无机化学常见错误

第一二章

标准状态（宋天佑P64）

标准状态：

• 纯液体/固体：$x_i$=1
• 溶液：$c^\ominus=1\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$
• 气体：$p^\ominus=100\ \mathrm{kPa}$

以标准摩尔反应吉布斯自由能变为例

标准摩尔反应吉布斯自由能变（$\Delta_r G_m^\ominus$）的定义：

$\Delta_r G_m^\ominus$ 是指参与反应的各物质均处于各自标准态时，反应的吉布斯自由能变化。
对于气体物质，“标准态”的定义是：温度为 $T$、压力为标准压力 $p^\ominus$（通常为 $100\ \text{kPa}$，历史上也有采用 $101.325\ \text{kPa}$ 的情况）下的纯理想气体状态；而非“混合气体总压为 $p^\ominus$”（混合气体中各组分需分别满足“纯气体在 $p^\ominus$ 下”的标准态）。

范德华方程

理想气体状态方程：$P_理V_理=nRT$
范德华方程：$[p+a(\frac{n}{V})^2](V-nb)=nRT$

• 其中a来源于气体分子间的吸引力，因此a是表示实际的压力比理论压力要小，需要加入的修正项
• 其中b与分子自身占据体积有关，表示可供分子自由运动的体积应为$V-nb$，即小于容器体积$V$

离于鉴定练习

1. 鉴定 $NH_4^+$ 的试剂

• 题目：在本实验提供的下列试剂中，用来鉴定 $NH_4^+$ 的试剂是（ ）
• 答案：D ($[HgI_4]^{2-}$)
• 考察知识点：铵根离子的鉴定反应（奈斯勒试剂）。
• 易错点与注意事项：
  • 试剂即奈斯勒试剂（$K_2[HgI_4]$ + KOH），需在碱性条件下进行。
  • 现象是生成红棕色沉淀，即碘化氧汞铵（$Hg_2O(NH_2)I$）或碘化双汞铵。

2. $Ba^{2+}$、$Ca^{2+}$ 分离与鉴定

• 题目：向 $Ba^{2+}$、$Ca^{2+}$ 混合液中滴加 HAc、$NH_4Ac$，再滴加 $K_2CrO_4$，出现的现象是（ ）
• 答案：B (黄色沉淀)
• 考察知识点：铬酸钡 ($BaCrO_4$) 与 铬酸钙 ($CaCrO_4$) 溶解性的差异及 pH 控制。
• 易错点与注意事项：
  • $BaCrO_4$ ($K_{sp} \approx 1.2 \times 10^{-10}$) 溶于强酸，不溶于 HAc (pH 4-5)。
  • $SrCrO_4$ 溶于 HAc，故可用 HAc-$NH_4Ac$ 缓冲体系分离 Ba 和 Sr/Ca。
  • 现象为黄色沉淀 ($BaCrO_4$)。

3. 鉴定 $K^+$ 的试剂

• 题目：在本实验提供的下列试剂中，用来鉴定 $K^+$ 的试剂是（ ）
• 答案：A ($NaHC_4H_4O_6$)
• 考察知识点：钾离子的沉淀反应。
• 易错点与注意事项：
  • 试剂：酒石酸氢钠（$NaHC_4H_4O_6$）。
  • 产物：酒石酸氢钾（$KHC_4H_4O_6$），白色晶形沉淀。
  • 条件：中性或弱酸性溶液，甚至需摩擦管壁诱导结晶。碱性强时 $HC_4H_4O_6^-$ 会转化为 $C_4H_4O_6^{2-}$ 而不沉淀。

4. 湿润 pH 试纸变蓝

• 题目：用气室法检验某试剂，发现气室中湿润的 pH 试纸很快变蓝，说明试剂中含有（ ）
• 答案：D ($NH_4^+$)
• 考察知识点：铵盐与碱反应放出氨气。
• 易错点与注意事项：这是鉴定离子的气相检验法。

5. 分离钙钡组前的试剂加入

• 题目：在分离 $Ca^{2+}$、$Ba^{2+}$ 离子前，需要向溶液中滴加的试剂有（ ）
• 答案：C ($NH_3 \cdot H_2O$ 和 $NH_4Cl$)
• 考察知识点：碳酸铵分离碱土金属离子时的缓冲环境。
• 易错点与注意事项：
  • 必须加入 $NH_4Cl$ 构成缓冲体系。
  • 作用：控制 $pH \approx 9.2$，防止 $Mg^{2+}$ 生成 $Mg(OH)_2$ 或 $MgCO_3$ 沉淀进入钙钡组（即“镁的共沉淀”）。
  • 只是加氨水会导致 pH 过高。

6. 鉴定 $Mg^{2+}$ 的试剂

• 题目：在本实验提供的下列试剂中，用来鉴定 $Mg^{2+}$ 的试剂是（ ）
• 答案：D ($(NH_4)_2HPO_4$)
• 考察知识点：镁离子的鉴定（镁铵盐沉淀）。
• 易错点与注意事项：
  • 在氨性缓冲溶液中，生成白色结晶形沉淀 $MgNH_4PO_4 \cdot 6H_2O$。
  • $Ca^{2+}$、$Ba^{2+}$ 需提前除尽，否则也会生成磷酸盐沉淀。

