關(guān)注高考題中有關(guān)“反應(yīng)物的量”的問(wèn)題

摘 要：反應(yīng)物的量影響著化學(xué)反應(yīng)的程度和生成物的純度。高考化學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、工藝流程題的題干以及問(wèn)題設(shè)置中往往與反應(yīng)物的量聯(lián)系。因此，在高考化學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)中，要強(qiáng)化控制“反應(yīng)物的量”的意識(shí)，體現(xiàn)化學(xué)的真實(shí)性、實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：反應(yīng)物的量；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；工藝流程

“反應(yīng)物的量”不單是化學(xué)計(jì)算涉及的問(wèn)題，化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化工生產(chǎn)中物質(zhì)的制備過(guò)程也會(huì)涉及反應(yīng)物的量。因此，在高考化學(xué)的實(shí)驗(yàn)、工藝流程題中的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程往往與反應(yīng)物的量聯(lián)系，當(dāng)然在解題過(guò)程中必須考慮反應(yīng)物的量。筆者分析了近年高考化學(xué)試題，對(duì)高考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、工藝流程題中有關(guān)反應(yīng)物的量問(wèn)題分類(lèi)歸納如下：

一、 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中“反應(yīng)物的量”問(wèn)題

高考中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一般通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境，涉及物質(zhì)的分離、提純、檢驗(yàn)、制備等基本實(shí)驗(yàn)原理和操作，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要添加試劑（反應(yīng)物），試劑需要選擇，加入試劑的量是隱性的，需要考生根據(jù)題意來(lái)確定，而加入試劑的量控制反應(yīng)程度又是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。采取什么手段或通過(guò)什么現(xiàn)象來(lái)判斷反應(yīng)的進(jìn)程？下面通過(guò)具體事例的分析加以說(shuō)明。

例1 （2016·江蘇·19節(jié)選）實(shí)驗(yàn)室以一種工業(yè)廢渣（主要成分為MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物）為原料制備MgCO3·3H2O。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：

酸溶過(guò)程中Mg2SiO4轉(zhuǎn)化為Mg2+（aq）和H2SiO3（s）

請(qǐng)補(bǔ)充完整由萃取后得到的水溶液制備MgCO3·3H2O的實(shí)驗(yàn)方案：邊攪拌邊向溶液中滴加氨水， ，過(guò)濾、用水洗滌固體2～3次，在50℃下干燥，得到MgCO3·3H2O。

[已知該溶液中pH=8.5時(shí)Mg（OH）2開(kāi)始沉淀；pH=5.0時(shí)Al（OH）3沉淀完全]。

[解析]根據(jù)題給信息分析，判斷萃取后的水溶液中含有Mg2+、Al3+，通過(guò)加氨水除去Al3+，要獲得MgCO3·3H2O，需要引入CO2-3，一般選擇Na2CO3溶液。加氨水時(shí)，使Al3+完全沉淀而Mg2+不沉淀，加Na2CO3溶液時(shí)，Mg2+完全沉淀為MgCO3，這里必須考慮氨水和Na2CO3溶液的用量問(wèn)題以及判斷兩種離子完全沉淀的依據(jù)。根據(jù)題給信息，滴加氨水，控制5.0

在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)反應(yīng)的特征，通常對(duì)以下幾種情況的判斷，從而確定加入試劑（反應(yīng)物）的量來(lái)有效控制反應(yīng)程度，從而完善實(shí)驗(yàn)方案。

1. 若反應(yīng)生成氣體，則可以通過(guò)觀察有無(wú)氣泡產(chǎn)生判斷反應(yīng)是否完全。

2. 若反應(yīng)生成沉淀，當(dāng)沉淀為氫氧化物時(shí)，可依據(jù)開(kāi)始沉淀、完全沉淀的pH，控制加入反應(yīng)物的量；使其他沉淀時(shí)，一般需要檢驗(yàn)溶液中是否還含有待沉淀的離子。

