依據(jù)酸堿性順序 探尋反應(yīng)之規(guī)律

董金水

摘要：根據(jù)弱酸電離常數(shù)的大小分析并總結(jié)出若干化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，通過具體案例闡明了這些反應(yīng)規(guī)律在解決實(shí)際問題時(shí)的運(yùn)用，從而達(dá)到教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法，提高解決問題的能力。

關(guān)鍵詞： 酸堿性強(qiáng)弱順序；反應(yīng)規(guī)律；反應(yīng)產(chǎn)物

文章編號(hào)：1005–6629（2014）1–0071–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 提出問題

在中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)過程中，有不少學(xué)生感覺化學(xué)難學(xué)，理不清頭緒，其主要是因?yàn)樗麄儧]有找到適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法。例如在初學(xué)“鈉的主要化合物”知識(shí)[1]時(shí)，有些學(xué)生書寫“NaHCO3既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)”的化學(xué)方程式時(shí)，經(jīng)常會(huì)寫錯(cuò)，有的甚至寫成“NaHCO3+NaOH=CO2+Na2O+H2O”等，讓人啼笑皆非；同時(shí)對(duì)于“CO2通入Na2CO3溶液中生成NaHCO3”等知識(shí)，很多學(xué)生不容易理解，化學(xué)方程式的記憶也是靠死記硬背，不得要領(lǐng)。如果我們?cè)谄綍r(shí)的練習(xí)中，善于探尋規(guī)律和技巧，教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的方法，會(huì)起到事半功倍的效果。

2.1 規(guī)律1：“相隔要反應(yīng)，生成中間物”

根據(jù)圖1所示，寫出相應(yīng)的反應(yīng)如下：

（框圖中CO2也可以寫成H2CO3形式）

①HCl+NaHCO3=NaCl+CO2↑+H2O

②NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

③2HCl+Na2CO3=CO2↑+NaCl+H2O

④HCl+Na2CO3=NaCl+NaHCO3

⑤CO2+NaOH=NaHCO3

⑥CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

⑦CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3

其中反應(yīng)①和②兩個(gè)方程式，是關(guān)于NaHCO3的兩性問題。根據(jù)圖1很明顯地看出CO2不在NaHCO3和NaOH之間，而且很快就能找出它們兩者之間的Na2CO3，才是它們之間反應(yīng)的產(chǎn)物。

2.2 規(guī)律2：“反應(yīng)誰過量，產(chǎn)物靠近誰”

我們還能發(fā)現(xiàn)關(guān)于“過量問題”的難點(diǎn)突破，如反應(yīng)③的產(chǎn)物是CO2，距反應(yīng)物HCl較近，則是HCl過量；反應(yīng)④的產(chǎn)物是NaHCO3，距反應(yīng)物HCl較遠(yuǎn)，則是HCl少量，所以，當(dāng)兩個(gè)反應(yīng)物之間有多種產(chǎn)物時(shí)，誰過量，產(chǎn)物就靠近它，即③2HCl（過量）+Na2CO3= CO2↑+NaCl+H2O，④HCl（少量）+Na2CO3=NaCl+ NaHCO3。反應(yīng)⑤和⑥也同理可得：⑤CO2（過量）+ NaOH=NaHCO3，⑥CO2（少量）+2NaOH=Na2CO3+ H2O[3]。

2.3 規(guī)律3：“相鄰不反應(yīng)，兩兩可共存”

按圖1所示的順序，兩兩相鄰的物質(zhì)之間不反應(yīng)，可共存。

HCl與CO2之間可以共存。實(shí)驗(yàn)室用碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)制備CO2時(shí)，CO2中常混有HCl氣體雜質(zhì)。

CO2與NaHCO3也不反應(yīng)。可以用飽和的NaHCO3溶液除去CO2中的HCl雜質(zhì)，就是因?yàn)镃O2不會(huì)被飽和NaHCO3溶液吸收。

