1、第4節離子反應第1課時離子反應發生的條件學習目標1.通過離子方程式書寫規則的學習,能用化學用語正確表示水溶液中的離子反應。2.通過離子平衡知識的學習,能從離子反應的角度分析溶液的性質。學習任務1離子反應發生的條件 1.離子反應的定義:通常將溶液中離子之間以及離子與原子或分子之間發生的反應稱為離子反應。2.離子反應的類型(1)離子交換型(復分解型)離子反應。沒有元素化合價變化,一般沒有分子或原子參加,一般是陰、陽離子間反應。(2)氧化還原型離子反應。有元素化合價變化,可能是離子離子、離子原子或離子分子之間發生反應。3.離子反應發生的條件(1)離子交換型(復分解型)離子反應。通常必須是“陰、陽離子

2、間才可能反應”,當陰、陽離子間結合為沉淀、弱電解質或氣體(揮發性物質)才能反應。(2)氧化還原型離子反應。自發氧化還原反應:符合以強制弱(即氧化性為氧化劑氧化產物,還原性為還原劑還原產物)才能發生。非自發氧化還原反應:通過外加直流電源才能發生。我們在第2章學習了化學反應的自發性,通過學習知道一個反應G=H-TS4.710-6 mol3L-3,所以反應可以發生。問題2:0.01 molL-1的CaCl2溶液與0.01 molL-1的NaOH溶液等體積混合能否反應?提示:同上計算Q=1.2510-7 mol3L-3Fe3+Cu2+H+(酸)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(H2O)Al3+Mg

3、2+Na+Ca2+K+,可知氧化性Fe3+Cu2+,印刷電路板反應為2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+,其中Fe3+是氧化劑,Cu2+是氧化產物,氧化劑的氧化性大于氧化產物的,符合“以強制弱”原則,所以反應可以發生。問題6:根據元素周期律,分析2H2S+O22S+2H2O為什么可以發生。提示:O與S在同一主族,O在S上一周期,所以氧化性O2S,符合“以強制弱”原則,所以反應可以發生。常見類型離子反應總結1.離子交換型(復分解型)離子反應(1)生成難溶物或微溶物:常見酸、堿、鹽溶解性可參考必修第一冊最后附錄,沉淀轉化型反應也屬于此類型。(2)生成弱電解質。常見與H+生成弱酸的弱酸根離子:F-、Cl

4、O-、S2-、HS-、SO32-、HSO3-、PO43-、HPO42-、H2PO4-、CO32-、HCO3-、Al(OH)4-、SiO32-、CH3COO-及HCOO-等。常見與OH-結合的弱堿陽離子:NH4+等。H+與OH-結合為水,H+與HO2-或O22-結合為H2O2等。2.氧化還原型離子反應(1)常見氧化性離子:MnO4-(H+)、NO3-(H+)、ClO-、Fe3+。(2)常見還原性離子:Cl-、Br-、I-、S2-、HS-、SO32-、HSO3-、Fe2+等。3.特殊類型離子反應(1)水解互促型離子反應:Al3+與CO32-、HCO3-、S2-、HS-、SiO32-、Al(OH)4

5、-、ClO-等,Fe3+與CO32-、HCO3-、SiO32-、Al(OH)4-、ClO-等。(2)配位反應:Fe3+與SCN-生成Fe(SCN)3;Ag+與NH3H2O生成Ag(NH3)2+;Cu2+與NH3H2O生成Cu(NH3)42+等。1.(2021廣東廣州階段練習)下列離子方程式正確的是(A)A.向次氯酸鈣溶液中加入少量醋酸增強漂白性:ClO-+CH3COOHHClO+CH3COO-B.FeO溶于足量稀硝酸:FeO+2H+Fe2+H2OC.向NaAl(OH)4溶液中加入過量稀硫酸:Al(OH)4-+H+Al(OH)3+H2OD.向NaClO溶液中滴入少量FeSO4溶液:2Fe2+Cl

6、O-+2H+Cl-+2Fe3+H2O解析:次氯酸鈣與醋酸反應生成醋酸鈣與次氯酸,離子方程式為ClO-+CH3COOHHClO+CH3COO-,A正確;FeO與稀硝酸反應生成硝酸鐵、一氧化氮、水,離子方程式為3FeO+NO3-+10H+3Fe3+5H2O+NO,B錯誤;NaAl(OH)4與過量稀硫酸反應生成硫酸鋁和水,C錯誤;NaClO溶液顯堿性,滴入少量FeSO4溶液生成Fe(OH)3沉淀,D錯誤。2.(2021湖南長沙階段練習)25 時,下列有關溶液組成的描述合理的是(C)A.無色溶液中可能大量存在Fe3+、NH4+、Cl-、S2-B.酸性溶液中可能大量存在Na+、SiO32-、SO42-、

