2009届高三化学第一轮复习教案基本概念和基本理论:离子反应.pdf
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1、离子反应 一、备考目标:1理解电解质的电离及离子方程式的意义。2理解离子反应的概念,掌握离子反应发生的条件,了解离子反应的本质。3理解质量守恒定律的涵义。能正确书写离子方程式、电离方程式。4.掌握离子共存 二、要点精讲(一)离子方程式 1、离子反应:离子反应是指有离子参加或有离子生成的化学反应。2、离子方程式:用实际参加反应的离子的符号来表示离子反应的式子叫做离子方程式。例如:在 NaOH 溶液中存在有 Na+,OH,而 HCl 溶液中有 H+,Cl,当 向NaOH溶 液 中 加 入HCl发 生 下 述 反 应:NaOH+HCl=NaCl+H2O,因为 NaCl 在水溶液中仍以离子形式存在,故
2、实际上参加反应的离子只 H+和 OH,故离子方程式为 H+OH=H2O。又如:BaCl2+Na2SO4=BaSO4+2NaCl,其离子方程式为Ba2+SO42=BaSO4。3、离子方程式书写步骤(以 H2SO4与 Ba(OH)2反应为例说明):写出并配平反应的化学方程式:H2SO4+Ba(OH)2=BaSO4+2H2O 把易溶于水的强电解质(即:易溶于且在水中完全电离的电解质)拆成离子形式,其他仍以分子形式书写:2H+SO42-+Ba2+2OH-=BaSO4+2H2O 删去两边未反的离子:此反应中没有不参加反应的离子 检查两边的元素是否守恒、净电荷数是否守恒、电子得失是否守恒、该用号还是号、有
3、没有漏写、等符号。4、离子方程式的书写规则 在离子方程式书写时,同时符合易溶于水,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:弱酸:H2CO3、HClO、H2S、CH3COOH 等;中强酸:HF、H2SO3、H3PO4等;弱碱:NH3H2O、Cu(OH)2、Fe(OH)3等;中性物质:H2O;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:N
4、H3 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。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。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
5、实验室制 NH3:不能写成离子方程式。5、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 6、离子方程式的意义 离子方程式较化学方程式更能突出表现反应的实质,不同物质间的反应其实质可能是一样的,例如
6、:NaOH+HCl=NaCl+H2O,2KOH+H2SO4=K2SO4+2H2O,NaOH+HNO3=NaNO3+H2O,其反应实质均是H+OH=H2O。由此可知离子方程式代表的不仅是某一个反应,还可以表示某一类反应。根据离子方程式表示的某一类反应,可以将离子方程式改写成化学方程式。例如:2H+CO32=H2O+CO2,该反应的代表的是强酸和可溶性碳酸盐生成可溶性盐及水和CO2的一类反应。符合该离子方程式 的 化 学 反 应 有:2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2,2HNO3+K2CO3=2KNO3+H2O+CO2等,即酸应为强酸如 H2SO4、HNO3、HCl,而反应物中的盐
7、应为可溶性的碳酸盐,如钾盐或钠盐等。7、离子反应发生的条件 若离子之间的反应是两种电解质在溶液中相互交换离子,这类反应发生的条件是:(1)生成难溶物质;(2)生成难电离物质(弱酸、弱碱、水);(3)生成挥发性物质(如 CO2、HCl 等)离子反应若属氧化还原反应,其反应发生条件应遵照氧化还原反应规律进行。根据离子反应发生的条件不仅能判断反应能否发生,且可以判断离子间是否可以共存。8、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-、HCO
8、3-、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。(
9、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 S2-和Al3+,Fe3+和 CO32-(HCO3-),Al3+和 CO32-(HCO3-),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。9、与
10、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:某些氧化还原反应:例如:FeBr2溶液与不同量的氯水混合,当氯水足量时:2Fe2+4Br-+3C122Fe3+2Br2+6Cl-当氯水少量时:2Fe2+C122Fe3+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 11 时:2Fe2+2Br
