高中化學(xué)反應(yīng)中的優(yōu)先規(guī)律探究

摘 要：化學(xué)反應(yīng)是化學(xué)的核心，其先后順序和規(guī)律對理解和控制化學(xué)反應(yīng)具有重要意義.高中化學(xué)教育作為基礎(chǔ)化學(xué)教育的重要組成部分，對培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思維和解題能力至關(guān)重要.然而，化學(xué)反應(yīng)中的優(yōu)先規(guī)律復(fù)雜多樣，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中往往難以準(zhǔn)確理解和掌握.本文針對這一問題，對化學(xué)反應(yīng)中的四種常見優(yōu)先規(guī)律進(jìn)行了深入探究，旨在幫助學(xué)生更好地理解和掌握這些規(guī)律，提高解題能力.

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；化學(xué)反應(yīng)；優(yōu)先規(guī)律

中圖分類號：G632"" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2024）31-0133-03

收稿日期：2024-08-05

作者簡介：沈妍燕（1986.11—），女，江蘇省如皋人，本科，中學(xué)一級教師，從事高中化學(xué)教學(xué)研究.

在化學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生經(jīng)常面臨單一化合物與多種其他物質(zhì)間的反應(yīng)問題.在這種情況下，能夠準(zhǔn)確判斷這些反應(yīng)的先后次序?qū)τ诮鉀Q問題至關(guān)重要^[1].若對反應(yīng)的順序缺乏清晰的認(rèn)識，將會發(fā)現(xiàn)解題過程變得非常困難，而一旦反應(yīng)順序判斷失誤，不僅可能將簡單問題復(fù)雜化，還可能導(dǎo)致得出不準(zhǔn)確甚至完全錯誤的結(jié)論.

1 優(yōu)先氧化

在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑傾向于首先與具有最強(qiáng)還原性的還原劑作用，直至后者完全被氧化.隨后，若有剩余的氧化劑，它們將繼續(xù)與還原性較強(qiáng)的還原劑反應(yīng)，按照還原性的遞減順序進(jìn)行^[2].常見的有：（1）向FeI2溶液中加入溴水；（2）將過量的Cl2通人FeBr2溶液中；（3）向FeCl3溶液中同時加入鐵粉和銅粉；（4）向含有Br-、I-、SO^2-3的混合液中通人Cl2.

例1 8.12天津爆炸事故現(xiàn)場中的NaCN會進(jìn)入水體，造成環(huán)境污染.氯氧化法可處理含CN-的廢水，在堿性條件下，液氯將氰化物氧化成氰酸鹽（其毒性僅為氰化物的千分之一），氰酸鹽可進(jìn)一步被液氯氧化為無毒物質(zhì).涉及反應(yīng)如下（化合物中的N均為-3價）：

①NaCN+2NaOH+Cl2

NaOCN+2NaCl+H2O；

②NaOCN+NaOH+Cl2

CO2+N2+NaCl+H2O；

（1）請配平反應(yīng)（2）的化學(xué)方程式.

（2）某廢水中含NaCN，其濃度為490 mg/L，現(xiàn)用氯氧化法處理.若處理該廢水20 L，使NaCN完全轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，至少需液氯g.

解析 NaOCN+NaOH+Cl2CO2+N2+NaCl+H2O中，N元素化合價由-3價升高為0價，Cl元素化合價由0價降低為1價，由電子守恒及原子守恒可知，該反應(yīng)為2NaOCN+4NaOH+3Cl22CO2+N2↑+6NaCl+2H2O；廢水中NaCN的質(zhì)量0.49 g/L×20 L=9.8 g，物質(zhì)的量為n=mM=9.8 g49 g·mol^-1=0.2 mol，由題中兩個方程式可知，使NaCN完全轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，應(yīng)生成CO、N2，整個過程中C元素化合價由+2價升高為+4價，N元素化合價由

-3價升高為0價，Cl元素化合價由0價降低為-1價，遵循電子轉(zhuǎn)移守恒，則2×n（Cl2）=0.2 mol×（4-2）+0.2 mol×［0-（-3）］，解得n（Cl2）=0.5 mol，故需要氯氣的質(zhì)量為0.5 mol×71 g/mol=35.5 g.

