化学自习室移动版

一、对于高一的初学者，CO₂通入NaOH溶液反应的过量问题，为什么那么难？

1、CO₂溶于水对应的酸是H₂CO₃(碳酸)，学生不知道。不要以为学生知道碳酸钠，他们就应该知道碳酸。这不奇怪，对于高三毕业生，用高锰酸钾推理出对应的高锰酸，一般也没人敢轻易推理吧？偏铝酸钠还不能推理出偏铝酸呢。

2、H₂CO₃与NaOH反应，是中和反应。中和反应的实质是酸中的H^＋和碱中的OH^－中和生成H₂O。初学者对这事不知道。初学者初中学过中和反应，但没学过中和反应的实质。

3、H₂CO₃与NaOH发生中和反应，能生成两种盐，一种是Na₂CO₃，一种是NaHCO₃。初学者对这事也不知道。这也不奇怪，因为初学者认为，H₂SO₄发生中和反应，怎么就没听说过能生成两种盐。

4、CO₂与NaOH的反应，实质上背后隐含的是二元弱酸H₂CO₃与NaOH反应，初学者对这事不知道。

而且，CO₂慢慢通入NaOH溶液这个过量问题，是很难理解的。

实际上，H₂S溶液中慢慢滴入NaOH溶液，这个过量问题相对容易。用这个作为过量问题的教学切入点，比较合适。然后CO₂水溶液中，慢慢滴入NaOH。再然后，CO₂慢慢通入NaOH溶液中。循序渐进，初学者比较容易学明白。

二、过量问题很难的原因及需要的知识

过量问题很难，因为不仅要求要懂反应发生的原因，还要知道相似物质的反应能力大小，更要会用数量和过程分析来控制反应的进行程度。

反应发生的原因和反应的能力比较。

(1)一种原因是发生氧化还原反应。氧化性强的或还原性强的首先反应。

(2)一种原因是发生生成弱电解质的反应。越强的酸或碱越容易反应，越难电离的物质越容易生成。

因为水比一般的弱酸、弱碱更难电离，所以，中和反应一般要先于强酸制弱酸或强碱制弱碱。

(3)一种原因是发生生成难溶盐的反应。更难溶的物质更容易生成。

(4)从反应发生的原因上来判断反应能力，一般是，氧化还原反应＞中和反应＞强酸制弱酸或强碱制弱碱＞生成难溶盐。

如Na₂SO₃与稀HNO₃反应，既有可能发生强酸制弱酸的反应，也有可能发生氧化还原反应，实际上只发生氧化还原反应。

如Na₂CO₃与稀HCl和CaCl₂的混合溶液反应，既有可能发生强酸制弱酸的反应，也有可能发生生成难溶盐的反应，实际上先发生强酸制弱酸的反应。

(5)反应能力

①酸性从强到弱：HCl、H₂SO₄、HNO₃＞CH₃COOH、SO₂(H₂SO₃)＞ CO₂(H₂CO₃)＞ HClO、H₂SiO₃、Al(OH)₃。

酸式酸根的酸性小于对应的酸的酸性。

②碱性从强到弱：KOH、Ba(OH)₂、NaOH、Ca(OH)₂＞ NH₃·H₂O＞其它难溶弱碱。

③氧化性从强到弱：MnO₄^－、ClO^－＞Cl₂、O₂、HNO₃＞Br₂＞Fe^3＋＞I₂＞S。

还原性从强到弱：S^2-、HS^－、H₂S＞SO₃^2－、HsO₃^－、SO₂＞I^－＞Fe^2＋＞Br^－＞Cl^－

注意：①②③中，它们对应的产物的逆向反应能力，一般是从弱到强。

三、过量问题的解决方法——单分子分析法

以Na₂CO₃溶液与稀盐酸反应为例。

1、先辨析是哪种物质过量，哪种物质不足。或向哪种溶液中滴加。

如向Na₂CO₃溶液中滴加稀盐酸，还是向稀盐酸中滴加Na₂CO₃。

2、用单分子分析法：按不变量的物质为一个分子，另一物质逐渐增加的方式进行分析。(注意可以用分数系数)

