談酸堿鹽競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)的“優(yōu)先原則”

張邵文

[摘 要]酸堿鹽的競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)問(wèn)題作為一種重要的化學(xué)題型，在中考中備受青睞。解決此類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)問(wèn)題離不開(kāi)相應(yīng)的解題技巧，特別是相關(guān)的“優(yōu)先原則”。

[關(guān)鍵詞]酸堿鹽;競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng);優(yōu)先原則;中考化學(xué)

[中圖分類(lèi)號(hào)]? ? G633.8? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2022）14-0082-03

我們?cè)谄饺兆鲱}的過(guò)程中，會(huì)遇到很多經(jīng)典的題目，如果在解題之后，能夠?qū)@些題目深入反思，就可以抽象出其中隱含的化學(xué)模型。當(dāng)我們靈活運(yùn)用所提煉的這些模型解決類(lèi)似的化學(xué)問(wèn)題時(shí)，便可以有效縮減思考的時(shí)間，大大提升解題的效率。本文對(duì)酸堿鹽的競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行深入剖析，提煉出其內(nèi)在規(guī)律，進(jìn)而提高解題的效率。

一、酸堿鹽競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)中的“堿先反應(yīng)”探索

在堿溶液和鹽溶液的混合溶液中不斷加入酸溶液，相關(guān)反應(yīng)問(wèn)題屬于酸堿鹽競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)中常見(jiàn)的一種類(lèi)型，誰(shuí)與酸溶液先反應(yīng)則是解決此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵。

【例1】向NaOH和Na2CO3的混合溶液中不斷加入稀鹽酸，圖1橫坐標(biāo)表示加入的稀鹽酸質(zhì)量，縱坐標(biāo)表示產(chǎn)生的氣體質(zhì)量。下列分析中不正確的是（）。

A.滴至a克時(shí)，溶液中的反應(yīng)為HCl+NaOH=NaCl+H2O

B.滴至b克時(shí)，溶液中含有HCl、NaCl兩種溶質(zhì)

C.滴至c克時(shí)，溶液中溶質(zhì)質(zhì)量比原混合溶液中溶質(zhì)質(zhì)量大

D.滴至d克時(shí)，溶液的pH<7

解析：向NaOH和Na2CO3的混合溶液中不斷加入稀鹽酸，鹽酸先和NaOH反應(yīng)，當(dāng)NaOH反應(yīng)完全后，鹽酸和Na2CO3反應(yīng)產(chǎn)生CO2氣體，故Oa段發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為HCl+NaOH=NaCl+H2O，ac段發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為2HCl+ Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑。因此，a點(diǎn)時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaCl和Na2CO3，b點(diǎn)時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaCl和Na2CO3，c點(diǎn)時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaCl，d點(diǎn)時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaCl和HCl，故答案為B選項(xiàng)。

反思：鹽酸之所以先與NaOH反應(yīng)，是因?yàn)辂}酸與Na2CO3反應(yīng)產(chǎn)生的CO2氣體會(huì)與原溶液中的NaOH反應(yīng)生成Na2CO3，導(dǎo)致反應(yīng)相當(dāng)于沒(méi)有發(fā)生。故此類(lèi)酸堿鹽競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)問(wèn)題可簡(jiǎn)單地判斷為“堿先反應(yīng)”。

【變式1】將一定量的氫氧化鈣溶液與碳酸鈉溶液混合，充分反應(yīng)后過(guò)濾，向?yàn)V液中滴加稀鹽酸，產(chǎn)生氣體的體積與加入稀鹽酸的體積關(guān)系如圖2所示。下列說(shuō)法不正確的是（）。

A. O點(diǎn)溶液中溶質(zhì)的成分為碳酸鈉、氫氧化鈉

B. M點(diǎn)表示碳酸鈉和稀鹽酸恰好完全反應(yīng)

C. M點(diǎn)和N點(diǎn)對(duì)應(yīng)溶液蒸發(fā)結(jié)晶后得到的固體成分不同

D. OP段發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為NaOH + HCl=NaCl + H2O

解析：將Ca（OH）2與Na2CO3溶液混合，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是Ca（OH）2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH，根據(jù)圖像顯示，OP段是HCl與NaOH的反應(yīng)，PM段是HCl和Na2CO3的反應(yīng)，由此表明加入的Na2CO3過(guò)量。因此O點(diǎn)時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaOH、Na2CO3，P點(diǎn)時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaCl、Na2CO3，M點(diǎn)時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaCl，N點(diǎn)時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaCl、HCl，故答案為C選項(xiàng)。

