化學(xué)反應(yīng)中常常遵循“強(qiáng)制弱”的規(guī)律,例如 “較強(qiáng)酸+較弱酸鹽==較強(qiáng)酸鹽+較弱酸(強(qiáng)酸制弱酸)”,“氧化劑+還原劑==還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物”,則有:氧化劑的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物的氧化性,還原劑的還原性強(qiáng)于還原產(chǎn)物的還原性等。運(yùn)用“強(qiáng)制弱”規(guī)律解題時(shí)學(xué)會(huì)“三思”,就能化拙為巧,收到事半功倍之效。
一、對“強(qiáng)制弱”規(guī)律的“正向”思考
以強(qiáng)酸制弱酸為例:對于反應(yīng)HA+B-==A-+HB,我們作正向思考,常歸納成“較強(qiáng)酸+較弱酸鹽==較強(qiáng)酸鹽+較弱酸”或“強(qiáng)酸制弱酸”。運(yùn)用此規(guī)律我們可以由已知反應(yīng)推知酸堿性強(qiáng)弱,如已知反應(yīng)C6H5ONa+CO2(少量)+H2O→C6H5OH+NaHCO3,根據(jù)“強(qiáng)酸強(qiáng)堿制弱酸弱堿”規(guī)律可得到結(jié)論:C6H5O-奪取了H2CO3中的H+生成了C6H5OH,而H2CO3失去H+生成HCO3-。酸性:H2CO3>C6H5OH。
二、對“強(qiáng)制弱”規(guī)律的“逆向”思考
同樣,對于反應(yīng)HA+B-==A-+HB,我們作逆向思考,實(shí)際上此反應(yīng)可看作A-不能奪取HB中的H+,但B-能奪取HA中的H+,故B-結(jié)合H+的能力強(qiáng)于A-,即B-的堿性強(qiáng)于A-。如已知反應(yīng)C6H5ONa+CO2(少量)+H2O→C6H5OH+NaHCO3,我們可得另一結(jié)論:過量的C6H5O-不能繼續(xù)結(jié)合產(chǎn)物HCO3-中的H+,即CO32-結(jié)合H+的能力強(qiáng)于C6H5O-,堿性:CO32->C6H5O-。酸性:C6H5OH>HCO3-,根據(jù)“強(qiáng)酸強(qiáng)堿制弱酸弱堿”規(guī)律可知下列反應(yīng)可以發(fā)生:CO32-+C6H5OH→HCO3-+C6H5O-,F(xiàn)就上述兩種思維方法的應(yīng)用舉兩例說明:
[例1]向等物質(zhì)的量濃度的兩種一元弱酸鹽溶液中,分別加入適量的CO2,發(fā)生如下反應(yīng):NaA+CO2+H2O==HA+NaHCO3、2NaB+CO2+H2O==2HB+Na2CO3。則HA和HB在水中電離出H+的能力大小關(guān)系是( ).
A.HA較強(qiáng) B.HB較強(qiáng) C.兩者一樣 D.無法比較
解析:通入CO2的量相等,但CO2轉(zhuǎn)化產(chǎn)物卻不同,與NaA反應(yīng)時(shí)生成了NaHCO3,與NaB反應(yīng)生成了Na2CO3,說明HA的酸性強(qiáng)于HCO3-,而HB的酸性弱于HCO3-,則電離出H+的能力應(yīng)是HA強(qiáng)。答案選A。
[例2]已知多元弱酸在水溶液中的電離是分步進(jìn)行的,且第一步電離程度遠(yuǎn)大于第二步電離程度,第二步電離程度遠(yuǎn)大于第三步電離程度。今有HA、H2B、H3C三種一元、二元、三元弱酸,根據(jù)“較強(qiáng)酸+較弱酸鹽==較強(qiáng)酸鹽+較弱酸”的反應(yīng)規(guī)律,它們之間能發(fā)生下列反應(yīng):
①HA+HC2-(少量)==A-+H2C-
②H2B(少量)+2A-==B2-+2HA
③H2B(少量)+H2C-==HB-+H3C
回答下列問題:
(1)相同條件下,HA、H2B、H3C三種酸中酸性最強(qiáng)的是
(2)A-、B2-、C3-、HB-、H2C-、HC2-六種離子中,最易結(jié)合H+的是,最難結(jié)合H+的是
(3)下列反應(yīng)的離子方程式中正確的是(填寫標(biāo)號)
(A)H3C+3A-==3HA+C3-
