高考化学题型专讲之
离子反应、离子方程式
考纲要求
1、了解电解质的概念。了解强电解质和弱电解质的概念。
2、了解电解质在水溶液中的电离,以及电解质溶液的导电性。
3、了解离子反应的概念、离子反应发生的条件。
题型特点
近两年的新课标高考中,离子反应均以离子方程式正误判断的形式出现,除考查中学化学教材中所涉及的典型的离子反应方程式的书写外,还会有离子共存、与“量”有关的离子反应、沉淀的溶解平衡等。
本类题主要考查中学化学教材中所涉及的典型的离子反应方程式的书写,除考查离子方程式书写的基本要求外,其中还会涉及物质的特殊性质、物质的用量、反应的先后顺序等。
题型示例
( 2012·海南)能正确表示下列反应的离子方程式为
A.碳酸氢钠溶液中滴入氢氧化钙溶液: HCO 3—+ OH—= CO 3 2—+ H 2 O
B.二氧化硫通入次氯酸钠溶液: SO 2+ ClO— + 2 OH—= SO 4 2—+ Cl—+ H 2 O
C.硫化钡加入稀硫酸: BaS+ 2 H+ = H 2 S↑+ Ba 2+
D.新制的氧化铝可溶于氢氧化钠溶液: Al 2 O 3+ 2 O H—= 2 AlO 2—+ H 2 O
答案: BD
解析: A中应产生 CaCO 3沉淀, A错; B发生氧化还原反应,正确; C中应生成 BaSO 4沉淀, C错误; D为两性氧化物与碱反应,正确。
解题策略
离子方程式的正误判断需要具有较全面的元素化合 物知识作为基础,对常见的离子反应能够准确熟练书写,一些较为复杂的离子方程式还要判断先后的次序,及进行程度的判断。而离子共存是另一种考查离子反应的 形式,这类问题往往是多角度的考查,需谨慎从溶液的性质、离子反应类型以及一些隐含信息理解。涉及“量”的离子方程式正误判断需要注意同种离子与多种离子 反应的顺序。
知识要点
一、电解质与非电解质
1、在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物叫做电解质,无论在水溶液里还是在熔融状态下均不能导电的化合物叫做非电解质。
电离方程式:表示酸、碱、盐等电解质在溶液中或熔融状态下电离成能够自由移动的离子的式子。
注意:( 1)电解质与非电解质都是指化合物,单质和混合物既不是电解质也不是非电解质。
( 2)电解质一定是指自身电离生成离子的化合物。有些化合物的水溶液能导电,但溶液中的离子不是它自身电离产生的,不属于电解质,而是非电解质。如 CO 2、 SO 2、 SO 3、 NH 3等是非电解质,但它们与水反应生成的产物 H 2 CO 3、 H 2 SO 3、 H 2 SO 4、 NH 3· H 2 O自身能电离,是电解质。
2、强、弱电解质比较
注意:( 1)电解质的强弱与物质内部结构有关,与外界因素无关。
( 2)电解质的强弱与溶解性无关。某些盐虽难溶于水却是强电解质,如 BaSO 4等;某些物质虽易溶于水,却是弱电解质,如 NH 3· H 2 O等。
( 3)电解质的强弱与溶液的导电性没有必然联系,其导电能力的强弱由溶液中自由移动离子的浓度决定,也与离子所带电荷的多少有关,很稀的强电解质溶液导电性可能较弱,浓度较大的弱电解质溶液的导电性可能较强。因此,强电解质溶液的导电能力不一定强,弱电解质溶液的导电能力不一定弱。
二、离子反应发生的条件及离子共存
1、离子反应发生的条件及离子共存
离子反应发生条件,即为离子在溶液中不能大量共存的原因。同一溶液中若离子间符合下列任意一个条件就会发生离子反应,它们之间便不能在溶液中大量共存。
( 1)生成难溶物或微溶物:如: Ba 2+与 CO 3 2—, Ag+与 Br—, Ca 2+与 SO 4 2—等不能大量共存。
( 2)生成气体或挥发性物质:如: NH 4+与 OH—, H+与 CO 3 2—、 HCO 3—、 S 2—、 HS—、 SO 3 2—、 HSO 3—等不能大量共存。
( 3)生成难电离物质:如: H+与 CH 3 COO—、 CO 3 2—、 S 2—、 SO 3 2—等因生成弱酸不能大量共存; OH—与 NH 4+因生成的弱碱不能大量共存; H+与 OH—生成水不能大量共存。
( 4)发生氧化还原反应。
氧化性离子(如 Fe 3+、 NO 3—、 ClO—、 MnO 4—( H+)等)与还原性离子(如 S 2—、 I—、 Fe 2+、 SO 3 2—等)不能大量共存。
( 5)发生络合反应。
