二氧化硫与水反应(首先要知道化学反应的力量和能力)
北京新东方学校优能一对一部高级中学化学组孙晓涛
在生活中,人是有动力和能力去做事的。在化学中,物质之间的反应也是有动机和能力的。所谓化学反应的动力,就是推动反应的内在因素,所谓化学反应的能力,就是能发生的物质性质。
“化学”这个词指的是变化中的知识,而知识就是规律。如果我们在每一次变化中把握规律,无论是宏观的还是微观的,就能见微知著,明白一切。
每一本化学教材的前言中都写着:化学是以实验为基础的自然学科,研究物质的结构、组成和变化规律。学生可以反复琢磨这句话。思考自己做的每道题目是否真的包含在结构组成和变化规律中,然后借助实验这个载体进行论证和考察。仔细考虑后不难得到肯定的答案。
那么高中化学有这么多变化,导致这些变化的“动机”是什么呢?
它的驱动力之一就是能量!
让我们看几个例子:
首先,氧化还原反应
事实上,氧化剂具有吸收还原剂电子的能量,因此驱动了获得和失去电子的过程,从而导致了氧反应。这种驱动能力在大学里叫做势,也就是说,不同的物质在特定的环境中有不同的势,在物质之间形成了一种无形的电场。电子在电场力的驱动下获得和失去电子,在获得和失去电子后系统的能量也发生变化。
需要注意的是,即使是同一种物质,也可能因环境不同而导致电位不同,也可能发生氧还原反应,这与高中的电化学现象基本一致。所以近几年的高考化学探究实验题除了考察物质本身的性质外,还会考察不同环境对物质性质的影响。考察孩子从单一思维到多角度思维的能力,是否具备突破已有知识束缚进行再学习、再创造的能力,是否具备在否定之否定中自我成长的基本哲学思想,是否从静态思维转变为动态思维。
二、离子反应
比如我们在高中化学讲离子反应的条件时,说过五个条件中有一个满足,化学反应才能发生。这五个条件是:沉淀、气体、弱电解质、络合反应和氧化还原。仔细想想,前四种情况的发生导致一个结果:系统内离子浓度全部下降!这是离子反应的驱动力之一:离子浓度降低导致溶液体系能量降低!
3.由强酸制备弱酸
先说一种化学反应,强酸生成弱酸,其反应力是一种物质给予并结合氢离子的能力。
这种反应是物质酸性的表现。在高中阶段,酸被定义为离子化的阳离子只有氢离子的化合物。对于不同的酸,由于电离氢离子的难易程度不同,酸性的强弱也不同。强酸在反应中会产生弱酸。可以理解为强酸不希望弱酸以离子的形式与之共存。它会毫不客气地将其氢离子离子化,贡献给较弱酸的酸根离子,从而完成强制弱化反应。这是强酸给出氢离子能力的一种表现。具体例子如下:
我们在初中学过在碳酸钠溶液中加入盐酸制备CO2:
Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2+H2O
盐酸比碳酸强,所以盐酸看不到碳酸以酸根离子的形式存在于自己面前,所以必须显示自己的能力,轻易放出氢离子。碳酸根离子与氢离子结合形成碳酸,碳酸是不稳定的,以CO2+H2O的形式书写。
高中的时候我们学过强酸制弱酸的反应,比如把醋酸滴在大理石上:
2ch 3 cooh+CaCO3 =(ch 3c oo)2Ca+CO2+H2O
醋酸虽然是弱酸,但比碳酸强,所以可以制备碳酸。
例如,向亚硫酸盐溶液中引入SO2进行离子反应:
SO2+SO32-+H2O=2HSO3-
这个反应也可以理解为强酸制弱酸。二氧化硫进入水中,相当于亚硫酸,亚硫酸比亚硫酸氢根离子酸性大,所以可以给亚硫酸氢根离子一个氢离子,两者都变成亚硫酸氢根离子。
我们再举一个用强酸制弱酸的例子,比如在偏铝酸钠溶液中引入足够的CO2:
二氧化碳+H2O+氧化铝-=氢氧化铝+碳酸氢盐-
因为Al(OH)3是两性的,所以在这个反应中我们把Al(OH)3看作是弱酸,反应物碳酸的酸性大于Al(OH)3,所以这个反应仍然可以看作是强酸制弱酸的反应。
我们来看一个更难的例子,向碳酸钠溶液中通入氯气的反应。因为氯气和水发生歧化反应生成盐酸和次氯酸,碳酸的酸性介于两者之间,次氯酸的酸性大于碳酸氢根离子,所以当氯气由少量通入碳酸钠到最大量时,会发生三种不同的反应:
当Cl2很少时:
Cl2+2CO32-+H2O=2HCO3-+Cl-+ClO-
继续介绍Cl2:
Cl2+CO32-+H2O=HCO3-+Cl-+HClO
继续介绍Cl2:
2Cl2+CO32-+H2O=CO2+2Cl-+2HClO
上述三个反应既包括氧化还原又包括强酸制备弱酸,且考虑了不同用量对弱酸产物存在的影响,因此难度较大。
综上所述,在众多的化学反应中,如果你掌握了一些规律,比如氧还原规律、弱强制规律、物质反应中能力体现所遵循的基本规律等等。,我觉得对学生学习复杂的化学反应会很有帮助。
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