反思：本題看似是在考查Ca（OH）2與Na2CO3的相關(guān)反應(yīng)，但通過(guò)分析不難發(fā)現(xiàn)，核心問(wèn)題仍是“在NaOH和Na2CO3的混合溶液中加入稀鹽酸”的相關(guān)問(wèn)題，實(shí)則還是NaOH、Na2CO3與HCl的競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)問(wèn)題，屬于“堿先反應(yīng)”的變式圖像問(wèn)題。

【變式2】化學(xué)興趣小組的同學(xué)利用下列實(shí)驗(yàn)探究堿的相關(guān)化學(xué)性質(zhì)，做了如圖3甲所示的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。某同學(xué)發(fā)現(xiàn)B燒杯中出現(xiàn)白色渾濁，過(guò)濾后在濾液中倒入A燒杯中的溶液，結(jié)果混合溶液顯紅色。請(qǐng)你分析并完成下列問(wèn)題。

（1）判斷A燒杯恰好完全反應(yīng)的現(xiàn)象是? ?__________________ ? ;

（2）B燒杯中的白色渾濁物是? ? __________________? ?;

（3）混合后的溶液呈堿性，可能存在的堿性物質(zhì)有? ?__________________?。

[做出猜想]猜想一：可能是NaOH;

猜想二：可能是NaOH、Ca（OH）2;

猜想三：可能是NaOH和Na2CO3;

猜想四：可能是Ca（OH）2和Na2CO3。

同學(xué)們經(jīng)過(guò)討論一致認(rèn)為猜想四是錯(cuò)誤的，理由是? ?__________________。

[實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證]同學(xué)們對(duì)可能含有的堿性物質(zhì)進(jìn)行驗(yàn)證：取一定量的混合溶液，向其中逐滴加入稀鹽酸，根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象得到如圖3乙所示的圖像。

[結(jié)論]依據(jù)圖像分析，得出猜想 _________? 正確。

解析：在滴有酚酞的NaOH溶液中加入鹽酸，恰好反應(yīng)時(shí)的現(xiàn)象是溶液由紅色變?yōu)闊o(wú)色;在澄清石灰水中加入碳酸鈉，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是Ca（OH）2+Na2CO3=CaCO3↓+ 2NaOH，故會(huì)產(chǎn)生白色沉淀?；旌虾蟮娜芤撼蕢A性，而生成物NaOH、反應(yīng)物Ca（OH）2與Na2CO3呈堿性，故猜想一、二、三均有可能，但猜想四不可能，原因是二者會(huì)發(fā)生反應(yīng)不能共存。乙圖像說(shuō)明溶液中一定含有能與HCl反應(yīng)產(chǎn)生氣體的物質(zhì)，這便只有猜想三中的Na2CO3符合要求，而起初沒(méi)有氣體產(chǎn)生，原因則是HCl先與NaOH發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)NaOH消耗完后，HCl才與Na2CO3發(fā)生反應(yīng);同時(shí)也說(shuō)明實(shí)驗(yàn)B中的Na2CO3過(guò)量。

反思：本題看似考查HCl與NaOH反應(yīng)、Ca（OH）2與Na2CO3反應(yīng)后相互混合倒入的實(shí)驗(yàn)探究問(wèn)題，但借助圖像分析不難發(fā)現(xiàn)，核心問(wèn)題再一次轉(zhuǎn)化為“在NaOH和Na2CO3的混合溶液中加入稀鹽酸”的相關(guān)問(wèn)題，實(shí)則還是NaOH、Na2CO3與HCl的競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)問(wèn)題，屬于“堿先反應(yīng)”的變式實(shí)驗(yàn)問(wèn)題。

歸納與總結(jié)：當(dāng)在堿溶液和鹽溶液中逐漸加入酸溶液時(shí)，如何判斷反應(yīng)的“誰(shuí)先誰(shuí)后”？具體依據(jù)是：若不生成難溶于酸的沉淀（BaSO4、AgCl），有堿參與的反應(yīng)優(yōu)先發(fā)生。其原因是堿溶液中不可能存在酸性氣體，如CO2、HCl等。

