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[摘 要]采撷经典例题二三例,剖析其中的优先原理,以帮助学生有效地认识化学反应的普遍规律,从而正确解决有关化学问题。
[关键词]优先原理;置换;中和;析出
[中图分类号] G633.8[文献标识码] A[文章编号] 1674-6058(2018)11-0073-01
在某一体系中,当存在若干个过程时,往往有一个特殊的过程优先发生,这就是化学中的优先原理。现对初中化学中的优先原理做如下探讨。
一、优先置换原理
当一种金属与多种盐溶液或多种金属与一种盐溶液发生置换反应时,金属与盐中金属的活动性差异越大,反应越易进行。
【例1】 在硝酸银和硝酸铜的混合溶液中加入一定量的锌粉,反应停止后过滤,滤液为蓝
色。下列判断正确的是( )。
A.滤渣中一定有银,没有锌和铜
B.滤渣中一定有锌和银,可能有铜
C.滤液中一定有硝酸铜、硝酸锌、硝酸银
D.滤液中一定有硝酸铜、硝酸锌,可能有硝酸银
解析:根据优先置换原理可知,锌先与硝酸银发生反应:Zn 2AgNO3=Zn(NO3)2 2Ag①,当锌剩余时再与硝酸铜发生反应:Zn Cu(NO3)2=Zn(NO3)2 Cu②,反应后过滤,滤液为蓝色,说明滤液中有Cu(NO3)2,可见,反应①一定发生,反应②可能没发生,也可能发生,但Cu(NO3)2有剩余。因此,滤渣中一定有Ag,没有Zn,可能有Cu;滤液中一定有Zn(NO3)2、Cu(NO3)2,可能有AgNO3。
在学习中,学生应熟记常见金属的活动性顺序,明确金属与盐溶液的置换规律,再结合优先置换原理进行分析,问题即可顺利解决。
二、优先中和原理
酸、碱、盐之间发生复分解反应时,如果有酸和碱存在,那么酸和碱之间的中和反应优先发生。如在稀硫酸和硫酸铜的混合溶液中,逐滴加入氢氧化钠溶液,氢氧化钠首先与稀硫酸发生中和反应,当稀硫酸完全反应后,氢氧化钠才与硫酸铜发生反应。
【例2】 实验室有某氢氧化钠样品,其中含有少量碳酸钠杂质。将21.3g样品放在盛有173.4g水的烧杯中完全溶解,再向烧杯中逐滴加入稀盐酸至过量,实验中生成气体的质量与加入稀盐酸的质量关系如图1所示,请回答:(1)图中OA段表示的是稀盐酸与 的反应;(2)B点时,烧杯内溶液中溶质的质量分数是 。
解析:根据优先中和原理可知,向氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液中滴加稀盐酸,稀盐酸先与氢氧化钠发生中和反应:NaOH HCl=NaCl H2O①,当NaOH完全反应后,稀盐酸再与碳酸钠发生反应:Na2CO3 2HCl=2NaCl H2O CO2↑②。显然,图像中OA段是稀盐酸与氢氧化钠的反应,AB段是稀盐酸与碳酸钠的反应。B点时滴入的稀盐酸恰好完全反应。根据反应①、②可知,此时烧杯内得到的是氯化钠溶液,根据反应②利用气体的质量可求出碳酸钠的质量为5.3g,生成氯化钠的质量为5.85g,则原样品中氢氧化鈉的质量为21.3g-5.3g=16g,再根据反应①求出生成氯化钠的质量为23.4g,根据质量守恒定律求出溶液质量为21.3g 173.4g 100g—2.2g=292.5g,进而可求出烧杯内溶液的溶质质量分数为(23.4g 5.85g)/292.5g×100%=10%。
学生若清楚复分解反应发生的条件,熟练掌握酸、碱、盐之间的反应规律,并能结合优先中和的原理对这类问题进行分析即可解决问题。
三、优先析出原理
蒸发结晶常用于溶解度变化受温度影响不大的固体溶质,如氯化钠的结晶;降温结晶适用于溶解度受温度影响较大的固态物质,如硝酸钾的结晶。假设固体A的溶解度受温度变化影响较大,固体B的溶解度受温度变化影响较小,现有某温度下的A、B混合溶液,若降低温度,则固体A优先析出;若蒸发溶剂,则固体B优先析出。
【例3】 图2为氯化钠和硝酸钾固体的溶解度曲线。回答下列问题:(1)除去氯化钠中的少量硝酸钾,采用的方法是 ;(2)除去硝酸钾中的少量氯化钠,采用的方法是 。
分析:除去NaCl中的少量KNO3,可先把混合物溶于水,然后加热蒸发溶剂,使NaCl从溶液中析出,而KNO3大部分留在溶液中,趁热过滤,即得到较纯净的NaCl晶体。除去KNO3中的少量NaCl,可把混合物溶于热水中,配制成热的饱和溶液,然后降温,大量的KNO3晶体析出,而NaCl仍留在溶液中,过滤,即得到较纯的KNO3晶体。
在解答这类问题时,关键是弄清楚蒸发结晶和降温结晶的适用条件,然后,结合要提纯物质的溶解度随温度变化的特点选择合适的结晶方法。