如Na₂CO₃溶液中滴入盐酸时，反应的原因是强酸HCl制弱酸H₂CO₃，设定Na₂CO₃只有一个，分阶段分析如下：

(1)当加入一个HCl时，一个CO₃^2－与一个H^＋生成HCO₃^－。方程式为：CO₃^2－＋H^＋=HCO₃^－

(2)当再加入一个HCl时，HCO₃^－＋H^＋=H₂O＋CO₂↑。

3、分析后，得到过量问题的结果：

以滴加的形式进入溶液的物质，当它的量很少时的方程式，就是第一阶段的方程式。

盐酸少时，CO₃^2－＋H^＋=HCO₃^－。

当它的量达到过量时的方程式，就是所有阶段反应加和的方程式。

盐酸多时，CO₃^2－＋2H^＋=H₂O＋CO₂↑。

4、单分子分析法注意的问题：

(1)在加和时注意，量少的溶质的粒子数要按电离比来写，量多的溶质的粒子数要根据需要来写。

如Ba(OH)₂中滴入过量的NaHSO₄时，写“Ba^2＋＋2OH^－＋……”。

Ba^2＋＋2OH^－＋ 2H^＋＋SO₄^2－=BaSO₄↓＋2H₂O

如Ba(OH)₂中滴入少量的NaHSO₄时，写“H^＋＋SO₄^2－＋……”。

H^＋＋SO₄^2－＋Ba^2＋＋OH^－=BaSO₄↓＋H₂O

(2)有的过量问题用单分子分析法也不好理解。

如氯水中滴入FeBr₂溶液。如NaOH溶液中滴入AlCl₃溶液。

所以这种方法也要酌情使用。方法的使用是为了帮助理解和学会，但不能生搬硬套。任何问题的解决不是只有一种办法，再找别的办法就是了。

四、常见的几种过量问题

1、多种离子与同一种离子反应：

溶液中存在多个离子与同一离子之间反应，但反应能力有差别。

(1)复分解反应能力不同引起的。生成更难电离的物质的离子反应要先反应。

如NH₄HCO₃溶液中滴加NaOH反应。OH^－与NH₄^＋、HCO₃^－均可以反应。与NH₄^＋生成NH₃·H₂O，与HCO₃^－反应生成CO₃^2－和H₂O。

由于H₂O比NH₃·H₂O更难电离，所以OH^－与HCO₃^－先反应，与NH₄^＋后反应。

在加入NaOH的过程中：

第一阶段反应为：OH^－＋HCO₃^－=CO₃^2－＋H₂O

第二阶段反应为：OH^－＋NH₄^＋=NH₃·H₂O

当加入NaOH的量很少时，离子反应为：

OH^－＋HCO₃^－=CO₃^2－＋H₂O。

当加入NaOH的量过量时，离子反应为：

2OH^－＋HCO₃^－＋NH₄^＋=CO₃^2－＋H₂O＋NH₃·H₂O。

类似的还有NH₄Hs溶液中滴加NaOH反应，NH₄HSO₃溶液中滴加NaOH反应，NH₄Fe(SO₄)₂溶液中滴加Ba(OH)₂反应。

(2)氧化还原反应能力高低不同引起的。和氧化能力或还原能力强的先反应。

如FeBr₂溶液中通入Cl₂反应。Cl₂与Fe^2＋、Br^－均反应。由于Fe^2＋的还原能力大于Br^－的还原能力，所以Cl₂与Fe^2＋先反应，与Br^－后反应。

在通入Cl₂的过程中：

第一阶段反应为：Cl₂＋2Fe^2＋= 2Cl^－＋2Fe^3＋

第二阶段反应为：Cl₂＋2Br^－=2Cl^－＋Br₂

当通入Cl₂的量很少时，离子反应为：

Cl₂＋2Fe^2＋= 2Cl^－＋2Fe^3＋。

当通入Cl₂的量过量时，离子反应为：

3Cl₂＋2Fe^2＋＋ 4Br^－=6Cl^－＋2Fe^3＋＋2Br₂

类似的反应还有FeI₂溶液中通入Cl₂反应，FeI₂溶液中滴入溴水反应。

2、产物能继续反应：

反应得到产物后，产物又会和过量的离子继续反应。

如AlCl₃溶液中滴入NaOH溶液的反应。Al^3＋与OH^－反应生成Al(OH)₃，当溶液中所有的Al^3＋全部变为Al(OH)₃后，再加入的OH^－和Al(OH)₃继续反应，生成AlO₂^－。