11、-+2Cl2=2Fe3+Br2+4Cl-FeCl3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 氯气与碱溶液的反应 铝盐溶液和强碱溶液的反应 偏铝酸盐(或锌酸盐)和强酸的反应 部分显碱性的盐溶液与CO2气体的反应。酸性氧化物与碱溶液反应。类似有 SO2、SO3、P2O5与碱的反应。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。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:酸式盐与碱溶液的反应。
12、Ba(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 Ca(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 nCa(HCO3)2n(NaOH)=23 时,2Ca2+3HCO3-+3OH-=2CaCO3+CO32-+3
13、H2O Mg(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 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,OH先与 Mg2+反应后与 HCO3反应。、当 nMg(HCO3)2n(NaOH)14 时,即 NaOH 足量。Mg2+2HCO3+4OH=Mg(OH)2+2CO32+2H2O 、当 nMg(HCO3)2n(NaOH)12 时,即 NaOH 不足。Mg2+2OH=Mg(OH)2 、当 14nMg(HCO3)2n(NaOH)13 时,如nMg(HCO3)2n(NaOH)13 Mg2+HCO3+3OH
14、=Mg(OH)2+CO32+H2O 、当 13nMg(HCO3)2n(NaOH)12 时,如nMg(HCO3)2n(NaOH)512 5Mg2+2HCO3+12OH=5Mg(OH)2+2CO32+2H2O 铁和稀 HNO3(或其他氧化性的酸)的反应。弱酸酸式盐与 NaHSO4溶液反应。部分多元弱酸盐(如 Na2S、Na2CO3、Na2SO3)与强酸的反应 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。10、离子方程式正误判断 离子方程式的判断正误,可总
15、结为“八查”:(1)一查反应是否符合客观事实 如钠投入 CuSO4溶液中:2Na+Cu2+=2Na+Cu ()2Na+Cu2+2H2O2Na+Cu(OH)2+H2()(2)二查质量是否守恒、电荷是否守恒、得失电子是否守恒 如 Fe2+Cl2Fe3+2Cl-()2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-()(3)三查化学符号(、=、化学式、离子形式)使用是否正确,如碳酸氢钙溶液与盐酸反应:Ca(HCO3)2+2H+Ca2+2H2O+2CO2()HCO3-+H+=H2O+CO2 ()(4)四查是否忽略隐离子反应 如 CuSO4溶液和 Ba(OH)2溶液反应:Ba2+SO42-BaSO4 ()Cu2+SO4
16、2-+Ba2+2OH-Cu(OH)2+BaSO4()(5)五查阴、阳离子配比是否正确 如稀 H2SO4和 Ba(OH)2溶液反应:H+SO42-+OH-+Ba2+BaSO4+H2O ()2H+SO42-+2OH-+Ba2+BaSO4+2H2O()(6)六查反应物用量与其反应是否一致。如碳酸氢钙溶液中加入少量氢氧化钠:Ca2+2HCO3-+2OH-=CaCO3+CO32-+2H2O()Ca2+HCO3-+OH-=CaCO3+H2O ()(7)七查加入试剂顺序与其反应是否一致。如往 Na2CO3溶液中滴入少量稀盐酸:2H+CO32-H2O+CO2()H+CO32-=HCO3-()(8)八查反应条件
17、与其反应是否一致。如往氯化铵溶液中滴入烧碱溶液:NH4+OH-=NH3+H2O ()NH4+OH-NH3H2O ()(二)离子共存 下面是离子间不能共存的几种情况:1由于发生复分解反应,离子不能大量共存 (1)有气体产生。例如:CO32-、SO32-、S2-、HCO3-、HSO3-、HS-等易挥发的弱酸的酸根或酸式根与 H+不能大量共存。(2)有沉淀生成。例如:Ba2+、Ca2+、Mg2+、Ag+等不能与 SO42-、CO32-等大量共存;Mg2+、Fe2+、Ag+、Al3+、Zn2+、Cu2+、Fe3+等不能与OH-大量共存;Pb2+与 Cl-,Fe2+与 S2-、Ca2+与 PO43-、A
