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吴氏化学精编资料第二课离子反应
离子反应与离子共存专题
一、电解质
1.电解质、非电解质的定义
(1)电解质 在熔融或溶液中能够导电的化合物。
(2)非电解质 在熔融以及溶液中不能导电的化合物。
2.强电解质、弱电解质的定义
(1)强电解质在水溶液中,能完全电离的电解质,主要包括强酸、强碱、大多数盐类等。
(2)弱电解质在水溶液中,部分电离的电解质,主要包括弱酸、弱碱、水等。
3.熔融电解质或电解质溶液导电的实质
熔融状态下电解质导电或电解质溶液导电的过程实质是电解的过程,发生了化学变化;金属导电发生物理变化。
4.对电解质和非电解质定义的理解,应注意如下几点:
(1)电解质与非电解质都属于化合物,单质、混合物既不是电解质,也不是非电解质。
(2)电解质溶液导电是因为电解质在水溶液中发生电离,溶液才能导电。
(3)某化合物是否是电解质与溶解性无关。
如蔗糖溶于水,但是蔗糖是非电解质;难溶或不溶于水的盐,由于溶解度很小,很难测出其溶液的导电性,但它们溶于水的那部分,却完全电离成离子,在熔融状态下也完全电离,所以它们是电解质,如BaSO4、CaCO3等。
(4)有些溶于水能导电的化合物,还需要分析其导电原因。
如CO2、SO2的水溶液能导电,但并不是CO2、SO2分子电离所致,而是由于它们与水反应生成的H2CO3、H2SO3电离出自由移动的离子而导电,所以只能说H2CO3、H2SO3是电解质,不能说CO2、SO2是电解质。
5.强电解质和弱电解质的比较
强电解质 弱电解质
概念 在水溶液里全部电离成离子的电解质VS在水溶液里只有一部分分子电离
成离子的电解质
化合物类型 离子化合物VS共价化合物
电离程度 完全电离VS 部分电离
溶液中存在的微粒只有电离出的阴、阳离子,VS既有电离出的阴、阳离子,
(水分子不计)不存在电解质分子又有电解质分子
代表物 绝大多数的盐(包括难溶性盐):
NaCl、VS 弱酸:
H2CO3、CH3COOH等;
NH4Cl等;强酸:
HCl、HNO3等;强碱:
KOH、弱碱:
NH3•H2O等;水也是弱电解质
NaOH等
【例1】 下列关于电解质电离的叙述中,正确的是( )
A.碳酸钙在水中的溶解度很小,其溶液的导电性很弱,所以碳酸钙是弱电解质
B.碳酸钙在水中的溶解度虽小,但被溶解的碳酸钙全部电离,所以碳酸钙是强电解质
C.氯气和氨气的水溶液导电性都很好,所以它们是强电解质
D.纯水几乎不导电,所以水是非电解质
变式1 下列物质中,属于强电解质的是__________(均填序号);属于弱电解质的是__________;属于非电解质的是__________。
①氨气 ②氨水 ③盐酸 ④醋酸(CH3COOH) ⑤硫酸钡 ⑥氯化银 ⑦氯化钠溶液 ⑧二氧化碳 ⑨醋酸铵 ⑩氢气
6.电离及电离方程式
(1)电离:
电解质在熔融状态或在水中产生离解的过程。
(2)电离方程式的书写:
强电解质的电离方程式中用“===”号连接,弱电解质(包括弱酸的酸式酸根)的电离方程式用“⇌”号连接,多元弱酸分步电离(注意:
高中阶段,多元弱碱认为是一步电离)。
Na2SO4:
Na2SO4===2Na++SO42-。
H2CO3:
H2CO3⇌H++HCO3-,HCO3-⇌H++CO32-。
二、离子反应的条件及离子共存问题
1.离子反应
(1)概念:
有离子参加或离子生成的反应统称为离子反应。
(2)离子反应的条件
在稀H2SO4中分别加入下列物质能发生反应的请写出有关离子方程式:
A.加入BaCl2溶液:
Ba2++SO42-===BaSO4↓。
B.加入CH3COONa溶液:
CH3COO-+H+===CH3COOH。
C.加入Na2CO3溶液:
CO32-+2H+===CO2↑+H2O。
D.加入Zn粒:
Zn+2H+===H2↑+Zn2+。
E.加入NaNO3溶液:
不反应。
从A~E可知离子反应发生的条件:
