2017高中化学实验专题讲座：化学反应条件的控制

化反应条件的控制

I．课标要求

认识反应条件控制在化研究中的意义和作用，初步掌握控制反应条件的一些方法。

II．考纲要求

掌握控制反应条件的方法，理解控制反应条件的重要意义。

III．教材精讲

控制化反应进行的条件，可以改变化反应的速率和化反应进行的方向，使化反应向着对生产、生活有利的方面转化。

一般可以通过控制以下化反应的条件来化反应的速率和化反应进行的方向： 1．控制化反应进行的外界条件的改变：

主要是通过控制浓度、温度、压强、催化剂等外界条件的改变来化反应速率和反应进行的方向。

2．控制反应环境（介质的影响）的改变：

相同的反应物，在不同的环境下，发生的化反应不相同。常见的与反应环境有关的化反应有：

Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ Al+4HNO3=Al(NO3)3+NO↑+2H2O 2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4]+3H2↑

Fe+H2SO4=FeSO4+ H2↑ 2Fe+6H2SO4(浓)

NaOH溶液 △ Fe2(SO4)3+ 3SO2↑+6H2O

RCH2CH2OH

RCH2CH2X

NaOH、乙醇 △

RCH=CH2

醛类物质与银氨溶液、新制的氢氧化铜浊液的反应要求在碱性环境下进行等。 3．控制实验操作的影响

不同的实验操作，会对某些化反应会产生不同的影响，从而导致反应的产物和和实验现象 不同。这样的反应常见的有： ①加热操作对某些化反应的影响： 4Na+O2=2Na2O 2Na+O2

Na2O2

Al(NO3)3+3NO2↑+3H2O

Al+HNO3(浓)—钝化 Al+6HNO3(浓)

Cl2+2KOH=KClO+KCl+H2O Cl2+6KOH（热）= KClO3+5KCl+3H2O

②试剂添加顺序操作对化反应的影响：

AlCl3溶液滴加到NaOH溶液中至过量：Al3++4OH=Al(OH)4 Al3++3Al(OH)4=4Al(OH)3↓

－

－

NaOH溶液滴加到AlCl3溶液中至过量：Al3++3OH= Al(OH)3↓ Al(OH)3+ OH=Al(OH)4 稀盐酸逐滴滴入碳酸钠溶液中至过量：CO32—+H+=HCO3— HCO3— +H+=H2O+CO2↑ 碳酸钠溶液逐滴滴入稀盐酸中至过量：CO32—+2H+= H2O+CO2↑

少量Ca(OH)2溶液滴入NaHCO3溶液：Ca2++2OH—+2HCO3—=CaCO3↓+CO32—+2H2O 少量NaHCO3溶液滴入Ca(OH)2溶液：Ca2++OH—+HCO3—=CaCO3↓+H2O

－

－

IV．典型例题

例1．已知乙醇可以和氯化钙反应生成微溶于水的CaCl2·6C2H5OH。有关的有机试剂的沸点如下：CH3COOC2H5：77.1℃；C2H5OH：78.3℃；C2H5OC2H5（乙醚）：34.5℃；CH3COOH：118℃。

实验合成乙酸乙酯粗产品的步骤如下：

在蒸馏烧瓶内将过量的乙醇与少量浓硫酸混合，然后经分液漏斗边滴加醋酸，边加热蒸馏。得到含乙醇、乙醚、醋酸和水的乙酸乙酯粗产品。

（1）反应中加入的乙醇是过量的，其目的是： 。 （2）边滴加醋酸，边加热蒸馏的目的是： 。 将粗产品再经下列步骤精制：

（3）为除去其中的醋酸，可向产品中加入（填字母） 。 A．无水乙醇 B．碳酸钠粉未 C．无水醋酸钠

（4）再向其中加入饱和氯化钙溶液，振荡、分离。其目的是： 。 （5）然后再向其中加入无水硫酸钠，振荡。其目的是： 。 最后，将经过上述处理后的液体加入另一干燥的蒸馏烧瓶内，再蒸馏。弃去低沸点馏分，收集沸程76～78℃之间的馏分即得。

