借用數(shù)軸法巧解與量有關(guān)的離子反應(yīng)

楊衛(wèi)平

摘要：在離子反應(yīng)中，由于反應(yīng)物之間的配比不同，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)物也不同。這類與量有關(guān)的離子反應(yīng)的討論題，是浙江選考化學(xué)考查的熱點(diǎn)、重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，近幾次選考中都有出現(xiàn)。遇到這類題，大部分學(xué)生感到棘手，思緒混亂，解題時(shí)常常顧此失彼，考慮不全而丟分。數(shù)軸法是解這類試題的有效方法，可達(dá)到化繁為簡(jiǎn)的功效。

關(guān)鍵詞：數(shù)軸法；反應(yīng)物配比不同；產(chǎn)物也不同；離子反應(yīng)

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2017）08-0119

在離子反應(yīng)中，由于反應(yīng)物之間的配比不同，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)物也不同。這類與量有關(guān)的離子反應(yīng)的討論題，是浙江選考化學(xué)考查的熱點(diǎn)、重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，近幾次選考中都有出現(xiàn)。這類試題可以設(shè)計(jì)成判斷離子方程式正誤，定量計(jì)算，定量書寫方程式，求解范圍等題型。遇到這類題，大部分學(xué)生感到棘手，思緒混亂，解題時(shí)常常顧此失彼，考慮不全而丟分。

數(shù)軸法是解這類試題的有效方法，可達(dá)到化繁為簡(jiǎn)的功效。

數(shù)軸法可以概括為“三定一畫一討論”，其具體步驟如下：1. 定反應(yīng)：判斷出所有可能發(fā)生的反應(yīng)。2. 定先后：反應(yīng)先后應(yīng)遵循這樣的順序：氧化還原先于非氧化還原；中和反應(yīng)先于其他復(fù)分解反應(yīng)；反應(yīng)物的性質(zhì)（氧化還原性或酸堿性）越強(qiáng)，越先反應(yīng)；生成物的性質(zhì)（氧化還原性或酸堿性）越弱，越先生成；越難溶的產(chǎn)物，越先生成。3. 定分界點(diǎn)：每一步反應(yīng)恰好結(jié)束時(shí)，反應(yīng)物的物質(zhì)的量的關(guān)系即為分界點(diǎn)。一畫是畫數(shù)軸：取水平軸表示反應(yīng)物的物質(zhì)的量或其比值，并在數(shù)軸上標(biāo)出分界點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵產(chǎn)物。一討論是判斷結(jié)果：根據(jù)“點(diǎn)上唯一，相鄰?fù)F(xiàn)，互不交叉”原則，對(duì)反應(yīng)結(jié)果進(jìn)行判斷。下面，我們就以例題形式來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

類型一 非氧化還原反應(yīng)

例1 （2016年4月浙江選考）

向a mol NaOH 溶液中通入b mol CO2氣體，下列說(shuō)法中不正確的是（ ）。

A. 當(dāng)a>2b時(shí)，發(fā)生的離子反應(yīng)為：2OH-+CO2 === CO32-+H2O

B. 當(dāng)a

C. 當(dāng)2a=3b時(shí)，發(fā)生的離子反應(yīng)為：3OH-+2CO2 === CO32-+HCO3-+H2O

D. 當(dāng)0.5a

解析 因CO2 與NaOH的配比不同，則發(fā)生如下兩種反應(yīng)，即

CO2+2NaOH === Na2CO3+H2O；CO2+NaOH === NaHCO3

眾所周知，我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)時(shí)，通常是將 CO2 氣體通入 NaOH 溶液中，由此，在判斷產(chǎn)物時(shí)，我們通常習(xí)慣于依據(jù)式子■來(lái)推測(cè)產(chǎn)物。由上述兩種反應(yīng)可知，

當(dāng)■=■時(shí)，產(chǎn)物僅為Na2CO3；當(dāng)■=1時(shí)，產(chǎn)物僅為NaHCO3；

則可畫出一數(shù)軸來(lái)表示■，如下：

由該數(shù)軸可知，

當(dāng)0<■<■時(shí)，溶質(zhì)為NaOH和Na2CO3；當(dāng)■<■<1時(shí)，溶質(zhì)為Na2CO3和NaHCO3；當(dāng)1<■時(shí)，溶質(zhì)為NaHCO3；

選項(xiàng)A，當(dāng)a>2b時(shí)，可轉(zhuǎn)化為：■=■<■，可知溶質(zhì)為NaOH和Na2CO3，則發(fā)生的離子反應(yīng)為：2OH-+CO2 === CO32-+H2O，選項(xiàng)A正確。

選項(xiàng)B，當(dāng)a1，可知溶質(zhì)為NaHCO3，則發(fā)生的離子反應(yīng)為：OH-+CO2 === HCO3-，選項(xiàng)B正確。

選項(xiàng)C，當(dāng)2a=3b時(shí)，可轉(zhuǎn)化為：■<■=■=■<1，可知溶質(zhì)為Na2CO3和NaHCO3，則發(fā)生的離子反應(yīng)為：3OH-+2CO2 === CO32-+HCO3-+H2O，選項(xiàng)C正確。

選項(xiàng)D，當(dāng)0.5a

答案選D。

說(shuō)明 依據(jù)數(shù)軸上“點(diǎn)上唯一，相鄰?fù)F(xiàn)，互不交叉”原則來(lái)判斷產(chǎn)物。即可判斷選項(xiàng)A和選項(xiàng)B都正確，選項(xiàng)C依據(jù)相鄰?fù)F(xiàn)，兩種反應(yīng)情況都發(fā)生，由比例則判斷正確。

