一、離子方程式
離子方程式書寫的基本規(guī)律要求:
(1)合事實(shí):離子反應(yīng)要符合客觀事實(shí),不可臆造產(chǎn)物及反應(yīng)。
(2)式正確:化學(xué)式與離子符號(hào)使用正確合理。
(3)號(hào)實(shí)際:“=”“”“→”“↑”“↓”等符號(hào)符合實(shí)際。
(4)三守恒:兩邊原子數(shù)、電荷數(shù)必須守恒、氧化還原反應(yīng)離子方程式中氧化劑得電子總數(shù)與還原劑失電子總數(shù)要相等。
(5)明類型:依據(jù)離子反應(yīng)原理,分清類型,總結(jié)方法技巧。
(6)檢查細(xì):結(jié)合書寫離子方程式過(guò)程中易出現(xiàn)的錯(cuò)誤,細(xì)心檢查。
(一)滴加順序與離子反應(yīng)
在化學(xué)反應(yīng)中相同的兩種試劑,由于滴加順序的不同會(huì)產(chǎn)生不同的現(xiàn)象,發(fā)生不同的離子反應(yīng)?,F(xiàn)歸納如下:
1、強(qiáng)堿溶液()與可溶性的鋁鹽溶液
向溶液中滴加NaOH或KOH溶液,或向、溶液中滴加溶液,先出現(xiàn)白色沉淀,后沉淀消失。其離子反應(yīng)方程式為:
若反向滴加時(shí),開(kāi)始無(wú)明顯現(xiàn)象,后出現(xiàn)白色沉淀。其離子反應(yīng)方程式為:
2、強(qiáng)酸溶液或強(qiáng)酸的酸式鹽溶液與偏鋁酸鹽溶液
向溶液中滴加HCl、H2SO4、HNO3、NaHSO4或KHSO4溶液,先出現(xiàn)白色沉淀,后沉淀消失。其離子反應(yīng)方程式為:
若反向滴加時(shí),開(kāi)始無(wú)明顯現(xiàn)象,后出現(xiàn)白色沉淀。其離子反應(yīng)方程式為:
3、不穩(wěn)定的多元弱酸鹽溶液與強(qiáng)酸或強(qiáng)酸的酸式鹽溶液
向溶液中滴加HCl、H2SO4、HNO3、NaHSO4或KHSO4溶液,開(kāi)始無(wú)明顯現(xiàn)象,后有氣體放出。其離子反應(yīng)方程式為:
若反向滴加時(shí),立即產(chǎn)生氣體。其離子反應(yīng)方程式為:
4、多元酸與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成的正鹽和酸式鹽的溶解性不同
向H3PO4溶液中滴加溶液,開(kāi)始無(wú)明顯現(xiàn)象,后產(chǎn)生白色沉淀。其離子反應(yīng)方程式為:
若反向滴加時(shí),立即出現(xiàn)白色沉淀,后沉淀消失。其離子反應(yīng)方程式為:
5、硝酸銀溶液與氨水
向溶液中滴加氨水,先有沉淀產(chǎn)生,后沉淀又溶解。其離子反應(yīng)方程式為:
或
若反應(yīng)滴加時(shí),先無(wú)明顯現(xiàn)象,后有沉淀生成。其離子反應(yīng)方程式為:
6. 溶液與溶液
向溶液中滴加溶液,產(chǎn)生黑色沉淀,溶液變成無(wú)色。其離子反應(yīng)方程式為:
兩反應(yīng)相繼進(jìn)行。
若反向滴加時(shí),先產(chǎn)生淡黃色沉淀,溶液變成淺綠色,后溶液中又出現(xiàn)黑色沉淀,溶液變成無(wú)色。其離子反應(yīng)方程式為:
(先反應(yīng))
(后反應(yīng))
(二)定量離子方程式的書寫
1、酸式鹽與堿
例1、寫出碳酸氫鈉溶液分別與少量石灰水、過(guò)量石灰水反應(yīng)的離子方程式。
解析:NaHCO3與少量Ca(OH)2反應(yīng)時(shí),只抵消中的,生成正鹽
Na2CO3和CaCO3,若Ca(OH)2過(guò)量,需考慮過(guò)量的Ca(OH)2能否與生成的Na2CO3和CaCO3繼續(xù)反應(yīng),所以應(yīng)為:
Ca(OH)2少量:
Ca(OH)2過(guò)量時(shí):
2、離子定量沉淀
例2、向明礬溶液中滴加Ba(OH)2溶液,使全部沉淀,寫出離子反應(yīng)方程式。
向明礬溶液中滴加Ba(OH)2溶液,使全部沉淀,寫出離子反應(yīng)方程式。
解析:使1mol KAl(SO4)2·12H2O中的2mol完全沉淀,需2mol Ba(OH)2,此時(shí)與的物質(zhì)的量之比為1:4,生成和H2O。故應(yīng)為:
3、一種氧化劑與多種還原劑
例3、在2mol/L FeBr2溶液80mL中通入4.48L氯氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),充分反應(yīng)后,寫出對(duì)應(yīng)的離子方程式。
分析:
即可理解為4mol FeBr2與5mol Cl2反應(yīng)。因Cl2先氧化,后氧化,依電子得失守恒可知,5mol Cl2可得,被氧化成能失去,還差,故只有6mol被氧化,還剩。則離子方程式可直接寫為:
例4、能正確表示下列化學(xué)反應(yīng)的離子方程式是( )
A.用碳酸鈉溶液吸收少量二氧化硫:2CO32—十SO2十H2O=2HCO3—十SO32—
B.金屬鋁溶于鹽酸中:Al十2H+=Al3+十H2↑
C.硫化鈉溶于水中:S2—十2H2O=H2S↑十2OH—
D.碳酸鎂溶于硝酸中:CO32—十2H+=H2O十CO2↑
例5、下列離子方程式中正確的是( )
A.過(guò)量的NaHSO4與Ba(OH)2溶液反應(yīng):Ba2+十2OH—十2H+十SO42—→BaSO4↓十2H2O
B.NH4HCO3溶液與過(guò)量NaOH溶液反應(yīng):NH4+十OH—→NH3↑十H2O
C.苯酚鈉溶液中通入少量CO2:
D.FeBr2溶液中通入少量Cl2:2Fe2+十2Br—十2Cl2→2Fe3+十Br2十4Cl—
二、離子共存
下面是離子間不能共存的幾種情況:
1.由于發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),離子不能大量共存
(1)有氣體產(chǎn)生。例如:CO32—、SO32—、S2—、HCO3—、HSO3—、HS—等易揮發(fā)的弱酸的酸根與H+不能大量共存。
(2)有沉淀生成。例如:Ba2+、Ca2+、Mg2+、Ag+等不能與SO42—、CO32—等大量共存;Mg2+、Fe2+、Ag+、Al3+、Zn2+、Cu2+、Fe3+等不能與OH—大量共存;Pb2+與Cl—,Fe2+與S2—、Ca2+與PO43—、Ag+與Cl-、Br-、I—等不能大量共存。
(3)有弱電解質(zhì)生成。例如:OH—、CH3COO—、PO43—、HPO42—、H2PO4—、F—、ClO—、AlO2—、SiO32—、CN—、C17H35COO—、等與H+不能大量共存;一些酸式弱酸根,例如:HCO3-、HPO42—、HS—、H2PO4—、HSO3—不能與OH—大量共存;NH4+與OH—不能大量共存。
(4)一些容易發(fā)生水解的離子,在溶液中的存在是有條件的。例如:AlO2—、S2—、CO32—、C6H5O—等必須在堿性條件下才能在溶液中存在;再如:Fe3+、Al3+等必須在酸性條件下才能在溶液中存在。這兩類離子不能同時(shí)存在在同一溶液中,即離子間能發(fā)生“雙水解”反應(yīng)。例如:3AlO2—十Al3+十6H2O=4Al(OH)3↓等。
2.由于發(fā)生氧化還原反應(yīng),離子不能大量共存
(1)具有較強(qiáng)還原性的離子不能與具有較強(qiáng)氧化性的離子大量共存。例如:S2—、HS—、SO32—、I—和Fe3+不能大量共存。
(2)在酸性或堿性的介質(zhì)中由于發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存。例如:MnO4—、Cr2O72—、NO3—、ClO—與S2—、HS—、SO32—、HSO3—、I—、Fe2+等不能大量共存;SO32—和S2—在堿性條件下也可以共存,但在酸性條件下則由于發(fā)生2S—十SO32—十6H+=3S↓十3H2O反應(yīng)不能共存。H+與S2O32—不能大量共存。
3.水解性較強(qiáng)的陽(yáng)離子跟水解性較強(qiáng)的陰離子在水溶液中不能大量共存
例如:Al3+和HCO3—、CO32—、HS—、S2—、AlO2—、ClO—等;Fe3+與CO32—、HCO3—、AlO2—、ClO—等不能大量共存。
4.溶液中能發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)的離子不能大量共存
例如:Fe2+、Fe3+與SCN—不能大量共存;Fe3+與不能大量共存。
