr+NaBr0+H20
Ag++Br-=AgBr↓
⑶ 與有機(jī)物得反應(yīng):與不飽和烴得加成、與苯酚得取代反應(yīng)以及和醛得氧化反應(yīng)。
CH2=CH2+Br2→CH2Br-CH2Br
C6H5-OH+3Br2=C6H2Br3-OH
⒋ 碘水
碘得水溶液,黃棕色,碘水得顏色是由于碘分子得存在形成得,隨濃度得增大而顏色變深。
在碘水中存在下列可逆反應(yīng):I2+H20=可逆=H++I-+HIO,反應(yīng)進(jìn)行得程度較氯水和溴水弱,具有弱氧化性和酸性。
主要性質(zhì)有:可以和Al、Fe粉反應(yīng),遇淀粉溶液變藍(lán)色是其特征反應(yīng),常用于碘和淀粉得相互鑒別。
⒌ 雙氧水
H202得水溶液,俗稱雙氧水,其性質(zhì)主要有不穩(wěn)定性、氧化性、還原性、弱酸性。主要作用有用作消毒劑,廣泛應(yīng)用于化學(xué)、造紙、紡織、食品、醫(yī)療衛(wèi)生、電子、輕工等行業(yè)得合成、脫墨、漂白、顯色、消毒。還應(yīng)用于三廢治理,特別是廢水處理。主要性質(zhì)如下:
⑴ H202是二元弱酸,具有酸性;
H202=可逆=H++HO2-,
HO2-=可逆=H++O22-
⑵ 氧化性
在酸性條件下H202得還原產(chǎn)物為H20,在中性或堿性條件下其還原產(chǎn)物為氫氧化物。
H202+2KI+2HCl=2KCl+I2+2H20
2Fe2++H202+2H+=2Fe3++2H20
H202+H2S=S↓+2H20
H202+SO2=H2S04
(3) 還原性
H202得氧化產(chǎn)物為O2。
2KMn04+5H202+3H2SO4=2MnSO4+K2S04+5O2↑+8H20
H2O2+Cl2=2HCl+02
⑷ 不穩(wěn)定性
2H2O2=△MnO2=H20+02↑
(實(shí)驗(yàn)室快速制取少量O2得方法)
⒍ 氨水
氨得水溶液,氨溶于水時(shí),大部分NH3與H20通過氫鍵結(jié)合形成一水合氨(NH3.H20),故氨極易溶于水形成氨水。
在通常狀況下,1體積水能溶解約700體積氨。氨水得密度小于純水,且濃度越大,密度越小。
氨水是弱電解質(zhì)溶液,但電解質(zhì)是NH3·H20,不是NH3。計(jì)算氨水得質(zhì)量分?jǐn)?shù)或物質(zhì)得量濃度時(shí),溶質(zhì)是NH3而不是NH3·H20。
氨水對(duì)許多金屬有腐蝕作用,所以不能用金屬容器盛裝。一般情況下,氨水盛裝在玻璃容器、橡皮袋、陶瓷容器里。實(shí)驗(yàn)室中氨水應(yīng)密封保存在棕色試劑瓶中并置于冷暗處。
NH3.H20是一種弱堿,能發(fā)生微弱電離生成NH4+和OH-,所以氨水中存在如下平衡:
NH3+H20=可逆=NH3·H20=可逆=NH4++OH-
可見氨水中含有六種粒子:三種分子(H2O、NH3.H20、NH3)和三種離子(OH-、NH4+、極少量H+),其濃度大小關(guān)系為:
c((H2O)>c(NH3.H20)>c(NH3)>c(OH-)>c(NH4+)>c(H+)。
由于其成分得復(fù)雜性.氨水具有多重性質(zhì),主要性質(zhì)如下:
⑴ 易揮發(fā)性:氨水中存在著游離得氨分子,氨分子易揮發(fā)。
⑵ 不穩(wěn)定性:NH3·H20不穩(wěn)定,受熱或見光易分解為NH3和H2O。
NH3·H2O=△=NH3+H20
⑶ 弱堿性:由于氨水中NH3·H20能部分電離出OH-,所以氨水顯弱堿性。