2 優(yōu)先還原

在涉及多種氧化劑的化學(xué)反應(yīng)中，特定的還原劑會首先與其中氧化能力最強(qiáng)的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，直到該氧化劑被完全消耗.隨后，如果還原劑還有剩余，它將繼續(xù)與那些氧化能力較弱的氧化劑進(jìn)行反應(yīng)，遵循氧化能力的遞減順序^[3].常見的有：（1）把鐵粉加入含有Ag+、Fe³⁺、Cu²⁺的混合液中，因氧化性：Ag+gt;Fe³⁺gt;Cu²⁺，故Fe先還原Ag+.（2）鐵粉與稀硝酸反應(yīng)，因氧化性：HNO3gt;Fe³⁺，若鐵粉足量，則先發(fā)生反應(yīng)：Fe+4H++NO-3Fe³⁺+NO↑+2H2O，后發(fā)生反應(yīng)：Fe+2Fe³⁺3Fe²⁺.

例2 某反應(yīng)中反應(yīng)物與生成物有：AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H2O和一種未知物質(zhì)X.

（1）已知KBrO3在反應(yīng)中得到電子，則該反應(yīng)的還原劑是.

（2）已知0.2 mol在反應(yīng)中得到1 mol電子生成X，則X的化學(xué)式為.

（3）根據(jù)上述反應(yīng)可推知.

A.氧化性：KBrO3gt;H3AsO4

B.氧化性：H3AsO4gt;KBrO3

C.還原性：AsH3gt;X

D.還原性：Xgt;AsH3

解析 （1） 當(dāng)KBrO3參與反應(yīng)并得到電子時，溴（Br）的化合價會降低.在所提供的物質(zhì)中，AsH3表現(xiàn)出還原性，意味著砷（As）的化合價在反應(yīng)中會升高.因此正確答案是AsH3.

（2） 假設(shè)X中溴元素的化合價為x，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移的情況，0.2 mol的KBrO3轉(zhuǎn)移了1 mol的電子，可以得到方程0.2 mol×（5-X）=1 mol.解這個方程，得到x=0，表明X是溴單質(zhì).因此正確答案是Br2.

（3） 在這個反應(yīng)中，KBrO3是氧化劑，AsH3是還原劑，氧化產(chǎn)物是AsH3，還原產(chǎn)物Br2.由于氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性，可以得出KBrO3gt;H3AsO4.同樣，由于還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性，可以得出ASH3gt;X（Br2）.因此正確答案是AC.

3 優(yōu)先中和

在溶液中如果存在多種酸性或堿性物質(zhì)，向其中加入堿性或酸性反應(yīng)物時，那些具有更強(qiáng)酸性或堿性的物質(zhì)會優(yōu)先參與中和反應(yīng).如向NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入鹽酸時，先發(fā)生反應(yīng)：NaOH+HClNaCl+H2O，再發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl，最后發(fā)生反應(yīng)：NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O.向某NaOH溶液中通入CO2氣體，發(fā)生反應(yīng)的先后順序?yàn)椋篊O2+2NaOHNa2CO3+H2O，CO2+Na2CO3+H2O2NaHCO3.

例3 向某NaOH溶液中通入CO2氣體后得溶液M，若向M中逐滴加入鹽酸，產(chǎn)生的氣體體積V（CO2）與加入鹽酸的體積V（HCl）的關(guān)系有圖1四種情況，且（b）、（c）、（d）圖中分別有OAlt;AB，OA=AB，OAgt;AB，則下列分析與判斷不正確的是（不計(jì)CO2的溶解）（" ）.

A.M中只有一種溶質(zhì)的有（a）和（c）；

B.M中有兩種溶質(zhì)的只有（d）；

C.（a）中的V（A）和（b）、（c）、（d）圖中顯示的V（B）是相等的；

D.當(dāng)加入鹽酸至不再產(chǎn)生氣體時，所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量相等.