NaHCO3與Na2CO3，以及Na2CO3與NaOH之間，都不反應(yīng)，例如NaHCO3與Na2CO3溶液中可以形成緩沖溶液。

3 鞏固規(guī)律

例1 向400 mL 0.1 mol/L的NaOH溶液中通入一定量CO2，充分反應(yīng)后，將所得溶液小心減壓蒸發(fā)，所得不含結(jié)晶水的白色固體成分可能有幾種情況？

分析：此題只提及NaOH的量，但CO2的量有多少？這就涉及過量問題，逐一進(jìn)行討論，在圖1中處CO2和NaOH之間的產(chǎn)物有Na2CO3和NaHCO3。當(dāng)CO2也為0.4 mol時(shí)，恰好反應(yīng)生成NaHCO3；當(dāng)CO2為0.2 mol時(shí)，恰好反應(yīng)生成Na2CO3；如果少于0.2 mol，則NaOH過量，固體應(yīng)該是NaOH和NaHCO3都有；如果在0.2～0.4 mol之間，則NaHCO3和Na2CO3共存；如果大于0.4 mol，則CO2因過量而逸出。因此就可以充分利用圖1所示的酸堿性順序來解決問題，如圖2所示。

第1種情況是NaOH和Na2CO3并存；

第2種情況是只有Na2CO3；

第3種情況是Na2CO3和NaHCO3并存；

第4種情況是只有NaHCO3。

此題只可能有這四種情況，不可能出現(xiàn)NaOH和NaHCO3共存，更不可能這三種固體同時(shí)存在，因?yàn)镹aOH和NaHCO3是不可能同時(shí)在同一種溶液中共存的，兩者要反應(yīng)生成Na2CO3。

4 拓展應(yīng)用

孔子云：“舉一隅，不以三隅反，則不復(fù)也。”由此及彼，我們還可以找出其他順序框圖。經(jīng)查閱相關(guān)資料，常見物質(zhì)的電離常數(shù)（常溫）如下：

H3PO4：Ka1=7.5×10-3；Ka2=6.23×10-8；Ka3=2.2×10-13；

Al（OH）3：Ka=6.3×10-13；Kb=1.38×10-9；

NH3·H2O：Kb=1.76×10-5；

H2S：Ka1=5.7×10-8；Ka2=1.2×10-15；

HClO：Ka=3.0×10-8；

C6H5OH：Ka=1.02×10-10 [4]。

據(jù)此，我們還可以列出下表框圖：

參考文獻(xiàn)：

[1]人民教育出版社等編著.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)1（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2012：52～53.

[2]人民教育出版社等編著.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2012：40～58.

[3]巴君正.多元弱酸電離平衡的討論[J].河南城建學(xué)院學(xué)報(bào)，1998，（2）：34.

[4]北京師范大學(xué)等編著.無機(jī)化學(xué)（上冊(cè)第四版）[M].北京：高等教育出版社，2002：409～413.

摘要：根據(jù)弱酸電離常數(shù)的大小分析并總結(jié)出若干化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，通過具體案例闡明了這些反應(yīng)規(guī)律在解決實(shí)際問題時(shí)的運(yùn)用，從而達(dá)到教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法，提高解決問題的能力。

關(guān)鍵詞： 酸堿性強(qiáng)弱順序；反應(yīng)規(guī)律；反應(yīng)產(chǎn)物

文章編號(hào)：1005–6629（2014）1–0071–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 提出問題

在中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)過程中，有不少學(xué)生感覺化學(xué)難學(xué)，理不清頭緒，其主要是因?yàn)樗麄儧]有找到適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法。例如在初學(xué)“鈉的主要化合物”知識(shí)[1]時(shí)，有些學(xué)生書寫“NaHCO3既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)”的化學(xué)方程式時(shí)，經(jīng)常會(huì)寫錯(cuò)，有的甚至寫成“NaHCO3+NaOH=CO2+Na2O+H2O”等，讓人啼笑皆非；同時(shí)對(duì)于“CO2通入Na2CO3溶液中生成NaHCO3”等知識(shí)，很多學(xué)生不容易理解，化學(xué)方程式的記憶也是靠死記硬背，不得要領(lǐng)。如果我們?cè)谄綍r(shí)的練習(xí)中，善于探尋規(guī)律和技巧，教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的方法，會(huì)起到事半功倍的效果。

