有效碰撞理論在試題解答中的實(shí)際應(yīng)用

劉 宇

(四川省瀘州市瀘縣二中 646106)

有效碰撞理論是用于分析化學(xué)反應(yīng)速率的概念，是指本身具備較高能量可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞.單位時(shí)間、單位體積內(nèi)的有效碰撞次數(shù)越多，化學(xué)反應(yīng)速率越快；單位時(shí)間、單位體積內(nèi)的有效碰撞次數(shù)越少，化學(xué)反應(yīng)速率越慢.有效碰撞是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的充要條件.在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有效碰撞理論不僅可以解答化學(xué)反應(yīng)速率問(wèn)題，還能幫助分析化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程問(wèn)題.文章通過(guò)幾例加以分析以期拋磚引玉.

一、有效碰撞理論解決化學(xué)反應(yīng)速率問(wèn)題

結(jié)合有效碰撞理論，改變溫度、改變濃度、改變接觸面積等等，只要是能改變單位時(shí)間、單位體積內(nèi)有效碰撞次數(shù)的方法和途徑，均能有效的改變化學(xué)反應(yīng)速率.

例1如圖是制備和研究乙炔性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)裝置圖，有關(guān)說(shuō)法不正確的是( ).

A．用蒸餾水替代a中飽和食鹽水產(chǎn)生的乙炔更為純凈

B．c(過(guò)量)的作用是除去影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)的雜質(zhì)

C．d、e中溶液褪色的原理不同

D．f處產(chǎn)生明亮、伴有濃煙的火焰

二、有效碰撞理論解決化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程問(wèn)題

進(jìn)一步分析有效碰撞理論，若能調(diào)整體系中粒子之間的接觸情況，將同等條件下優(yōu)先反應(yīng)的粒子降低濃度來(lái)減少接觸(或者隔離)，以降低該粒子的反應(yīng)速率(或者使之不再反應(yīng)).

例2某同學(xué)用下列裝置制備并檢驗(yàn)Cl2的性質(zhì).下列說(shuō)法正確的是( ).

A．圖Ⅰ中：如果MnO2過(guò)量，濃鹽酸就可被全部消耗

B．圖Ⅱ中：量筒中發(fā)生了取代反應(yīng)

C．圖Ⅲ中：生成藍(lán)色的煙

D．圖Ⅳ中：干燥的有色布條褪色，說(shuō)明氯氣有漂白性

試題分析濃鹽酸與二氧化錳的反應(yīng)過(guò)程中濃度逐漸降低，稀鹽酸與二氧化錳不反應(yīng)，所以圖Ⅰ中，如果MnO2過(guò)量，濃鹽酸也不可能全部被消耗，A項(xiàng)錯(cuò)誤；圖Ⅱ中，量筒內(nèi)發(fā)生了甲烷和氯氣的取代反應(yīng)，B項(xiàng)正確；圖Ⅲ中，銅和氯氣反應(yīng)生成氯化銅，產(chǎn)生棕黃色的煙，C項(xiàng)錯(cuò)誤；氯氣與水反應(yīng)生成的次氯酸具有漂白性，因此圖Ⅳ中濕潤(rùn)的有色布條褪色，D項(xiàng)錯(cuò)誤.答案：B

歸納整理新制氯水溶液中存在氯氣的溶解平衡和氯氣與水反應(yīng)的平衡過(guò)程，使得新制氯水體系中有大量的氯氣分子，而可逆反應(yīng)生成的鹽酸和次氯酸的量均不大.因此在新制氯水中加入其他反應(yīng)試劑時(shí)，還原劑接觸到的氧化劑更多是氯氣而不是次氯酸.因此新制氯水中呈現(xiàn)氧化性的粒子一般認(rèn)為是氯氣，只有在討論其漂白性和不穩(wěn)定性時(shí)確認(rèn)的粒子是次氯酸.如：

答案:納米鐵粉與H+反應(yīng)生成H2，

例4已知：放電順序：Ni2+(高濃度)>H+>Ni2+(低濃度).工業(yè)上處理含鎳酸性廢水并得到單質(zhì) Ni 的原理如圖所示.下列說(shuō)法不正確的是( ).

A．碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng)：

B．為了提高 Ni 的產(chǎn)率，電解過(guò)程中需要控制廢水pH

C．電解過(guò)程中，B中NaCl 溶液濃度將不斷增大

D．若將圖中陽(yáng)離子膜去掉，將A、B兩室合并，電解反應(yīng)總方程式不會(huì)發(fā)生改變

試題分析題干中明確的“放電順序：Ni2+(高濃度)>H+>Ni2+(低濃度)”就是幾率問(wèn)題的具體呈現(xiàn)，在電解質(zhì)溶液中一般認(rèn)為放電順序?yàn)镠+>Ni2+(低濃度)，但當(dāng)c(Ni2+)較大[遠(yuǎn)大于溶液中c(H+)]時(shí)，Ni2+阻擋了H+與電子的接觸，此時(shí)Ni2+先于H+放電.結(jié)合圖示，碳棒為陽(yáng)極(失電子)，即是由OH-失電子形成O2，A項(xiàng)正確；結(jié)合上述分析，當(dāng)溶液中c(H+)>c(Ni2+)時(shí)，H+先放電，因此必須控制溶液pH，保證c(Ni2+)>c(H+)，B項(xiàng)正確；A池中由于OH-放電陰離子濃度下降，Na+通過(guò)陽(yáng)離子膜進(jìn)入B池，同理C中Cl-通過(guò)陰離子膜進(jìn)入B池，B中NaCl 溶液濃度將不斷增大，C項(xiàng)正確；將陽(yáng)離子膜去掉，此時(shí)碳棒上Cl-先于OH-放電，電池反應(yīng)隨之發(fā)生變化，D項(xiàng)錯(cuò)誤.答案:D

能力提升電解質(zhì)溶液中的離子在電極上得失電子先后順序與該粒子得失電子能力強(qiáng)弱(氧化性或者還原性)有關(guān)，如陽(yáng)離子在陰極得電子的先后順序?yàn)椋篈g+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+，但這是在離子放電幾率均等的情況下的順序，即在幾率不等的情況下，得失電子幾率大的離子先放電[Ni2+(高濃度)>H+>Ni2+(低濃度)]；陰離子在陽(yáng)極的放電順序?yàn)椋篊l->OH-，但使用膜將Cl-與陽(yáng)極隔離，Cl-不再具有在陽(yáng)極放電的機(jī)會(huì)，由OH-在陽(yáng)極放電.