依據酸堿性順序 探尋反應之規律
2014-02-20 18:45:00董金水
化學教學 2014年1期
董金水
摘要：根據弱酸電離常數的大小分析并總結出若干化學反應規律，通過具體案例闡明了這些反應規律在解決實際問題時的運用，從而達到教會學生學習方法，提高解決問題的能力。
關鍵詞： 酸堿性強弱順序；反應規律；反應產物
文章編號：1005–6629（2014）1–0071–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
1 提出問題
在中學化學學習過程中，有不少學生感覺化學難學，理不清頭緒，其主要是因為他們沒有找到適當的學習方法。例如在初學“鈉的主要化合物”知識[1]時，有些學生書寫“NaHCO3既能與強酸反應，又能與強堿反應”的化學方程式時，經常會寫錯，有的甚至寫成“NaHCO3+NaOH=CO2+Na2O+H2O”等，讓人啼笑皆非；同時對于“CO2通入Na2CO3溶液中生成NaHCO3”等知識，很多學生不容易理解，化學方程式的記憶也是靠死記硬背，不得要領。如果我們在平時的練習中，善于探尋規律和技巧，教會學生學習化學的方法，會起到事半功倍的效果。
2.1 規律1：“相隔要反應，生成中間物”
根據圖1所示，寫出相應的反應如下：
（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①和②兩個方程式，是關于NaHCO3的兩性問題。根據圖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，才是它們之間反應的產物。
2.2 規律2：“反應誰過量，產物靠近誰”
我們還能發現關于“過量問題”的難點突破，如反應③的產物是CO2，距反應物HCl較近，則是HCl過量；反應④的產物是NaHCO3，距反應物HCl較遠，則是HCl少量，所以，當兩個反應物之間有多種產物時，誰過量，產物就靠近它，即③2HCl（過量）+Na2CO3= CO2↑+NaCl+H2O，④HCl（少量）+Na2CO3=NaCl+ NaHCO3。反應⑤和⑥也同理可得：⑤CO2（過量）+ NaOH=NaHCO3，⑥CO2（少量）+2NaOH=Na2CO3+ H2O[3]。
2.3 規律3：“相鄰不反應，兩兩可共存”
按圖1所示的順序，兩兩相鄰的物質之間不反應，可共存。
HCl與CO2之間可以共存。實驗室用碳酸鈣與鹽酸反應制備CO2時，CO2中常混有HCl氣體雜質。
CO2與NaHCO3也不反應。可以用飽和的NaHCO3溶液除去CO2中的HCl雜質，就是因為CO2不會被飽和NaHCO3溶液吸收。
NaHCO3與Na2CO3，以及Na2CO3與NaOH之間，都不反應，例如NaHCO3與Na2CO3溶液中可以形成緩沖溶液。
3 鞏固規律
例1 向400 mL 0.1 mol/L的NaOH溶液中通入一定量CO2，充分反應后，將所得溶液小心減壓蒸發，所得不含結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，逐一進行討論，在圖1中處CO2和NaOH之間的產物有Na2CO3和NaHCO3。當CO2也為0.4 mol時，恰好反應生成NaHCO3；當CO2為0.2 mol時，恰好反應生成Na2CO3；如果少于0.2 mol，則NaOH過量，固體應該是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NaOH和NaHCO3共存，更不可能這三種固體同時存在，因為NaOH和NaHCO3是不可能同時在同一種溶液中共存的，兩者要反應生成Na2CO3。
4 拓展應用
孔子云：“舉一隅，不以三隅反，則不復也。”由此及彼，我們還可以找出其他順序框圖。經查閱相關資料，常見物質的電離常數（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]。
據此，我們還可以列出下表框圖：
參考文獻：
[1]人民教育出版社等編著.普通高中課程標準實驗教科書·化學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.普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理（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].河南城建學院學報，1998，（2）：34.