2.1 規(guī)律1：“相隔要反應(yīng)，生成中間物”

根據(jù)圖1所示，寫出相應(yīng)的反應(yīng)如下：

（框圖中CO2也可以寫成H2CO3形式）

①HCl+NaHCO3=NaCl+CO2↑+H2O

②NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

③2HCl+Na2CO3=CO2↑+NaCl+H2O

④HCl+Na2CO3=NaCl+NaHCO3

⑤CO2+NaOH=NaHCO3

⑥CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

⑦CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3

其中反應(yīng)①和②兩個(gè)方程式，是關(guān)于NaHCO3的兩性問題。根據(jù)圖1很明顯地看出CO2不在NaHCO3和NaOH之間，而且很快就能找出它們兩者之間的Na2CO3，才是它們之間反應(yīng)的產(chǎn)物。

2.2 規(guī)律2：“反應(yīng)誰過量，產(chǎn)物靠近誰”

我們還能發(fā)現(xiàn)關(guān)于“過量問題”的難點(diǎn)突破，如反應(yīng)③的產(chǎn)物是CO2，距反應(yīng)物HCl較近，則是HCl過量；反應(yīng)④的產(chǎn)物是NaHCO3，距反應(yīng)物HCl較遠(yuǎn)，則是HCl少量，所以，當(dāng)兩個(gè)反應(yīng)物之間有多種產(chǎn)物時(shí)，誰過量，產(chǎn)物就靠近它，即③2HCl（過量）+Na2CO3= CO2↑+NaCl+H2O，④HCl（少量）+Na2CO3=NaCl+ NaHCO3。反應(yīng)⑤和⑥也同理可得：⑤CO2（過量）+ NaOH=NaHCO3，⑥CO2（少量）+2NaOH=Na2CO3+ H2O[3]。

2.3 規(guī)律3：“相鄰不反應(yīng)，兩兩可共存”

按圖1所示的順序，兩兩相鄰的物質(zhì)之間不反應(yīng)，可共存。

HCl與CO2之間可以共存。實(shí)驗(yàn)室用碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)制備CO2時(shí)，CO2中常混有HCl氣體雜質(zhì)。

CO2與NaHCO3也不反應(yīng)。可以用飽和的NaHCO3溶液除去CO2中的HCl雜質(zhì)，就是因?yàn)镃O2不會(huì)被飽和NaHCO3溶液吸收。

NaHCO3與Na2CO3，以及Na2CO3與NaOH之間，都不反應(yīng)，例如NaHCO3與Na2CO3溶液中可以形成緩沖溶液。

3 鞏固規(guī)律

例1 向400 mL 0.1 mol/L的NaOH溶液中通入一定量CO2，充分反應(yīng)后，將所得溶液小心減壓蒸發(fā)，所得不含結(jié)晶水的白色固體成分可能有幾種情況？

分析：此題只提及NaOH的量，但CO2的量有多少？這就涉及過量問題，逐一進(jìn)行討論，在圖1中處CO2和NaOH之間的產(chǎn)物有Na2CO3和NaHCO3。當(dāng)CO2也為0.4 mol時(shí)，恰好反應(yīng)生成NaHCO3；當(dāng)CO2為0.2 mol時(shí)，恰好反應(yīng)生成Na2CO3；如果少于0.2 mol，則NaOH過量，固體應(yīng)該是NaOH和NaHCO3都有；如果在0.2～0.4 mol之間，則NaHCO3和Na2CO3共存；如果大于0.4 mol，則CO2因過量而逸出。因此就可以充分利用圖1所示的酸堿性順序來解決問題，如圖2所示。

第1種情況是NaOH和Na2CO3并存；

第2種情況是只有Na2CO3；

第3種情況是Na2CO3和NaHCO3并存；

第4種情況是只有NaHCO3。

此題只可能有這四種情況，不可能出現(xiàn)NaOH和NaHCO3共存，更不可能這三種固體同時(shí)存在，因?yàn)镹aOH和NaHCO3是不可能同時(shí)在同一種溶液中共存的，兩者要反應(yīng)生成Na2CO3。

