反應條件對化學反應產物的影響及其教學

文章編號：1005－6629(2007)12－0006－03中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C

化學變化總是在一定條件下發生的。由于反應條件不同導致化學反應產物不同，是常有的現象。

1中學化學中由于反應條件不同導致產物不同的主要類型

一般來說，中學化學中，由于反應條件不同導致化學反應產物不同的情況主要有下列幾種類型：

1.1 反應物用量不同導致產物不同

1.1.1“未充分反應產物”能跟過量的酸(或堿)繼續反應而生成新的化合物。例如：

(1)鋁鹽溶液跟強堿溶液反應時，由于強堿溶液的相對用量不同，可能生成氫氧化鋁沉淀或者偏鋁酸鹽溶液。

(2)偏鋁酸鈉與酸反應，由于酸的用量不同可生成氫氧化鋁或鋁鹽溶液。

(3)碳酸鈉跟鹽酸反應，因滴加的鹽酸稀而少或過量，生成碳酸氫鈉或二氧化碳。

(4)在石灰水中通入適量的二氧化碳，生成白色的碳酸鈣沉淀；通入過量的二氧化碳，則得碳酸氫鈣溶液。

(5)多元酸與堿反應，由于堿的用量不同可生成不同的酸式鹽。例如：磷酸與氫氧化鈉的物質的量之比由1∶1逐漸變為1∶3時，主要產物由磷酸二氫鈉逐漸變為磷酸氫二鈉，直至變為磷酸鈉。

(6)五氯化磷在水量不足時，部分水解生成三氯氧磷和氯化氫；在過量水中則完全水解生成磷酸和氯化氫。

1.1.2“未充分反應產物”能跟過量的氧化劑(或還原劑)繼續反應而生成新的化合物。例如：

(1)硫化氫在空氣不充足時燃燒析出硫；在空氣充足的條件下燃燒生成二氧化硫和水。

(2)氧氣不足時，烴類燃燒生成炭、一氧化碳和水；而氧氣充足時，燃燒生成二氧化碳和水。特別是，某些元素具有可變化合價，隨著反應物用量不同，可以生成價態不同的化合物。例如：

(3)炭在氧氣或空氣里不充分燃燒時生成一氧化碳；充分燃燒時生成二氧化碳。

(4)磷在不充足的氯氣中燃燒生成三氯化磷；在過量的氯氣中燃燒生成五氯化磷。

(5)鐵與過量稀硝酸反應生成一氧化氮和硝酸鐵；鐵與不足量稀硝酸反應可能生成一氧化氮和硝酸亞鐵。

1.1.3“未充分反應產物”能跟過量的反應物發生其他類型的反應

例如，硝酸銀溶液與氨水反應，氨水不過量時生成氧化銀沉淀；氨水過量時發生配合反應，生成銀氨溶液。

1.2 反應物濃度不同導致產物不同

一些物質的某種性質在濃度不同時表現出不同的強度，由此可導致生成不同的產物。例如，不同濃度的氧化性強酸的氧化性不同，它們在跟金屬反應時可以生成不同的產物：

(1)濃硝酸跟銅反應，HNO3被還原為NO2；稀硝酸跟銅反應，HNO3被還原為NO。

(2)濃硫酸能跟銅反應，稀硫酸不跟銅反應；濃硫酸不跟鐵、鋁反應(常溫下鈍化)，稀硫酸能跟鐵、鋁反應。

1.3 反應物狀態不同導致產物不同

對于相同的反應物，在不同的聚集狀態下，反應可能發生，也可能不發生。

例如，硝酸鈉與硫酸在溶液中不會發生反應，但是硝酸鈉固體與濃硫酸微熱下可以生成硝酸：

這跟平衡的移動有關。如果溫度過高，則由于生成的硝酸分解，而得不到硝酸。

又如，在氣相時，碘化氫和硫反應生成硫化氫和碘；在水溶液中反應反向進行：硫化氫和碘反應生成碘化氫和硫。這跟碘化氫有較高的水化熱有關。

某些物質在分散狀態時，由于具有較高的比表面化學活性大增，能夠發生在通常狀態下不能發生的反應。例如，納米狀態的銅、鋁等超細金屬粉末能在空氣中自燃，甚至發生爆炸。

此外，一些物質的不同晶型，甚至制取時是否經過加熱，都可能影響其反應活性。

1.4 介質不同導致反應產物不同

(1)介質不同對反應產物的影響。例如：

鹵代烴與氫氧化鈉的水溶液共熱發生取代反應(水解反應)；與氫氧化鈉的醇溶液共熱發生消去反應。例如：溴乙烷在NaOH水溶液中加熱生成乙醇，發生取代反應；但在NaOH醇溶液中加熱生成乙烯，發生消去反應，其原因往往跟反應機理有關。

(2)介質的pH可以影響反應產物。例如：

高錳酸鉀在不同酸堿性條件下的反應，其產物是不相同的：在堿性溶液中生成MnO42-，在中性溶液中生成棕色的MnO2固體，在酸性溶液中生成肉色(近乎無色)的Mn2+，其原因跟溶液pH不同時，電極反應及電極電勢不同有關。

