反应条件对化学反应产物的影响及其教学

反应条件对化学反应产物的影响及其教学

作者：吴俊明 赵艳艳

来源：《化学教学》2007年第12期

文章编号：1005－6629(2007)12－0006－03中图分类号：G633.8 文献标识码：C

化学变化总是在一定条件下发生的。由于反应条件不同导致化学反应产物不同，是常有的现象。

1中学化学中由于反应条件不同导致产物不同的主要类型

一般来说，中学化学中，由于反应条件不同导致化学反应产物不同的情况主要有下列几种类型：

1.1 反应物用量不同导致产物不同

1.1.1“未充分反应产物”能跟过量的酸(或碱)继续反应而生成新的化合物。例如： (1)铝盐溶液跟强碱溶液反应时，由于强碱溶液的相对用量不同，可能生成氢氧化铝沉淀或者偏铝酸盐溶液。

(2)偏铝酸钠与酸反应，由于酸的用量不同可生成氢氧化铝或铝盐溶液。 (3)碳酸钠跟盐酸反应，因滴加的盐酸稀而少或过量，生成碳酸氢钠或二氧化碳。 (4)在石灰水中通入适量的二氧化碳，生成白色的碳酸钙沉淀；通入过量的二氧化碳，则得碳酸氢钙溶液。

(5)多元酸与碱反应，由于碱的用量不同可生成不同的酸式盐。例如：磷酸与氢氧化钠的物质的量之比由1∶1逐渐变为1∶3时，主要产物由磷酸二氢钠逐渐变为磷酸氢二钠，直至变为磷酸钠。

(6)五氯化磷在水量不足时，部分水解生成三氯氧磷和氯化氢；在过量水中则完全水解生成磷酸和氯化氢。

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1.1.2“未充分反应产物”能跟过量的氧化剂(或还原剂)继续反应而生成新的化合物。例如： (1)硫化氢在空气不充足时燃烧析出硫；在空气充足的条件下燃烧生成二氧化硫和水。 (2)氧气不足时，烃类燃烧生成炭、一氧化碳和水；而氧气充足时，燃烧生成二氧化碳和水。特别是，某些元素具有可变化合价，随着反应物用量不同，可以生成价态不同的化合物。例如：

(3)炭在氧气或空气里不充分燃烧时生成一氧化碳；充分燃烧时生成二氧化碳。 (4)磷在不充足的氯气中燃烧生成三氯化磷；在过量的氯气中燃烧生成五氯化磷。 (5)铁与过量稀硝酸反应生成一氧化氮和硝酸铁；铁与不足量稀硝酸反应可能生成一氧化氮和硝酸亚铁。

1.1.3“未充分反应产物”能跟过量的反应物发生其他类型的反应

例如，硝酸银溶液与氨水反应，氨水不过量时生成氧化银沉淀；氨水过量时发生配合反应，生成银氨溶液。

1.2 反应物浓度不同导致产物不同

一些物质的某种性质在浓度不同时表现出不同的强度，由此可导致生成不同的产物。例如，不同浓度的氧化性强酸的氧化性不同，它们在跟金属反应时可以生成不同的产物： (1)浓硝酸跟铜反应，HNO3被还原为NO2；稀硝酸跟铜反应，HNO3被还原为NO。 (2)浓硫酸能跟铜反应，稀硫酸不跟铜反应；浓硫酸不跟铁、铝反应(常温下钝化)，稀硫酸能跟铁、铝反应。

1.3 反应物状态不同导致产物不同

对于相同的反应物，在不同的聚集状态下，反应可能发生，也可能不发生。

例如，硝酸钠与硫酸在溶液中不会发生反应，但是硝酸钠固体与浓硫酸微热下可以生成硝酸：

这跟平衡的移动有关。如果温度过高，则由于生成的硝酸分解，而得不到硝酸。

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又如，在气相时，碘化氢和硫反应生成硫化氢和碘；在水溶液中反应反向进行：硫化氢和碘反应生成碘化氢和硫。这跟碘化氢有较高的水化热有关。

某些物质在分散状态时，由于具有较高的比表面化学活性大增，能够发生在通常状态下不能发生的反应。例如，纳米状态的铜、铝等超细金属粉末能在空气中自燃，甚至发生爆炸。 此外，一些物质的不同晶型，甚至制取时是否经过加热，都可能影响其反应活性。 1.4 介质不同导致反应产物不同 (1)介质不同对反应产物的影响。例如：

卤代烃与氢氧化钠的水溶液共热发生取代反应(水解反应)；与氢氧化钠的醇溶液共热发生消去反应。例如：溴乙烷在NaOH水溶液中加热生成乙醇，发生取代反应；但在NaOH醇溶液中加热生成乙烯，发生消去反应，其原因往往跟反应机理有关。 (2)介质的pH可以影响反应产物。例如：

高锰酸钾在不同酸碱性条件下的反应，其产物是不相同的：在碱性溶液中生成MnO42-，在中性溶液中生成棕色的MnO2固体，在酸性溶液中生成肉色(近乎无色)的Mn2+，其原因跟溶液pH不同时，电极反应及电极电势不同有关。 1.5 温度不同导致产物不同

