金属氧化物是一种碱,与稀酸反应只生成盐和水,例如 CuO(s) + H2SO4(aq) → CuSO4(aq) + H2O(l);离子方程式为 CuO(s) + 2H+(aq) → Cu2+(aq) + H2O(l)。
金属氧化物是一种碱,和每一种碱一样能中和酸。因为大多数金属氧化物不溶,这个反应就是用「酸 + 不溶碱」法制备可溶盐的标准做法,它在 4541 里以方程式、颜色变化与制备方法来考。
配平方程式
一般文字方程式是:金属氧化物 + 酸 → 盐 + 水。写上正确的化学式与状态符号后,常见的例子是:
CuO(s) + H2SO4(aq) → CuSO4(aq) + H2O(l)
MgO(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2O(l)
ZnO(s) + 2HNO3(aq) → Zn(NO3)2(aq) + H2O(l)
只生成盐和水,没有气体,这一点把它与酸和金属或酸和碳酸盐的反应区分开来。离子方程式去掉旁观的酸根离子,显示氧化物接受氢离子:
CuO(s) + 2H+(aq) → Cu2+(aq) + H2O(l)
同样的模式给出镁氧化物的 MgO(s) + 2H+(aq) → Mg2+(aq) + H2O(l)。
所需条件
通常把稀酸稍微加热以加快反应,并加入过量的不溶金属氧化物、搅拌到不再溶解为止。加热有帮助但不需剧烈;不需要催化剂。
因为氧化物不溶,之后把过量部分滤掉,再从滤液中通过结晶得到盐。
你会观察到什么
氧化物反应时,当酸温热,固体会溶解并消失,而且没有气体放出(这是一个重要的否定观察)。颜色是最好记的线索:黑色的氧化铜(II)溶解生成蓝色的硫酸铜(II)溶液;白色的氧化镁与白色的氧化锌溶解生成无色溶液。
若氧化物过量残留,它会沉在底部成为未溶固体,随后被滤出。混合物会稍微变热,因为中和是放热的。
它在 SPM 考试中的考法
在 4541/2 里,这是核心的盐制备题:描述如何从不溶氧化物制备指定的可溶盐,包括加热、用过量、过滤与结晶。它也以方程式书写出现,包括离子方程式,以及铜(II)盐的蓝色。
在 4541/1 里,它被考成辨认碱及其产物;在实验卷 4541/3 中,从氧化铜(II)与硫酸制备硫酸铜(II)是熟悉的操作。
我们怎么教
我们把方程式与实验步骤联系起来:加热酸、加入过量氧化物、滤掉过量、然后结晶。学生最常丢分是忘了不生成气体、没有为形成 2+ 离子的金属配平酸,或描述错了颜色。
把氧化铜(II)当作范例来学,就能固定整个概念,也能直接迁移到盐制备的设计题上。
快速小结
要点很短:金属氧化物是不溶的碱,它中和酸生成盐和水而没有气体,方法是加热-过量-过滤-结晶。把铜的例子,黑色固体变蓝色溶液,当作你的锚点,写出配平的完整方程式与离子方程式,你就有了应付这道题理论版与实验版的可靠答案。
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