①生成难溶的物质;②生成难电离的物质;③生成易挥发物质;④发生氧化还原反应。
(3)离子反应的本质
从A~E中,混合后溶液中SO42-离子的物质的量减少的是(填序号);H+物质的量减少的是;H+、SO42-物质的量不变的是,因此离子反应的本质是反应物的某些离子的物质的量的减少。
2.离子共存(重难点)
离子共存问题是离子反应条件和本质的最直接应用。
所谓几种离子在同一溶液中能大量共存,就是指离子之间不发生任何反应;若离子之间能发生反应,则不能大量共存。
同一溶液中若离子间符合:
①生成难溶物或微溶物,②生成气体或挥发性物质,③生成难电离物质,④发生氧化还原反应中任意一个条件,就会发生离子反应,离子之间便不能在溶液中大量共存。
多种离子能否大量共存于同一溶液中,归纳起来就是一句话:
一色、二性、三特、四反应。
1.一色。
即溶液颜色。
若限定无色溶液,则Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnO4-等有色离子不能存在。
2.二性。
即溶液的酸性和碱性。
在强酸性溶液中,OH-及弱酸根阴离子(如CO32-、SO32-、
S2-、CH3COO-等)均不能大量存在;在强碱性溶液中,H+及弱碱阳离子(如NH4+、Al3+、Mg2+、Fe3+等)均不能大量存在;弱酸酸式酸根离子(如HCO3-、HSO3-、HS-、H2PO4-、HPO42-等)在强酸性或强碱性溶液中均不能大量存在。
3.三特殊。
指三种特殊情况:
(1)AlO2-与HCO3-不能大量共存:
AlO2-+HCO3-+H2O===Al(OH)3↓+CO32-;
(2)“NO3-+H+”组合具有强氧化性,能与S2-、Fe2+、I-等发生反应,而这一种组合常常较为隐蔽,不易被察觉;
(3)NH4+与CH3COO-、CO32-,Mg2+与HCO3-等组合中,虽然两种离子都能水解且水解相互促进,但总的水解程度仍很小,它们在溶液中能大量共存(加热就不同了)。
4.四反应。
指离子间通常能发生的四种类型的反应,能相互反应的离子显然不能大量共存。
(1)【复分解反应】主要是有气体产生、有沉淀生成或生成微溶物质、生成弱电解质,如:
①有气体产生
H+与CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-、S2-、HS-等不能共存
如CO32-、S2-、HS-、HSO3-等易挥发的弱酸的酸根与H+不能大量共存,
主要是由于CO32-+2H+===CO2↑+H2O、HS-+H+===H2S↑。
②有沉淀生成或生成微溶物质
SO42ˉ与Ba2+、Ca2+、Ag+等不能共存;
CO32ˉ与Ba2+、Ca2+、Mg2+、Ag+、Cu2+、Zn2+等不能共存;
S2ˉ与Cu2+、Pb2+、Fe2+、Hg2+、Ag+等不能共存;
OHˉ与Mg2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Ag+、Zn2+等不能共存;
AlO2-与HCO3-不能大量共存:
AlO2-+HCO3-+H2O===Al(OH)3↓+CO32-(发生双水解)。
③有弱电解质生成
如OH-、CH3COO-、CO32-、HCO32-、SO32-、HSO3-与H+不能大量共存,NH4+与OH-不能大量共存,主要是由于OH-+H+===H2O、CH3COO-+H+===CH3COOH;一些酸式弱酸根不能与OH-大量共存,是因为酸式酸根会与OH-反应生成H2O和对应的酸根。
HCO3-+OH-===CO32-+H2O、HPO42-+OH-===PO43-+H2O、NH4++OH-===NH3·H2O等。
④一些容易发生水解的离子,在溶液中的存在是有条件的。
如AlO2-、S2-、CO32-、C6H5O-等必须在碱性条件下才能在溶液中存在;
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。
如3AlO2-+3Al3++6H2O===4Al(OH)3↓等。