7、I-C.由水電離的c水(OH-)=110-13 molL-1的溶液中可能大量存在Na+、K+、Cl-、CO32-D.pH=12的溶液中可能大量存在Mg2+、K+、Cl-、SO42-解析:含Fe3+的溶液顯棕黃色,A錯誤;SiO32-與H+反應生成難溶物H2SiO3,B錯誤,;由水電離的c水(OH-)=110-13 molL-1的溶液可能呈酸性,也可能呈堿性,CO32-在酸性溶液中不能大量存在,但在堿性溶液中,四種離子均能大量存在,C正確;pH=12的溶液呈堿性,Mg2+與OH-不能大量共存,D錯誤。(1)離子大量共存問題,本質上就是離子反應發生的條件問題,離子間發生反應則必然不能大量共存。(2

8、)離子大量共存問題解題思路:首先考慮離子間是否能發生氧化還原反應,如果不能發生氧化還原反應,再考慮是否能發生復分解型離子反應。復分解型離子反應一般反應原則是“陰、陽離子反應”,陰、陽離子結合為沉淀、弱電解質、氣體、配合物時就不能共存。(3)注意兩個“特例”,OH-與HCO3-不能共存,OH-+HCO3-H2O+CO32-;Al(OH)4-與HCO3-不能共存,Al(OH)4-+HCO3-Al(OH)3+H2O+CO32-。嚴格講這兩個特例也是“陰、陽離子反應”,前者一般認為是HCO3-H+CO32-與H+OH-H2O疊加而成,后者是HCO3-H+CO32-與H+Al(OH)4-Al(OH)3+

9、H2O疊加而成。學習任務2離子方程式 1.離子方程式的書寫方法以CaCO3與HCl的反應為例。微點撥:化學式拆寫要點(1)易溶于水的強電解質均寫成離子形式,包括強酸、強堿、大多數可溶性鹽;其他均用化學式表示,如單質、氧化物、氣體、弱電解質(弱酸、弱堿、水)、非電解質、難溶性鹽。(2)微溶物寫法:微溶物作為反應物,若是溶液,寫離子符號,若是濁液,寫化學式;微溶物作為生成物,一般寫化學式。(3)酸式鹽的寫法:多元弱酸根離子不能拆開寫;強酸酸式酸根離子拆開寫。(4)一水合氨寫法:一水合氨作為反應物時寫NH3H2O;作為生成物時,若加熱條件或濃度大時,NH3H2O分解,寫成NH3+H2O,若無加熱條件

10、且濃度很小,寫成NH3H2O。2.離子方程式的正誤判斷(1)檢查是否符合客觀事實,即反應能否發生,生成物是否符合事實。如Na與CuSO4溶液的反應為2Na+Cu2+2Na+Cu(錯誤);Fe與稀鹽酸的反應為2Fe+6H+2Fe3+3H2(錯誤)。(2)檢查化學式拆寫是否正確。(3)檢查符號使用是否正確,要注意“”“”“”“”等符號的正確使用。如AlCl3溶于水中:Al3+3H2OAl(OH)3+3H+(錯誤)。(4)檢查是否遵循原子守恒、電荷守恒和得失電子守恒。如Fe3+CuFe2+Cu2+(錯誤);Fe2+Cl2Fe3+Cl-(錯誤)。(5)檢查是否漏掉參加反應的離子。如Ba(OH)2溶液與

11、CuSO4溶液反應:Ba2+SO42-BaSO4(錯誤)。(6)檢查反應物或產物的配比是否正確。如稀H2SO4與Ba(OH)2溶液的反應:H+SO42-+Ba2+OH-BaSO4+H2O(錯誤)。(7)檢查是否符合用量關系,即過量、少量、等物質的量、適量、任意量、逐滴加入引起的用量變化等對反應產物的影響。(8)檢查反應條件的影響。有的反應與試劑的滴加順序有關。如Na2CO3溶液中逐滴加入稀鹽酸,離子方程式為CO32-+H+HCO3-,HCO3-+H+H2O+CO2。稀鹽酸中逐滴加入Na2CO3溶液,離子方程式為CO32-+2H+H2O+CO2;再如AlCl3溶液與NaOH溶液、NaAl(OH)

12、4溶液與鹽酸反應等。濃度條件:如硝酸與銅反應時,濃硝酸被還原為NO2,稀硝酸一般被還原為NO;再如濃硫酸與Zn反應,濃硫酸被還原為SO2,稀硫酸被還原為H2等。離子方程式用實際參加反應的離子的符號表示反應,相對化學方程式來講,離子方程式更簡潔,能從更深層次表示一個反應的本質。探究離子方程式的書寫問題1:鹽酸與NaOH溶液混合發生中和反應,鹽酸中有哪些離子?氫氧化鈉溶液中有哪些離子?這些離子是否自由?提示:鹽酸中含有H+、Cl-、OH-(極少);NaOH溶液中含有Na+、OH-、H+(極少);離子均為自由離子。問題2:鹽酸與氫氧化鈉溶液混合后,離子種類有沒有改變?離子的數量如何改變?提示:種類沒