【解析】：醇跟酸发生的酯化反应是可逆的：

C2H5OH+ CH3COOH

CH3COOC2H5+H2O

（1）过量使用乙醇就是增加反应物浓度，有利于反应向生成乙酸乙酯的方向进行。 （2）滴加醋酸是增加反应物醋酸的浓度，蒸馏的目的是减小生成物乙酸乙酯的浓度，这些措施均有利于酯化反应向生成乙酸乙酯的方向进行。

（3）利用醋酸的酸性比碳酸强，可加入碳酸钠粉未除去粗产品中未反应完的乙酸，故选择B选项。

（4）根据题干信息，乙醇可以跟氯化钙反应生成微溶于水的CaCl2·6C2H5OH，振荡过滤后，可除去粗产品中的乙醇。

（5）加入无水硫酸钠，无水硫酸钠与水结合生成硫酸钠晶体，可除去粗产品的中水。 【评述】：本题以乙酸乙酯的制备实验为知识背景，考查了生对化平衡知识的运用能力。解答这类题要求我们熟知外界条件对化反应速率和反应进行方向的影响的相关知识。

例2．在有机反应中，反应物相同而条件不同可得到不同的主产物。下式中R代表烃基，副产物均已略去。

写出实现下列转变的各步反应的化方程式，特别注意要写明反应条件。 （1）由 CH3CH2CH2CH2Br分两步转变为CH3CH2CHBrCH3 （2）由 (CH3)2CHCH=CH2分两步转变为(CH3)2CHCH2CH2OH

【解析】：考察卤代烃的合成规律，由于反应条件的不同，溴原子被加成在不同的位置上。 （1）这是Br原子从1号碳位在移到2号碳位上的物质之间的转化。由于两者都是饱和的有机

物，又不能发生取代直接完成其转化，所以必须先进消去反应，使卤代烃变成烯烃，然后烯烃再和HBr加成。只要找到适当的条件，Br可以加成到2号碳位上，这也是这类问题的解题规律。

（2）如果烯烃与水直接发生加成，可以生成醇，但羟基的位置不能确定，因而无法一步完成这一变化。同时也不符合题目要用两步反应完成这一转化的要求。所以，烯烃只能先与HBr加成，使Br原子加成在1号碳位上，再与NaOH水溶液发生水解反应，使羟基取代溴原子。

【评述】：有机化反应跟反应的条件密切相关。本题启示我们，相同的反应物，在不同条件下可制备不同的生成物。

例3．下列实验的失败是因为缺少必要的实验步骤所造成的是（ ） A．将无水乙醇和浓H2SO4共热到140℃收集不到乙烯

B．将氯乙烷（C2H5Cl）与NaOH溶液共煮后加入AgNO3溶液得褐色沉淀 C．将乙醛滴加到新制的Cu(OH)2悬浊液中未出现红色不溶物 D．将Cu和浓HNO3反应，用排水法收集到的气体呈无色

【解析】：A选项中利用无水乙醇和浓硫酸制乙烯，有加热的操作，但要加热到170℃才可制得乙烯。B选项中的NaOH与AgNO3反应生成的AgOH沉淀，AgOH分解得到褐色沉淀Ag2O沉淀；C选项中乙醛与新制的氢氧化铜浊液反应需要加热，C选项中缺少加热这一操作；D选项则是NO2气体的收集方法用错。故实验失败是因缺少必要的实验操作所造成的选项是C选项。

【评述】：这是一道考察生对常规实验掌握程度的试题，通过对实验操作的测试，考察了生的实验动手能力。

V．跟综训练：

一．选择题（本题包括有5个小题，每小题只有一个正确选项）

1．浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入少量稀盐酸时，溶液的颜色变化应是（ ）

A．颜色变浅 B．颜色变红 C．没有改变 D．变为黄色

2．某课外活动小组做了一个有趣的实验：将2g铝粉和3g碘粉小心地混合均匀，分为质量相等的3份，分别进行如下实验，现将实验记录列表如下：

第一组 第二组 第三组 加入0.5g水 加入1g胆矾 加入1g无水硫酸铜 很快产生火花 约需30s产生火花 1min后仍没有产生火花 根据上述实验事实作出的推断，错误的是（ ） A．水能增大铝和碘反应的速率

