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2009届高三专题复习三
离子反应
一、基础知识归类总结
1、概念:有离子参加或生成的反应叫离子反应。
2、本质:溶液中某些离子能相互作用,使这些离子的浓度减小。
3、离子方程式:
概念:用实际参加反应的离子的符号表示离子反应的式子。
写:写出正确的化学方程式;
拆:把易溶强电解质的化学式改写成离子符号;
删:把没有参加反应的离子从方程式两边删去;
查:检查方程式两边原子及电荷数是否相等。
(1)可溶性强电解质写成离子,非电解质、难溶物等写成化学式;
(2)电解质固体或纯液体之间反应,不写离子方程式;
(3)氧化物作为反应物和生成物均写成化学式;
(4)微溶物的处理。作为澄清液反应时,可以拆成离子形式;作为悬浊液反应时,要保留化学式;作为生成物时,一般写化学式。如Ca(OH)2、CaSO4等。
意义:不仅表示一定物质间的特定反应,还能表示同一类反应。
4、离子共存:离子不能大量共存的规律:
⑴生成难溶物或微溶物;
⑵生成气体或挥发性物质;
⑶生成难电离的物质;
⑷发生氧化还原反应;
⑸发生络合反应;
⑹发生双水解反应的离子不能大量共存;
⑺弱酸酸式酸根离子不能与H+、OH-共存:如HCO3-、HS-
⑻若题目中提示酸性溶液(pH<7)或碱性溶液(pH>7)应在各待选答案中均加入H+或OH-后考虑。
⑼溶液无色透明时,则溶液中肯定没有有色离子。常见的有色离子是Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnO4-等。
5、离子方程式书写的常见错误:
①违背客观事实;
②化学符号书写错误,分子式写成离子,该用离子表示的写成分子式;
③原子或电荷或得失电子不守恒;
④化学计量数错误,或不约分或部分约分;
⑤以偏概全,漏写某些离子反应;
⑥用错“=”、“”、“↑”、“↓”等符号。
⑦忽视题设条件要求,如反应物的量是少量、过量,反应生成物不同。
(a).反应物是否符合相对量关系。
如:Ca(OH)2溶液中通入过量CO2。
如:酸式盐与碱溶液的反应。
Ca(HCO3)2溶液中加入过量NaOH溶液;
Ca(OH)2溶液中加入少量(或过量)Ca(HCO3)2。
(b).是否符合相互滴加顺序。
如: AgNO3溶液中滴入NH3·H2O,NH3·H2O中滴入AgNO3溶液;Na2CO3溶液中滴入盐酸,盐酸溶液中滴入Na2CO3溶液;AlCl3溶液中滴入NaOH溶液(或相反顺序);NaAlO2溶液中滴入盐酸(或相反顺序);含Al3+的溶液中滴入含CO32-的溶液(或相反顺序)等。滴加顺序不同,两种物质间量的关系不同,产物不同。分析方法同“①”。
[教师提问]从上述有关离子共存的例题中,同学们思考解该类题须注意哪些问题?
6、离子共存问题中的审题要点
1.离子共存问题需要充分挖掘题中隐含条件:
(1)溶液无色透明时,则溶液中肯定没有有色离子;
(2)溶液既可能呈酸性也可能呈碱性:比如溶液中由水电离生成的c(H+)=10-2mol·L-1、向溶液中加入金属Al有氢气放出(如溶液呈酸性,则不可能有NO3-存在)、能溶解氢氧化铝等;
(3)强碱性溶液中肯定不存在与OH-起反应的离子。
(4)强酸性溶液中肯定不存在与H+起反应的离子。如弱酸根离子不能在酸性溶液中大量存在;再如[Cu(NH3)4]2+、[Ag(NH3)2]+等也只能存在于碱性溶液中,不能与H+大量共存。因为NH3+H+=NH4+。酸式弱酸根阴离子既不能在酸性溶液中大量存在,也不能在强碱性溶液中大量存在。
2.注意限制条件的设置,看清是问“能”、“不能”,还是“一定能”、“一定不能”等对选项的限制条件。
7、离子能否大量共存的判断
离子之间能否大量共存,实际是判断离子之间能否发生化学反应,若不发生反应即可共存,若反应则不能共存。
(1)在强酸性条件下(即有大量H+),不能共存的离子有:OH-(大量)、CO32-、HCO3-、S2-、HS-、SO32-、HSO3-等,即:OH-和弱酸的酸根、弱酸的根式根离子不能与H+共存。
(2)在强碱性条件下(即有大量OH-);不能共存的离子有:H+(大量)、HCO3-、HS-、HSO3-、NH4+、Mg2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Cu2+等,即:H+及弱酸的酸式根离子、弱碱的阳离子不能与OH-共存。
