涉及“化学反应分步进行”的一组典例分析

来源 :考试·中考版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangbp20021225
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  溶液中的溶质可以是一种,也可以是多种。如果溶液中只有一种溶质,同时加入的多种物质都能与这种溶质发生反应(或溶液中的溶质有多种,加入该溶液中的某种物质与溶液中的多种溶质都能发生反应),那么多个反应是同时进行,还是分步进行?多个反应同时进行,学生分析起来相对较容易,如果多个反应分步进行,此类习题对学生思维力度要求很高,大多数同学解答起来比较吃力,不知从何下手,本文列举以下一组典型例题,希望对同学们学习能有所帮助。
  例1为什么实验室用浓盐酸与石灰石为原料,制得的二氧化碳通入澄清的石灰水,澄清的石灰水不变浑浊?
  分析由于浓盐酸具有较强的挥发性,所以制得的二氧化碳中混有HCl气体,将上述混合气体通入澄清的石灰水后,发生如下反应:
  反应 ①:2HCl + Ca(OH)2CaCl2+ 2H2O
  反应 ②:CO2+ Ca(OH)2CaCO3↓+ H2O
  而澄清的石灰水不变浑浊则是因为如下反应:
  反应 ③:CaCO3+ 2HClCaCl2+ H2O + CO2↑
  下面我们换一种思路解答这个问题:
  上述反应①、反应②是分步进行的,假设反应②先进行,则由于反应③的进行,会将反应②消耗掉的二氧化碳又生成出来,所以反应①先进行,当反应①结束后,反应②才开始进行。由于Ca(OH)2的溶解性的原因,澄清的石灰水中Ca(OH)2在反应①进行时已完全消耗,反应②还没有开始,所以石灰水不变浑浊。
  例2将实验室制取二氧化碳后的废液过滤后,向其滤液中加入Na2CO3溶液,没有出现白色沉淀,反而有气泡生成,为什么?(假设石灰石中的杂质不与盐酸反应,也不溶于水)
  分析根据现象,过滤后的溶液中一定有CaCl和HCl,当加入Na2CO3溶液后,发生如下反应:
  反应①:Na2CO3+ 2HCl2NaCl + H2O+CO2↑
  反应②:CaCl2+ Na2CO3CaCO3↓+ 2NaCl
  而无白色沉淀生成,则是因为如下反应:
  反应③:CaCO3+ 2HClCaCl2+H2O+CO2↑
  下面我们也换一种思路解答这个问题:
  上述反应①、反应②是分步进行的,假设反应②先进行,则由于反应③的进行,会将反应②消耗掉的CaCl2又生成出来,所以反应①先进行,当反应①结束后,反应②才开始进行。所以反应开始,没有出现白色沉淀,反而有气泡生成。
  例3某溶液中含有Zn(NO3)2和Cu(NO3)2两种溶质,向其中加入一定质量的镁粉,充分反应后,过滤,滤液呈无色,则过滤后:
  分析加入Mg粉后,发生如下反应:
  反应 ①:Zn(NO3)2+ MgMg(NO3)2+ Zn
  反应 ②:Cu(NO3)2+ MgMg(NO3)2+ Cu
  另反应①生成的Zn和Cu(NO3)2发生如下反应:
  反应 ③:Zn + Cu(NO3)2 Zn(NO3)2+ Cu
  由于反应③,我们可以认为反应②先进行,反应②结束时,反应①才发生。由于反应后的溶液呈无色,说明溶液中Cu(NO3)2已反应完全,即反应②已结束,但反应①是否发生则不得而知。
  答案:滤纸上的固体一定有 Cu ,可能有 Zn、Mg ;
  滤液中一定有 Mg(NO3)2 ,可能有Zn(NO3)2,一定没有Cu(NO3)2 。
  点拨涉及化學反应分步进行,可按下列思路找出先进行的化学反应:如有A、B、C三种物质,其中A既能与B反应、也能与C反应,假设A与C反应的生成物中的某一种(假设为D)还能与B反应又生成A,则A与C反应后进行,而A与B的反应则先进行。即:
  反应 ①:A + B→(能反应)
  反应 ②:A + C→ D +…
  而由于反应 ③:D + B→A +…
  则反应②后发生、反应①先发生。
  中考链接:
  1. (2007连云港)某研究性学习小组在综合实践活动中对某化工厂化验室排出的废水感兴趣,并对其进行了探究:
  [调查获悉]废水中含有硝酸亚铁、硝酸银
  [查阅资料]含硝酸亚铁的溶液呈浅绿色
  [实验目的]探究用锌从废水中最大程度地回收金属银的方法;
  探究锌和废水中硝酸亚铁、硝酸银的反应顺序
  [实验用品]废水、所需化学试剂及相关的仪器、用品
  [设计方案]他们设计了如下方案:
  [发现问题]小组成员分别进行实验,在得到固体甲的同时发现:有些同学得到无色溶液乙,有些同学得到深浅不同的浅绿色溶液乙,小丹同学提出问题:哪种结果能最大程度地回收金属银呢?锌与废水中哪种物质先反应呢?
  [讨论分析]小军同学认为:这个问题必须通过探究溶液乙或固体甲的组成才能回答,此观点得到了大家的赞同,经研究,他们决定探究溶液乙。于是他们分成两小组,第一组对无色溶液进行探究,第二组对浅绿色溶液进行探究:
  (1) 首先他们对溶液乙中的溶质作出了多种猜想:
  第一组:①溶质为Zn(NO3)2 ,②溶质为Zn(NO3)2、AgNO3;
  第二组:③溶质为 Fe(NO3)2和,④溶质为Fe(NO3)2、和。
  (2)小悦同学思考后指出:“通过实验或推理,都能排除第一组同学提出的猜想②,从而确立猜想①是合理的”,请你叙述其推理过程 。
  (3) 第二组同学经过向不同的浅绿色溶液中加入一种试剂,观察实验现象后得出结论,使③④两种猜想都得以验证。请你参与到实验操作过程中并完成下表:
  [交流后得出结论]
  (4) 当反应后溶液呈无色,溶质为 或当反应后溶液呈浅绿色,溶质为 和 时,能最大程度地回收金属银。通过探究,同学们认为:“使用过量的锌,过滤后得无色溶液”是方便、快捷并确保最大程度地回收金属银的一种方法。经过观察和思考,同学们还得出了 Zn先和废水中 反应,再和
   反应的结论。
  参考答案
  (1) Zn(NO3)2, Zn(NO3)2和 AgNO3
  (2) 若猜想②成立,说明Fe(NO3)2与Zn反应生成Fe,而 Fe会与过滤前的溶液中AgNO反应,因此Zn先与Fe(NO3)2反应不可能,从而排除猜想②。
  (4)Zn(NO3)2或 Zn(NO3)2和 Fe(NO3)2 AgNO3,Fe(NO3)2
  2. (2010宿迁)将一定质量的镁粉放入含有硝酸亚铁、硝酸银的混合溶液中,充分反应后,过滤,向滤出的固体中滴加稀盐酸有气泡产生,则下列判断正确的是()
  A. 镁粉一定过量
  B. 滤液中溶质只有硝酸镁
  C. 镁粉可能反应完了
  D. 向滤液中滴加稀盐酸有白色沉淀产生
  答案:C
  注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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