分析反應(yīng)“進(jìn)程” 正確解決問(wèn)題

江蘇 李萬(wàn)春

化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)的條件(如濃度、溫度等)會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致生成的產(chǎn)物、反應(yīng)速率等隨之變化，這類(lèi)問(wèn)題可統(tǒng)稱(chēng)為化學(xué)反應(yīng)的“進(jìn)程”問(wèn)題。分析化學(xué)反應(yīng)的“進(jìn)程”，可以更深入地理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。有關(guān)化學(xué)反應(yīng)“進(jìn)程”的試題能很好地考查宏微結(jié)合、變化觀念、證據(jù)推理和實(shí)驗(yàn)探究等化學(xué)核心素養(yǎng)，是指導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)中需要重點(diǎn)關(guān)注的題型。

一、影響化學(xué)反應(yīng)“進(jìn)程”的常見(jiàn)原因

1．物質(zhì)的性質(zhì)

當(dāng)一種物質(zhì)與多種可與之反應(yīng)的物質(zhì)相遇時(shí)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的先后順序是由這幾種物質(zhì)的酸性、堿性、氧化性、還原性等相對(duì)強(qiáng)弱決定的。在其他條件相差不大的情況下，反應(yīng)按先強(qiáng)后弱的順序進(jìn)行。

(1)以酚酞試液為指示劑，用NaOH溶液滴定鹽酸，OH-先和鹽酸(強(qiáng)酸)反應(yīng)，基本完成后再與酚酞(弱酸)反應(yīng)。

(4)往FeBr2溶液中通入Cl2，Cl2先將Fe2+氧化為Fe3+，反應(yīng)完成后Cl2再將Br-氧化為Br2，因?yàn)檫€原性：Fe2+>Br-。

(5)向含F(xiàn)e3+、Cu2+的溶液中加入過(guò)量還原性鐵粉，F(xiàn)e先與Fe3+反應(yīng)，然后再與Cu2+反應(yīng)，因?yàn)檠趸裕篎e3+>Cu2+。

(6)用Zn、Cu合金作電解裝置中的陽(yáng)極，Zn先被氧化成Zn2+進(jìn)入溶液，最后Cu才被氧化，因?yàn)檫€原性：Zn>Cu。

2．反應(yīng)物的濃度

隨著化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度減小，生成物的濃度增大，溶液的酸堿性也可能發(fā)生變化，導(dǎo)致生成的產(chǎn)物或反應(yīng)的“進(jìn)程”發(fā)生改變。

(1)濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，其氧化性是由硫酸分子中處于最高價(jià)態(tài)的+6價(jià)的硫元素產(chǎn)生的，加熱時(shí)能氧化許多物質(zhì)，濃硫酸的還原產(chǎn)物一般為SO2。稀硫酸溶液中不存在H2SO4分子，溶液中的H+有弱氧化性，只能和較活潑的金屬發(fā)生置換反應(yīng)，稀硫酸的還原產(chǎn)物為H2。

(3)鹽酸中的H+具有弱氧化性，Cl-具有還原性，其還原性的強(qiáng)弱與鹽酸濃度有關(guān)。實(shí)驗(yàn)室制備Cl2時(shí)MnO2為氧化劑將濃鹽酸中的Cl-氧化為Cl2。該實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵在于鹽酸的濃度，當(dāng)HCl濃度小于一定值時(shí)，反應(yīng)不能發(fā)生，故實(shí)驗(yàn)中必須選用濃鹽酸。

3．反應(yīng)體系的溫度

很多化學(xué)反應(yīng)的“進(jìn)程”都與溫度有關(guān)，溫度不同，即使其他條件完全相同，反應(yīng)的產(chǎn)物、反應(yīng)速率或反應(yīng)進(jìn)行的程度也有所不同。

(1)在低溫下，Na在空氣中被O2氧化為Na2O；在加熱時(shí)，被氧化為Na2O2。

(2)P2O5與冷水反應(yīng)生成HPO3，與熱水反應(yīng)生成H3PO4。

(3)Cl2與NaOH溶液在低溫下反應(yīng)生成NaClO，在溫度較高時(shí)反應(yīng)生成NaClO3。

(4)NaCl晶體與濃硫酸在微熱或不加熱時(shí)反應(yīng)生成NaHSO4和HCl，在較高溫度時(shí)反應(yīng)生成Na2SO4和HCl。

(5)在濃硫酸的作用下，C2H5OH在140℃時(shí)發(fā)生分子間脫水(取代反應(yīng))反應(yīng)生成乙醚(CH3CH2OCH2CH3)，在170℃時(shí)發(fā)生分子內(nèi)脫水(消去反應(yīng))反應(yīng)生成乙烯。