(3)相互反应生成沉淀的离子间不能共存,如Ag+跟Cl-、Br-、I-,Ba2+跟CO32-、SO42-、SO32-、PO43-,H+和SiO32-等。
(4)相互反应生成气体的离子间不能共存,如H+跟HSO3-、HCO3-、HS-,OH-和NH4+(加热)等。
(5)相互反应生成难电离物质的离子间不能共存,如H+跟F-、ClO-、CH3COO-,OH-和NH4+等。
(6)离子间发生氧化还原反应的不能共存,如H+跟NO3-、Fe2+,H+跟MnO4-、Cl-,S2-跟ClO-、H+(OH-),Fe3+跟I-或S2-,H+跟S2O32-,H+跟S2-、SO32-等。
(7)离子间发生相互促进水解反应的不能大量共存,如Al3+和S2(HS-),Fe3+和CO32- (HCO3-),Al3+和CO32-(HCO3-),Al3+和[Al(OH)4]- ,NH4+和SiO32-等。
(8)离子间能相互形成络合物的不能共存,如Fe3+和SCN-,Fe3+和C6H5O-等。
二、典型例题
例1、下列离子方程式中,正确的是( )
A.向硫酸铁的酸性溶液中通入硫化氢: 2Fe3++S2-==2Fe2++S↓
B.氯气通入冷水中Cl2+ H2O=Cl-+ClO-+2H+
C.硫化钠溶于水中:S2-+2H2O=H2S↑+2OH-
D.电解饱和食盐水:2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-
[解析] A项H2S是弱酸,应用化学式表示。B项氯气与水反应生成的HClO是弱酸,应用化学式表示。C项S2-水解应分步进行。D
例2.下列反应的离子方程式正确的是()。
A.氯化铝溶液中加入过量的氨水:Al3++4NH3·H2O=AlO2-+4NH4++2H2O
B.用氨水吸收过量的二氧化硫:NH3·H2O+SO2=NH4++HSO3-
C.碳酸氢镁溶液与过量的氢氧化钠溶液反应:
Mg2++2HCO3-+2OH-== MgCO3+2H2O+ CO32-
D.向碘化亚铁溶液中通入少量氯气:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
[解析] A项不符合化学反应事实,产生的应是Al(OH)3而不是AlO2-,因Al(OH)3难溶于氨水;B中二氧化硫是过量的,故生成HSO3-;C项MgCO3的溶解度大于Mg(OH)2,故应生成Mg(OH)2沉淀。D项中还原性:I->Fe2+,故少量氯气先与I-反应。A.2I-+Cl2=I2+Cl2答案:B
例3、在强酸溶液中,下列各组离子能够大量共存的是( )。
A.Mg2+ Ca2+ HCO3- Cl- B.Na+ AlO2- Cl- SO42-
C.K+ Fe2+ SO42- Br- D.Fe2+ Ca2+ Cl- NO3-
[解析] 在强酸性溶液中,A中的HCO3-,B中的AlO2-不能大量共存,D中的NO3-和H+共同作用,可以氧化Fe2+,也不能大量共存,故选C。
例4:下列离子方程式书写正确的是( )
(A)氨水中加入稀HNO3:NH3·H2O+H+=NH4++H2O
(B)碳酸氢钙溶液中加入稀盐酸:Ca(HCO3)2+2H+=Ca2++2CO2↑+2H2O
(C)氢硫酸与NaOH溶液反应:H++OH-=H2O
(D)硫酸氢钠溶液中加入氢氧化钠溶液:H++OH-=H2O
[分析](B)中Ca(HCO3)2属可溶性的盐,在溶液中以Ca2+和HCO3-离子存在,应写成离子形式;氢硫酸是弱酸,应写成分子形式。答案:(A)(D)
例5:某溶液中由水电离产生的c(OH-)=1×10-14 mol·L-1,满足此条件的溶液中一定可以大量共存的离子组是( )
A.Al3+、Na+、NO3-、Cl- B.K+、Na+、Cl-、NO3-
C.K+、Na+、Cl-、[Al(OH)4]- D.K+、NH4+、SO42-、NO3-
解析:由水电离产生的c(OH-)=1×10-14 mol·L-1,则由水电离产生的c(H+)=1×10-14 mol·L-1,即溶液为pH=1或pH=14呈酸性或碱性:A.Al3+在碱性条件下生成Al(OH)3↓或[Al(OH)4]-,C中[Al(OH)4]-在酸性条件下生成Al(OH)3↓或Al3+,D中NH4+在碱性条件下生成NH3·H2O,B在酸性或碱性条件下离子之间相互不发生反应。答案:B
三、拓展资料