1.5 溫度不同導致產物不同

在這類反應中，有些是由于產物在不同溫度下的穩定性不同而引起。例如：

(1)炭跟足量氧氣反應通常生成二氧化碳，但在高溫下生成一氧化碳。

(2)鐵在氧氣中燃燒通常生成黑色的四氧化三鐵，但在高溫時(例如煉鋼時在鋼水中吹氧)生成氧化亞鐵。

(3)氯氣通入冷的氫氧化鈉溶液中，生成次氯酸鈉；通入熱的氫氧化鈉溶液中則生成氯酸鈉。

(4)硝酸銨受熱分解產生一氧化二氮；如果加熱溫度高于300℃，則一氧化二氮又分解為氮氣和氧氣。

有些是由于其他原因而引起。例如：

(5)五氧化二磷跟冷水反應生成偏磷酸；跟熱水反應生成正磷酸。

(6)乙醇和濃硫酸加熱到170℃左右，發生分子內脫水生成乙烯；如果在140℃左右共熱，則發生分子間脫水生成乙醚。

1.6 催化劑不同導致反應產物不同。

由于催化劑不同而導致反應產物不同，這種現象在有機化學中很常見。產生這種現象的原因跟催化機理有關，特定的催化劑往往能使平行反應中的某一個成為優勢反應。例如：

(1)氨跟氧反應，可以分別生成氮氣、一氧化二氮和一氧化氮。不使用催化劑時，以生成氮氣為主；使用鉑銠催化劑可以使生成一氧化氮的反應加快，一氧化氮成為主要產物。

(2)一氧化碳和氫氣在三氧化二鉻和氧化鋅做催化劑的情況下，生成甲醇；在鐵、鈷或鎳做催化劑的情況下，生成甲烷。

(3)乙烯的氧化反應：乙烯在空氣里燃燒，生成二氧化碳和水；在一定溫度和壓強下，用氯化鈀和氯化銅作催化劑，乙烯可被空氣直接氧化成乙醛；乙烯在銀做催化劑，加熱到200～300℃的情況下，被空氣中的氧直接氧化為環氧乙烷。

(4)乙醇的氧化反應：乙醇在空氣里燃燒，生成二氧化碳和水；在加熱和銅或銀的催化作用下，乙醇被空氣氧化生成乙醛。

1.7 其他條件導致反應產物不同

光照、微波輻射等可以使反應物分子中的特定部位活性大增從而影響反應產物。例如：用FeCl3作催化劑時，苯跟氯氣發生取代反應生成氯苯；在紫外光照射條件下，苯跟氯氣起加成反應，生成六氯環己烷。

1.8滴加溶液等操作順序不同導致反應產物不同

操作順序不同有時也會影響反應產物。例如：

在鑒定I-離子存在時，若將氯水滴加到含I-離子和CCl4的混合液中，振蕩后CCl4層顯紫色，表明生成單質碘。若將數滴含I-離子和CCl4的混合液滴加到氯水中，則CCl4層不會顯紫色而仍是無色。這是因為氯水過量，將碘單質氧化為碘酸。

至于操作順序不同影響反應產物狀態，這種情況就更多了。例如：

鹽酸向Na2SiO3溶液中滴加，產生白色膠狀沉淀；Na2SiO3溶液向鹽酸中滴加，形成無色透明溶液(膠體)。

2如何對反應條件不同導致產物不同的現象進行梳理、總結

用機械記憶的方法來學習反應條件不同導致產物不同的現象，效果往往不好，并且會嚴重影響學生學習化學的興趣。因此，對反應條件不同導致產物不同的現象進行梳理、總結時，必須講究方法。下列措施可以供教師參考。

2.1多分散、少集中，分散與總結梳理相結合

在平時教學中，要引導學生注意并記憶有關反應的條件，使記憶任務分散；并在出現反應物相同但產物不同的反應時，注意啟發、引導學生與已經學過的化學反應進行反應條件的對比，由學生自己得出結論。對于反應條件不同導致產物不同的不同類型，應盡量分散出現，切忌集中地同時介紹給學生。

在臨近畢業的集中復習階段，可以采用專題復習形式集中進行總結、梳理。但是，集中總結、梳理一定要有平時的分散總結、梳理做基礎。同時，要抓住重點，著重對學生平時錯誤較多的類型進行總結、梳理。

2.2盡可能讓學生了解反應條件是怎樣影響反應產物的

對于原理不太復雜的類型(例如跟反應物濃度、“未充分反應產物”的性質、某些物質的熱穩定性等有關的反應類型)，可以引導學生了解為什么反應條件不同會使產物不同，由此加深學生對有關物質和反應的了解與認識。另一方面，對于原理很復雜、超出中學化學范圍、學生又難以接受的情況(例如涉及復雜的反應機理、催化機理時)，不必花費精力讓學生弄清其中的具體原因。

2.3用比較、完成實踐任務等方法強化學生記憶

比較的方法可以強化學生對反應條件和反應產物不同的印象，宜多采用。設計適當的實驗或其他實踐性任務、實踐性問題等要求學生完成或解決，有利于學生強化記憶。

2.4使學生成為梳理、總結的主體，學會用梳理、總結的方法學習

對反應條件不同導致產物不同的現象進行梳理、總結時，要注意發動學生自己進行梳理、總結，并且在跟同學交流過程中加以完善，在梳理、總結中逐步學會這種學習方法；而不是簡單地聽老師講、簡單地抄筆記背筆記，因為這種方法效果很差。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文?！?/p>