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必修1第2章第二节 离子反应


第二节

离子反应

实验
用导电性装置实验,观察现象。

现象:

思考
1.为什么有的物质可以导电?有的不能导电呢?
(有自由移动的带电微粒) 2.物质导电所具备的条件是什么? 电流是带电微粒定向移动所形成的。 “带电微粒”、“自由移动”, ——物质能够导电所

具备的条件。

NaCl在水中的溶解和电离示意图

一、酸、碱、盐在水溶液中的电离 1.电离: 化合物溶解于水或受热熔化时,解离成自由移动的 离子的过程。 (电离不需要通电) 2.电离方程式: 表示物质电离过程的式子。 (为简便起见,用离子符号表示水合离子。)

例:HCl=H++Cl–

NaOH=Na++OH–

写出H2SO4、Ba(OH)2、 KNO3 、 Al2(SO4)3的电离方程式。 H2SO4=2H++SO42– Ba(OH)2 = Ba2+ + 2OH– KNO3 = K+ + NO3– Al2(SO4)3 = 2Al3+ + 3SO42–

注意: ① 左写化学式,右写离子符号(正确书写) ② 原子团不拆开 ③ 左右两边原子个数相等 ④ 在溶液中所有阳离子所带的正电荷总数 与所有阴离子所带负电荷总数相等。溶液 显电中性。

3.酸:电离时生成的阳离子全部是H+ 的 化合物。 碱:电离时生成的阴离子全部是OH-的化 合物。 盐:电离时生成金属离子(包括NH4+) 和酸根离子的化合物。

【思考】 ① 盐中一定有金属元素吗? ② NaHCO3属于酸吗? Cu2(OH)2CO3属于碱吗? ③ 写出NaOH与H2SO4反应的化学方程式。 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O —— 酸和碱完全中和

4.盐的分类和命名 ①正盐: 酸跟碱完全中和的产物 是由金属离子和酸根离子组成的化合物。 如:Na2SO4、NaCl、Na2CO3、 CuSO4、NH4Cl等。

【思考】 若现有1molH2SO4、1mol NaOH,则发生:
NaOH + H2SO4 = NaHSO4 + H2O

硫酸中的2mol H+,只有1 mol H+被中和,所 得的产物NaHSO4叫酸式盐。

②酸式盐: 酸中的H+ 部分被中和的产物, 是由金属离子、氢离子和酸根离子组成的化合物。 如:NaHSO4、NaHCO3、KHSO4、Na2HPO4、 NaH2PO4等。 ? NaHSO4=Na++H++SO42- (强酸的酸式盐的写法)
?

NaHCO3=Na++HCO3-

(弱酸的酸式盐的写法)

③碱式盐: 碱中的OH- 部分被中和的产物, 是由金属离子、氢氧根离子和酸根离子组成的 化合物。 如:Cu2(OH)2CO3、Cu2(OH)2SO4 复盐: 由两种或两种以上的简单的盐所组成的化合物。 如:明矾 KAl(SO4)2· 12H2O

二、电解质和非电解质

1. 电解质:在水溶液里或 熔化状态下 能导电的化合物 。 2. 非电解质:在水溶液里和 熔化状态下 都 不导电的化合物 。

判断下列说法的正误: A.NaCl溶液能导电,所以NaCl溶液是电解质。 ×

B.Cu能导电,所以Cu是电解质。

× ×

C.NaCl是电解质,所以NaCl晶体可以导电。

D.氯化氢水溶液能导电,所以氯化氢是电解质。



E.盐酸能导电的原因是该溶液在电流作用下电离生成 了自由移动的离子。 × F.SO3溶于水能导电,所以SO3是电解质。
×

G.BaSO4的水溶液不能导电,所以BaSO4是非电解 质。 ×

注意点:
? ? ?

电解质、非电解质都指化合物。 电解质导电需有条件:水溶液或熔化状态。 电解质应是在一定条件下本身电离而导电的化合物。 某些化合物如SO2、SO3、CO2、NH3等都属于 非电解质。

?

某些难溶于水的化合物(如BaSO4、AgCl等)由 于它们在熔融状态下能导电,所以是电解质。
活泼金属的氧化物、酸、碱、盐、水等是电解质; 非金属氧化物、部分有机化合物等是非电解质。

?