1.离子方程式的书写方法 <1>在离子方程式书写时,同时符合①易溶于水,②完全电离两个条件的强电解质(即:强酸、强碱、可溶性盐)拆开成离子形式,其他(包括难电离物质、难溶物、单质和氧化物及其他所有气体)一律写化学式。
(1)难电离物质包括:
①弱酸:H2CO3、HClO、H2S、CH3COOH等;②中强酸:HF、H2SO3、H3PO4等;
③弱碱:NH3·H2O、Cu(OH)2、Fe(OH)3等; ④中性物质:H2O;
⑤两性物质:Al(OH)3等。
(2)难溶物:详见课本溶解性表。 (3)单质:Fe、Zn、S、Cl2、Br2、I2等。
(4)氧化物:CO2、SO2、CaO、Fe2O3等。 (5)所有气体,如:NH3
<2>在离子方程式中,微溶物(如Ca(OH)2、CaSO4、Ag2SO4、MgCO3等)写成离子形式还是写成化学式,要具体问题具体分析
(1)微溶物在生成物中要写成化学式。
(2)微溶物在反应物中如果以溶液形式存在(浓度小,如澄清石灰水),要写成离子形式;如果以悬浊液形式存在(浓度大,如石灰乳),要写成化学式。
<3>酸式盐的写法
在离子方程式中的酸式盐,如果是强酸的酸式根,一般拆写成离子形式,如HSO4-要写成H+和SO42-;如果是弱酸的酸式根则不能拆开写,如HCO3-、HSO3-、HS-、H2PO4-等均不能拆开写。
<4>不是熔融状态下固体间发生的反应和有浓硫酸参加的反应不能写成离子方程式
如实验室制NH3: Ca(OH)2(s) + 2NH4Cl(s) ? CaCl2+2H2O+2NH3↑
实验室制HCl:
均不能写成离子方程式。NaCl (s) + H2SO4 ( 浓)
2、离子反应方程式中化学计量数处理
方程式两边各物质前的化学计量数含有公约数可以消掉,例如:Ba(OH)2+2HCl=BaCl2+2H2O写成离子形式为:2H++2OH-=2H2O,∴“2”可以去掉,离子方程式为:H++OH-=H2O。
只部分物质的化学计量数有公约数则不能去掉。
例如:Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4↓+2H2O,
其离子方程式为:Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O,
不能写成:Ba2++OH-+H++SO42-=BaSO4↓+H2O
3、与量有关的离子方程式
在物质发生化学反应时,有些反应会因操作顺序或反应物相对量不同而发生不同的反应,此时,离子方程式也会不同。
书写的基本原则是:不足量者完全反应;或该反应的所有离子均参加反应时,则要符合该反应物的化学式中各离子的个数比。而过量的反应物的离子的用量随意选用。
现将常见的反应举例如下:
⑴某些氧化还原反应:
例如:①FeBr2溶液与不同量的氯水混合,
当氯水足量时:2Fe2++4Br-+3C12=2Fe3++2Br2+6Cl-
当氯水少量时:2Fe2++C12=2Fe3++2Cl-
(因为Fe2+的还原能力比Br-强,所以当氯水少量时将先氧化Fe2+)
当FeBr2与C12为1∶1时:2Fe2++2Br-+2Cl2=2Fe3++Br2+4Cl-
②FeCl3溶液与不同量的Na2S溶液混合
当Na2S溶液少量时:2Fe3++S2-=2Fe2++S ↓ 当Na2S溶液过量时:2Fe3++3S2-=2FeS(黑)↓ +S↓
③氯气与碱溶液的反应
Cl2 +2NaOH (稀) = NaCl +NaClO +H2O 3Cl2 +6NaOH (浓) = 5NaCl +NaClO3 +3H2O
⑵铝盐溶液(或锌盐溶液)和强碱溶液的反应
如: AlCl3 +3NaOH =Al(OH)3 ↓+3NaCl AlCl3 +4NaOH =Na[Al(OH)]4 ↓+3NaCl
2KAl(SO4)2 +3Ba(OH)2 =2Al(OH)3 ↓+3BaSO4 ↓ +K2SO4
KAl(SO4)2 +2Ba(OH)2 =K[Al(OH)]4 ↓+2BaSO4 ↓
⑶偏铝酸盐(或锌酸盐)和强酸的反应
如: Na[Al(OH)]4 +HCl + H2O = Al(OH)3 ↓ + NaCl
Na[Al(OH)]4 +4HCl = AlCl3 + NaCl + 4 H2O
⑷部分显碱性的盐溶液与CO2气体的反应。
2Na[Al(OH)]4 +CO2 =2 Al(OH)3 ↓ + Na2CO3 + H2O
Na[Al(OH)]4 +CO2 = Al(OH)3 ↓ + NaHCO3 此处NaAlO2可被Na2SiO3等盐代替。
