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高三化学教案:解析离子反应
[10-15 23:24:09] 来源:http://www.xiaozhibei.com 高三化学教案 阅读:9307次答案:B
问题3、离子共存
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+、MnO-4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CO2-3、SO2-3、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NH+4、Al3+、Mg2+、Fe3+等)均不能大量存在;弱酸酸式酸根离子(如HCO-3、HSO-3、HS-、H2PO-4、HPO2-4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)AlO-2与HCO-3不能大量共存:AlO-2+HCO-3+H2O===Al(OH)3↓+CO2-3;
(2)“NO-3+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)NH+4与CH3COO-、CO2-3,Mg2+与HCO-3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,如Ba2+与SO2-4、NH+4与OH-、H+与CH3COO-等;
(2)氧化还原反应,如Fe3+与I-,NO-3(H+)与Fe2+,MnO-4(H+)与Br-,H+与S2O2-3等;
(3)相互促进的水解反应,如Al3+与HCO-3、Al3+与AlO-2等;
(4)络合反应,如Fe3+与SCN-等。
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+)=1×10-13 mol•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。
【例3】 (2010•江苏)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+、NO-3、SO2-4、Na+
B.由水电离的c(H+)=1×10-14 mol•L-1的溶液中:Ca2+、K+、Cl-、HCO-3
C.c(H+)/c(OH-)=1012的溶液中:NH+4、Al3+、NO-3、Cl-
D.c(Fe3+)=0.1 mol•L-1的溶液中:K+、ClO-、SO2-4、SCN-
[解析] 本题考查离子共存的知识,意在考查考生是否熟练掌握离子反应的条件。A项,酸性条件下,Fe2+会被NO-3氧化,故不可以大量共存;B项,水电离受到抑制,溶液可能是酸的溶液,也可能是碱的溶液,两种条件下HCO-3均不可以大量共存;C项,c(H+)/c(OH-)=1012的溶液呈酸性,题中离子可以大量共存;D项,Fe3+与SCN-发生络合,不可以大量共存。
[答案] C
变式3 (2010•安徽理综)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-、NO-3
B.Al3+、NH+4、Br-、Cl-
C.K+、Cr2O2-7、CH3CHO、SO2-4
D.Na+、K+、SiO2-3、Cl-
解析:本题考查离子大量共存问题,意在考查考生的综合分析能力。酸性条件下,A项ClO-会形成弱酸HClO;C项Cr2O2-7能够氧化CH3CHO;D项形成H2SiO3沉淀。
答案:B
方法规律技巧
一、与量有关的离子方程式的书写
1.试剂的滴加顺序涉及到的“量”
例如:AlCl3与NaOH、NaAlO2与盐酸、Na2CO3与盐酸、氨水与AgNO3、氯水与FeBr2、氯水与FeI2、CO2和石灰水等。
向AlCl3溶液中滴入几滴NaOH溶液(碱不足),反应的离子方程式为:Al3++3OH-===Al(OH)3↓。
向NaOH溶液中滴入几滴AlCl3溶液(碱过量),反应的离子方程式为:Al3++4OH-===AlO-2+2H2O。
2.若是复分解反应,可用“少定多变法”来书写
所谓“少定”即量少的反应物,其离子的计量数按化学式确定,所谓“多变”即过量的反应物,其计量数根据反应的需要量确定,不受化学式中的比例制约,是可变的。如Ca(HCO3)2溶液中加入过量的NaOH溶液,先确定Ca2+、HCO-3的比例为1:2,再取用OH-,中和2个HCO-3需2个OH-,则可写出:Ca2++2HCO-3+2OH-===CaCO3↓+CO2-3+2H2O,若是加入少量的NaOH溶液,则反应为OH-+Ca2++HCO-3===CaCO3↓+H2O(只中和1个HCO-3,Ca2+、HCO-3不是1:2了)。
此外,NaHSO4与Ba(HCO3)2、Ca(OH)2与NaHCO3、NaH2PO4与Ba(OH)2等反应均与“量”有关。
3.氧化还原反应中涉及到的“量”
氧化性:Cl2>Br2>Fe3+>I2 还原性:Cl-
所以向FeBr2溶液中通入少量Cl2,反应的离子方程式为:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;
向FeBr2溶液中通入过量Cl2,反应的离子方程式为:2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++2Br2+6Cl-。
4.较特殊的反应涉及的“量”
如Mg(HCO3)2溶液与过量的NaOH反应,不可忽视Mg(OH)2比MgCO3更难溶、更稳定;明矾与足量的Ba(OH)2溶液反应,不可忽视Al(OH)3的两性;NH4HSO4溶液与足量的Ba(OH)2反应,不可忽视NH3•H2O也是弱电解质。
5.从知识角度看,除掌握好前面概括的基础知识外,对氧化还原反应问题、限量问题(过量与少量)、有机反应问题、水解问题应特别关注。
如苯酚与碳酸钠反应的产物为苯酚钠与碳酸氢钠,苯酚钠中通入少量或过量的CO2,均生成苯酚与碳酸氢钠。
【例1】 按要求完成下列反应的离子方程式:
(1)将一小片铜片加入稀硫酸中没有反应,再加入适量KNO3晶体,则铜片逐渐溶解,并产生无色气体。
________________________________________________________________________。
(2)向NaHSO4溶液中,逐滴加入Ba(OH)2溶液呈中性。________________________________________。
(3)向氢氧化钡溶液中滴加明矾溶液至Ba2+完全沉淀:______________________,继续加入明矾溶液,又发生的反应为:____________。
(4)已知Br2水与FeCl2(aq)发生如下反应:3Br2+6FeCl2===4FeCl3+2FeBr3
现将112 mL(标准状况)Cl2通入10.0 mL 1.0 mol/L的FeBr2(aq)中,写出发生反应的离子方程式____________________。
[解析] (1)NO-3在酸性环境中有较强的氧化性,能氧化铜。
(2)NaHSO4溶液中H+恰好完全反应,设H+的物质的量为1 mol,则加入Ba(OH)2应为0.5 mol,所以有:
H++OH-+12Ba2++12SO2-4===H2O+12BaSO4↓,整理得:2H++2OH-+Ba2++SO2-4===2H2O+BaSO4↓。
(3)Ba(OH)2溶液中Ba2+恰好完全反应,取Ba(OH)2的物质的量为1 mol,则n(Ba2+)=1 mol,n(OH-)=2 mol,由n(Ba2+)=1 mol知Ba2+恰好完全反应时应加入12mol KAl(SO4)2,此时加入n(Al3+)=12 mol,即n(OH-):n(Al3+)=2 mol:12 mol=4:1,Al3+与OH-恰好完全反应生成AlO-2。再加入明矾溶液,AlO-2与Al3+发生双水解反应。
(4)通过题给反应可比较出Fe3+与Br2的氧化性强弱(Br2强),从而明确Cl2通入FeBr2(aq)中先与Fe2+反应,若Cl2还有剩余,再与Br-发生反应。
n(Cl2)=0.112 L22.4 L/mol=5.00×10-3 mol,
n(FeBr2)=10.0×10-3 L×1.0 mol/L
=1.0×10-2 mol。
Fe2+可失去1.0×10-2 mol的电子,而Cl2最多得1.0×10-2 mol的电子,由得失电子的守恒,故Br-不失电子。
[答案] (1)3Cu+2NO-3+8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O
(2)2H++SO2-4+Ba2++2OH-===BaSO4↓+2H2O
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