(2)【氧化还原反应】
<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。
如I-和Fe3+不能大量共存,是由于2I-+2Fe3+===I2+2Fe2+
此外,Fe3+与S2ˉ、HSˉ、SO32ˉ、HSO3ˉ、Iˉ等不能共存;
<2>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:
①NO3ˉ与Iˉ、Brˉ、Fe2+、S2ˉ、HSˉ、SO32ˉ、HSO3ˉ等不能共存;
②S2ˉ与SO32ˉ等不能共存(碱性条件下可以共存);
③MnO4ˉ与Iˉ、Brˉ、Clˉ、S2ˉ、HSˉ、SO32ˉ、HSO3ˉ、Fe2+等不能共存;
④ClOˉ与Fe2+、Iˉ、S2ˉ、HSˉ、SO32ˉ、HSO3ˉ等不能共存;
<3>注意:
MnO4ˉ、NO3ˉ在中性或碱性溶液中氧化应较弱,但在有大量H+存在情况下具有强氧化应性,因而不能和还原性物质共存。
SO32ˉ和S2ˉ在碱性条件下可以共存,但在酸性条件下则由于发生2S2ˉ+SO32ˉ+6H+=3S↓+3H2O反应不能存在。
(3)【相互促进的水解反应】
①Al3+与AlO2ˉ、HCO3ˉ、CO32ˉ、HSˉ、S2ˉ、SO32ˉ、HSO3ˉ、SiO32ˉ、ClOˉ、C6H5Oˉ
发生双水解等不能共存;
②Fe3+与AlO2ˉ、HCO3ˉ、CO32ˉ、SiO32ˉ、ClOˉ等不能共存;
③NH4+与AlO2ˉ、SiO32ˉ等不能共存;
(4)【络合反应】发生络合反应生成配合物的离子不能共存。
①Fe3+和SCNˉ、C6H5Oˉ不能共存;
②Ag+与NH4+在碱性条件下不能共存。
5.注意前置条件。
判断离子共存问题,应先看清试题的前置条件,如“在强酸性溶液中……”、“在无色透明溶液中……”、“在由水电离出的c(H+)=1×10-13mol•L-1的溶液中……”、“……因发生氧化还原反应而……”等等,再分析离子间的相互反应情况。
①限制酸性溶液的条件(隐含有H+)
1.常温下PH=a(a<7)的溶液;2.使紫色石蕊溶液呈红色;3.使甲基橙呈红色;4.加镁粉放氢气;5.常温下c(OHˉ)为10ˉn(n>7);
②限制碱性的条件(隐含有OHˉ)
1.常温下PH=a(a>7)的溶液;2.使pH变蓝;3.使红色石蕊变蓝;4.酚酞呈红色;5.甲基橙呈黄色;6.c(H+)为10ˉn(n>7)
③可酸可碱的条件
1.水电离c(OH-)或者c(H+)浓度为10ˉnmol/L;2.加入铝粉有氢气产生;3.HCO3ˉ等酸式酸根离子不能稳定存在的溶液;
④无色溶液条件
常见有色离子:
Fe2+(浅绿色)、Fe3+(黄色)、Cu2+(蓝色)、MnO4ˉ(紫色)。
⑤注意题目要求“大量共存”还是“不能大量共存”。
【例2】常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( )
A.pH=1的溶液中:
Fe2+、NO3-、SO42-、Na+
B.由水电离的c(H+)=1×10-14mol•L-1的溶液中:
Ca2+、K+、Cl-、HCO3-
C.c(H+)/c(OH-)=1012的溶液中:
NH4+、Al3+、NO3-、Cl-
D.c(Fe3+)=0.1mol•L-1的溶液中:
K+、ClO-、SO42-、SCN-
变式2 在pH=1的溶液中,能大量共存的一组离子或分子是( )
A.Mg2+、Na+、ClO-、NO3-
B.Al3+、NH4+、Br-、Cl-
C.K+、Cr2O72-、CH3CHO、SO42-
D.Na+、K+、SiO32-、Cl-
【课堂练习】
1.下列各组离子在水溶液中能大量共存,在酸性条件下能发生氧化还原反应的是()
A.Mg2+、Al3+、SO42-、C1-B.K+、Na+、SO32-、NO3-
C.Na+、Fe3+、SCN-、S
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