18、g+与 Cl-、Br-、I-等不能大量共存。(3)有弱电解质生成。碱 OH-、弱酸的酸根或弱酸的酸式根 CH3COO-、PO43-、HPO42-、H2PO4-、F-、ClO-、AlO2-、SiO32-、CN-、C17H35COO-、等与 H+不能大量共存;酸式弱酸根,例如:HCO3-、HPO42-、HS-、H2PO4-、HSO3-及弱碱的阳离子如 NH4+、Al3+、Fe2+等不能与 OH-大量共存。2由于发生氧化还原反应,离子不能大量共存 (1)具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存。例如:S2-、HS-、SO32-、I-和 Fe3+不能大量共存。(2)在酸性或碱性的介质中由
19、于发生氧化还原反应而不能大量共存。例如:MnO4-、Cr2O72-、NO3-、ClO-与 S2-、HS-、SO32-、HSO3-、I-、Fe2+等不能大量共存;SO32-和 S2-在碱性条件下可以共存,但在酸性条件下则由于发生 2S-+SO32-+6H+3S+3H2O 反应不能共存。H+与 S2O32-不能大量共存。3水解不能大量共存 一些容易发生水解的离子,在溶液中的存在是有条件的。例如:AlO2-、S2-、CO32-、C6H5O-等必须在碱性条件下才能在溶液中存在;再如:Fe3+、Al3+等必须在酸性条件下才能在溶液中存在。这两类离子不能同时存在在同一溶液中,即离子间能发生“双水解”反应。
20、例如:3AlO2-+Al3+6H2O4Al(OH)3等。具体如下:Al3+和 HCO3-、CO32-、HS-、S2-、AlO2-、ClO-等;Fe3+与 CO32-、HCO3-、AlO2-、ClO-等相互促进水解不能大量共存。弱碱金属阳离子和 NH4+发生水解,溶液呈酸性,就不能与OH大量共存。如:NH4+、Fe3、Fe2、Cu2、Al3、Zn2等均不能与碱共存。弱酸根离子易与 H+结合生成弱酸,故不能与 H+大量共存。如:CO32-,S2,AlO-,SiO32-,CH3COO,C6H5O等。4弱酸的酸式酸根离子,既不能与大量 H+共存,也不能与大量 OH共存。如:HCO3,HS,H2PO4-
21、,HPO42-等均不能同 H和OH大量共存。5溶液中能发生络合反应的离子不能大量共存 例如:Fe2+、Fe3+与 SCN-不能大量共存;Fe3+与 不能大量共存。6隐含规律:无色溶液中一定不含 Cu2,Fe3,Fe2,MnO4-强碱性溶液中一定含 OH离子。强酸性溶液中一定含 H离子。“透明溶液”意味着无难溶物和微溶物,并不意味着溶液无色。三、知识点小结 1、离子方程式书写 2、离子方程式正误判断 3、离子共存 典题分析 例 1、(2008 海南卷)在 pH13 的无色溶液中,可以大量共存的一组离子是()ANH4+、NO3、K+、SO42 BCO32_、NO3、HCO3、Na+CNa+、ClO
22、、AlO2、NO3 DCrO42、K+、Na+、SO42 解析:pH13,溶液中的 c(OH)0.1molL1,选项 A 中NH4与 OH不能共存;选项 B 中 HCO3与 OH不能共存;选项 D 中CrO42为黄色。答案:C。例 2、(2008 上海卷)下列离子方程式书写正确的是()AAgNO3溶液滴入少量的 Na2S 溶液 2AgS2-Ag2S B过量的 CO2通入 Ca(ClO)2溶液中 ClOCO2H2OHCO3HClO C向 Na2CO3溶液中加入过量 CH3COOH 溶液 CO32 2H+CO2H2O D向 Ba(OH)2溶液中加入少量的 NaHSO3溶液 2HSO3Ba22OH-
23、BaSO3SO322H2O 解析:选项 C 中 CH3COOH 为弱酸,在离子方程式中不能改写;选项 D 中一个 NaHSO3中只含有一个 HSO3,所以离子方程式中为:HSO3Ba2OH=BaSO3H2O。答案:A、B 例 3、(2008 全国卷)在溶液中加入中量 Na2O2后仍能大量共存的离子组是()ANH+4、Ba2+、Cl-、NO-3 BK+、AlO-2、Cl-、SO2-4 CCa2+、Mg2+、NO-3、HCO-3 DNa+、Cl-、CO2-3、SO2-3 解析:此题主要从两方面考虑:一是考虑 Na2O2的氧化性,溶液中具有还原性的离子不能共存,如选项D中的SO32;二是2Na2O2
24、2H2O=4NaOHO2,考虑不能与 OH共存的离子,如选项 A 中的 NH4,选项 C 中的 Mg2、Ca2、HCO3。答案:B。例 4、(2008 广东卷)下列化学反应的离子方程式正确的是()A在稀氨水中通入过量 CO2:NH3H2O+CO2=NH4+HCO3 B少量SO2通入Ca(ClO)2溶液中:SO2+H2O+Ca2+2ClO-=CaSO3+2HClO C用稀 HNO3溶液 FeS 固体:FeS+2H+=Fe2+H2S D 氢 氧 化 钙 溶 液 与 等 物 质 的 量 的 稀 硫 酸 混 合:Ca2+OH-+H+SO24=CaSO4+H2O 解析:HClO 有强氧化性,可把 SO3
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