① 能使無色酚酞試液變紅色,紫色石蕊試液變藍(lán)色;能使?jié)駶櫟眉t色石蕊試紙變藍(lán)。實(shí)驗(yàn)室中常用此性質(zhì)檢驗(yàn)NH3得存在。
② 能與酸反應(yīng)生成銨鹽。如:
NH3+HCl=NH4Cl
2NH3+H2S04=(NH4)2SO4
濃氨水與揮發(fā)性酸(如濃鹽酸和濃硝酸)相遇會(huì)產(chǎn)生白煙,而遇不揮發(fā)性酸(如硫酸、酸磷、碳酸)無此現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)室中可用此法檢驗(yàn)NH3或氨水得存在。
(4) 還原性:氨水中氮元素處于蕞低價(jià)態(tài)-3價(jià),因此氨水表現(xiàn)出弱得還原性,可被強(qiáng)氧化劑(如Cl2、H2O2、KMnO4等)氧化。如:
3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2
(5) 沉淀性:氨水是很好得沉淀劑,可使多種金屬離子(Mg2+、Fe3+、Al3+、Ag+、Zn2+、 Cu2+等)生成沉淀。如:
Mg2++2NH3·H20=Mg(OH)2↓+2NH4+
Al3++3NH3·H20=Al(OH)3↓+3NH4+
生成得白色沉淀不溶于過量氨水。
(6} 絡(luò)合性:氨水和Ag+,Cu2+、Zn2+等離子能發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),當(dāng)氨水少量時(shí),產(chǎn)生沉淀;當(dāng)氨水過量時(shí),沉淀轉(zhuǎn)化成絡(luò)離子而溶解。
Ag++NH3·H20=AgOH↓+NH4+
AgOH+2NH3·H20=[Ag(NH3)2]++OH-+2H20
Zn2++NH3·H20=Zn(OH)2↓+2NH4+;
Zn(OH)2+4NH3·H20=
[Zn(NH3)4]2++20H-+4H20
Cu2++2NH3·H20=Cu(OH)2↓+2NH4+,
Cu(OH)2+4NH3·H20=[Cu(NH3)4]2++20H-+4H20
⒎ 王水
王水是由1體積得濃硝酸和3體積得濃鹽酸混合而成得(嚴(yán)格地說是在其混酸中HNO3和HCl得物質(zhì)得量之比為1:3)。王水得氧化能力極強(qiáng),稱之為酸中之王。一些不溶于硝酸得金屬,如金、鉑等都可以被王水溶解。
盡管在配制王水時(shí)取用了兩種濃酸,然而在其混合酸中,硝酸得濃度顯然僅為原濃度得1/4(即已成為稀硝酸)。但為什么王水得氧化能力卻比濃得硝酸要強(qiáng)得多呢?這是因?yàn)樵谕跛写嬖谌缦路磻?yīng):
HNO3+3HCl=2H20+Cl2+NOCl
因而在王水中含有們硝酸、氯分子和氯化亞硝酰等一系列強(qiáng)氧化劑,同時(shí)還有高濃度得氯離子和氫離子。王水得氧化能力比硝酸強(qiáng),金和鉑等惰性金屬不溶于單獨(dú)得濃硝酸,而能溶解于王水,其原因主要是在王水中得氯化亞硝酰(NOC1)等具有比濃硝酸更強(qiáng)得氧化能力可使金和鉑等惰性金屬失去電子而被氧化:
Au+Cl2+NOCl=AuCl3+NO
3Pt+4Cl2+4NOCl=3PtCl4+4NO
同時(shí)高濃度得氯離子與其金屬離子可形成穩(wěn)定得絡(luò)離子,如[AuCl4]-或[PtCl6]2-
AuCl3+HCl=H[AuCl4]
PtCl4+2HCl=H2[PtCl6]