如 Fe 3+与 SCN—因生成 Fe (SCN) 3不能共存。
( 6)弱酸酸式酸根离子不能与 H+、 OH—大量共存
如 HCO 3—与 H+、 OH—, H 2 PO 4—与 H+、 OH—等。
( 7)离子之间相互促进水解时不能大量共存。
如 Fe 3+与 CO 3 2—、 Al 3+与 CO 3 2—、 S 2—等。
离子共存问题涉及较多元素化合物知识,需要识记教材后的物质溶解性表中的常见沉淀,平时学习中积累常见弱电解质,熟悉高中阶段常见的氧化性离子和还原性离子及易发生双水解的离子。
2、常见不能共存离子总结:
( 1)有气体产生: CO 3 2—、 SO 3 2—、 S 2—、 HCO 3—、 HSO 3—、 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: Ba 2+、 Ca 2+、 Mg 2+、 Ag+等不能与 SO 4 2—、 CO 3 2—等大量共存; Mg 2+、 Fe 2+、 Ag+、 Al 3+、 Zn 2+、 Cu 2+、 Fe 3+等不能与 OH—大量共存; Pb 2+与 Cl—, Fe 2+与 S 2—、 Ca 2+与 PO 4 3—、 Ag+与 Cl—、 Br—、 I—等不能大量共存。
( 3)有弱电解质生成;
①碱 OH—、弱酸的酸根或弱酸的酸式根 CH 3 COO—、 PO 4 3—、 HPO 4 2—、 H 2 PO 4—、 F—、 ClO—、 AlO 2—、 SiO 3 2—、 CN—、 C 17 H 35 COO—、等与 H+不能大量共存;
②酸式弱酸根 HCO 3—、 HPO 4 2—、 HS—、 H 2 PO 4—、 HSO 3—及弱碱的阳离子 NH 4+、 Al 3+、 Fe 2+等不能与 OH—大量共存。
( 4)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: S 2—、 HS—、 SO 3 2—、 I—和 Fe 3+不能大量共存。
( 5)在酸性或碱性的介质中由于发生氧化还原反应而不能大量共存: MnO 4—、 Cr 2 O 7 2—、 NO 3—、 ClO—与 S 2—、 HS—、 SO 3 2—、 HSO 3—、 I—、 Fe 2+等不能大量共存; SO 3 2—和 S 2—在碱性条件下可以共存,但在酸性条件下则由于发生 2 S 2—+ SO 3 2—+ 6 H+= 3 S↓+ 3 H 2 O反应不能共存。 H+与 S 2 O 3 2—不能大量共存。
( 6)水解不能大量共存:
① Al 3+和 HCO 3—、 CO 3 2—、 HS—、 S 2—、 AlO 2—、 ClO—等; Fe 3+与 CO 3 2—、 HCO 3—、 AlO 2—、 ClO—等相互促进水解不能大量共存。
② NH 4+、 Fe 3+、 Fe 2+、 Cu 2+、 Al 3+、 Zn 2+等弱碱金属阳离子和 NH 4+发生水解,溶液呈酸性,不能与 OH—大量共存。
③ CO 3 2—、 S 2—、 AlO—、 SiO 3 2—、 CH 3 COO-、 C 6 H 5 O-等弱酸根离子易与 H+结合生成弱酸,故不能与 H+大量共存。
( 7) HCO 3—、 HS-、 H 2 PO 4—、 HPO 4 2—等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。
( 8) Fe 2+、 Fe 3+与 SCN—、 Fe 3+与 等在溶液中能发生络合反应的离子不能大量共存。
3、离子共存题目中的隐含条件:
对于题目中的隐含条件一定要注意,如溶液无色透明时,常见的有色离子 Cu 2+、 Fe 3+、 Fe 2+、 MnO 4—等不能存在,强碱性溶液中肯定不存在与 OH-起反应的离子,强酸性溶液中肯定不存在与 H+起反应的离子等。
常见的隐含条件有:
( 1)限制酸性溶液的条件: PH= 1的溶液,.使紫色石蕊溶液呈红色,使甲基橙呈红色,加镁粉放氢气, c( OH—)为 10— 14 mol/ L,即隐含有 H+等。
( 2)限制碱性的条件: PH= 14的溶液,使红色石蕊变蓝,酚酞呈红色,甲基橙呈黄色, c( H+)为 10— 14等。
( 3)可酸可碱的条件:水电离 c( OH—)或者 c( H+)浓度,加入铝粉有氢气产生, HCO 3—离子不能稳定存在的溶液等。
三、离子方程式的书写及正误判断