3. 若反應(yīng)物為難溶于水的固體時(shí)，可以根據(jù)固體是否消失或剩余判斷反應(yīng)的程度。

二、 工藝流程中的“反應(yīng)物的量”問(wèn)題

工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高某些原料的利用率，加入的許多物質(zhì)是過(guò)量的。高考工藝流程題中的反應(yīng)物的量一般是顯性的條件，但也有一些是隱性的，如為了使某些物質(zhì)充分發(fā)生反應(yīng)加入的試劑往往是過(guò)量的，這需要考生仔細(xì)審題，而考生在解題過(guò)程中很容易忽視這些細(xì)節(jié)，從而造成失誤。

例2 （2011·江蘇·16節(jié)選）以硫鐵礦（主要成分為FeS2）為原料制備氯化鐵晶體（FeCl3·6H2O）的工藝流程如下：

（1）酸溶及后續(xù)過(guò)程中均需保持鹽酸過(guò)量，其目的是 、 。

（2）該過(guò)程產(chǎn)生的尾氣可用堿溶液吸收，尾氣中污染空氣的氣體為 （寫(xiě)化學(xué)式）。

[解析]酸溶過(guò)程是鹽酸與硫鐵礦（FeS2）焙燒后的產(chǎn)物鐵的氧化物發(fā)生反應(yīng)，鹽酸過(guò)量是為了使鐵的氧化物充分反應(yīng)，即提高鐵元素的浸出率。而對(duì)于后續(xù)過(guò)程需保持鹽酸過(guò)量，則要對(duì)酸溶得到的溶液成分進(jìn)行分析。溶液中主要有氯化鐵和氯化亞鐵，后續(xù)過(guò)程包括氧化、結(jié)晶，氧化過(guò)程與鹽酸無(wú)關(guān)，而從溶液中得到氯化鐵晶體采用（加熱）蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的方法，加熱會(huì)促進(jìn)Fe3+水解，因此鹽酸的作用是抑制Fe3+水解。對(duì)于該過(guò)程產(chǎn)生的尾氣成分，應(yīng)該是氣體和揮發(fā)性物質(zhì)，其中有氧化Fe2+時(shí)通入的過(guò)量的氯氣，還有過(guò)量鹽酸揮發(fā)出來(lái)的HCl氣體。

結(jié)合工藝流程題中涉及的問(wèn)題，以下情況需要考慮反應(yīng)物的量的多少對(duì)工藝流程各階段產(chǎn)生的影響。

1. 判斷后續(xù)反應(yīng)的反應(yīng)物。特別是在酸溶、堿溶過(guò)程中，為了提高原料的浸出率，所用的酸、堿一般都是過(guò)量的，則有可能作為反應(yīng)物參與后續(xù)反應(yīng)或?qū)罄m(xù)的反應(yīng)產(chǎn)生影響，如過(guò)量的酸、堿能促進(jìn)或抑制鹽類(lèi)的水解。

2. 判斷濾渣或尾氣的成分。反應(yīng)物過(guò)量，不參與后面的反應(yīng)，若為難溶于水的物質(zhì)則成為濾渣；若為揮發(fā)性物質(zhì)，則成為尾氣。

綜上所述，反應(yīng)物的量影響著反應(yīng)的程度和生成物的純度。因此，無(wú)論是實(shí)驗(yàn)室還是工業(yè)生產(chǎn)涉及的化學(xué)反應(yīng)，都要根據(jù)實(shí)際需要，科學(xué)、合理的控制反應(yīng)物的量。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、工藝流程問(wèn)題解決的教學(xué)，強(qiáng)化控制“反應(yīng)物的量”的意識(shí)，凸顯化學(xué)學(xué)科的真實(shí)性，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]2016年高考（江蘇卷）試題分析[M].南京：東南大學(xué)出版社，2016.

[2]2018年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測(cè)試（選修科目）說(shuō)明[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2018.

作者簡(jiǎn)介：

吳建方，江蘇省太倉(cāng)市，江蘇省太倉(cāng)市教師發(fā)展中心。