有离子参加的化学反应.doc

有离子参加的化学反应。常见离子反应多在水溶液中进行。根据反应原理，离子反应可分为复分解、盐类水解、氧化还原、络合4个类型；也可根据参加反应的微粒，分为离子间、离子与分子间、离子与原子间的反应等。极浓的电解质跟固态物质反应时，应根据反应的本质来确定是否属于离子反应。例如，浓硫酸跟铜反应时，表现的是硫酸分子的氧化性，故不属于离子反应；浓硫酸跟固体亚硫酸钠反应时，实际上是氢离子跟亚硫酸根离子间的作用，属于离子反应。此外，离子化合物在熔融状态也能发生离子反应。1、离子反应的概念 在反应中有离子参加或有离子生成的反应称为离子反应。在中学阶段仅限于在溶液中进行的反应，可以说离子反应是指在水溶液中有电解质参加的一类反应。因为电解质在水溶液里发生的反应，其实质是该电解质电离出的离子在水溶液中的反应。 2、离子反应的特点 离子反应的反应速率快，相应离子间的反应不受其它离子的干扰。 3、离子反应的类型 （1）离子互换反应 在溶液中酸、碱、盐之间互相交换离子的反应，一般为非氧化还原反应。 （2）离子互换反应发生的条件 生成难溶的物质。如生成BaSO4、AgCl、CaCO3等。 生成难电离的物质。如生成CH3COOH、H2O、NH3H2O、HClO等。 生成挥发性物质。如生成CO2、SO2、H2S等。 只要具备上述三个条件中的一个，离子互换反应即可发生。这是由于溶液中离子间相互作用生成难溶物质、难电离物质、易挥发物质时，都可使溶液中某几种、自由移动离子浓度减小的缘故。若不能使某几种自由移动离子浓度减小时，则该离子反应不能发生。如KNO3溶液与NaCl溶液混合后，因无难溶物质、难电离物质、易挥发物质生成，Na+、Cl、K+、NO浓度都不减少，四种离子共存于溶液中，故不能发生离子反应。 （3）有离子参加的氧化还原反应 置换反应的离子反应 金属单质与金属阳离子之间的置换反应，如Fe与CuSO4溶液的反应，实际上是Fe与Cu2+之间的置换反应。非金属单质与非金属阴离子之间的置换反应，如Cl2与NaBr溶液的反应，实际上是Cl2与Br之间的置换反应。 其它一些有离子参加的氧化还原反应 如MnO2与浓HCl反应制取Cl2；Cu与FeCl3溶液反应生成FeCl2、CuCl2；Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和水等。 这些离子反应发生的条件是：比较强的氧化剂和较强的还原剂反应，生成氧化性较弱的氧化产物和还原性较弱的还原产物。因此掌握一些常见离子的氧化性或还原性的相对强弱，是判断这一类离子反应能否发生的重要依据。 离子反应本质：反应物的某些离子浓度减少。 离子反应发生条件 （1）非氧化还原型的离子反应条件： a离子交换型： 例如：( Ag+) + (Cl-)=AgCl ! 离子交换后要有沉淀、气体、弱电解质三者之一生成才能发生反应。 b双水解反应型： 例如：2(Al 3+) + (3CO3 2-) + 3H2O=2Al(OH)3沉淀 +3CO2气体 要生成更难溶解的物质或弱电解质才能发生离子反应。 c络合反应型：例如：(Ag+)+2NH3Ag(NH3)2+ 生成比简单离子更稳定的络离子，离子反应才能进行。 （2）氧化还原型离子反应条件： 在电解质溶液中能满足“以强制弱”的氧化还原反应规律的反应，离子反应才能进行。例如：Cl2+(SO3 2-) + H2O=2Cl- + (SO4 2-) + 2H+氧化性 还原性 此反应才能进行。难点：离子在溶液中大量共存的规律。判断原则：在溶液中所有离子之间不能发生任何类型的反应，否则离子不能共存。例如：生成沉淀的：如Ba2+与SO42-,CO32-;Ag+与Cl-,SO42-生成难电离的物质：H+与OH-;CH3COO-与H+；NH4+与OH-;H+与F-生成气体（挥发性物质）如：H+与CO32-,S2-,SO32-发生氧化还原: H+(KMnO4)与I-,S2-;Fe3+与I-离子反应的教学点滴 文屈直一离子反应和离子方程式在高中化学课本中，虽然仅占一节课的内容，但它的地位却是十分重要的。无机物在水溶液里发生的反应大部分属于离子反应。 