關注高考題中有關“反應物的量”的問題

摘 要：反應物的量影響著化學反應的程度和生成物的純度。高考化學的實驗設計、工藝流程題的題干以及問題設置中往往與反應物的量聯系。因此，在高考化學復習教學中，要強化控制“反應物的量”的意識，體現化學的真實性、實用性。

關鍵詞：反應物的量；實驗設計；工藝流程

“反應物的量”不單是化學計算涉及的問題，化學實驗和化工生產中物質的制備過程也會涉及反應物的量。因此，在高考化學的實驗、工藝流程題中的化學反應過程往往與反應物的量聯系，當然在解題過程中必須考慮反應物的量。筆者分析了近年高考化學試題，對高考實驗設計、工藝流程題中有關反應物的量問題分類歸納如下：

一、 實驗設計中“反應物的量”問題

高考中的實驗設計一般通過創設真實的實驗情境，涉及物質的分離、提純、檢驗、制備等基本實驗原理和操作，實驗過程中需要添加試劑（反應物），試劑需要選擇，加入試劑的量是隱性的，需要考生根據題意來確定，而加入試劑的量控制反應程度又是實驗成敗的關鍵。采取什么手段或通過什么現象來判斷反應的進程？下面通過具體事例的分析加以說明。

例1 （2016·江蘇·19節選）實驗室以一種工業廢渣（主要成分為MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物）為原料制備MgCO3·3H2O。實驗過程如下：

酸溶過程中Mg2SiO4轉化為Mg2+（aq）和H2SiO3（s）

請補充完整由萃取后得到的水溶液制備MgCO3·3H2O的實驗方案：邊攪拌邊向溶液中滴加氨水， ，過濾、用水洗滌固體2～3次，在50℃下干燥，得到MgCO3·3H2O。

[已知該溶液中pH=8.5時Mg（OH）2開始沉淀；pH=5.0時Al（OH）3沉淀完全]。

[解析]根據題給信息分析，判斷萃取后的水溶液中含有Mg2+、Al3+，通過加氨水除去Al3+，要獲得MgCO3·3H2O，需要引入CO2-3，一般選擇Na2CO3溶液。加氨水時，使Al3+完全沉淀而Mg2+不沉淀，加Na2CO3溶液時，Mg2+完全沉淀為MgCO3，這里必須考慮氨水和Na2CO3溶液的用量問題以及判斷兩種離子完全沉淀的依據。根據題給信息，滴加氨水，控制5.0

在實驗設計時，要根據反應的特征，通常對以下幾種情況的判斷，從而確定加入試劑（反應物）的量來有效控制反應程度，從而完善實驗方案。

1. 若反應生成氣體，則可以通過觀察有無氣泡產生判斷反應是否完全。

2. 若反應生成沉淀，當沉淀為氫氧化物時，可依據開始沉淀、完全沉淀的pH，控制加入反應物的量；使其他沉淀時，一般需要檢驗溶液中是否還含有待沉淀的離子。

3. 若反應物為難溶于水的固體時，可以根據固體是否消失或剩余判斷反應的程度。

二、 工藝流程中的“反應物的量”問題

工業生產中，為了提高某些原料的利用率，加入的許多物質是過量的。高考工藝流程題中的反應物的量一般是顯性的條件，但也有一些是隱性的，如為了使某些物質充分發生反應加入的試劑往往是過量的，這需要考生仔細審題，而考生在解題過程中很容易忽視這些細節，從而造成失誤。

例2 （2011·江蘇·16節選）以硫鐵礦（主要成分為FeS2）為原料制備氯化鐵晶體（FeCl3·6H2O）的工藝流程如下：

（1）酸溶及后續過程中均需保持鹽酸過量，其目的是 、 。

（2）該過程產生的尾氣可用堿溶液吸收，尾氣中污染空氣的氣體為 （寫化學式）。

[解析]酸溶過程是鹽酸與硫鐵礦（FeS2）焙燒后的產物鐵的氧化物發生反應，鹽酸過量是為了使鐵的氧化物充分反應，即提高鐵元素的浸出率。而對于后續過程需保持鹽酸過量，則要對酸溶得到的溶液成分進行分析。溶液中主要有氯化鐵和氯化亞鐵，后續過程包括氧化、結晶，氧化過程與鹽酸無關，而從溶液中得到氯化鐵晶體采用（加熱）蒸發濃縮、冷卻結晶的方法，加熱會促進Fe3+水解，因此鹽酸的作用是抑制Fe3+水解。對于該過程產生的尾氣成分，應該是氣體和揮發性物質，其中有氧化Fe2+時通入的過量的氯氣，還有過量鹽酸揮發出來的HCl氣體。

結合工藝流程題中涉及的問題，以下情況需要考慮反應物的量的多少對工藝流程各階段產生的影響。

1. 判斷后續反應的反應物。特別是在酸溶、堿溶過程中，為了提高原料的浸出率，所用的酸、堿一般都是過量的，則有可能作為反應物參與后續反應或對后續的反應產生影響，如過量的酸、堿能促進或抑制鹽類的水解。

2. 判斷濾渣或尾氣的成分。反應物過量，不參與后面的反應，若為難溶于水的物質則成為濾渣；若為揮發性物質，則成為尾氣。

綜上所述，反應物的量影響著反應的程度和生成物的純度。因此，無論是實驗室還是工業生產涉及的化學反應，都要根據實際需要，科學、合理的控制反應物的量。在中學化學教學中，可以通過實驗設計、工藝流程問題解決的教學，強化控制“反應物的量”的意識，凸顯化學學科的真實性，培養學生嚴謹的科學態度，提高學生的化學學科素養。

參考文獻：

[1]2016年高考（江蘇卷）試題分析[M].南京：東南大學出版社，2016.

[2]2018年江蘇省普通高中學業水平測試（選修科目）說明[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2018.

作者簡介：

吳建方，江蘇省太倉市，江蘇省太倉市教師發展中心。