在加入NaOH的过程中：

第一阶段反应为：Al^3＋＋ 3OH^－= Al(OH)₃↓

第二阶段反应为：Al(OH)₃＋OH^－= AlO₂^－＋2H₂O

当加入NaOH的量很少时，离子反应为：

Al^3＋＋ 3OH^－= Al(OH)₃↓。

当加入NaOH的量过量时，离子反应为：

3 Al^3＋＋ 4OH^－= AlO₂^－＋2H₂O

类似的反应有几类：

(1)NaOH溶液中通入CO₂(SO₂、H₂S)

(2)CO₂(SO₂、H₂S)中滴入NaOH

(3)Na₂CO₃(Na₂SO₃、Na₂S)中滴加稀盐酸(稀硫酸)

(4)NaAlO₂中滴加稀盐酸(稀硫酸)

3、多种离子同时相互反应，但是量不对称造成的过量问题：

如Ba(OH)₂中滴入NaHCO₃溶液的反应。

用单分子分析法：当溶液中只有一个Ba(OH)₂时，溶液中有一个Ba^2＋和两个OH^‑。若在溶液中加入一个NaHCO₃，则发生HCO₃^－＋OH^‑＋ Ba^2＋= Ba CO₃↓＋ H₂O。若再加入第二个NaHCO₃，则发生HCO₃^－＋OH‑= CO₃^2－＋ H₂O。

在加入NaHCO₃的过程中：

第一阶段反应为：HCO₃^－＋ OH^‑＋Ba^2＋= Ba CO₃↓＋ H₂O

第二阶段反应为：HCO₃^－＋ OH^‑=CO₃^2－＋ H₂O

当加入NaHCO₃的量很少时，离子反应为：

HCO₃^－＋ OH^‑＋Ba^2＋= Ba CO₃↓＋ H₂O

当加入NaHCO₃的量过量时，离子反应为：

2HCO₃^－＋ 2OH^‑＋Ba^2＋= Ba CO₃↓＋ CO₃^2－＋2 H₂O

类似的还有Ba(HCO₃)₂中滴入NaOH溶液的反应，Ca(HCO₃)₂中滴入NaOH溶液的反应，Ca (OH)₂中滴入Na HCO₃溶液的反应。

【练习】

1、写出每个反应过程的先后两个阶段的离子反应

(1)NH₄HSO₃溶液中滴加NaOH

(2)H₂S溶液中滴入NaOH

2、写出下滴入或通入的物质的量少与多的两个离子反应。

(1)NaOH溶液中通入CO₂反应

(2)FeI₂溶液中通入Cl₂反应

(3)Ca(HCO₃)₂中滴入NaOH溶液的反应

【练习答案】

1、(1)OH^－＋HSO₃^－=SO₃^2－＋H₂O

OH^－＋NH₄^＋=NH₃·H₂O

(2)OH^－＋H₂S=HS^－＋H₂O

OH^－＋ HS^－= S^2-＋H₂O

2、写出下滴入或通入的物质的量少与多的两个离子反应。

(1)NaOH＋CO₂(少)=Na₂CO₃＋H₂O

NaOH＋CO₂(多)=NaHCO₃

(2)FeI₂＋Cl₂(少)= Fe Cl₂＋I₂

2FeI₂＋3Cl₂(多)= 2FeCl₃＋2I₂

(3)Ca(HCO₃)₂＋NaOH(少)= CaCO₃↓＋NaHCO₃＋H₂O

Ca(HCO₃)₂＋2NaOH(多)= CaCO₃↓＋Na₂CO₃＋2H₂O