通过以上分析可知,优先原理在解题中有重要的应用,学生应熟练掌握,以达到解题的最佳效果。
(责任编辑 罗 艳)
[关键词]优先原理;置换;中和;析出
[中图分类号] G633.8[文献标识码] A[文章编号] 1674-6058(2018)11-0073-01
在某一体系中,当存在若干个过程时,往往有一个特殊的过程优先发生,这就是化学中的优先原理。现对初中化学中的优先原理做如下探讨。
一、优先置换原理
当一种金属与多种盐溶液或多种金属与一种盐溶液发生置换反应时,金属与盐中金属的活动性差异越大,反应越易进行。
【例1】 在硝酸银和硝酸铜的混合溶液中加入一定量的锌粉,反应停止后过滤,滤液为蓝
色。下列判断正确的是( )。
A.滤渣中一定有银,没有锌和铜
B.滤渣中一定有锌和银,可能有铜
C.滤液中一定有硝酸铜、硝酸锌、硝酸银
D.滤液中一定有硝酸铜、硝酸锌,可能有硝酸银
解析:根据优先置换原理可知,锌先与硝酸银发生反应:Zn 2AgNO3=Zn(NO3)2 2Ag①,当锌剩余时再与硝酸铜发生反应:Zn Cu(NO3)2=Zn(NO3)2 Cu②,反应后过滤,滤液为蓝色,说明滤液中有Cu(NO3)2,可见,反应①一定发生,反应②可能没发生,也可能发生,但Cu(NO3)2有剩余。因此,滤渣中一定有Ag,没有Zn,可能有Cu;滤液中一定有Zn(NO3)2、Cu(NO3)2,可能有AgNO3。
在学习中,学生应熟记常见金属的活动性顺序,明确金属与盐溶液的置换规律,再结合优先置换原理进行分析,问题即可顺利解决。
二、优先中和原理
酸、碱、盐之间发生复分解反应时,如果有酸和碱存在,那么酸和碱之间的中和反应优先发生。如在稀硫酸和硫酸铜的混合溶液中,逐滴加入氢氧化钠溶液,氢氧化钠首先与稀硫酸发生中和反应,当稀硫酸完全反应后,氢氧化钠才与硫酸铜发生反应。
【例2】 实验室有某氢氧化钠样品,其中含有少量碳酸钠杂质。将21.3g样品放在盛有173.4g水的烧杯中完全溶解,再向烧杯中逐滴加入稀盐酸至过量,实验中生成气体的质量与加入稀盐酸的质量关系如图1所示,请回答:(1)图中OA段表示的是稀盐酸与 的反应;(2)B点时,烧杯内溶液中溶质的质量分数是 。
解析:根据优先中和原理可知,向氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液中滴加稀盐酸,稀盐酸先与氢氧化钠发生中和反应:NaOH HCl=NaCl H2O①,当NaOH完全反应后,稀盐酸再与碳酸钠发生反应:Na2CO3 2HCl=2NaCl H2O CO2↑②。显然,图像中OA段是稀盐酸与氢氧化钠的反应,AB段是稀盐酸与碳酸钠的反应。B点时滴入的稀盐酸恰好完全反应。根据反应①、②可知,此时烧杯内得到的是氯化钠溶液,根据反应②利用气体的质量可求出碳酸钠的质量为5.3g,生成氯化钠的质量为5.85g,则原样品中氢氧化鈉的质量为21.3g-5.3g=16g,再根据反应①求出生成氯化钠的质量为23.4g,根据质量守恒定律求出溶液质量为21.3g 173.4g 100g—2.2g=292.5g,进而可求出烧杯内溶液的溶质质量分数为(23.4g 5.85g)/292.5g×100%=10%。
学生若清楚复分解反应发生的条件,熟练掌握酸、碱、盐之间的反应规律,并能结合优先中和的原理对这类问题进行分析即可解决问题。
三、优先析出原理
蒸发结晶常用于溶解度变化受温度影响不大的固体溶质,如氯化钠的结晶;降温结晶适用于溶解度受温度影响较大的固态物质,如硝酸钾的结晶。假设固体A的溶解度受温度变化影响较大,固体B的溶解度受温度变化影响较小,现有某温度下的A、B混合溶液,若降低温度,则固体A优先析出;若蒸发溶剂,则固体B优先析出。
【例3】 图2为氯化钠和硝酸钾固体的溶解度曲线。回答下列问题:(1)除去氯化钠中的少量硝酸钾,采用的方法是 ;(2)除去硝酸钾中的少量氯化钠,采用的方法是 。
分析:除去NaCl中的少量KNO3,可先把混合物溶于水,然后加热蒸发溶剂,使NaCl从溶液中析出,而KNO3大部分留在溶液中,趁热过滤,即得到较纯净的NaCl晶体。除去KNO3中的少量NaCl,可把混合物溶于热水中,配制成热的饱和溶液,然后降温,大量的KNO3晶体析出,而NaCl仍留在溶液中,过滤,即得到较纯的KNO3晶体。
在解答这类问题时,关键是弄清楚蒸发结晶和降温结晶的适用条件,然后,结合要提纯物质的溶解度随温度变化的特点选择合适的结晶方法。
通过以上分析可知,优先原理在解题中有重要的应用,学生应熟练掌握,以达到解题的最佳效果。
(责任编辑 罗 艳)