二中学课本里没有给离子反应下定义，但是，让学生对离子反应的概念有正确的认识还是必要的。什么是离子反应呢?应让学生把握住两个要点：一是离子反应必须是在水溶液里发生的反应。凡不在水溶液里发生的反应就不属于离子反应。例如，固体的氯化铵和消石灰在加热条件下产生氨气的反应，虽然氯化铵和消石灰都是离子化合物，但反应不属于离子反应；又如固体氯化钠跟浓硫酸的反应以及铜与浓硫酸的反应，浓硫酸中水很少，浓硫酸不能认为是水溶液，以上反应都不属于离子反应。二是离子反应中发生反应的双方至少有一方能电离出离子。这就是说，可以是反应双方都是离子，也可以只是反应一方是离子。例如：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2因此，离子反应可说是在水溶液里发生的，有离子参加的反应。这虽算不上严格的定义，但回答什么是离子反应足够准确了。三水是一种很弱的电解质，但它必竟是电解质。在水溶液里它能电离出离子：H2OOH- + H+所以，参加反应的一方只要是水，也就是离子反应。例如：Cl2 + H2O = HCl + HClO2Na + 2H2O = 2NaOH + H2CaO + H2O = Ca(OH)22Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O23NO2 + H2O = 2HNO3 + NOMg3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2+ 2NH3但是，学生在学习离子反应的时候，没有关于水的电离的知识。要根据具体的情况，在适当时候给学生补充这一知识。如果把这些内容一律推到高三电解质溶液一章之后，既增加高三的负担，也不利于对离子反应和离子方程式的掌握。四水与氯气、水与金属钠的离子方程式是各种考试中经常出现的。前面已提到，学生在学习这两个反应时，还不知道它们属于离子反应，无法写出离子方程式。这说明离子反应和离子方程式不可能仅仅通过一节课的教学就让学生完全掌握。在此后的教学中，要不断地完善和充实。氯气与水、钠与水的离子反应方程式既然可以写出，那么Na2O2，Na2O，CaO等物质与水反应的离子方程式也应该能够写出；然而，事实并不那么简单。关于离子方程式的书写规则，其中有“将易溶于水的，易电离的物质写成离子形式”。 Na2O2等显然是离子化合物，它们是否易溶于水、易电离呢? Na2O2溶于水形成NaOH溶液，在溶液中不存在水合的O22-，同理在溶液中也不存在水合的O2-。所以，我的意见是，在写以上反应的离子方程式时，Na2O2，Na2O，CaO等一律写成化学式的形式：2Na2O2 + 2H2O = 4Na+ + 4OH- + O2Na2O + H2O = 2Na+ + 2OH- CaO + H2O = Ca2+ + 2OH-(在形成溶液的条件下)这样写的理由是离子反应方程式中凡是写成离子的，事实上都是水合离子；反过来说，只有水合离子才能写成离子的形式。查书未见以上离子方程式说明，这些离子方程式并不怎么实用。所以我以为没有必要给学生特别补充，只有学得好点儿的学生问到时，可给于解答。五对于离子反应与初中所学四类基本无机化学反应的关系，以及离子反应与氧化还原反应的关系，运用学生数学上所学集合的知识加以说明和表示，可以收到较好的效果。离子反应与四类基本无机化学反应的关系，如图1所示。图1反应关系与化合反应的关系为交集关系：在水溶液中发生的化合反应是离子反应，不在水溶液中发生的化合反应不是离子反应。前者的例子有：Na2O + H2O = 2Na+ + 2OH- 与分解反应的关系为交集关系：在水溶液中发生的分解反应很少，所以属于离子反应的分解反应很少。作为少数例子，如：2HClO2H+ + 2Cl- + O2这类反应，当作离子反应比较勉强，因此，也可认为离子反应与分解反应属空集的关系。与置换反应为交集关系：在水溶液中发生的置换反应为离子反应，不在水溶液里发生的置换反应不属于离子反应。后者的例子为：CuO + H2Cu + H2O与复分解反应为交集关系：在水溶液里发生的复分解反应为离子反应，不在水溶液里发生的复分解反应不是离子反应。