B．第一组实验中铝和碘发生了化合反应生成AlI3 C．第一组和第二组实验中还能观察到紫色的烟 D．第三组实验中铝和硫酸铜发生了置换反应

3．下列各组中的两物质作用时，反应条件（温度、反应物用量比）改变，不会引起产物的种类改变的是（ ）

A．Na和O2 B．NaOH和CO2 C．Na2O2和CO2 D．NaCl和浓H2SO4

4．用铁片和稀硫酸制氢气时，下列措施不会使氢气生成速率加大的是（ ）

A．加热 B．滴加少量的CuSO4溶液 C．不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸 D．不用铁片，改用铁粉

5．（全国Ⅱ）反应：2A（g）+ B（g ） 2C（g）；△H>0，下列反应有利于生成C的是（ ）

A．低温、低压 B．低温、高压

C．高温、高压 D．高温、低压 二．选择题（本题包括7个小题，每小题有1～2个正确选项）

6．实验室里用稀HNO3溶液与Cu反应制取NO气体。已知该反应很慢，欲提高制取NO的反应速率，下列方法中正确的是（ ） A．滴入少量AgNO3溶液 B．加一块石墨，使之与Cu接触 C．加少量浓 D．加少量浓硫酸

工业上制备CuCl2时，将浓盐酸用蒸气加热至高80℃左右，慢慢加入粗CuCl2粉（含杂质FeO），充分搅拌，使之溶解，已知pH≥9.6时，Fe2以Fe(OH)2形式完全沉淀；pH≥6.4时，Cu2以Cu(OH)2形式完全沉淀；pH≥3.7时，Fe3以Fe(OH)3形式完全沉淀，回答7～8两小题。

7．工业上制备CuCl2过程中，为除去Fe2，常使用NaClO，向溶液中加入NaClO后，溶液的pH变化是（ ）

A．一定增大 B．一定减小 C．可能增大 D．可能减小

8．工业上制备CuCl2过程中，为除去溶液中所含Fe3，常常调节溶液pH值，为调节溶液pH=3.7，最好是向溶液中加入适量的（ ）

A．NaOH B．氨水 C．CuCO3 D．CuO

9．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在如

图所示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述不正确的是（ ） A．装置甲左侧的液面一定会下降 B．左侧液面装置甲比装置乙低 C．装置乙中的铁钉腐蚀最严重 D．装置丙中的铁钉几乎没被腐蚀

－＋

＋

＋

＋＋

甲 乙 丙 10．20℃时H2S饱和溶液1L，其浓度为0.1mol·L1，其电离方程式为：

H2S

H+HS― HS―

＋

H+S2―

＋

若要使该溶液的pH增大的同时，使c(S2―)减小，可采用的措施是（ ） A．加入适量的水

B．加入适量的NaOH固体 C．通入适量的SO2 D．加入适量的CuSO4固体

11．下列各项操作中，不发生“先沉淀后溶解”现象的是（ ）

①向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2； ②向Fe(OH)3胶体中逐滴滴入过量的稀硫酸； ③AgI胶体中逐滴加入过量的盐酸； ④向石灰水中通入过量的CO2；

⑤向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸。 A．①②③ B．②③⑤ C．①②③⑤ D．①③⑤

12．反应3Fe（s）+4H2O（g） Fe3O4（s）+4H2（g）在一可变容积的密闭容器中进行，

下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是（ ） A．增加原状Fe的量 B．将容器的体积缩小一半

C．保持体积不变，充入N2使体系压强增大 D．保持压强不变，充入N2使容器体积增大 三．本题包括6个小题

13．工业上制取纯净的CuCl2·2H2O的主要过程是：①将粗氧化铜（含少量Fe）溶解于稀盐酸中，加热、过滤，调节滤液pH为3；②对①所得滤液按下列步骤进行操作：

沉淀

加入Y 过滤 蒸发 结晶

高温

＋Cu2 ＋Cu2 Fe2 ―Cl ＋加入 氧化剂X Fe3 ―Cl ＋溶液乙

CuCl2·2H2O

已知Cu2、Fe2在 问题：

＋＋

pH为4～5时不水解，而Fe3却几乎完全水解而沉淀。请回答下列

＋

（1）X是 ，其反应的离子方程式是： ； （2）Y物质应具备的条件是 ，生产中Y可选： 。 （3）溶液乙在蒸发结晶时应注意： 。

14．在相同条件下进行Mg与HCl、HAc反应的对照实验，相关数据如下；

I II Mg的质量 0.24g 0.24g 酸量 HCl 0.2mol·L－1 开始时反应速率 产生氢气总量 n1 n2 100mL 100mL ν1 ν2 HAc 0.2mol·L－1 ①试比较有关量的大小：ν1 ν2 ，n1 n2（填“>”、”=”、”<”）