通电、电离和导电的关系

氯化钠 晶体

溶于水 自由移动的 通直流电 离子做定 向移动 Na+和ClNa+ 阴极 或熔融 Cl阳极

电离

导电

下列物质的水溶液能导电,但属于非电解质的是 ( )

D

A. CH3COOH C. NH4NO3

B. Cl2 D. SO2

【练习】 某溶液中有三种离子H+、Mg2+、SO42–, 已知H+ 与SO42–的个数比为2:3,问 Mg2+与SO42–的个数比为多少?

作业: 1、写出下列物质的电离方程式。 硫酸、碳酸钠、 硫酸铜、 硫酸氢钠 、 Mx(ROn)Y、 R(OH)n 、 HxROy 2、下列物质中哪些能导电?哪些属于电解质? 哪些属于非电解质?
氯化氢、盐酸、NaOH溶液、NaCl固体、石墨、蔗 糖、K2SO4溶液、酒精溶液、Cu片、醋酸

根据你已有的知识判断,下列物质中哪些 能导电?为什么? 盐酸、NaOH溶液、NaCl固体、石墨、 蔗糖溶液、K2SO4溶液、酒精溶液、Cu

?

实验1-1: 把同浓度、同体积的乙醇、CH3COOH、NaOH、 氨水和NaCl溶液分别倒入五个小烧杯中,并放于 溶液导电性实验装置中,接通电源,观察灯泡发光 的明亮程度。

?

说明:在相同条件下, 氨水、CH3COOH的导电 能力较弱,NaOH、NaCl溶液的导电能力较强,乙 醇不导电。

?

当溶液体积、浓度和离子所带电荷数都相 同的情况下,溶液的导电性强弱取决于溶 液中自由移动离子的数目。

三、强电解质和弱电解质

1. 强电解质:在水溶液中全部电离 成离子的电解质。 如:HCl、NaOH、NaCl、K2SO4等。 2. 弱电解质:在水溶液中只有一部分分子电离 成离 子的电解质。 如:CH3COOH(弱酸)、NH3· 2O(弱碱)、 H H2O等。

3、表示方法:电离方程式 强电解质:等号 弱电解质:可逆号
?

电解质的强弱与溶解度无必然联系,本质的区 别在于它们在水溶液里的电离程度 。 电解质溶液的导电能力的强弱取决于自由移动 离子的浓度及离子所带的电荷数,与电解质的 强弱没有必然的联系。

?

强弱电解质的对比

强电解质 物质类别

弱电解质

化合物
全部 部分 分子、水合离子 弱 弱酸、弱碱、水

电离程度
溶液里 溶质粒子

水合离子
强 强酸、强碱 、 大多数盐

同条件下导 电性
物质类别

a. 强酸:HCl、HNO3、H2SO4等。 弱酸: H2SO3、H3PO4 CH3COOH、HF、HClO、H2CO3、H2S b. 强碱:NaOH、Ba(OH)2、KOH、Ca(OH)2 弱碱:NH3· 2O、难溶性的碱 H

练习 下列物质中:①CH3COOH ②HNO3 ③Cu(OH)2 ④AgCl ⑤Na2CO3 ⑥C2H5OH ⑦H2O ⑧Fe ⑨ SO2 ⑩石墨
(1)属于强电解质的是 (2)属于弱电解质的是 (3)属于非电解质的是 ②④⑤ ①③⑦ ⑥⑨ ; ;

。 ②⑤。 (4)在溶液中主要以离子形式存在的是

[实验1]向盛有约1mLCuSO4溶液的试管里加 入约1mLNaCl溶液,观察现象。

[实验2]向盛有约1mLCuSO4溶液的试管里加 入约1mLBaCl2溶液,观察现象。
[讨论]根据前面练习中硫酸铜、氯化钡在溶液中的 电离情况,分析观察到现象的实质,能否设计简单 实验证明之。

[解释] CuSO4和BaCl2溶液混合产生白色沉淀,实质是SO42- 和Ba2+结合生成BaSO4,因为上层清液还是呈蓝色,说明还 有铜离子,而Cl-离子可以取出上层的清液来检验其存在。

四、离子反应(ionic reaction )
1.离子反应: 电解质在溶液里的反应有离子参加,这样 的反应称离子反应。 2.离子方程式

(1) 概念:用实际参加反应的离子的符号来表示
离子反应的式子叫离子方程式。

上述两实验的离子方程式: SO42- + Ba2+ = BaSO4↓ Ag+ + Cl- = AgCl↓

(2)书写离子方程式的步骤:
写:写出反应的化学方程式

“写、改、删、查”

