熟知優(yōu)先原理 有效解決問題

陳富波

[摘 要]采擷經(jīng)典例題二三例，剖析其中的優(yōu)先原理，以幫助學(xué)生有效地認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的普遍規(guī)律，從而正確解決有關(guān)化學(xué)問題。

[關(guān)鍵詞]優(yōu)先原理；置換；中和；析出

[中圖分類號(hào)] G633.8[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-6058（2018）11-0073-01

在某一體系中，當(dāng)存在若干個(gè)過程時(shí)，往往有一個(gè)特殊的過程優(yōu)先發(fā)生，這就是化學(xué)中的優(yōu)先原理。現(xiàn)對(duì)初中化學(xué)中的優(yōu)先原理做如下探討。

一、優(yōu)先置換原理

當(dāng)一種金屬與多種鹽溶液或多種金屬與一種鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng)時(shí)，金屬與鹽中金屬的活動(dòng)性差異越大，反應(yīng)越易進(jìn)行。

【例1】 在硝酸銀和硝酸銅的混合溶液中加入一定量的鋅粉，反應(yīng)停止后過濾，濾液為藍(lán)

色。下列判斷正確的是（ ）。

A.濾渣中一定有銀，沒有鋅和銅

B.濾渣中一定有鋅和銀，可能有銅

C.濾液中一定有硝酸銅、硝酸鋅、硝酸銀

D.濾液中一定有硝酸銅、硝酸鋅，可能有硝酸銀

解析：根據(jù)優(yōu)先置換原理可知，鋅先與硝酸銀發(fā)生反應(yīng)：Zn+2AgNO3=Zn（NO3）2+2Ag①，當(dāng)鋅剩余時(shí)再與硝酸銅發(fā)生反應(yīng)：Zn+Cu（NO3）2=Zn（NO3）2+Cu②，反應(yīng)后過濾，濾液為藍(lán)色，說明濾液中有Cu（NO3）2，可見，反應(yīng)①一定發(fā)生，反應(yīng)②可能沒發(fā)生，也可能發(fā)生，但Cu（NO3）2有剩余。因此，濾渣中一定有Ag，沒有Zn，可能有Cu；濾液中一定有Zn（NO3）2、Cu（NO3）2，可能有AgNO3。

在學(xué)習(xí)中，學(xué)生應(yīng)熟記常見金屬的活動(dòng)性順序，明確金屬與鹽溶液的置換規(guī)律，再結(jié)合優(yōu)先置換原理進(jìn)行分析，問題即可順利解決。

二、優(yōu)先中和原理

酸、堿、鹽之間發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)時(shí)，如果有酸和堿存在，那么酸和堿之間的中和反應(yīng)優(yōu)先發(fā)生。如在稀硫酸和硫酸銅的混合溶液中，逐滴加入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉首先與稀硫酸發(fā)生中和反應(yīng)，當(dāng)稀硫酸完全反應(yīng)后，氫氧化鈉才與硫酸銅發(fā)生反應(yīng)。

【例2】 實(shí)驗(yàn)室有某氫氧化鈉樣品，其中含有少量碳酸鈉雜質(zhì)。將21.3g樣品放在盛有173.4g水的燒杯中完全溶解，再向燒杯中逐滴加入稀鹽酸至過量，實(shí)驗(yàn)中生成氣體的質(zhì)量與加入稀鹽酸的質(zhì)量關(guān)系如圖1所示，請(qǐng)回答：（1）圖中OA段表示的是稀鹽酸與 的反應(yīng)；（2）B點(diǎn)時(shí)，燒杯內(nèi)溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是 。

解析：根據(jù)優(yōu)先中和原理可知，向氫氧化鈉和碳酸鈉的混合溶液中滴加稀鹽酸，稀鹽酸先與氫氧化鈉發(fā)生中和反應(yīng)：NaOH+HCl=NaCl+H2O①，當(dāng)NaOH完全反應(yīng)后，稀鹽酸再與碳酸鈉發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑②。顯然，圖像中OA段是稀鹽酸與氫氧化鈉的反應(yīng)，AB段是稀鹽酸與碳酸鈉的反應(yīng)。B點(diǎn)時(shí)滴入的稀鹽酸恰好完全反應(yīng)。根據(jù)反應(yīng)①、②可知，此時(shí)燒杯內(nèi)得到的是氯化鈉溶液，根據(jù)反應(yīng)②利用氣體的質(zhì)量可求出碳酸鈉的質(zhì)量為5.3g，生成氯化鈉的質(zhì)量為5.85g，則原樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量為21.3g-5.3g=16g，再根據(jù)反應(yīng)①求出生成氯化鈉的質(zhì)量為23.4g，根據(jù)質(zhì)量守恒定律求出溶液質(zhì)量為21.3g+173.4g+100g—2.2g=292.5g，進(jìn)而可求出燒杯內(nèi)溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（23.4g+5.85g）/292.5g×100%=10%。

學(xué)生若清楚復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件，熟練掌握酸、堿、鹽之間的反應(yīng)規(guī)律，并能結(jié)合優(yōu)先中和的原理對(duì)這類問題進(jìn)行分析即可解決問題。

三、優(yōu)先析出原理

蒸發(fā)結(jié)晶常用于溶解度變化受溫度影響不大的固體溶質(zhì)，如氯化鈉的結(jié)晶；降溫結(jié)晶適用于溶解度受溫度影響較大的固態(tài)物質(zhì)，如硝酸鉀的結(jié)晶。假設(shè)固體A的溶解度受溫度變化影響較大，固體B的溶解度受溫度變化影響較小，現(xiàn)有某溫度下的A、B混合溶液，若降低溫度，則固體A優(yōu)先析出；若蒸發(fā)溶劑，則固體B優(yōu)先析出。

【例3】 圖2為氯化鈉和硝酸鉀固體的溶解度曲線。回答下列問題：（1）除去氯化鈉中的少量硝酸鉀，采用的方法是 ；（2）除去硝酸鉀中的少量氯化鈉，采用的方法是 。

分析：除去NaCl中的少量KNO3，可先把混合物溶于水，然后加熱蒸發(fā)溶劑，使NaCl從溶液中析出，而KNO3大部分留在溶液中，趁熱過濾，即得到較純凈的NaCl晶體。除去KNO3中的少量NaCl，可把混合物溶于熱水中，配制成熱的飽和溶液，然后降溫，大量的KNO3晶體析出，而NaCl仍留在溶液中，過濾，即得到較純的KNO3晶體。

在解答這類問題時(shí)，關(guān)鍵是弄清楚蒸發(fā)結(jié)晶和降溫結(jié)晶的適用條件，然后，結(jié)合要提純物質(zhì)的溶解度隨溫度變化的特點(diǎn)選擇合適的結(jié)晶方法。

通過以上分析可知，優(yōu)先原理在解題中有重要的應(yīng)用，學(xué)生應(yīng)熟練掌握，以達(dá)到解題的最佳效果。

（責(zé)任編輯 羅 艷）