7. 鉴定 $Ba^{2+}$ 的试剂

• 题目：用来鉴定 $Ba^{2+}$ 的试剂是（ ）
• 答案：C ($K_2CrO_4$)
• 考察知识点：钡离子的特征沉淀。

8. 鉴定 $Na^+$ 的试剂

• 题目：用来鉴定 $Na^+$ 的试剂是（ ）
• 答案：B ($KSb(OH)_6$) (推测为焦锑酸钾)
• 考察知识点：钠离子的沉淀反应。
• 易错点与注意事项：
  • 生成白色沉淀 $Na[Sb(OH)_6]$。
  • 需在中性或弱碱性溶液中进行，强酸性下试剂分解产生无定形锑酸沉淀（假阳性）。

9. 鉴定 $Ca^{2+}$ 的试剂

• 题目：用来鉴定 $Ca^{2+}$ 的试剂是（ ）
• 答案：D ($(NH_4)_2C_2O_4$)
• 考察知识点：草酸钙沉淀。
• 易错点与注意事项：白色沉淀，不溶于 HAc，溶于强酸。

10. 易造成 $Mg^{2+}$ 共沉淀的条件

• 题目：分离 Ca、Ba 时，易造成 Mg 随同沉淀的条件有（ ）：①忘记加 $NH_4Cl$ ②$NH_4Cl$ 过多 ③加热过高 ④$NH_3 \cdot H_2O$ 过多
• 答案：C (①④)
• 考察知识点：铵盐在碳酸盐分离过程中的缓冲及抗水解作用。
• 易错点与注意事项：
  • ① 缺 $NH_4Cl$：pH 偏高且无 $NH_4^+$ 抑制，$Mg^{2+}$ 易生成 $Mg(OH)_2$ 或碱式碳酸镁沉淀。
  • ④ 氨水过多：直接导致 $[OH^-]$ 升高，积度积 $Q > K_{sp}$。
  • ② $NH_4Cl$ 过多：反而有利于 Mg 溶解（酸效应/盐效应），不易沉淀，但会导致 Ca/Ba 沉淀不完全。
  • ③ 加热过高：会导致碳酸铵分解。

11. 分离 Ca、Ba 的操作 (多选)

• 题目：从混合液中分离 $Ca^{2+}$、$Ba^{2+}$ 离子用到的试剂和操作操作包括（ ）
• 答案：A, B, C, D (加 $NH_4Cl$，60℃加热，加氨水，加碳酸铵)
• 考察知识点：完整的第四组（碱土金属）分离流程。

12. 鉴定 Mg 前的净化 (多选)

• 题目：处理 Na, K, Mg 试液时，滴加 $(NH_4)_2C_2O_4$ 和 $(NH_4)_2SO_4$ 溶液的原因是（ ）
• 答案：C, D (沉淀残留的 $Ca^{2+}$、$Ba^{2+}$)
• 考察知识点：干扰离子的清除。
• 易错点与注意事项：Mg 的鉴定需在碱代磷酸盐体系中，Ca/Ba 会产生干扰沉淀，必须用草酸根和硫酸根“清扫”干净。

13. 试剂对应关系 (多选)

• 题目：检测金属离子对应的试剂
• 答案：A, B, C (全部对应正确)
• 考察知识点：Ca/Mg (草酸铵/镁试剂), Fe (SCN/亚铁氰化钾), K/Ba (酒石酸氢钠/铬酸钾)。

14. 杂质对 Na 鉴定的干扰 (判断)

• 题目：鉴定 $Na^+$ 时，残留 $Ca^{2+}$、$Ba^{2+}$、$Mg^{2+}$ 均会干扰。
• 答案：A (对)
• 易错点与注意事项：焦锑酸钾并非 Na 特效试剂，大多数二价金属离子均生成沉淀。

15. 离心管对称 (判断)

• 答案：A (对)

16. 杂质对 Mg 鉴定的干扰 (判断)

• 题目：鉴定 $Mg^{2+}$ 时，残留 $Ca^{2+}$、$Ba^{2+}$ 不干扰。
• 答案：B (错)
• 易错点与注意事项：它们也会生成难溶磷酸盐白沉淀，严重干扰。

17. 离心管加热 (判断)

• 题目：离心管可以用来进行反应、加热等操作。
• 答案：B (错)
• 考察知识点：仪器使用规范。
• 易错点与注意事项：
  • 离心管在半微量分析中常作为反应容器（代替试管），此点为真。
  • 但加热通常指在水浴中加热。离心管壁厚不同且为锥形，严禁直接在火焰上加热。
  • 若题目未注明“水浴加热”，通常判错以强调安全规范。

18. 离心机噪音处理 (判断)

• 答案：A (对)