(6)Fe、Al在冷的濃硫酸或濃硝酸中發(fā)生鈍化，加熱時(shí)反應(yīng)放出氣體。

(7)化學(xué)反應(yīng)中放出的熱量會(huì)加快化學(xué)反應(yīng)速率，如Mg與鹽酸的反應(yīng)呈現(xiàn)慢、快、慢的變化趨勢(shì)，因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng)，開(kāi)始時(shí)，溫度較低，反應(yīng)速率較慢，一段時(shí)間后，溫度升高大于鹽酸濃度減小對(duì)反應(yīng)速率的影響，所以反應(yīng)速率加快，隨著反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，鹽酸濃度降低為主要因素，反應(yīng)速率隨之減慢。

(8)化學(xué)反應(yīng)中總是伴隨著能量的變化，對(duì)于密閉、絕熱容器中進(jìn)行的可逆反應(yīng)，反應(yīng)中的熱量變化對(duì)化學(xué)平衡勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生影響。

4．反應(yīng)物的相對(duì)用量

兩種反應(yīng)物之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)其中一種反應(yīng)物可與生成物繼續(xù)反應(yīng)時(shí)，則兩反應(yīng)物相對(duì)量的多少會(huì)影響反應(yīng)的“進(jìn)程”。

(1)可溶性多元弱酸(或其酸酐)與堿溶液反應(yīng)。如將CO2通入NaOH溶液中：

(2)多元弱酸(或其酸酐)與更弱酸的鹽溶液反應(yīng)。如將CO2通入NaAlO2溶液中：

(3)多元弱酸鹽與強(qiáng)酸反應(yīng)。如Na2CO3溶液與稀鹽酸反應(yīng)：

(4)鋁鹽溶液與強(qiáng)堿溶液的反應(yīng)：

(5)NaAlO2溶液與強(qiáng)酸溶液的反應(yīng)：

(6)Fe與稀HNO3溶液的反應(yīng)：

(7)H2S與O2反應(yīng)：

(8)磷與Cl2反應(yīng)：

(9)Cl2與NH3反應(yīng)：

(10)AgNO3溶液與氨水反應(yīng)：

因?yàn)楹芏嚯x子反應(yīng)與反應(yīng)物的量有關(guān)，導(dǎo)致反應(yīng)物的混合方式不同時(shí)反應(yīng)的“進(jìn)程”不同。例如，將NaOH溶液逐滴加入到AlCl3溶液中直至過(guò)量，開(kāi)始即產(chǎn)生沉淀，沉淀達(dá)最大值后又開(kāi)始減少，直到沉淀完全溶解；而將AlCl3溶液加到NaOH溶液中至過(guò)量時(shí)，開(kāi)始無(wú)明顯現(xiàn)象，接著產(chǎn)生沉淀至最大量。因此，一些溶液可以利用試劑滴加的順序進(jìn)行鑒別。

二、考查化學(xué)反應(yīng)“進(jìn)程”的熱點(diǎn)題型

1．原理分析型

例1．智利硝石礦層中含有碘酸鈉，可用亞硫酸氫鈉與其反應(yīng)來(lái)制備單質(zhì)碘：

2.圖象分析型

答案：Mn2+作O2與H2SO3反應(yīng)的催化劑，生成H2SO4

3．實(shí)驗(yàn)探究型

解析：如果是NaOH溶液過(guò)濃導(dǎo)致紅色消失，則可使NaOH溶液濃度降低而使溶液恢復(fù)紅色；若是紅顏色的物質(zhì)被H2O2氧化生成了無(wú)色物質(zhì)，則即使NaOH溶液濃度降低，溶液紅色也不可恢復(fù)，據(jù)此可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

答案：向上述褪色后的溶液中逐滴滴入鹽酸(或加水)，如果紅色恢復(fù)，則證明是NaOH溶液濃度過(guò)高造成的，甲同學(xué)的解釋正確；如果溶液不再變紅，則是由于反應(yīng)過(guò)程中生成H2O2的強(qiáng)氧化作用所致，乙同學(xué)的解釋正確。