13、有改變;但H+與OH-數量大幅度降低,兩者結合為H2O分子。問題3:鹽酸與氫氧化鈉溶液反應過程中Cl-與Na+數量有沒有改變?兩者反應前后自由度有無改變?提示:兩者數量沒有改變;反應前后均為自由離子。問題4:通過上述分析,你認為離子方程式的本質是什么?提示:離子方程式實際上是把沒有參與反應的離子(種類、數量、自由度均沒有變化)刪除之后,用實際參與反應的離子(種類改變或數量改變或自由度改變的離子)表示化學反應。“定一法”書寫酸式鹽與堿反應的離子方程式(1)根據相對量將少量物質定為“1 mol”,若少量物質有兩種或兩種以上離子參加反應,則參加反應的離子的物質的量之比與物質組成之比相符。(2)根據少

14、量物質中離子的物質的量,確定過量物質中實際參加反應的離子的物質的量。(3)根據“先中和后沉淀”的思路正確書寫離子方程式。1.(2021河南周口階段練習)下列反應的離子方程式書寫正確的是(B)A.已知氧化性Cl2Br2Fe3+,向FeBr2溶液中通入等物質的量的Cl2:2Fe2+4Br-+3Cl22Fe3+2Br2+6Cl-B.向澄清石灰水中加入Ca(HCO3)2溶液:Ca2+OH-+HCO3-CaCO3+H2OC.將過氧化鈉加入硫酸亞鐵溶液中:2Fe2+2Na2O2+3H2O2Fe(OH)3+4Na+O2D.向Ba(OH)2溶液中滴加NaHSO4溶液至混合溶液恰好為中性:Ba2+OH-+H+S

15、O42-BaSO4+H2O解析:向FeBr2溶液中通入等物質的量的Cl2,已知氧化性Cl2Br2Fe3+,Fe2+的還原性強于Br-的,Cl2先與Fe2+發生反應,令FeBr2的物質的量為 1 mol,根據得失電子數目守恒得消耗的n(Br-)=1 mol,消耗Fe2+、Br-、Cl2的物質的量之比等于系數之比,即為111,其離子方程式為2Fe2+2Br-+2Cl22Fe3+Br2+4Cl-,故A錯誤;澄清石灰水與Ca(HCO3)2溶液反應,即OH-與HCO3-反應生成CO32-和H2O,CO32-與Ca2+反應生成碳酸鈣沉淀,離子方程式為Ca2+OH-+HCO3-CaCO3+H2O,故B正確;

16、反應前后氧原子不守恒,故C錯誤;反應至中性,其離子方程式為Ba2+2OH-+2H+SO42-BaSO4+2H2O,故D錯誤。2.(2021湖南長沙階段練習)下列過程中的化學反應,其相應的離子方程式正確的是(D)A.氯化銅溶液中通入硫化氫:Cu2+S2-CuSB.過量鐵粉加入稀硝酸中:Fe+4H+NO3-Fe3+NO+2H2OC.碳酸氫鈉的水解:HCO3-+H2OCO32-+H3O+D.向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2:3Mg(OH)2+2Fe3+2Fe(OH)3+3Mg2+解析:H2S是弱酸,不能拆成離子形式,正確的離子方程式為Cu2+H2SCuS+2H+,A錯誤;鐵粉過量,生成亞鐵離子,

17、正確的離子方程式為3Fe+8H+2NO3-3Fe2+2NO+4H2O,B錯誤;HCO3-+H2OCO32-+H3O+是HCO3-的電離方程式,水解方程式為HCO3-+H2OH2CO3+OH-,C錯誤。警惕離子方程式書寫與判斷四大陷阱1.“拆分”陷阱離子方程式的正誤判斷中,常常設置物質是否能“拆分”的陷阱,氧化物、弱電解質、沉淀、多元弱酸的酸式酸根離子在離子方程式中均不能拆分。在學習時,應熟記常見的弱電解質、溶解度表及常見多元弱酸的酸式酸根離子。2.“守恒”陷阱離子方程式除符合質量守恒外,還應符合電荷守恒,做題時往往只注意質量守恒,而忽略電荷守恒,這也是命題者經常設置的“陷阱”。3.“原理”陷阱離子反應應符合客觀事實,而命題者往往設置不符合“反應原理”的陷阱,如Fe和氧化性酸反應生成Fe2+、金屬和氧化性酸反應生成H2,忽略隱含反應、不符合配比關系、“”“”使用不正確以及反應條件不恰當等。4.“量比”陷阱在離子方程式正誤判斷中,做題時往往忽略相對量的影響,命題者往往設置“離子方程式正確,但不符合相對量”的陷阱。突破“陷阱”的方法:一是審準“相對量”的多少,二是看離子反應是否符合該相對量。 【知識整合】【易錯提醒】1.誤認為電解質參加的反應都能寫成離子方程式。其實不然,固體之間的反應不能寫成離子方程式,如高錳酸鉀受熱分解、氯化銨固體與氫氧化鈣固體