高中化学反应中的优先规律探究

摘 要：化学反应是化学的核心，其先后顺序和规律对理解和控制化学反应具有重要意义.高中化学教育作为基础化学教育的重要组成部分，对培养学生的化学思维和解题能力至关重要.然而，化学反应中的优先规律复杂多样，学生在学习过程中往往难以准确理解和掌握.本文针对这一问题，对化学反应中的四种常见优先规律进行了深入探究，旨在帮助学生更好地理解和掌握这些规律，提高解题能力.

关键词：高中化学；化学反应；优先规律

中图分类号：G632"" 文献标识码：A"" 文章编号：1008-0333（2024）31-0133-03

收稿日期：2024-08-05

作者简介：沈妍燕（1986.11—），女，江苏省如皋人，本科，中学一级教师，从事高中化学教学研究.

在化学学习中，学生经常面临单一化合物与多种其他物质间的反应问题.在这种情况下，能够准确判断这些反应的先后次序对于解决问题至关重要^[1].若对反应的顺序缺乏清晰的认识，将会发现解题过程变得非常困难，而一旦反应顺序判断失误，不仅可能将简单问题复杂化，还可能导致得出不准确甚至完全错误的结论.

1 优先氧化

在氧化还原反应中，氧化剂倾向于首先与具有最强还原性的还原剂作用，直至后者完全被氧化.随后，若有剩余的氧化剂，它们将继续与还原性较强的还原剂反应，按照还原性的递减顺序进行^[2].常见的有：（1）向FeI2溶液中加入溴水；（2）将过量的Cl2通人FeBr2溶液中；（3）向FeCl3溶液中同时加入铁粉和铜粉；（4）向含有Br-、I-、SO^2-3的混合液中通人Cl2.

例1 8.12天津爆炸事故现场中的NaCN会进入水体，造成环境污染.氯氧化法可处理含CN-的废水，在碱性条件下，液氯将氰化物氧化成氰酸盐（其毒性仅为氰化物的千分之一），氰酸盐可进一步被液氯氧化为无毒物质.涉及反应如下（化合物中的N均为-3价）：

①NaCN+2NaOH+Cl2

NaOCN+2NaCl+H2O；

②NaOCN+NaOH+Cl2

CO2+N2+NaCl+H2O；

（1）请配平反应（2）的化学方程式.

（2）某废水中含NaCN，其浓度为490 mg/L，现用氯氧化法处理.若处理该废水20 L，使NaCN完全转化为无毒物质，至少需液氯g.

解析 NaOCN+NaOH+Cl2CO2+N2+NaCl+H2O中，N元素化合价由-3价升高为0价，Cl元素化合价由0价降低为1价，由电子守恒及原子守恒可知，该反应为2NaOCN+4NaOH+3Cl22CO2+N2↑+6NaCl+2H2O；废水中NaCN的质量0.49 g/L×20 L=9.8 g，物质的量为n=mM=9.8 g49 g·mol^-1=0.2 mol，由题中两个方程式可知，使NaCN完全转化为无毒物质，应生成CO、N2，整个过程中C元素化合价由+2价升高为+4价，N元素化合价由

-3价升高为0价，Cl元素化合价由0价降低为-1价，遵循电子转移守恒，则2×n（Cl2）=0.2 mol×（4-2）+0.2 mol×［0-（-3）］，解得n（Cl2）=0.5 mol，故需要氯气的质量为0.5 mol×71 g/mol=35.5 g.

2 优先还原

在涉及多种氧化剂的化学反应中，特定的还原剂会首先与其中氧化能力最强的物质发生反应，直到该氧化剂被完全消耗.随后，如果还原剂还有剩余，它将继续与那些氧化能力较弱的氧化剂进行反应，遵循氧化能力的递减顺序^[3].常见的有：（1）把铁粉加入含有Ag+、Fe³⁺、Cu²⁺的混合液中，因氧化性：Ag+gt;Fe³⁺gt;Cu²⁺，故Fe先还原Ag+.（2）铁粉与稀硝酸反应，因氧化性：HNO3gt;Fe³⁺，若铁粉足量，则先发生反应：Fe+4H++NO-3Fe³⁺+NO↑+2H2O，后发生反应：Fe+2Fe³⁺3Fe²⁺.

例2 某反应中反应物与生成物有：AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H2O和一种未知物质X.

（1）已知KBrO3在反应中得到电子，则该反应的还原剂是.

（2）已知0.2 mol在反应中得到1 mol电子生成X，则X的化学式为.

（3）根据上述反应可推知.

A.氧化性：KBrO3gt;H3AsO4

B.氧化性：H3AsO4gt;KBrO3

C.还原性：AsH3gt;X

D.还原性：Xgt;AsH3

解析 （1） 当KBrO3参与反应并得到电子时，溴（Br）的化合价会降低.在所提供的物质中，AsH3表现出还原性，意味着砷（As）的化合价在反应中会升高.因此正确答案是AsH3.