在这类反应中，有些是由于产物在不同温度下的稳定性不同而引起。例如： (1)炭跟足量氧气反应通常生成二氧化碳，但在高温下生成一氧化碳。

(2)铁在氧气中燃烧通常生成黑色的四氧化三铁，但在高温时(例如炼钢时在钢水中吹氧)生成氧化亚铁。

(3)氯气通入冷的氢氧化钠溶液中，生成次氯酸钠；通入热的氢氧化钠溶液中则生成氯酸钠。

(4)硝酸铵受热分解产生一氧化二氮；如果加热温度高于300℃，则一氧化二氮又分解为氮气和氧气。

有些是由于其他原因而引起。例如：

(5)五氧化二磷跟冷水反应生成偏磷酸；跟热水反应生成正磷酸。

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(6)乙醇和浓硫酸加热到170℃左右，发生分子内脱水生成乙烯；如果在140℃左右共热，则发生分子间脱水生成乙醚。

1.6 催化剂不同导致反应产物不同。

由于催化剂不同而导致反应产物不同，这种现象在有机化学中很常见。产生这种现象的原因跟催化机理有关，特定的催化剂往往能使平行反应中的某一个成为优势反应。例如： (1)氨跟氧反应，可以分别生成氮气、一氧化二氮和一氧化氮。不使用催化剂时，以生成氮气为主；使用铂铑催化剂可以使生成一氧化氮的反应加快，一氧化氮成为主要产物。 (2)一氧化碳和氢气在三氧化二铬和氧化锌做催化剂的情况下，生成甲醇；在铁、钴或镍做催化剂的情况下，生成甲烷。

(3)乙烯的氧化反应：乙烯在空气里燃烧，生成二氧化碳和水；在一定温度和压强下，用氯化钯和氯化铜作催化剂，乙烯可被空气直接氧化成乙醛；乙烯在银做催化剂，加热到200～300℃的情况下，被空气中的氧直接氧化为环氧乙烷。

(4)乙醇的氧化反应：乙醇在空气里燃烧，生成二氧化碳和水；在加热和铜或银的催化作用下，乙醇被空气氧化生成乙醛。 1.7 其他条件导致反应产物不同

光照、微波辐射等可以使反应物分子中的特定部位活性大增从而影响反应产物。例如：用FeCl3作催化剂时，苯跟氯气发生取代反应生成氯苯；在紫外光照射条件下，苯跟氯气起加成反应，生成六氯环己烷。

1.8滴加溶液等操作顺序不同导致反应产物不同 操作顺序不同有时也会影响反应产物。例如：

在鉴定I-离子存在时，若将氯水滴加到含I-离子和CCl4的混合液中，振荡后CCl4层显紫色，表明生成单质碘。若将数滴含I-离子和CCl4的混合液滴加到氯水中，则CCl4层不会显紫色而仍是无色。这是因为氯水过量，将碘单质氧化为碘酸。

至于操作顺序不同影响反应产物状态，这种情况就更多了。例如：

盐酸向Na2SiO3溶液中滴加，产生白色胶状沉淀；Na2SiO3溶液向盐酸中滴加，形成无色透明溶液(胶体)。

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2如何对反应条件不同导致产物不同的现象进行梳理、总结

用机械记忆的方法来学习反应条件不同导致产物不同的现象，效果往往不好，并且会严重影响学生学习化学的兴趣。因此，对反应条件不同导致产物不同的现象进行梳理、总结时，必须讲究方法。下列措施可以供教师参考。 2.1多分散、少集中，分散与总结梳理相结合

在平时教学中，要引导学生注意并记忆有关反应的条件，使记忆任务分散；并在出现反应物相同但产物不同的反应时，注意启发、引导学生与已经学过的化学反应进行反应条件的对比，由学生自己得出结论。对于反应条件不同导致产物不同的不同类型，应尽量分散出现，切忌集中地同时介绍给学生。

在临近毕业的集中复习阶段，可以采用专题复习形式集中进行总结、梳理。但是，集中总结、梳理一定要有平时的分散总结、梳理做基础。同时，要抓住重点，着重对学生平时错误较多的类型进行总结、梳理。

2.2尽可能让学生了解反应条件是怎样影响反应产物的

对于原理不太复杂的类型(例如跟反应物浓度、“未充分反应产物”的性质、某些物质的热稳定性等有关的反应类型)，可以引导学生了解为什么反应条件不同会使产物不同，由此加深学生对有关物质和反应的了解与认识。另一方面，对于原理很复杂、超出中学化学范围、学生又难以接受的情况(例如涉及复杂的反应机理、催化机理时)，不必花费精力让学生弄清其中的具体原因。

2.3用比较、完成实践任务等方法强化学生记忆

比较的方法可以强化学生对反应条件和反应产物不同的印象，宜多采用。设计适当的实验或其他实践性任务、实践性问题等要求学生完成或解决，有利于学生强化记忆。 2.4使学生成为梳理、总结的主体，学会用梳理、总结的方法学习

对反应条件不同导致产物不同的现象进行梳理、总结时，要注意发动学生自己进行梳理、总结，并且在跟同学交流过程中加以完善，在梳理、总结中逐步学会这种学习方法；而不是简单地听老师讲、简单地抄笔记背笔记，因为这种方法效果很差。

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注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”