[4]北京師范大學等編著.無機化學（上冊第四版）[M].北京：高等教育出版社，2002：409～413.
摘要：根據弱酸電離常數的大小分析并總結出若干化學反應規律，通過具體案例闡明了這些反應規律在解決實際問題時的運用，從而達到教會學生學習方法，提高解決問題的能力。
關鍵詞： 酸堿性強弱順序；反應規律；反應產物
文章編號：1005–6629（2014）1–0071–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
1 提出問題
在中學化學學習過程中，有不少學生感覺化學難學，理不清頭緒，其主要是因為他們沒有找到適當的學習方法。例如在初學“鈉的主要化合物”知識[1]時，有些學生書寫“NaHCO3既能與強酸反應，又能與強堿反應”的化學方程式時，經常會寫錯，有的甚至寫成“NaHCO3+NaOH=CO2+Na2O+H2O”等，讓人啼笑皆非；同時對于“CO2通入Na2CO3溶液中生成NaHCO3”等知識，很多學生不容易理解，化學方程式的記憶也是靠死記硬背，不得要領。如果我們在平時的練習中，善于探尋規律和技巧，教會學生學習化學的方法，會起到事半功倍的效果。
2.1 規律1：“相隔要反應，生成中間物”
根據圖1所示，寫出相應的反應如下：
（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①和②兩個方程式，是關于NaHCO3的兩性問題。根據圖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，才是它們之間反應的產物。
2.2 規律2：“反應誰過量，產物靠近誰”
我們還能發現關于“過量問題”的難點突破，如反應③的產物是CO2，距反應物HCl較近，則是HCl過量；反應④的產物是NaHCO3，距反應物HCl較遠，則是HCl少量，所以，當兩個反應物之間有多種產物時，誰過量，產物就靠近它，即③2HCl（過量）+Na2CO3= CO2↑+NaCl+H2O，④HCl（少量）+Na2CO3=NaCl+ NaHCO3。反應⑤和⑥也同理可得：⑤CO2（過量）+ NaOH=NaHCO3，⑥CO2（少量）+2NaOH=Na2CO3+ H2O[3]。
2.3 規律3：“相鄰不反應，兩兩可共存”
按圖1所示的順序，兩兩相鄰的物質之間不反應，可共存。
HCl與CO2之間可以共存。實驗室用碳酸鈣與鹽酸反應制備CO2時，CO2中常混有HCl氣體雜質。
CO2與NaHCO3也不反應。可以用飽和的NaHCO3溶液除去CO2中的HCl雜質，就是因為CO2不會被飽和NaHCO3溶液吸收。
NaHCO3與Na2CO3，以及Na2CO3與NaOH之間，都不反應，例如NaHCO3與Na2CO3溶液中可以形成緩沖溶液。
3 鞏固規律
例1 向400 mL 0.1 mol/L的NaOH溶液中通入一定量CO2，充分反應后，將所得溶液小心減壓蒸發，所得不含結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，逐一進行討論，在圖1中處CO2和NaOH之間的產物有Na2CO3和NaHCO3。當CO2也為0.4 mol時，恰好反應生成NaHCO3；當CO2為0.2 mol時，恰好反應生成Na2CO3；如果少于0.2 mol，則NaOH過量，固體應該是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NaOH和NaHCO3共存，更不可能這三種固體同時存在，因為NaOH和NaHCO3是不可能同時在同一種溶液中共存的，兩者要反應生成Na2CO3。
4 拓展應用
孔子云：“舉一隅，不以三隅反，則不復也。”由此及彼，我們還可以找出其他順序框圖。經查閱相關資料，常見物質的電離常數（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]。
據此，我們還可以列出下表框圖：
參考文獻：
[1]人民教育出版社等編著.普通高中課程標準實驗教科書·化學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.普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理（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].河南城建學院學報，1998，（2）：34.
[4]北京師范大學等編著.無機化學（上冊第四版）[M].北京：高等教育出版社，2002：409～413.