變式1 現(xiàn)在向含a mol Ba（OH）2 和 a mol NaOH的混合液中通入b mol CO2，下列說(shuō)法不正確的是（ ）。

A. 當(dāng)a=b時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Ba2++2OH-+CO2 === BaCO3↓+H2O

B. 當(dāng)3a≤b時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為OH-+CO2 === HCO3-

C. 當(dāng)2a=b時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Ba2++3OH-+2CO2 === BaCO3↓+H2O+HCO3-

D. 當(dāng)2a

解析 對(duì)于該題中的反應(yīng)，必須抓住一個(gè)關(guān)鍵原則，即“依據(jù)越難溶的電解質(zhì)越先生成，可溶物之間的反應(yīng)先于難溶物的反應(yīng)”。該題中發(fā)生反應(yīng)的先后順序如下：

① Ba（OH）2+CO2 === BaCO3↓+H2O

② 2NaOH+CO2 === Na2CO3+H2O

③ CO2+H2O+Na2CO3 === 2NaHCO3

④ CO2+H2O+BaCO3 === Ba（HCO3）2

（上接第119頁(yè)）

根據(jù)上述反應(yīng)順序，可用一數(shù)軸來(lái)表示n（CO2），如下：

選項(xiàng)A，結(jié)合數(shù)軸圖示，可知僅發(fā)生反應(yīng)①，選項(xiàng)A正確。

選項(xiàng)B，結(jié)合數(shù)軸圖示，可知反應(yīng)①②③④都完全發(fā)生，選項(xiàng)B正確。

選項(xiàng)C，結(jié)合數(shù)軸圖示，可知反應(yīng)①②③恰好完全發(fā)生，選項(xiàng)C正確。

選項(xiàng)D，結(jié)合數(shù)軸圖示，可知經(jīng)過(guò)反應(yīng)①②③，CO2余下的量為 （b-2a） mol，在反應(yīng)④中生成的n（HCO3-）為2（b-2a）mol，在反應(yīng)③中生成的n（HCO3-）為a mol，故溶液中n（HCO3-）為（2b-3a）mol，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

答案選D。

說(shuō)明對(duì)于該題中的反應(yīng)，必須抓住一個(gè)關(guān)鍵原則，即“依據(jù)越難溶的電解質(zhì)越先生成，可溶物之間的反應(yīng)先于難溶物的反應(yīng)”。其他可依據(jù)數(shù)軸法來(lái)分析。

類型二 氧化還原反應(yīng)

例2. （2016年10月浙江選考）

已知還原性： SO32->I-向含a mol KI和a mol K2SO3 的混合液中通入b mol Cl2，充分反應(yīng)后（不考慮Cl2與I2之間的反應(yīng)）。下列說(shuō)法中不正確的是（ ）。

A.當(dāng)a≥b時(shí)，發(fā)生的離子反應(yīng)為SO32-+Cl+H2O===SO42-+2H++2Cl-

B. 當(dāng)5a=4b時(shí)，發(fā)生的離子反應(yīng)為

4SO32-+2I-+5Cl2+4H2O ===4SO42-+I2-+8++10Cl-

C.當(dāng)a≤b≤■a時(shí)，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量n（e-）為a mol≤n（e-）≤3a mol

D.當(dāng)a

解析，依據(jù)氧化還原反應(yīng)先后順序，發(fā)生離子反應(yīng)的順序如下：

①SO32-+Cl+H2O ===SO42-+2H++2Cl-

②2I-+Cl2 ===I2-+2Cl-

當(dāng)Cl2 不足時(shí)，僅發(fā)生反應(yīng)①；當(dāng)Cl2過(guò)量時(shí)，發(fā)生的總反應(yīng)為③SO32-+2I-+2Cl2+H2O ===SO42-+I2+2H++4Cl-

可用一數(shù)軸來(lái)表示n（Cl2），分界點(diǎn)為a和1.5a，如下：

選項(xiàng)A，當(dāng)a≥b時(shí)，即Cl2 的量不足，僅發(fā)生反應(yīng)①，選項(xiàng)A正確。

選項(xiàng)B，當(dāng)5a=4b時(shí)，即b=■a=a+■a，可知Cl2 的量在兩個(gè)分界點(diǎn)之間，反應(yīng)①和②的產(chǎn)物都有，且反應(yīng)②中，Cl2 的量為■a，即aSO32-+aCl2+aH2O ===aSO42-+2aH++2aCl-

■aI-+■aCl2 ===■aI2+■Cl-

合并為 4SO42-+2I2-+5Cl-+4H2O===4SO42-+I2-+8++10Cl- ，選項(xiàng)B正確。

選項(xiàng)C，當(dāng)a≤b≤■a時(shí)，即Cl2 的量在兩個(gè)分界點(diǎn)之間，并且包括兩個(gè)分界點(diǎn)，Cl2完全被還原，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量n（e-）=2b mol，即2a mol≤n（e-）≤3a mol，故選項(xiàng)C不正確。

選項(xiàng)D，當(dāng)a

答案選C。

總之，與量有關(guān)的離子反應(yīng)試題，相當(dāng)于過(guò)量計(jì)算與討論相結(jié)合的綜合題，對(duì)學(xué)生的要求很高，若能通過(guò)上述數(shù)軸分析，則能使思路更加清晰。

（作者單位：浙江省金華市湯溪高級(jí)中學(xué) 321000）