解析 根據(jù)OAlt;AB，OA=AB，OAgt;AB可知M的組成情況：（a）只含NaHCO3、（b）Na2CO3+NaHCO3、Na2CO3、（d）NaOH+Na2CO3，故A判斷正確；有A分析可知，M中有兩種溶質(zhì)的有（b）（d），故B判斷錯誤；氫氧化鈉溶液一定，根據(jù)反應(yīng)過程可知，（a）中的V（A）和（b）、（c）、（d）圖中顯示的V（B）是相等的，故C判斷正確；氫氧化鈉溶液中的鈉元素都進(jìn)入了最終溶液的溶質(zhì)氯化鈉中，故D判斷正確.

4 優(yōu)先放電

用惰性電極電解電解質(zhì)的水溶液時，陽極放電順序?yàn)镾^2-gt;I-gt;Br-gt;Cl-gt;OH-gt;含氧酸根離子gt;F-，還原性強(qiáng)的微粒優(yōu)先失去電子.陰極放電順序?yàn)锳g+gt;Hg²⁺gt;Fe³⁺gt;Cu²⁺gt;H+gt;Pb²⁺gt;Sn²⁺gt;Fe²⁺gt;Zn²⁺gt;Al³⁺gt;Mg²⁺gt;Na+gt;Ca²⁺gt;K+，氧化性強(qiáng)的微粒優(yōu)先得到電子.用活潑金屬做陽極時，則金屬電極優(yōu)先失電子被氧化.

例4 為探究電解過程中的放電規(guī)律，某研究小組如表1所示實(shí)驗(yàn)，下列說法不正確的是（" ）.

A.對比②⑤可知，陰極放電順序是：Cu²⁺gt;H+gt;Na+；

B.對比③⑤可知，陽極放電順序是：Cl-gt;OH-gt;SO^2-4；

C.對比③④可知，陽極是銅時，會先于溶液中的離子放電；

D.對比①⑤可知，電解得到金屬只能用熔融態(tài)，不能用水溶液.

解析 對比②⑤可知，⑤中陰極銅離子放電，陰極放電順序是：Cu²⁺gt;H+，②中陰極氫離子放電，陰極放電順序是：H+gt;Na+，故陰極放電順序是：Cu²⁺gt;H+gt;Na+，故A正確；對比③⑤可知，③中陽極氫氧，根離子放電，陽極放電順序是：OH-gt;SO^2-4，⑤中氯離子放電，陽極放電順序是：Cl-gt;OH-，故陽極放電順序是：Cl-gt;OH-gt;SO^2-4，故B正確；對比③④可知，④中Cu作陽極時，Cu放電，故C正確；對比①⑤可知，電解氯化銅溶液時陰極產(chǎn)物為銅，故D錯誤.

5 結(jié)束語

本文通過對高中化學(xué)反應(yīng)中常見的四種優(yōu)先規(guī)律的探究，幫助學(xué)生更深入地理解和掌握化學(xué)反應(yīng)的先后順序.這些規(guī)律在解題過程中至關(guān)重要，一旦順序出現(xiàn)偏差，結(jié)果就可能出現(xiàn)錯誤.因此，理解和掌握這些優(yōu)先規(guī)律有助于正確解決化學(xué)問題.文章通過理論闡述和實(shí)例分析相結(jié)合的方式，使學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)的優(yōu)先順序有了更清晰的認(rèn)識，為今后解題提供了有力的指導(dǎo).

參考文獻(xiàn)：

［1］張澤覃.高中化學(xué)反應(yīng)原理問題解決路徑 [J].亞太教育，2024（01）：140-142.

[2] 李均良.高中化學(xué)中電極反應(yīng)的規(guī)律及特殊情況分析 [J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（24）：67.

[3] 朱偉麗.高中化學(xué)中對化學(xué)平衡原理的巧用研究 [J].新課程（下），2018（05）：27.

［責(zé)任編輯：季春陽］