“化学反应原理”模块中“离子反应发生条件”的重构,本文主要内容关键词为:化学反应论文,离子论文,重构论文,模块论文,原理论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
在新的化学课程体系中,《课程标准》将“离子反应发生条件”只安排在“化学1”中,其实,当学生的认知结构由“化学1”螺旋上长到“选修4:化学反应原理”时,完全可以在“选修4:化学反应原理”的层面对“离子反应发生条件”形成一个新的更全面的认识。为此,笔者根据《课程标准》的“潜在”要求,从“选修4:化学反应原理”的层面重构了“离子反应发生条件”的有关内容,期望对“选修4:化学反应原理”的教学和《课程标准》以及教科书的修订有参考价值。
(3)由微溶物质生成难溶物质。沉淀的转化是由一种难溶物质在水中溶解电离产生的离子与其他离子结合生成另一种难溶物质,使相应离子的浓度减小,促进原沉淀继续溶解并转化为新的沉淀。其中,由微溶物质转化为难溶物质的反应容易发生。如:
化学平衡常数的大小表明反应的可逆性和反应的限度,一般化学平衡常数大于时,正向反应基本完全;在到之间时,为可逆反应;小于时,逆向反应基本完全。所以在生成难溶物质的反应中,一般由易溶物生成难溶物的反应可以看作是不可逆的,而由易溶物生成微溶物的反应以及沉淀的转化反应大多是可逆的。生成难溶物质的可逆反应需要通过控制反应物的浓度等外界条件,促进平衡的正向移动,才能提高反应的转化率,否则反应的限度较小。
二、生成难电离物质
(1)酸碱中和。该类反应生成的难电离物质是。具体包括4种情况:一是强酸和强碱的中和反应,如NaOH溶液与盐酸的反应:
(4)生成难电离的配合物(离子)(*以《物质结构与性质》模块内容为基础)。许多配合物(离子)都比较稳定,难以电离,中心离子与配体离子(或分子)结合生成配合物(离子),或一些难溶物质转化为可溶性的配合物(离子),也都可以看作是生成了难电离的物质。如:
一般而言,在生成难电离物质的反应中,由易电离物质生成难电离物质的反应可以看作是不可逆的,而难电离物质之间的转化大多是可逆的,不过由弱电解质到更弱电解质的转化反应限度还比较大,但像大多数盐类水解那样的由难电离物质转化为相对易电离物质的可逆反应,正向限度通常很小,逆向限度反而较大。
从定性的角度看(氧化还原反应的可逆性和反应的限度,本来也可以通过化学平衡常数进行定量判断,但《课程标准》对此没有给出要求),氧化还原型离子反应发生的条件与其他氧化还原反应一样,一般都需要反应条件下氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,还原剂的还原性大于还原产物的还原性。如果氧化剂的氧化性与氧化产物的氧化性相近,或还原剂的还原性与还原产物的还原性相近,甚至相反时,必须通过控制溶液的浓度、pH等外界条件,才能使反应得以发生。例如实验室制取
原电池和电解池中发生的也是氧化还原型离子反应,其中的氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生,总反应一般都可以用离子方程式表示。例如,铜锌原电池中的反应为:
而像氢氧燃料电池或电解水那样的一些电化学反应,虽然反应过程中两极附近伴有离子浓度的减小,但总反应方程式中没有离子符号出现。
对于氧化还原型离子反应,当溶液中含有多种浓度相同的还原性(或氧化性)离子时,如果加入强的氧化剂(或还原剂),一般优先反应的是还原性(或氧化性)强的离子。例如,向同浓度NaBr和NaI的混合溶液中通入氯气,首先被氧化的是,然后是。但有时也有相反情况的反应发生,例如,向溶液中投入金属钠时,优先反应的是氧化性相对较弱的,而不是氧化性相对较强的。
综上,离子反应发生的条件包括生成难溶物质、生成难电离物质或发生氧化还原反应三个方面,其中“易(溶、电离、氧化或还原的物质)到难(溶、电离、氧化或还原的物质)”的转化反应比“难(溶、电离、氧化或还原的物质)到易(溶、电离、氧化或还原的物质)”的转化反应更容易发生,而“难(溶、电离、氧化或还原的物质)到易(溶、电离、氧化或还原的物质)”的转化反应在一定条件下也可能发生,只是限度相对较小。