二、酸堿鹽競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)中的“酸先反應(yīng)”探索

在酸溶液和鹽溶液的混合溶液中不斷加入堿溶液，相關(guān)反應(yīng)問(wèn)題也屬于酸堿鹽競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)中常見(jiàn)的一種類(lèi)型，誰(shuí)與堿溶液先反應(yīng)則是解決此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵。

【例2】向鹽酸和MgCl2的混合溶液中不斷加入的NaOH溶液，圖4橫坐標(biāo)表示加入的NaOH溶液的質(zhì)量，縱坐標(biāo)表示反應(yīng)的其他相關(guān)量，其中正確的是（）。

解析：向鹽酸和MgCl2的混合溶液中不斷加入NaOH溶液，反應(yīng)分為三個(gè)過(guò)程：（1）NaOH先和鹽酸反應(yīng)，直至將鹽酸消耗完全，此時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaCl、MgCl2;（2）繼續(xù)加入NaOH溶液，再與MgCl2反應(yīng)產(chǎn)生Mg（OH）2沉淀，直至將MgCl2消耗完全，此時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaCl;（3）繼續(xù)加入NaOH溶液，此時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaCl、NaOH。故答案為D選項(xiàng)。

反思：NaOH之所以與鹽酸先反應(yīng)，是因?yàn)镹aOH與MgCl2反應(yīng)產(chǎn)生的Mg（OH）2沉淀會(huì)與原溶液中的HCl反應(yīng)生成MgCl2，使得反應(yīng)相當(dāng)于沒(méi)有發(fā)生。故此類(lèi)酸堿鹽競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)問(wèn)題可簡(jiǎn)單地判斷為“酸先反應(yīng)”。這與前述的“在NaOH和Na2CO3的混合溶液中加入鹽酸”的情況同屬一脈，即酸堿中和反應(yīng)優(yōu)先，二者原理分析的實(shí)質(zhì)是相同的。

【例3】向一定量鹽酸和CaCl2的混合溶液中，逐滴加入一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Na2CO3溶液，直至過(guò)量。生成沉淀質(zhì)量與滴入Na2CO3溶液質(zhì)量的變化關(guān)系如圖5所示，下列說(shuō)法正確的是（）。

A.滴至a點(diǎn)時(shí)，溶液中的反應(yīng)為CaCl2+Na2CO3=2NaCl+CaCO3↓

B.滴至b點(diǎn)時(shí)，溶液中含有HCl、NaCl兩種溶質(zhì)

C.滴至c點(diǎn)時(shí)，溶液中的溶質(zhì)質(zhì)量比原混合溶液中的溶質(zhì)質(zhì)量大

D.滴至d點(diǎn)時(shí)，溶液呈中性

解析：Oa段發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑，ac段發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為CaCl2+Na2CO3=2NaCl+CaCO3↓。因此，a點(diǎn)時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaCl和CaCl2，b點(diǎn)時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaCl和CaCl2，c點(diǎn)時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaCl，d點(diǎn)時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaCl和Na2CO3，故答案為C選項(xiàng)。

反思：Na2CO3之所以先與鹽酸反應(yīng)，是因?yàn)镹a2CO3與CaCl2反應(yīng)產(chǎn)生的CaCO3沉淀會(huì)與原溶液中的HCl反應(yīng)生成CaCl2，使得反應(yīng)相當(dāng)于沒(méi)有發(fā)生。故遇到此類(lèi)酸堿鹽競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)問(wèn)題，可認(rèn)為“有酸參與的反應(yīng)優(yōu)先”。此例較上述“酸先反應(yīng)”類(lèi)型，延伸與擴(kuò)大了酸堿鹽競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的覆蓋面。

歸納與總結(jié)：當(dāng)在酸溶液和鹽溶液中逐漸加入堿溶液或堿性鹽溶液時(shí)，如何判斷反應(yīng)的“誰(shuí)先誰(shuí)后”具體依據(jù)是：若不生成難溶于酸的沉淀（BaSO4、AgCl），有酸參與的反應(yīng)優(yōu)先發(fā)生。其原因是酸溶液中不可能存在難溶性堿，如Mg（OH）2、Cu（OH）2等;也不可能存在難溶性碳酸鹽，如CaCO3、BaCO3等。

三、酸堿鹽競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)中的“同時(shí)反應(yīng)”探索