1、离子方程式书写
书写步骤:
写——写出正确的化学方程式;
改——把易溶于水、易电离的物质改写成离子形式,难溶于水、难电离的物质以及气体、单质、氧化物等用化学式表示;
删——删去方程式两边不参加反应的离子;
查——检查如下几项内容:①是否符合客观规律②原子个数是否守恒 ③电荷是否守恒④离子的改写是否正确。
书写原则:
( 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、 CaSO 4等。
2、离子方程式正误的判断
离子方程式正误的判断即判断一个给定的离子方程式是否正确。除了按照以上离子方程式书写的原则进行检查外,还要注意一些高考中常见的设错方式。这些方式有:
( 1)不符合客观事实。
离子方程式是否正确在判断时首先要看能否发生反应,对可发生反应的,应判断是发生复分解反应还是氧化还原反应,产物是否正确。如稀盐酸中加入铁片: 2 Fe+ 6 H+= 2 Fe 3++ 3 H 2↑ (错误)。
( 2)化学式拆分错误。
离子方程式是用实际参与反应的离子来表示的式子,但并不是所有物质都能拆写成离子形式,要注意其离子拆分是否正确。如用醋酸除去水垢: CaCO 3+ 2 H+= Ca 2++ H 2 O+ CO 2↑(错误)。
( 3)漏写部分离子。
有些离子参与了反应,却没有写出,引起的错误。如 Ba (OH) 2溶液与 CuSO 4溶液反应: Ba 2++ SO 4 2—= BaSO 4↓(错误)。
( 4)电荷、质量或电子转移不守恒。
化学反应遵循质量守恒定律,即反应前后原子种类、数目不变;离子之间的反应遵循电荷守恒,即反应前后离子所带电荷总数(代数和)不变;氧化还原反应遵循电子转移守恒,即氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等。如氯化亚铁溶液中通入氯气: Fe 2++ Cl 2= Fe 3++ 2 Cl— (错误)。
( 5)用错“=”、“”“↓”和“↑”等符号。
强电解质的电离、不可逆反应、双水解反应和胶体制备应用“=”;弱电解质的电离、可逆反应、单水解反应应用“”。复分解反应、双水解反应生成的难溶物用“↓”,气体用“↑”;单水解反应生成的难溶物不用“↓”,气体不用“↑”。如向沸水中滴加 FeCl 3溶液制备 Fe (OH) 3胶体: Fe 3++ 3 H 2 O= Fe (OH) 3↓+ 3 H+(错误)。
( 6)反应物和产物的配比错误。
有些反应,参加反应的离子符合物质分子式中的离子比例,对此应注意离子比例是否正确。如稀硫酸与氢氧化钡溶液反应: Ba 2++ SO 4 2— + H+ + OH—= BaSO 4↓ + H 2 O(错误)。
( 7)忽略对物质用量的要求。
物质的用量包括过量、少量、等物质的量、适量、任意量以及滴加顺序等,对离子方程式的书写都有影响,用量不同,离子方程式可能不同。但也有一些方程式与物质的用量无关,也应引起注意。如过量的 SO 2通入 NaOH溶液中: SO 2+ 2 OH-= SO 3 2-+ H 2 O(错误)。
3、离子方程式中不能改写成离子的物质
( 1)单质、氧化物、挥发性物质(即气体);
( 2)沉淀: Mg (OH) 2 Al (OH) 3 Fe (OH) 2 Fe (OH) 3 Cu (OH) 2
BaSO 4 BaSO 3 BaCO 3 CaSO 3 CaCO 3 MgCO 3 Ag 2 CO 3 FeCO 3
AgCl AgBr AgI CaF 2 FeS CuS等;
( 3)弱电解质:弱酸: HClO、 HF、 CH 3 COOH、 H 2 CO 3、 H 2 SO 3、 H 2 SiO 3、 H 2 S、 H 3 PO 4等;
弱碱: NH 3· H 2 O、 Al (OH) 3、 Fe (OH) 2、 Fe (OH) 3、 Cu (OH) 2等;
水
注意:弱碱氨水,作反应物时写成 NH 3· H 2 O;作为生成物,若有加热条件或浓度大时,写成气体分子式 NH 3并标“↑”符号,否则一律写 NH 3· H 2 O。
( 4)微溶物: CaSO 4、 Ag 2 SO 4、 Ca (OH) 2等,若未溶解,不改写成离子,若已溶解,改写成离子。
( 5)多元弱酸的酸式酸根离子如 HCO 3— 一般不能拆开书写,只有强酸的酸式根离子才可写成电离形式,如 HSO 4—可写成 H+和 SO 4 2—。