改:将易溶于水的强电解质改写成离子形式

删:删去两边相同的离子,并将物质计量数约简

至最 简单的整数
查:检查反应前后元素种类、原子数目是否相同,

电荷数是否相等

练习

1、硝酸银溶液分别跟盐酸、氯化钠的反应。

2、盐酸分别跟Na2CO3溶液、CaCO3的反应。

3、硝酸分别跟Na2CO3溶液、CaCO3的反应。

4、氯化钡溶液分别跟H2SO4溶液、Na2SO4溶液的反应

讲解归纳

1.易溶、易电离物质写成离子 (1)强酸:HCl、HNO3、H2SO4、HClO4等
(2)强碱:NaOH、KOH、Ba(OH)2等。 (3)可溶性盐:如K+、Na+、NH4+的盐,还有 其他课后复习溶解性表)

2.难溶、难电离物质写成化学式
(1) 难溶性酸、碱、盐: 如 H2SiO3、Cu(OH)2、

Fe(OH)3、BaSO4、AgCl、CaCO3
(2)难电离的物质:

弱酸:CH3COOH、H2CO3、 HClO、H2SO3、 H3PO4、H2S、HF 等
弱碱:氨水(NH3· 2O) H

3. 对于微溶物如Ca(OH)2、Ag2SO4、MgCO3、 CaSO4的书写: a.反应物中微溶物处于全溶时写离子符号。 如“澄清石灰水”。 b.反应物中微溶物处于浑浊状态时写化学式。如 “Ca(OH)2的悬浊液”、“石灰乳”。 c.生成物的微溶物写化学式,且打上“↓”。

4.特殊物质如:浓H2SO4、Pb(Ac)2
(醋酸铅)等写化学式

练习:完成下列离子方程式。 ①盐酸与Na2CO3溶液 ②硫酸与K2CO3溶液 ③盐酸与CaCO3反应 ④ BaCl2与Na2SO4反应 ⑤ Ba(NO3)2溶液与H2SO4溶液反应 。

完成下列反应的离子方程式 (l) HCl+NaOH (2)H2SO4 + KOH

(3)HNO3十Ba(OH)2
中和反应的实质:酸电离的H+与碱电离的OH-结

合生成弱电解质H2O

3、离子方程式的意义 (1)揭示化学反应的实质。 (2)不仅表示一定物质间的某个反应,而 且还表示所有同一类型的离子反应

[实验] Na2SO4 + BaCl2— Na2CO3+ HCl — NaOH+ HCl —

4. 复分解反应的实质和发生条件

(1)实质:两种电解质在溶液中相互交换离子,向离子浓 度减少方向进行的反应。 (2)发生条件:有难溶物、难电离物或挥发性 物质生成。

5、常见题型 (1)化学方程式→离子方程式 (2)离子方程式→化学方程式(不止一个) 例:写出下列离子方程式相对应的化学方程式 (至少写2个)。 (1)Cu2++2OH- = Cu(OH)2 ↓ (2)H++OH- = H2O (3)2H++CO32- = H2O+CO2↑ (4)Ba2++SO42- = BaSO4↓

(3)判断离子方程式的正误

例1: ? NaCl(s)与浓H2SO4反应: NaCl(s)+H2SO4(浓)=HCl↑+NaHSO4 (非离子反应) ? NH4Cl(s)与Ca(OH)2(s)加热: 2NH4Cl(s)+Ca(OH)2(s)=2NH3↑+2H2O+CaCl2 (非离子反应) 若是NH4Cl(aq)与Ca(OH)2(aq)反应, NH4++OH-=NH3↑+H2O ①看反应能否写离子方程式。

例2: ? Fe和稀盐酸反应: 2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑ × ? Cu和稀盐酸反应: Cu+2H+=Cu2++H2↑ × ? 足量的Fe和HNO3(稀)反应: Fe+2H+=Fe2++H2↑ ②看离子反应是否符合客观事实。×

例3: (1)醋酸溶解蛋壳: 2H++CaCO3=Ca2++CO2↑+H2O × (2)Na2O与盐酸反应: O2-+2H+=H2O × (3)NaHCO3溶液与稀盐酸反应: CO32-+2H+=H2O+CO2↑ × (4)石灰乳与纯碱溶液反应: Ca2++CO32-=CaCO3↓ × 饱和石灰水与硝酸反应: Ca(OH)2+2H+=Ca2++2H2O ③看化学式能否拆成离子 ×

例4: × ? Na+H2O=Na++OH-+H2↑ ? Cu+Ag+=Cu2++Ag × ? Fe2++Cl2=Fe3++2Cl- × ④看反应是否遵循质量守恒、电荷守恒。 例5: ? 稀硫酸与氢氧化钡溶液反应: H++OH-= H2O × Ba2++SO42-=BaSO4↓ × H++OH-+Ba2++SO42-=BaSO4↓+H2× O ⑤看是否漏掉离子反应,不能只约部分离子。

例6: ? 已知:Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O, CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2
?