（2） 假设X中溴元素的化合价为x，根据电子转移的情况，0.2 mol的KBrO3转移了1 mol的电子，可以得到方程0.2 mol×（5-X）=1 mol.解这个方程，得到x=0，表明X是溴单质.因此正确答案是Br2.

（3） 在这个反应中，KBrO3是氧化剂，AsH3是还原剂，氧化产物是AsH3，还原产物Br2.由于氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，可以得出KBrO3gt;H3AsO4.同样，由于还原剂的还原性大于还原产物的还原性，可以得出ASH3gt;X（Br2）.因此正确答案是AC.

3 优先中和

在溶液中如果存在多种酸性或碱性物质，向其中加入碱性或酸性反应物时，那些具有更强酸性或碱性的物质会优先参与中和反应.如向NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入盐酸时，先发生反应：NaOH+HClNaCl+H2O，再发生反应：Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl，最后发生反应：NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O.向某NaOH溶液中通入CO2气体，发生反应的先后顺序为：CO2+2NaOHNa2CO3+H2O，CO2+Na2CO3+H2O2NaHCO3.

例3 向某NaOH溶液中通入CO2气体后得溶液M，若向M中逐滴加入盐酸，产生的气体体积V（CO2）与加入盐酸的体积V（HCl）的关系有图1四种情况，且（b）、（c）、（d）图中分别有OAlt;AB，OA=AB，OAgt;AB，则下列分析与判断不正确的是（不计CO2的溶解）（" ）.

A.M中只有一种溶质的有（a）和（c）；

B.M中有两种溶质的只有（d）；

C.（a）中的V（A）和（b）、（c）、（d）图中显示的V（B）是相等的；

D.当加入盐酸至不再产生气体时，所得溶液中溶质的质量相等.

解析 根据OAlt;AB，OA=AB，OAgt;AB可知M的组成情况：（a）只含NaHCO3、（b）Na2CO3+NaHCO3、Na2CO3、（d）NaOH+Na2CO3，故A判断正确；有A分析可知，M中有两种溶质的有（b）（d），故B判断错误；氢氧化钠溶液一定，根据反应过程可知，（a）中的V（A）和（b）、（c）、（d）图中显示的V（B）是相等的，故C判断正确；氢氧化钠溶液中的钠元素都进入了最终溶液的溶质氯化钠中，故D判断正确.

4 优先放电

用惰性电极电解电解质的水溶液时，阳极放电顺序为S^2-gt;I-gt;Br-gt;Cl-gt;OH-gt;含氧酸根离子gt;F-，还原性强的微粒优先失去电子.阴极放电顺序为Ag+gt;Hg²⁺gt;Fe³⁺gt;Cu²⁺gt;H+gt;Pb²⁺gt;Sn²⁺gt;Fe²⁺gt;Zn²⁺gt;Al³⁺gt;Mg²⁺gt;Na+gt;Ca²⁺gt;K+，氧化性强的微粒优先得到电子.用活泼金属做阳极时，则金属电极优先失电子被氧化.

例4 为探究电解过程中的放电规律，某研究小组如表1所示实验，下列说法不正确的是（" ）.

A.对比②⑤可知，阴极放电顺序是：Cu²⁺gt;H+gt;Na+；

B.对比③⑤可知，阳极放电顺序是：Cl-gt;OH-gt;SO^2-4；

C.对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电；

D.对比①⑤可知，电解得到金属只能用熔融态，不能用水溶液.

解析 对比②⑤可知，⑤中阴极铜离子放电，阴极放电顺序是：Cu²⁺gt;H+，②中阴极氢离子放电，阴极放电顺序是：H+gt;Na+，故阴极放电顺序是：Cu²⁺gt;H+gt;Na+，故A正确；对比③⑤可知，③中阳极氢氧，根离子放电，阳极放电顺序是：OH-gt;SO^2-4，⑤中氯离子放电，阳极放电顺序是：Cl-gt;OH-，故阳极放电顺序是：Cl-gt;OH-gt;SO^2-4，故B正确；对比③④可知，④中Cu作阳极时，Cu放电，故C正确；对比①⑤可知，电解氯化铜溶液时阴极产物为铜，故D错误.

5 结束语

本文通过对高中化学反应中常见的四种优先规律的探究，帮助学生更深入地理解和掌握化学反应的先后顺序.这些规律在解题过程中至关重要，一旦顺序出现偏差，结果就可能出现错误.因此，理解和掌握这些优先规律有助于正确解决化学问题.文章通过理论阐述和实例分析相结合的方式，使学生对化学反应的优先顺序有了更清晰的认识，为今后解题提供了有力的指导.

参考文献：

［1］张泽覃.高中化学反应原理问题解决路径 [J].亚太教育，2024（01）：140-142.

[2] 李均良.高中化学中电极反应的规律及特殊情况分析 [J].中学化学教学参考，2018（24）：67.

[3] 朱伟丽.高中化学中对化学平衡原理的巧用研究 [J].新课程（下），2018（05）：27.

［责任编辑：季春阳］