4 拓展應(yīng)用

孔子云：“舉一隅，不以三隅反，則不復(fù)也。”由此及彼，我們還可以找出其他順序框圖。經(jīng)查閱相關(guān)資料，常見物質(zhì)的電離常數(shù)（常溫）如下：

H3PO4：Ka1=7.5×10-3；Ka2=6.23×10-8；Ka3=2.2×10-13；

Al（OH）3：Ka=6.3×10-13；Kb=1.38×10-9；

NH3·H2O：Kb=1.76×10-5；

H2S：Ka1=5.7×10-8；Ka2=1.2×10-15；

HClO：Ka=3.0×10-8；

C6H5OH：Ka=1.02×10-10 [4]。

據(jù)此，我們還可以列出下表框圖：

參考文獻(xiàn)：

[1]人民教育出版社等編著.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)1（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2012：52～53.

[2]人民教育出版社等編著.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2012：40～58.

[3]巴君正.多元弱酸電離平衡的討論[J].河南城建學(xué)院學(xué)報(bào)，1998，（2）：34.

[4]北京師范大學(xué)等編著.無機(jī)化學(xué)（上冊(cè)第四版）[M].北京：高等教育出版社，2002：409～413.

摘要：根據(jù)弱酸電離常數(shù)的大小分析并總結(jié)出若干化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，通過具體案例闡明了這些反應(yīng)規(guī)律在解決實(shí)際問題時(shí)的運(yùn)用，從而達(dá)到教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法，提高解決問題的能力。

關(guān)鍵詞： 酸堿性強(qiáng)弱順序；反應(yīng)規(guī)律；反應(yīng)產(chǎn)物

文章編號(hào)：1005–6629（2014）1–0071–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 提出問題

在中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)過程中，有不少學(xué)生感覺化學(xué)難學(xué)，理不清頭緒，其主要是因?yàn)樗麄儧]有找到適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法。例如在初學(xué)“鈉的主要化合物”知識(shí)[1]時(shí)，有些學(xué)生書寫“NaHCO3既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)”的化學(xué)方程式時(shí)，經(jīng)常會(huì)寫錯(cuò)，有的甚至寫成“NaHCO3+NaOH=CO2+Na2O+H2O”等，讓人啼笑皆非；同時(shí)對(duì)于“CO2通入Na2CO3溶液中生成NaHCO3”等知識(shí)，很多學(xué)生不容易理解，化學(xué)方程式的記憶也是靠死記硬背，不得要領(lǐng)。如果我們?cè)谄綍r(shí)的練習(xí)中，善于探尋規(guī)律和技巧，教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的方法，會(huì)起到事半功倍的效果。

2.1 規(guī)律1：“相隔要反應(yīng)，生成中間物”

根據(jù)圖1所示，寫出相應(yīng)的反應(yīng)如下：

（框圖中CO2也可以寫成H2CO3形式）

①HCl+NaHCO3=NaCl+CO2↑+H2O

②NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

③2HCl+Na2CO3=CO2↑+NaCl+H2O

④HCl+Na2CO3=NaCl+NaHCO3

⑤CO2+NaOH=NaHCO3

⑥CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

⑦CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3

其中反應(yīng)①和②兩個(gè)方程式，是關(guān)于NaHCO3的兩性問題。根據(jù)圖1很明顯地看出CO2不在NaHCO3和NaOH之間，而且很快就能找出它們兩者之間的Na2CO3，才是它們之間反應(yīng)的產(chǎn)物。

2.2 規(guī)律2：“反應(yīng)誰過量，產(chǎn)物靠近誰”

