化学反应的先后顺序

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如何判断一种物质与多种物质发生化学反应的先后顺序?化学反应中的“强制弱”规律是普遍存在的,强者优先反应的原则也是必然的。对于酸、碱、盐、氧化物间的反应必须掌握何者酸性强或何者碱性强,对于氧化还原反应必须掌握何者氧化性强或何者还原性强,对于沉淀反应必须掌握何者溶度积小,等等。只有注意了反应的先后顺序并依此原则分析,就能正确书写好有关反应的化学方程式。

一、酸、碱、盐、氧化物间的非氧化还原反应

例1.将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、K[A1(OH)4]的混合溶液中,生成沉淀的物质的量与通入CO2的体积的关系可表示为()

解析:这是酸性气体CO2分别与一组碱性物质发生的化学反应,碱性强者优先反应,题设所给的三种溶液与反应生成的K2CO3、BaCO3碱性强弱顺序为:Ba(OH)2﹥KOH﹥K[A1(OH)4]﹥K2CO3﹥BaCO3,故通入CO2发生反应的先后顺序为:①CO2+Ba(OH)2==BaCO3↓+H2O②CO2+2KOH==K2CO3+H2O

③CO2+2K[A1(OH)4]==K2CO3+H2O+2Al(OH)3↓

④CO2+K2CO3+H2O==2KHCO3 ⑤BaCO3+CO2+H2O==Ba(HCO3)2

结合各反应原理,显然,正确答案为C。

可能大量含有的阳离子 H+ NH4+ Al3+ K+

可能大量含有的阴离子 Cl- Br- I- ClO- AlO2-

往该溶液中逐滴加入NaOH溶液并适当加热,产生沉淀和气体的物质的量(n)与加入NaOH溶液的体积(V)的关系如右图所示。则该溶液中确定含有的离子有_______________;不能确定是否含有的阳离子有__________,要确定其存在

可补充做的实验是_____。

解析:这是NaOH溶液分别与一组呈酸性的离子发生的化学反应,酸性强者优先反应,题设呈酸性的三种阳离子与生成Al(OH)3的酸性强弱顺序为:H+﹥Al3+﹥NH4+﹥Al (OH)3,故逐滴加入NaOH溶液发生离子反应的先后顺序为:

①OH-+ H+==H2O ②3OH-+Al3+==Al(OH)3↓

③OH-+NH4+ NH3↑+H2O④OH-+Al(OH)3==[Al(OH)4]-

结合四个离子反应分析图像:最初加入NaOH既没有沉淀生成,也没有气体生成,则该溶液中含有H+;曲线上升说明此时加入NaOH生成沉淀,则该溶液中含有Al3+;曲线平坦说明此时加入NaOH没有沉淀生成,但虚线说明生成气体,则该溶液中含有NH4+;曲线下降说明此时加入NaOH,Al(OH)3沉淀逐渐溶解。说明溶液中含有的阳离子为H+、Al3+、NH4+,阴离子ClO-、AlO2-与H+、Al3+等不共存,说明溶液中不存在ClO-、AlO2-,而Cl-、Br-、I-无法确定,最后可确定溶液中含有的离子为H+、Al3+、NH4+;

不能确定的阳离子是K+,要确定可补做焰色反应的实验。

例3.已知相同温度下的溶解度:Zn(OH)2﹥ZnS,MgCO3﹥Mg(OH)2,就溶解或电离出S2-的能力而言:FeS﹥H2S﹥CuS,则下列离子方程式错误的是( )

A.Zn2++S2-+2H2O==Zn(OH)2↓+H2S↑

B.Mg2++2HCO3-+2Ca2++4OH-==Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O

C.FeS+2H+==Fe2++H2S↑

D.Cu2++H2S==CuS↓+2H+

解析:由于溶解度Zn(OH)2﹥ZnS,当Zn2+与S2-和OH-相遇时,应先生成溶解度小的沉淀即生成ZnS,而不是发生水解相互促进生成Zn(OH)2,选项A的离子方程式错。由于溶解度MgCO3﹥Mg(OH)2,当Mg2+与OH-和CO32-相遇时,

应先生成溶解度小的沉淀即生成Mg(OH)2,选项B的离子方程式正确。依题意Cu2+、H+、Fe2+等离子结合S2-离子的能力为:CuS﹥H2S﹥FeS ,故选项C、D的离子方程式均正确。正确答案为A。

例4.将33.6g的NaHCO3 受热分解后所产生的CO2气体和水蒸气全部通过装有一定量的Na2O2的密闭容器后,充分反应,最后固体质量增加5.8g,求密闭容器内所装Na2O2的物质的量。

解析:本题涉及三个反应:①2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑②2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2 ③2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑,可认为CO2的酸性强于H2O,先发生Na2O2和CO2反应,后发生Na2O2和H2O反应。根据反应式①知,0.4molNaHCO3 受热分解后产生的0.2molCO2气体0.2mol H2O蒸气;根据反应式②知,0.2molCO2 与Na2O2反应后固体增重相当于CO的质量,即固体质量增加5.6g;余下0.2g的固体增重是由H2O蒸气与Na2O2反应的结果,即增重0.2g相当于H2的质量,根据反应式③知,参加反应的H2O蒸气只有0.1mol;故密闭容器内所装Na2O2的物质的量为0.3mol。

感悟:在复杂的非氧化还原反应反应体系中,先考虑酸(CO2相当于酸、H+)与碱(OH-)中和反应,后考虑酸与盐之间或碱与盐之间的反应;在含有沉淀的悬浊液中滴加溶液或通入气体时,先考虑和体系中可溶的溶质反应,后考虑和体系中固体的反应;若是生成沉淀反应体系,则沉淀的溶度积或溶解度越小又越容易发生反应生成沉淀;这些均符合强者优先反应的原则,实际上就是化学反应的拔河比赛,谁强势谁胜利,谁强谁先反应。

体验:1.向NaOH、Na[A1(OH)4]、Na2CO3的混合溶液中逐滴滴加稀硫酸时生成沉淀的情况?请用化学方程式表示。

提示:碱性强弱顺序为:NaOH﹥Na[A1(OH)4]﹥Na2CO3

2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O

2Na[A1(OH)4]+H2SO4==Na2SO4+2Al(OH)3↓+2H2O

Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+CO2↑+H2O

2Al(OH)3+3H2SO4==Al2(SO4)3+6H2O

2.向含有Cl-、Br-、I-、S2-的溶液中逐滴滴入硝酸银溶液时生成沉淀的情况?请用离子方程式表示。

提示:各难溶物的溶度积顺序为:AgCl﹥AgBr﹥AgI﹥Ag2S

2Ag++S2-==Ag2S↓Ag++I-==AgI↓

Ag++Br-==AgBr↓Ag++Cl-==AgCl↓

3.在复盐NH4Fe(SO4)2溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液,可能发生的反应的离子方程式是()A.Fe2++SO42-+Ba2++2OH-==BaSO4↓+Fe(OH)2↓

B.NH4++Fe3++2SO42-+2Ba2++4OH-==2BaSO4↓+Fe(OH)3↓+NH3·H2O

C.2Fe3++3SO42-+3Ba2++6OH-==3BaSO4↓+2Fe(OH)3↓

D.3NH4++Fe3++3SO42-+3Ba2++6OH-==3BaSO4↓+Fe(OH)3↓+3NH3·H2O

提示:在水溶液中Fe3+的酸性强于NH4+。正确答案为BC。

4.将HCl和CO2的混合气体通入澄清石灰水中,为什么不能产生沉淀?

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