⑸酸性氧化物与碱溶液反应。如: CO2 +2NaOH = Na2CO3 +H2O CO2 + NaOH = NaHCO3
类似有SO2、SO3、P2O5与碱的反应。
⑹多元酸(如:H2S、H2SO3、H3PO4、H2CO3等)与碱反应,酸和碱的量不同可生成不同的盐。
如:
再如 将NaOH溶液滴入H3PO4中(NaOH由少量到足量),相继发生如下反应:
⑺酸式盐与碱溶液的反应。如:
①Ba(OH)2与NaHSO4溶液混合,当NaHSO4溶液足量和少量时有以下两种写法。
NaHSO4溶液足量时,Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O
NaHSO4溶液少量时,Ba2++OH-+H++SO42-=BaSO4↓+H2O
②Ca(HCO3)2与NaOH溶液混合,当NaOH溶液的量不同时亦出现以下几种写法。
NaOH溶液足量时,Ca2++2HCO3-+2OH-=CaCO3↓+2H2O+CO32-
NaOH溶液少量时,Ca2++HCO3-+OH-=CaCO3↓+H2O
n[Ca(HCO3)2]∶n(NaOH)=2∶3时,2Ca2++3HCO3-+3OH-=2CaCO3↓+CO32-+3H2O
③Mg(HCO3)2溶液与NaOH溶液反应
该反应除了要考虑反应物的量的关系外还要考虑 ① Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的溶解度要小,反应后生成的沉淀是Mg(OH)2而不是MgCO3, ② OH-先与Mg2+反应后与HCO3-反应。
Ⅰ、当n[Mg(HCO3)2]∶n(NaOH)≤1∶4时,即NaOH足量。
Mg2++2HCO3-+4OH-=Mg(OH)2↓+2CO32-+2H2O
Ⅱ、当n[Mg(HCO3)2]∶n(NaOH)≥1∶2时,即NaOH不足。
Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓
Ⅲ、当1∶4 Mg2++HCO3-+3OH-=Mg(OH)2↓+CO32-+H2O
Ⅳ、当1∶3<n[Mg(HCO3)2]∶n(NaOH)<1∶2时,如n[Mg(HCO3)2]∶n(NaOH) =5∶12
5Mg2++2HCO3-+12OH-=5Mg(OH)2↓+2CO32-+2H2O
⑻铁和稀HNO3(或其他氧化性的酸)的反应。
⑼弱酸酸式盐与NaHSO4溶液反应。
如:
⑽部分多元弱酸盐(如Na2S、Na2CO3、Na2SO3)与强酸的反应
如:
⑾硝酸银和氨水的反应。
规律:如果组成某反应物的多种(两种或两种以上)离子参加了离子反应,该物质处于过量时,不考虑离子间的数量组成比,如果处于少量或适量时一定要考虑离子间的组成比,否则是错误的。
练习 完成下列反应的离子方程式:
(1)向NaHCO3溶液中滴入少量Ca(OH)2;
(2)向NaHCO3溶液中滴入过量Ca(OH)2。
这两个反应的实质是:HCO3-与OH-反应生成CO32-和H2O,Ca2+再与CO32-反应。(1)中HCO3-过量,与OH-反应生成CO32-和H2O,OH- 不剩余,而CO32-与Ca2+结合后还有剩余,生成Na2CO3。(2)中OH- 过量,把所有的HCO3-均变为CO32-,由于Ca2+过量,所以又把所有的CO32-转变为CaCO3,过量的OH-与NaHCO3电离产生的钠离子结合成NaOH。所以化学方程式为:
(1)Ca(OH)2+2NaHCO3=CaCO3 ↓+Na2CO3+2H2O (2)Ca(OH)2+NaHCO3=CaCO3 ↓+NaOH+H2O
从化学方程式的书写中也能看出两者量的关系,故离子方程式为:
(1)Ca2++2OH-+2HCO3-=CaCO3 ↓+CO32- +2H2O (2)Ca2++OH-+HCO3-=CaCO3 ↓+H2O
发生条件
结合成难溶物或微溶物
生成挥发性物质
结合成难电离的物质(水,弱酸和弱碱)
发生氧化还原反应
能结合成络合物
能发生双水解
熟记常见盐的溶解性表
熟悉常见气体
了解常见弱酸、弱碱
常见氧化性离子、还原性离子
熟记常见两种络合物
掌握常见能发生双水解反应的离子
发生复分解反应
(只作一般了解)
书写
方法
离子方程式
书写
原则
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