后者的例子有：2NH4Cl(固) + Ca(OH)2(固)2NH3 + CaCl2 + 2H2ONaCl(固) + H2SO4(浓)NaHSO4 + HCl离子反应与氧化还原反应的关系是交集关系，如图2所示。图2反应关系二者相交的部分是在水溶液里发生的氧化还原反应，包括在水溶液里的置换反应。六在水溶液里进行的复分解反应又称离子互换反应，是离子反应的主体。这一类反应看似简单，但学生常感因难。究其原因，主要是学生初中学习复分解反应时，有许多内容并没有学到，上了高中后，一些化学老师在教学中没有重视初高中的衔接，甚至没有进行这种衔接。初中化学对复分解反应事实上只给出了初步的概念，关于各类具体的复分解反应以及它们发生的具体条件都未曾涉及。例如酸与盐的反应，在通常情况下，只能是强酸与弱酸盐反应制取弱酸，或者不挥发性酸与挥发性酸盐反应制取挥发性酸等，学生都不知道或印象不深；即使有印象但却不知道哪些酸是强酸，哪些酸是弱酸。因此，必须在适当时机给学生补充这些知识。例如，可在“离子反应发生的条件”之后补充讲“各类离子交换反应及其发生的具体条件”：酸碱中和反应，除很弱的酸与很弱的碱（如碳酸跟氢氧化铝）事实上不能发生反应之外，其余都可反应。强酸是在水溶液里几乎完全电离成H+和酸根离子的酸，主要有硫酸、硝酸和盐酸，以及氢溴酸、氢碘酸等；弱酸在水溶液中只有少量电离为H+和酸根离子，大部分以分子形式存在。常见弱酸有碳酸、氢硫酸、醋酸等。强碱在水溶液里完全电离成为金属阳离子和OH-离子，主要强碱有NaOH，KOH，Ba(OH)2；弱碱绝大部分在水中不溶，只有氨水NH3H2O虽溶于水，但电离为NH4+和OH-的很少。酸与盐的反应在一般情况下只能是较强酸跟较弱酸盐反应制取弱酸，或不挥发性酸（主要是硫酸和磷酸）与挥发性酸盐反应制取挥发性酸。后者通常是酸用浓酸、盐用固体，在加热条件下反应，不属于离子反应；前者属于离子反应，其主要反应类型是：H+ 弱酸根离子弱酸分子一些不溶于水的物质能溶于酸，就是由于跟酸发生了反应（如CaCO3溶于盐酸）。但是AgCl，Ag2SO4，BaSO4，CaSO4等不溶或微溶于水的物质在酸中同样不溶，就是因为这几种盐都是强酸的盐，没有更强的酸与这些盐反应；或者说，这些盐中的酸根，不能与H+结合成为分子，因而这种离子反应不能发生。碱与盐的反应，通常说这类反应的条件有二：一是碱和盐都溶于水（不能有一种不溶）；二是生成物中至少有一种是沉淀或碱。例如：Cu2+ + 2OH- = Cu(OH)2其实碱与盐的反应也可以说一般是较强的碱与较弱或难溶碱的盐反应制取较弱或难溶的碱。例如：Ca(OH)2 + 2NH4+2NH3H2O + Ca2+（在水溶液中）2NaOH + Mg2+ = Mg(OH)2+ 2Na+盐与盐的反应，条件一般是两种盐都能溶解，生成物中至少有一种盐为沉淀。由此，要指导学生记忆书后附录的溶解性表。七离子反应发生的条件，学生一般掌握并不困难，但要引导学生学活、掌握其精髓则需要在教学中多下些功夫。要使学生把离子反应发生的条件同具体的离子交换反应类型联系起来：中和反应能够发生是因为生成了水，水属于难电离的物质；一般酸与盐间的离子反应能够发生是因为生成了弱酸，弱酸也属于难电离的物质。有些弱酸如碳酸和亚硫酸、氢硫酸等则分解放出气体或本身以气体放出；碱与盐的反应能够发生多数是生成了不溶性碱。铵盐与碱反应能够发生则是因为生成了难电离的氨水NH3H2O。在加热条件下氨水分解为氨气和水；盐与盐的反应能够发生是因为生成了难溶性盐。综合离子反应发生的几个条件，可以看出，这些条件的本质都是一样的：原来是自由的离子，反应以后就不再是自由离子了。或者生成了分子，或者生成了沉淀，总而言之，不再是原来的自由离子了。酸与盐的离子反应须用较弱的酸才能制较强的酸，反应能够发生是因为生成难电离的弱酸分子。但也有例外，硫酸铜溶液与硫化氢反应可生成黑色沉淀和硫酸：Cu2+ + H2S = CuS + 2H+能够发生的原因是，该反应虽然没有生成难电离的弱酸，但却生成了沉淀。同理，碱与盐反应的例外如石灰乳与纯碱反应制烧碱：Ca(OH)2 + Na2CO3 = CaCO3+ 2NaOHCa(OH)2 + CO32- = CaCO3+ 2OH-虽然没有生成难溶碱却生成了难