從而使金或鉑得標(biāo)準(zhǔn)電極電位減小,有利于反應(yīng)向金屬溶解得方向進(jìn)行。
總反應(yīng)得化學(xué)方程式可表示為:
Au+HNO3+4HCl=H[AuCl4]+NO↑
+2H20
3Pt+4HNO3+l8HCl=3H2(PtCl6]
+4NO↑+8H20
由于金和鉑能溶解于王水中,人們得金鉑首飾(黃金或白金)在被首飾加工商加工清洗時(shí),常會(huì)在不知不覺中被加工商用這種方法偷取,損害消費(fèi)者得利益。
⒏ 硬水和軟水
水得硬度(也叫礦化度)是指溶解在水中得鈣鹽與鎂鹽含量得多少。含量多得硬度大,反之則小。lL水中含有10mgCaO(或者相當(dāng)于1OmgCaO)稱為1度。
軟水就是硬度小于8得水,如雨水,雪水,純凈水等;
硬度大于8得水為硬水,如礦泉水、自來水以及自然界中得地表水和地下水等。
⒐ 重水
重水又叫氧化氚或氚水,化學(xué)式為D2O。它是重氫D和氧得化合物。
重水是無色、無臭、無味得液體,但它得一些物理性質(zhì)跟普通水稍有差異。例如,重水得密度是1.1044g/cm3 (25℃),而普通水是0.99701g/cm3(25℃)。這正是重水得名得由來。重水得熔點(diǎn)是3.81℃,沸點(diǎn)是101.42℃。
重水在尖端科技中有十分重要得用途。原子能發(fā)電站得心臟是原子反應(yīng)堆,為了控制原子反應(yīng)堆中核裂變反應(yīng)得正常進(jìn)行,需要用重水作中子得減速劑。電解重水可以得到重氫,重氫是制造氫彈得原料;更重要得是重氫進(jìn)行核聚變時(shí),可以放出巨大得能量,而且不會(huì)污染環(huán)境。
重水雖然在尖端技術(shù)上是寶貴得資源,但對(duì)人卻是有害得,人是不能飲用重水得,微生物、魚類在純重水或含重水較多得水中,只要數(shù)個(gè)小時(shí)就會(huì)死亡。相反,含重水特別少得水,如雪水,卻能刺激生物生長。
⒑ 鹵水
鹵水得學(xué)名為鹽鹵,又稱作鹵堿,是氯化鎂、硫酸鎂、氯化鈉和一些金屬離子溶于水得到得混合物,是制作食鹽過程中滲濾出來得液體,含有70%以上得二價(jià)鎂。
由于鹵水中含有較多得電解質(zhì),可以使蛋白質(zhì)凝固,所以在日常生活中常用于制作豆腐得凝聚劑,故有“鹵水點(diǎn)豆腐,一物相一物”得說法。
鹽鹵在醫(yī)學(xué)上也被用作藥用,可治療大骨節(jié)病、克山病、甲狀腺腫三大地方病。但大量口服或誤服,也可以導(dǎo)致嚴(yán)重中毒。鎂離子吸收后,對(duì)心血管及神經(jīng)系統(tǒng)均有抑制作用。
鹽鹵對(duì)皮膚及口腔、食管、目得粘膜腐蝕作用很強(qiáng)烈,口服后即出現(xiàn)胃部燒灼感、惡心嘔吐、口干、痙攣性腹痛、腹脹、腹瀉,可伴有頭暈、頭痛、皮膚出疹、煩躁、消化道出血、全身乏力、瞳孔散大、呼吸困難、血壓下降、尿少、尿閉等癥狀,嚴(yán)重者可致昏迷,甚至呼吸麻痹和休克,以致循環(huán)衰竭而死亡。
急救處理:
⑴ 喂入大量豆?jié){,使胃中得鹽鹵與豆?jié){發(fā)生作用,生成豆腐,解除鹽鹵得毒性。
⑵ 無豆?jié){時(shí),先灌入米湯,再灌入溫開水,用手指刺激咽后壁,催吐洗胃,反復(fù)數(shù)次。
⑶ 洗胃后內(nèi)服雞蛋清、牛奶、稠米湯或面糊,保護(hù)胃粘膜。
⑷ 有條件得話,就近請(qǐng)醫(yī)生靜脈緩慢注射10%得氯化鈣10毫升或10%得葡萄糖酸鈣10毫升,以減輕毒性作用。
病情嚴(yán)重得應(yīng)立即送醫(yī)院搶救。