摘要：根據弱酸電離常數的大小分析并總結出若干化學反應規律，通過具體案例闡明了這些反應規律在解決實際問題時的運用，從而達到教會學生學習方法，提高解決問題的能力。
關鍵詞： 酸堿性強弱順序；反應規律；反應產物
文章編號：1005–6629（2014）1–0071–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
1 提出問題
在中學化學學習過程中，有不少學生感覺化學難學，理不清頭緒，其主要是因為他們沒有找到適當的學習方法。例如在初學“鈉的主要化合物”知識[1]時，有些學生書寫“NaHCO3既能與強酸反應，又能與強堿反應”的化學方程式時，經常會寫錯，有的甚至寫成“NaHCO3+NaOH=CO2+Na2O+H2O”等，讓人啼笑皆非；同時對于“CO2通入Na2CO3溶液中生成NaHCO3”等知識，很多學生不容易理解，化學方程式的記憶也是靠死記硬背，不得要領。如果我們在平時的練習中，善于探尋規律和技巧，教會學生學習化學的方法，會起到事半功倍的效果。
2.1 規律1：“相隔要反應，生成中間物”
根據圖1所示，寫出相應的反應如下：
（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①和②兩個方程式，是關于NaHCO3的兩性問題。根據圖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，才是它們之間反應的產物。
2.2 規律2：“反應誰過量，產物靠近誰”
我們還能發現關于“過量問題”的難點突破，如反應③的產物是CO2，距反應物HCl較近，則是HCl過量；反應④的產物是NaHCO3，距反應物HCl較遠，則是HCl少量，所以，當兩個反應物之間有多種產物時，誰過量，產物就靠近它，即③2HCl（過量）+Na2CO3= CO2↑+NaCl+H2O，④HCl（少量）+Na2CO3=NaCl+ NaHCO3。反應⑤和⑥也同理可得：⑤CO2（過量）+ NaOH=NaHCO3，⑥CO2（少量）+2NaOH=Na2CO3+ H2O[3]。
2.3 規律3：“相鄰不反應，兩兩可共存”
按圖1所示的順序，兩兩相鄰的物質之間不反應，可共存。
HCl與CO2之間可以共存。實驗室用碳酸鈣與鹽酸反應制備CO2時，CO2中常混有HCl氣體雜質。
CO2與NaHCO3也不反應。可以用飽和的NaHCO3溶液除去CO2中的HCl雜質，就是因為CO2不會被飽和NaHCO3溶液吸收。
NaHCO3與Na2CO3，以及Na2CO3與NaOH之間，都不反應，例如NaHCO3與Na2CO3溶液中可以形成緩沖溶液。
3 鞏固規律
例1 向400 mL 0.1 mol/L的NaOH溶液中通入一定量CO2，充分反應后，將所得溶液小心減壓蒸發，所得不含結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，逐一進行討論，在圖1中處CO2和NaOH之間的產物有Na2CO3和NaHCO3。當CO2也為0.4 mol時，恰好反應生成NaHCO3；當CO2為0.2 mol時，恰好反應生成Na2CO3；如果少于0.2 mol，則NaOH過量，固體應該是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NaOH和NaHCO3共存，更不可能這三種固體同時存在，因為NaOH和NaHCO3是不可能同時在同一種溶液中共存的，兩者要反應生成Na2CO3。
4 拓展應用
孔子云：“舉一隅，不以三隅反，則不復也。”由此及彼，我們還可以找出其他順序框圖。經查閱相關資料，常見物質的電離常數（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]。
據此，我們還可以列出下表框圖：
參考文獻：
[1]人民教育出版社等編著.普通高中課程標準實驗教科書·化學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.普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理（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].河南城建學院學報，1998，（2）：34.
[4]北京師范大學等編著.無機化學（上冊第四版）[M].北京：高等教育出版社，2002：409～413.
