降服多反应体系试题的杀手锏

广东 周曼文

降服多反应体系试题的杀手锏

广东 周曼文

化学反应常有“平行反应”和“连串反应”两类，平行反应主要是指多个反应同时进行；而连串反应主要是指多个反应按一定的先后顺序逐次进行。高中阶段接触的平行反应如：实验室用乙醇、浓硫酸制乙烯（同时会生成乙醚）；用碳棒作电极电解氧化铝的阳极反应生成O2（同时产生O3、CO、CO2）；“连串反应”由于反应物性质的强弱而导致的先后顺序反应又叫“竞争反应”，如把Cl2通入含I－、Br－、Fe2＋的溶液中，按照还原能力由强到弱的顺序，I－优先反应，其次是Fe2＋，最后是Br－；再如把盐酸逐滴加入到含有NaOH、Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中，按照碱性由强到弱的顺序，NaOH优先反应，其次是Na2CO3，最后是NaHCO3；当然也有由于物质出现的先后导致连串反应，如久置的氯水就是稀盐酸。其实，真实的化学实验和实际的化工生产中，由于反应物性质、反应环境和条件的共同影响，其反应实质可能更复杂（如共沉淀反应等），因此，以多反应体系为素材的高考试题，也备受高考命题者青睐；这样的试题往往是一套试卷的最难点，区分度高，选拔性强；能测出考生运用化学知识解决实际问题的能力。

这类试题的解答技巧，一般有三个关键：

一、找到多反应体系涉及的各个反应

例1 （2016北京，28节选）以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。

试剂实验现象滴管试管饱和Ag2SO4溶液Ⅰ．产生白色沉淀Ⅱ．溶液变绿，继续滴0．2mol·L－1Na2SO3溶液0．2mol·L－1CuSO4溶液加产生棕黄色沉淀Ⅲ．开始无明显变化，继续滴加产生白色2mL 0．1mol·L－1Al2（SO4）3溶液沉淀

①用稀硫酸证实沉淀中含有Cu＋的实验现象是_____________。

a．白色沉淀A是BaSO4，试剂1是_________________。

b．证实沉淀中含有Cu2＋和S的理由是_________________________________________________________________。

【答案】（2）①加入稀硫酸后，有红色固体生成②a．HCl和BaCl2溶液 b．在I－的作用下，Cu2＋转化为白色沉淀转化为

所以，试剂1为HCl和BaCl2溶液；白色沉淀CuI证明了Cu2＋的存在，白色沉淀A（BaSO4）中的S由S氧化得到。

【点拨】考生理解“棕黄色沉淀中含有Cu＋、Cu2＋和S的前提是CuSO4溶液与Na2SO3溶液混合过程中出现的两反应：

二、厘清多反应体系中各反应的顺序

例2 （2013广东，31节选）大气中的部分碘源于O3对海水中I－的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。

（3）为探究Fe2＋对氧化I－反应的影响（反应体如图1），某研究小组测定两组实验中浓度和体系pH，结果见图2和下表。

____编号____________反应物反应前pH反应后pH___第1组__________O3＋I－5．2 11．0_____第2组______O3＋I－＋Fe2＋5．2 4．1___

图1

图2

①第1组实验中，导致反应后pH升高的原因是_________________________。

②图1中的A为________，由Fe3＋生成A的过程能显著提高I－的转化率，原因是____________________________。

③第2组实验进行18s后，I3－下降。导致下降的直接原因有________（双选）。

A．c（H＋）减小B．c（I－）减小

C．I2（g）不断生成D．c（Fe3＋）增加

【答案】（3）①反应过程中消耗氢离子，溶液酸性减弱，pH增大，水电离出氢离子参与反应破坏水的电离平衡，氢氧根浓度增大，溶液呈碱性，pH增大 ②Fe（OH）3Fe3＋生成Fe（OH）3的过程，降低了体系的pH，促进了总反应的完成，提高了I－的转化率 ③BC

【解析】（3）①由表格可以看出第一组溶液的pH由反应前的5．2变为反应后的11．0，其原因是反应过程中消耗H＋，溶液酸性减弱，pH增大，水电离出H＋参与反应，破坏水的电离平衡，OH－浓度增大，溶液呈碱性，pH增大。②Fe3＋生成Fe（OH）3的过程，降低了体系的pH，促进了总反应正向移动，提高了I－的转化率。③由图1和“直接原因”信息提示可解。