②欲改变反应条件，使实验I中ν1降低，但不改变n1的值，试写出两种可行的方法。 方法I： ； 方法II： 。

15．醛可以跟亚硫酸氢钠饱和溶液发生加成反应，生成物是水溶性的α—羟基磺酸钠： R—CHO+NaHSO3 R—CH（OH）—SO3Na 反应是可逆的，在通常情况下有70%～90%向正反应方向转化。

（1）若氯苯中混有杂质苯甲醛，欲将此杂质全部除去，可采用的试剂是 ，其分离方法是 。

（2）若使R—CH（OH）—SO3Na全部变成乙醛，可采用的试剂是 或 ，其分离方法 。

16．有机化反应因反应条件不同，可生成不同的有机产品。例如： （1）

（2）苯的同系物与卤素单质混合，若在光照条件下，侧链上的氢原子被卤素原子取代；若在催化剂下，苯环上的氢原子被卤素原子取代。

工业上利用上述信息，按下列路线合成结构简式为香料。

的物质，该物质是一种

请根据上述路线，回答下列问题： （1）A的结构简式可能为： 。

（2）反应①③⑤的反应类型分别为： 、 、 。 （3）反应④的化方程式 。

（4）工业生产中，中间产物A需经反应③④⑤得D，而不采用直接转化为D的方法，其原因是： 。

17．（黄冈试题）为了验证铁与氧气在不同条件下的反应情况 ，设计如图所示（部分铁架台已略去）的实验，D装置是O2发生装置，A为铁在有水存在下与O2反应装置，B为无锈铁片在加热条件下与O2反应装置，C装置是验证在干燥条件下O2与铁反应装置（C装置事先干燥过）。请回答下列问题：

（1）为了确保C装置按题干所述条件进行反应，还应在D、C之间加装 。

（2）各装置安装及铁片放置完毕后，开始实验，先打开C中的止水夹，其余操作步骤

为：

。 （3）一段时间后，停止反应，A、B、C中的铁片各自有的变化是： A： ； B： ； C： ；

18．实验室制备溴苯的实验做完后，常常会造成室内大气污染，为防止污染，有同将实验装置改进如下图所示：

（1）向试管中加入苯和液溴时，应注意的问题是 。

（2）如何控制反应的进行？ 。 （3）开始反应后，发现刚开始较慢，后来逐渐加快，你认为原因是 。 （4）在B瓶中盛放的液体为 ，其作用是 。 A．水 B．乙醇溶液 C．CCl4 D．KMnO4溶液 （5）C处干燥管的作用是 。 “化反应条件的控制”参：

一．1．D 2．D 3．C 4．C 5．C

二．6．AB 7．A 8．CD 9．B 10．AC 11．D 12．AC 三．

13．（1）Cl2 Cl2+2Fe2=2Fe3+2Cl―

（2）调节溶液酸性，使pH为4～5，且不引进新杂质CuO和Cu(OH)2 （3）通入HCl气体（或加入盐酸），并不断搅拌且不能蒸干。 14．①>；= ； ②加少量水；降温或加少量NaAc

15．（1）饱和NaHSO3溶液；分液；（2）NaOH溶液或Na2CO3溶液；蒸馏。

＋

＋

16．（1）

（2）加成反应、消去反应、水解或取代反应

（3）

（4）的水解产物为，不能经⑥氧化得到产品。

17．（1）盛浓硫酸的洗气瓶或装碱石灰的干燥装置； （2）点燃D处酒精灯片刻，再点燃B片酒精灯；

（3）A中有红褐色锈斑；B中有黑色物质生成；C中无变化 18．（1）先加入苯，后加入液溴。

（2）将铁丝插入混合液中，反应开始；拉出铁丝，反应停止。 （3）反应放热，混合液温度升高，反应速率加快。 （4）C，吸收A中挥发出来的溴。 （5）防止倒吸。