例1、下列各組離子能在溶液中大量共存的是( )
A.Ca2+、NH4+、Cl—、CO32—
B.Na+、NH4+、NO3—、Cl—
C.H+、Na+、NO3—、OH—
D.K+、Mg2+、SO42—、OH—
解析:
A中Ca2+十CO32—=CaCO3↓
C中H+十OH—=H2O
D中Mg2+十2OH—=Mg(OH)2↓
B中Na+不能與NO3—或Cl—,NH4+不能與NO3—或Cl—結(jié)合生成難溶、難電離或易揮發(fā)的物質(zhì),可以在溶液中大量共存,所以選B。
例2、某溶液中由水電離產(chǎn)生的c(OH—)=1×10—14 mol·L—1,滿足此條件的溶液中一定可以大量共存的離子組是( )
A.Al3+、Na+、NO3—、Cl—
B.K+、Na+、Cl—、NO3—
C.K+、Na+、Cl—、AlO2—
D.K+、NH4+、SO42—、NO3—
解析:
由水電離產(chǎn)生的c(OH—)=1×10—14 mol·L—1,則由水電離產(chǎn)生的c(H+)=1×10—14 mol·L—1,即溶液為pH=1或pH=14呈酸性或堿性:A.Al3+在堿性條件下生成Al(OH)3↓或AlO2—,C中AlO2—在酸性條件下生成Al(OH)3↓或Al3+,D中NH4+在堿性條件下生成NH3·H2O,B在酸性或堿性條件下離子之間相互不發(fā)生反應(yīng)。
答案:B
例3、在強(qiáng)酸性溶液中能大量共存,并且溶液為無(wú)色透明的離子組是( )
A.MnO4—、K+、Na+、SO42—
B.Na+、K+、HCO3—、Cl—
C.Mg2+、NH4+、Cl—、NO3—
D.Ba2+、K+、S2—、SO42—
解析:本題有兩個(gè)隱蔽條件:一是強(qiáng)酸性溶液;二是溶液需無(wú)色透明,根據(jù)這兩個(gè)條件分析:A中MnO4—為紫色,B中HCO3—為弱酸酸 根離子,在強(qiáng)酸性條件下不能共存;HCO3—十H+=H2O十CO2↑;D中Ba2+十SO42—=BaSO4↓二者不能共存,同時(shí)白色沉淀難溶于酸。Mg2+或NH4+均不能跟Cl—和NO3—反應(yīng),所以選C。
三、比較離子濃度大小的兩個(gè)原理
1.電荷守恒原理:溶液中陽(yáng)、陰離子所帶的正負(fù)電荷總數(shù)相等,即電解質(zhì)溶液呈電中性。如在NaHCO3溶液中,陽(yáng)離子有Na+和H+,陰離子有HCO3—、CO32—和OH—,但一個(gè)CO32—需要兩個(gè)+1價(jià)離子才能與它的電荷數(shù)值相等,即與CO32—電荷守恒的+1價(jià)離子的濃度應(yīng)該是它的濃度的兩倍,根據(jù)電荷守恒原理有:c(Na+)十c(H+)=c(HCO3—)十c(OH—)十2c (CO32—)。
2.物料守恒原理:指電解質(zhì)溶液中某一組分的原始濃度(起始濃度)應(yīng)等于它在溶液中各種存在形式的濃度之和。如在NaHCO3溶液中,有:c(Na+)=c(HCO3—)十C(H2CO3)十c(CO32—)?!?span>
例1、將20mL0.4mol·L—1硝酸銨溶液跟50mL 0.1mol·L—1的氫氧化鋇溶液混合,則混合溶液中離子濃度的大小順序是( )
A.(NO3—)>c(OH—)>c(NH4+)>c(Ba2+)
B.c(NO3—)>c(Ba2+)>c(OH—)>c(NH4+)
C.c(Ba2+)>c(NO3—)>c((OH—)>c(NH4+)
D.c(NO3—)>c(Ba2+)>c(NH4+)>c(OH—)
例2、在10 mL 0.1mol·L—1NaOH溶液中加入同體積同濃度的CH3COOH溶液,反應(yīng)同溶液中各粒子濃度關(guān)系錯(cuò)誤的是( )
A.c(Na+)>c(CH3COO—)>c(H+)>c(OH—)
B.c(Na+)>c(CH3COO—)>c(OH—)>c(H+)
C.c(Na+)=c(CH3COO—)十c(CH2COOH)
D.c(Na+)十c(H+)=c(CH3COO—)十c(OH—)
解析:NaOH與CH3COOH恰好完全反應(yīng)生成CH3COONa,由于CH3COO—的水解,顯然c(Na+)
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