CO2通入足量澄清石灰水中: 2CO2+Ca2++2OH-=Ca2++2HCO3- 澄清石灰水中通入过量的CO2: CO2+Ca2++2OH-=CaCO3↓+H2O

×

?

×

⑥考虑反应物的少量、适量、过量的问题。

例题
?

Ca(HCO3)2溶液与过量的NaOH溶液反应: Ca2++2HCO3-+2OH-=CaCO3↓+CO32-+2H2O Ca(HCO3)2溶液与少量的NaOH溶液反应: Ca2++HCO3-+OH-=CaCO3↓+ H2O 澄清石灰水与过量的NaHCO3溶液反应: Ca2++2OH-+2HCO3-=CaCO3↓+ CO32-+2H2O 澄清石灰水与少量的NaHCO3溶液反应: Ca2++OH-+HCO3-=CaCO3↓+H2O

?

?

?

练习
①向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶 液,使SO42-完全沉淀,请写出相应的离 子方程式; ②向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶 液至中性,请写出相应的离子方程式; ③向②中继续滴加Ba(OH)2溶液,请写出 此步反应的离子方程式。

五、离子共存问题 1、定义: 离子间能发生化学反应,则不能在同一溶液中大量 共存;否则可以。 2、解决这一类题的关键和难点: 准确的判断出离子间能否发生化学反应。 3、离子之间可能会发生的化学反应有: ①复分解: ②氧化还原反应 4、说明: 有时还要考虑附加的隐含条件,如无色、透明溶 液、强碱性、强酸性等。 5、常用到的知识点:

①氧化性:MnO4-、ClO-、Cr2O72-、Fe3+、HNO3 还原性:I-、S2-、SO32-、Fe2+ ②常见的在水溶液中有颜色的离子有: MnO4-(紫色)、Cu2+(蓝色)、Fe3+(棕黄色)、 Fe2+(浅绿色)等 ③不能和H+共存:OH-、CH3COO-、ClO-、F-、CO32-、 SO3-、S2-等。 不能和OH-共存:H+、NH4+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、 Al3+、Zn2+等; 既不能和H+共存,也不能和OH-共存:多元弱酸的酸式酸 根(如HCO3-、HSO3-、HS-、H2PO4-、HPO42-等) HCO3-+H+=H2O+CO2↑ HCO3-+OH-=H2O+CO32-

例:下列各组离子中,能在强酸性溶液里大量 共存,并且溶液呈无色透明的是( C )
A、MnO4- 、K+、Na+、SO42- B、Na+、K+、HCO3-、Cl-

C、Mg2+、NH4+、Cl-、NO3-
D、Ba2+、K+、S2-、SO42-

六、离子推断 1、解题思路: 依据溶液性质推出溶液中一定含有的离子(或一 定不含的离子),再依据离子共存,推出一定不 含的离子。 2、解题技巧: ①先看题干:如溶液颜色、pH、酸碱性等。 ②再根据溶液性质或实验现象推断。 ③注意加入的试剂对某离子的干扰(如加入BaCl2 溶液对原溶液有无Cl-的干扰)。

?

例:有一瓶无色的溶液,向其中滴加过量的 BaCl2溶液,未见明显现象;再向混合液中滴加 NaOH溶液时,溶液中产生了白色沉淀;再向 此沉淀中滴加足量稀盐酸时,沉淀溶解,放出 无色、无味的气体;该气体通入足量的澄清石 灰水中,产生了白色沉淀。 问:无色溶液中肯定存在的离子是什么? 若向原无色溶液中直接滴加稀盐酸,有何 现象?

练习:完成下列反应的离子方程式:
(1)鉴定Cl- 的反应

(2)Al(OH)3 与稀H2SO4的反应
(3)Mg与醋酸的反应

(4)实验室制氢气的反应
(5)过量二氧化碳通入石灰水的反应

(6)实验室制氯气的反应:
MnO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2↑+2H2O


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