(B)HB-+A-==HA+B2-
(C)H3C+B2-==HB-+H2C-
(4)完成下列反應(yīng)的離子方程式:
①H3C+OH-(過量)==______________
②HA(過量)+C3-=_________________
解析:反應(yīng)①有兩層含義:一是反應(yīng)HA+HC2-==A-+H2C-能發(fā)生,HA的酸性比H2C-的酸性強(qiáng);二是產(chǎn)物H2C-不能與過量的HA繼續(xù)反應(yīng),即反應(yīng)HA+H2C-==A-+H3C不能發(fā)生,H3C的酸性強(qiáng)于HA。反應(yīng)②包含兩個(gè)分步反應(yīng):一是H2B+A-==HB-+HA,二是HB-+A-==B2-+HA。故酸性:H2B>HA,HB->HA,又H2B的第一步電離程度遠(yuǎn)大于第二步電離,酸性H2B>HB-,故酸性:H2B>HB->HA.與①相同,由反應(yīng)③知,反應(yīng)H2B+H2C-==HB-+H3C能進(jìn)行,而反應(yīng)H2C-+HB-==B2-+H3C不能進(jìn)行,酸性:H2B>H3C>HB-.顯然有H2C-的酸性強(qiáng)于HC2-。故可得酸性強(qiáng)弱(即電離出H+的能力由大到小)順序?yàn)椋篐2B>H3C>HB->HA>H2C->HC2-;堿性強(qiáng)弱(即結(jié)合H+離子的能力由大到小)順序:C3->HC2->A->B2->H2C->HB-。
由酸堿性強(qiáng)弱順序可輕易得出:
(1)相同條件下,HA、H2B、H3C三種酸中酸性最強(qiáng)的是H2B
(2)A-、B2-、C3-、HB-、H2C-、HC2-六種離子中,最易結(jié)合H+的是C3-,最難結(jié)合H+的是HB-。
(3)H3C與A-能發(fā)生反應(yīng)生成H2C-和HA,過量的A-與H2C-不能繼續(xù)反應(yīng)生成HC2-和HA,故有H3C+A-(足量)==HA+H2C-,所以(A)錯(cuò)誤。不難得出(B)、(C)均正確。
(4)①H3C+3OH-(過量)==C3-+3H2O;②HA與C3-發(fā)生反應(yīng)生成A-和HC2-,過量的HA還能與HC2-繼續(xù)反應(yīng),生成A-和H2C-,而HA不能繼續(xù)與H2C-反應(yīng),故有:
2HA(過量)+C3-==H2C-+2A-
特別注意:在解決此類問題時(shí),要善于拆分和逆向思維。如由H2B(少量)+2A-=B2-+2HA拆分為:H2B+A-=HB-+HA,HB-+A-=B2-+HA。由HA+HC2-(少量)=A-+H2C-判斷:HA+H2C-=A-+H3C不能發(fā)生,H3C的酸性強(qiáng)于HA。
三、對“強(qiáng)制弱”規(guī)律的“反常”思考
在一定的條件下,由于各種原因弱酸也可以制得強(qiáng)酸。有如下五種情況:
1.利用反應(yīng)物的氧化性、還原性,發(fā)生氧化還原反應(yīng),由弱酸制得強(qiáng)酸。例如:
(1)Cl2通入氫硫酸中:Cl2+H2S==2HCl+S
(2)在亞硫酸中加入次氯酸溶液:H2SO3+HClO==HCl+H2SO4
2.利用生成不溶于酸的沉淀,由弱酸制得強(qiáng)酸。例如:在硫酸銅溶液中滴入氫硫酸:H2S+CuSO4==CuS+H2SO4
3.利用不揮發(fā)性酸制揮發(fā)性酸,由弱酸制得強(qiáng)酸。例如:實(shí)驗(yàn)室制取溴化氫、碘化氫,反應(yīng)的化學(xué)方程式為: H3PO4+3NaBr===Na3PO4+3HBr 、H3PO4+3NaI==Na3PO4+3HI。
4.利用生成極難電離的物質(zhì),由弱酸制得強(qiáng)酸。例如:在乙酸溶液中加入PbSO4,可看到難溶的PbSO4溶解,反應(yīng)方程式為:2CH3COOH+PbSO4==Pb(CH3COO)2+H2SO4。
5.利用酸的不穩(wěn)定性,由弱酸制得強(qiáng)酸。例如:給次氯酸加熱,反應(yīng)方程式為:2HClO==2HCl+O2。
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