在酸堿鹽競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)中，除上述兩種常見(jiàn)的類(lèi)型外，還存在較少出現(xiàn)的“同時(shí)反應(yīng)”類(lèi)型。

【例4】向鹽酸、CuSO4混合溶液中加Ba（OH）2溶液，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量與滴加的Ba（OH）2溶液質(zhì)量的關(guān)系如圖6所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）分析A、B、C各點(diǎn)沉淀中的成分;

（2）分析A、B、C各點(diǎn)溶液中溶質(zhì)的成分。

解析：在鹽酸和CuSO4溶液中加Ba（OH）2溶液，存在如下化學(xué)反應(yīng)：2HCl+Ba（OH）2=BaCl2+2H2O，CuSO4+Ba（OH）2=BaSO4↓+Cu（OH）2↓，且二者同時(shí)發(fā)生（原因是BaSO4沉淀難溶于酸）。AB段沉淀的質(zhì)量不變，BC段沉淀的質(zhì)量增長(zhǎng)，說(shuō)明OA段、AB段溶液中的鹽酸是過(guò)量的。因此，OA段發(fā)生的反應(yīng)除了上述反應(yīng)，還有2HCl+Cu（OH）2=CuCl2+2H2O，AB段發(fā)生的反應(yīng)是2HCl+Ba（OH）2=BaCl2+2H2O，BC段發(fā)生的反應(yīng)是CuCl2+Ba（OH）2=Cu（OH）2↓+BaCl2。A點(diǎn)溶液中的溶質(zhì)有BaCl2（生成的）、CuCl2（生成的）、HCl（剩余的），沉淀只有BaSO4;B點(diǎn)溶液中的溶質(zhì)有BaCl2、CuCl2，沉淀只有BaSO4;C點(diǎn)溶液中的溶質(zhì)有BaCl2，沉淀有Cu（OH）2、BaSO4。

反思：本題看似在考查HCl、CuSO4與Ba（OH）2的相關(guān)反應(yīng)，但通過(guò)分析不難發(fā)現(xiàn)，核心問(wèn)題由兩部分組成，一部分是OA段“HCl和CuSO4的混合溶液中加入Ba（OH）2”的問(wèn)題，實(shí)則是HCl、CuSO4與Ba（OH）2的競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)問(wèn)題;另一部分是AB段“BaCl2、HCl、CuCl2與Ba（OH）2的混合溶液中加入Ba（OH）2”的問(wèn)題，實(shí)則是HCl、CuCl2與Ba（OH）2的競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)問(wèn)題。 此例較上述“酸先反應(yīng)”類(lèi)型，再一次延伸與擴(kuò)大了酸堿鹽競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的覆蓋面，使得酸堿鹽競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的優(yōu)先問(wèn)題得到全面的覆蓋。

歸納與總結(jié)：根據(jù)上述三大類(lèi)型的酸堿鹽競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)來(lái)看，酸堿鹽競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)不能簡(jiǎn)單地理解為“中和反應(yīng)優(yōu)先發(fā)生”，原因在于部分反應(yīng)并沒(méi)有中和反應(yīng)出現(xiàn);同時(shí)也不能認(rèn)為“有酸參與的反應(yīng)就一定優(yōu)先發(fā)生”，原因在于部分反應(yīng)沒(méi)有出現(xiàn)難溶于酸的沉淀（此類(lèi)沉淀可以與原溶液中的酸共存）。因此，酸堿鹽競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)中“優(yōu)先發(fā)生反應(yīng)”的關(guān)鍵取決于是否會(huì)出現(xiàn)難溶于酸的沉淀，若沒(méi)有此類(lèi)沉淀出現(xiàn)，則“有酸參與的反應(yīng)優(yōu)先發(fā)生”;若有此類(lèi)沉淀出現(xiàn)，則反應(yīng)沒(méi)有先后，而是同時(shí)發(fā)生。

綜上所述，酸堿鹽競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)問(wèn)題的考查是多元化的，有時(shí)還結(jié)合圖像和實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行，將化學(xué)反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、物質(zhì)檢驗(yàn)等考點(diǎn)綜合于一體。學(xué)生應(yīng)結(jié)合題目給出的信息，運(yùn)用提煉的反應(yīng)規(guī)律，展開(kāi)有效的解題分析，以有效掌握相關(guān)的解題技巧。

（責(zé)任編輯 羅 艷）