【点拨】该题争议较大的是第③小题，有人认为选BD，理由：由于是持续通入O2＋H2O，O2可以将Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋可氧化I－，故I－消耗量增大，转化率增大，与I2反应的量减少，I－3浓度减小。用图1信息，厘清反应顺序关系，证实该反应体系中Fe3＋几乎不会与I－反应，而是以水解反应为主，起调节pH作用，所以应选BC。

例3 （2014北京，28节选）用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解pH＝1的0．1mol／L的FeCl2溶液，研究废液再生机理。记录如下（a、b、c代表电压数值）：

序号电压／V 阳极现象检验阳极产物_Ⅰ___x≥a__电极附近出现黄色，有气泡产生有Fe3＋、有Cl 2_Ⅱ_a＞x≥b电极附近出现黄色，无气泡产生_有Fe3＋、无Cl 2_Ⅲ_b＞x＞0_________无明显变化无Fe3＋、无Cl 2

（1）Ⅰ中，Fe3＋产生的原因可能是Cl－在阳极放电，生成的Cl2将Fe2＋氧化。写出有关反应：_________________。

（2）由Ⅱ推测，Fe3＋产生的原因还可能是Fe2＋在阳极放电，原因是Fe2＋具有________性。

（3）Ⅱ中虽未检验出Cl2，但Cl－在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH＝1的0．2mol／L NaCl溶液做对照实验，记录如下：

__序号电压／V 阳极现象_______检验阳极产物___Ⅳ____a＞x≥c___无明显变化有Cl2_______________Ⅴ____c＞x≥b___无明显变化无Cl2___________

与Ⅱ对比，得出的结论：__________________________________________（写出两点）。

【答案】（1）2Cl－2Fe3＋＋2Cl－

（2）还原

（3）①控制电压c＞x≥b，可以实现Fe2＋先于Cl－放电。②控制电压a＞x≥c，产生Fe3＋的两种原因都成立

【解析】（1）将“Cl－在阳极放电，生成的Cl2将Fe2＋氧化”翻译成化学方程式。（2）将“Fe2＋在阳极放电”翻译成电极反应“”，失电子表现粒子的还原性。（3）这是一个消除Fe2＋干扰，控制c（Cl－）为0．2mol／L，测电压与Cl－放电关系的实验。通过实验Ⅳ、Ⅴ和Ⅱ的现象对比，得到结论：①控制电压c＞x≥b，可以实现Fe2＋先于Cl－放电。②控制电压a＞x≥c，产生Fe3＋的两种原因都成立。

【点拨】该题第（1）（2）小问是向考生提出了产生Fe3＋的两种原因，也展示实验Ⅰ就是一个多反应体系，为了探清楚电压与Fe2＋、Cl－放电顺序的关系而设置后面的实验。

三、弄清反应过程中各反应之间相互影响

例4 （2015全国Ⅱ，27节选）甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料。利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：

回答下列问题：

（3）合成气的组成n（H2）／n（CO＋CO2）＝2．60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图所示。α（CO）值随温度升高而________（填“增大”或“减小”），其原因是______________________。下图中的压强由大到小为________，其判断理由是_______________________________。

【答案】（3）减小 升高温度时，反应①为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO浓度增大，反应③为吸热反应，平衡向右移动，也使CO的浓度增大，总结果：温度升高，CO的转化率降低 p3＞p2＞p1相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率，反应③为气体分子数不变的反应，加压平衡不移动，总结果：增大压强，有利于CO的转化率升高

【解析】温度对CO平衡转化率（α）的影响与反应①③有关，反应①为放热反应，升高温度时，平衡向左移动，反应③为吸热反应，升高温度时，平衡向右移动，都使得c（CO）增加，转化率降低。压强对CO平衡转化率（α）的影响也与反应①③有关，反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率，反应③为气体分子数不变的反应，加压平衡不移动，两者因素叠加，增大压强，有利于CO的转化率升高。

【点拨】因为图中描述的是CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系，所以，主要分析反应①③之间的相互影响。

（作者单位：广东省佛山市三水中学）