简单分析初中化学“优先反应原则”

前言

作为一名扑街初中生，在老师灌输优先反应原则时总是有点疑惑——化学反应不应该是同步进行的吗？

这个问题大抵是伴随了我整个九年级。近期才想明白，现将拙见分享出来，权以抛砖引玉罢。

优先反应的原则

在初中化学解题和教学中，一般把化学反应认定为有顺序依次发生。具体如下：

1. 在金属与盐溶液或稀酸发生置换反应时，根据教材中的 金属活动性顺序表 ^[注1]，排在前面的金属优先。
2. 在酸碱盐溶液发生反应时，按照 中和反应 -> 生成气体的反应 -> 生成沉淀的反应 的优先顺序进行。

置换反应中的优先反应

我们可以看到，在题目中认为铝与稀盐酸先反应，而铁不参与反应；在铝反应殆尽之后铁才加入反应，此时溶液内才开始出现显浅绿色的 FeCl₂ 。

酸碱盐复分解反应中的优先反应

【题目】（ 2015 贵阳中考真题）在实验室，某同学将氢氧化钠溶液逐滴滴入硫酸和硫酸铜的混合溶液中，直至过量。加入氢氧化钠溶液的质量（横轴）与混合溶液中溶质质量（纵轴）的关系如图所示。（题目提问略）

可以看见图像被分成了三段。其中 BC 段因为溶质质量减少，可以结合反应物很容易地判断出来发生的反应方程式是 2NaOH + CuSO₄ = Na₂SO₄ + Cu(OH)₂ ↓，生成氢氧化铜沉淀。

所以，易得，在AB段进行的仅是 NaOH 与 H₂SO₄ 的酸碱中和反应，而因为在BC端才开始生成沉淀，NaOH 与 CuSO₄ 的反应到BC端才开始进行。

原因

假如我们做实际实验，也会看到类似的现象。这说明化学老师的教学是正确的。但理论上化学反应应该是同时进行，为什么会出现优先反应的情况呢？

金属置换反应的优先真相

我们知道，在金属盐的可溶性溶液中，加入了活动性强于该金属的金属单质，盐中的金属离子将会被该金属单质置换出溶液。而活泼性越强的金属单质，进行这一反应的速度越快。

本质

因此我们可以发现，在多种金属单质置换同一金属盐溶液时，活泼性强的金属优先的本质是这三个反应同时发生：

1. 强金属单质进行置换反应。
2. 弱金属单质进行置换反应。
3. 活泼性弱的金属置换出的盐溶液被活泼性强的金属置换，弱金属离子转成正常原子。

而 反应 3 发生的速度，因为参与反应的金属单质要比 反应 2 中参与反应的金属单质强，因此比 反应 2 速度更快。

例子

让我们捏造三种金属元素 X Y Z （化合价都为 +1 ，活动性顺序： X > Y > Z ）和一种酸根离子 M （化合价为 -1 ）。

将 X Y 单质加入 ZM 溶液中，同时发生了三种反应：

1. X + ZM = Z + XM
2. Y + ZM = Z + YM
3. X + YM = Y + XM

由于 X 比 Y 更活泼，因此 反应 3 比 反应 2 更快，YM 刚刚生成完毕就被 X 反应了。因此从宏观上来看，反应 2 就好似从来没有发生。

酸碱盐反应的优先真相

中和反应

中和反应的优先发生，是因为 H⁺ 与 OH^- 的反应热情比较大，而其反应的结果不是离子化合物。

因此，三个反应（中和反应、生成气体的反应、生成沉淀的反应）同时发生，但由于后二者都能生成碱（在能发生中和反应的情况下），因此生成的碱中的 OH^- 被没反应完的酸中的 H⁺ 夺走生成了水分子^[1]，因此宏观上就呈现出后两者反应没有发生过的假象。

生成气体的反应

生成气体的反应比较优先，因为气体的生成相对瞬时；而沉淀的生成，由于物理学上的扩散作用，会相对缓慢。

仍在溶液中，还没来得及沉淀的沉淀物质，其部分离子被生成气体的反应夺走，因此宏观上也就呈现出一种沉淀从未生成的假象。

后记

这篇文章是按照初中生能想出来的最好的组织方式来写的，如有不妥见谅。

这篇文章只参考了一篇论文，剩下都是我自己摸索出来的。作为一个初中生，我的结论难免有谬误之处：期盼您的斧正。

最后，这篇文章为了帮助即将中考的九年级学生更好地掌握题目，而不是知其然不知其所以然。希望我能帮助你

——中考加油！

参考

[1] 杜忠安.在初中化学教学中，对“酸碱中和反应优先”的异议[J].学校教育研究，2015(23)