我們還能發(fā)現(xiàn)關(guān)于“過量問題”的難點(diǎn)突破，如反應(yīng)③的產(chǎn)物是CO2，距反應(yīng)物HCl較近，則是HCl過量；反應(yīng)④的產(chǎn)物是NaHCO3，距反應(yīng)物HCl較遠(yuǎn)，則是HCl少量，所以，當(dāng)兩個(gè)反應(yīng)物之間有多種產(chǎn)物時(shí)，誰過量，產(chǎn)物就靠近它，即③2HCl（過量）+Na2CO3= CO2↑+NaCl+H2O，④HCl（少量）+Na2CO3=NaCl+ NaHCO3。反應(yīng)⑤和⑥也同理可得：⑤CO2（過量）+ NaOH=NaHCO3，⑥CO2（少量）+2NaOH=Na2CO3+ H2O[3]。

2.3 規(guī)律3：“相鄰不反應(yīng)，兩兩可共存”

按圖1所示的順序，兩兩相鄰的物質(zhì)之間不反應(yīng)，可共存。

HCl與CO2之間可以共存。實(shí)驗(yàn)室用碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)制備CO2時(shí)，CO2中常混有HCl氣體雜質(zhì)。

CO2與NaHCO3也不反應(yīng)。可以用飽和的NaHCO3溶液除去CO2中的HCl雜質(zhì)，就是因?yàn)镃O2不會(huì)被飽和NaHCO3溶液吸收。

NaHCO3與Na2CO3，以及Na2CO3與NaOH之間，都不反應(yīng)，例如NaHCO3與Na2CO3溶液中可以形成緩沖溶液。

3 鞏固規(guī)律

例1 向400 mL 0.1 mol/L的NaOH溶液中通入一定量CO2，充分反應(yīng)后，將所得溶液小心減壓蒸發(fā)，所得不含結(jié)晶水的白色固體成分可能有幾種情況？

分析：此題只提及NaOH的量，但CO2的量有多少？這就涉及過量問題，逐一進(jìn)行討論，在圖1中處CO2和NaOH之間的產(chǎn)物有Na2CO3和NaHCO3。當(dāng)CO2也為0.4 mol時(shí)，恰好反應(yīng)生成NaHCO3；當(dāng)CO2為0.2 mol時(shí)，恰好反應(yīng)生成Na2CO3；如果少于0.2 mol，則NaOH過量，固體應(yīng)該是NaOH和NaHCO3都有；如果在0.2～0.4 mol之間，則NaHCO3和Na2CO3共存；如果大于0.4 mol，則CO2因過量而逸出。因此就可以充分利用圖1所示的酸堿性順序來解決問題，如圖2所示。

第1種情況是NaOH和Na2CO3并存；

第2種情況是只有Na2CO3；

第3種情況是Na2CO3和NaHCO3并存；

第4種情況是只有NaHCO3。

此題只可能有這四種情況，不可能出現(xiàn)NaOH和NaHCO3共存，更不可能這三種固體同時(shí)存在，因?yàn)镹aOH和NaHCO3是不可能同時(shí)在同一種溶液中共存的，兩者要反應(yīng)生成Na2CO3。

4 拓展應(yīng)用

孔子云：“舉一隅，不以三隅反，則不復(fù)也。”由此及彼，我們還可以找出其他順序框圖。經(jīng)查閱相關(guān)資料，常見物質(zhì)的電離常數(shù)（常溫）如下：

H3PO4：Ka1=7.5×10-3；Ka2=6.23×10-8；Ka3=2.2×10-13；

Al（OH）3：Ka=6.3×10-13；Kb=1.38×10-9；

NH3·H2O：Kb=1.76×10-5；

H2S：Ka1=5.7×10-8；Ka2=1.2×10-15；

HClO：Ka=3.0×10-8；

C6H5OH：Ka=1.02×10-10 [4]。

據(jù)此，我們還可以列出下表框圖：

參考文獻(xiàn)：

[1]人民教育出版社等編著.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)1（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2012：52～53.

[2]人民教育出版社等編著.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2012：40～58.

[3]巴君正.多元弱酸電離平衡的討論[J].河南城建學(xué)院學(xué)報(bào)，1998，（2）：34.

[4]北京師范大學(xué)等編著.無機(jī)化學(xué)（上冊(cè)第四版）[M].北京：高等教育出版社，2002：409～413.