高中化学——离子反应顺序

1 高考热点高考热点 离子反应先后次序的探究离子反应先后次序的探究 摘要 针对近年高考中离子反应先后问题失分严重的问题 总结了离子反应先后 的类型及判断原则 既有利于学生巩固 掌握基础知识 又有利于学生 解决问题 关键词 离子反应条件 电离平衡 离子反应先后次序 离子方程式的书写与离子共存是近年各省高考题中的热点及难点 几乎成 为必考题型 如 07 高考江苏 第 9 题 05 高考广东 第 6 题 05 全国 卷四川考题 第 13 题 此类题型 看似容易 可得分率并不高 究其原因 有 相当一部份失误体现在离子反应的先后问题 此为学生在离子反应知识上的又 一盲点所在 如何解决离子反应中的先后次序问题 不仅牵涉复分解型离子反 应条件 也牵涉到氧化还原型离子反应及电离平衡等知识点 由于学科内综合 性较强 学生很难真正解决此类问题 目前高考考查的离子反应的先后问题 主要集中在两个考点 复分解型离 子反应先后问题及氧化还原型离子反应的先后问题 笔者对此类问题经过认真 探讨 仔细推敲 总结出了解决此类问题的基本原则及思路 在教学中推广 效果很好 现拿出来与大家一起分享 一 一 复分解型离子反应的先后次序问题复分解型离子反应的先后次序问题 此类问题讨论的溶液中有多个不同离子与同一个离子均可发生复分解反应 既包含多个阴离子与同一阳离子 也包含多个阳离子与同一阴离子反应 还 包含不同阴 阳离子与同一离子的反应 如 NH4HCO3与 NaOH 这些离子有无 先后反应问题 若有 将遵循什么原则 例 1 在 CH3COONa NaHCO3 C6H5ONa 的混合溶液中 逐滴加入盐酸 请 依次写出各步离子方程式 解析 根据离子反应条件 生成沉淀 气体 难电离的物质方可发生离子 反应 CH3COO HCO3 C6H5O 均可与 H 生成难电离的弱电质而发生反应 这三个离子反应有无先后次序呢 有的 因为 HCl 是逐滴滴入的 所以 H 浓度 逐渐增大 只有最弱的电解质酸根 C6H5O 最先与溶液中 H 达到电离平衡开始生 成弱电解质 所以得出生成的电解质越弱 越难电离 则该离子反应最先发生 由于酸性顺序是 CH3COOH H2CO3 C6H5OH 三个离子反应的顺序应为 C6H5O H C6H5OH HCO3 H H2CO3 CH3COO H CH3COOH 2 同理 可解析 NH4HCO3与 NaOH 反应时 应为 HCO3 先反应 NH4 后反 应 原因 HCO3 OH CO32 H2O NH4 OH NH3 H2O 由于生成的 H2O 比 NH3 H2O 更难电离 所以 HCO3 与 OH 优先反应 故有 NaOH 少量时 HCO3 OH CO32 H2O NaOH 过量时 NH4 HCO3 2OH NH3 H2O CO32 H2O 所以复分解型离子反应的先后原则为所以复分解型离子反应的先后原则为 生成的电解质越弱越优先反应生成的电解质越弱越优先反应 同同 理理 生成的沉淀溶解度越小生成的沉淀溶解度越小 越优先反应越优先反应 但有时也要考虑离子共存但有时也要考虑离子共存 例如双例如双 水解水解 的影响 的影响 比如 例 2 在含有 NH4 Al3 H Mg2 溶液中逐滴滴入 NaOH 请依次写出 各步离子方程式 解析 根据离子反应条件 上述离子均能与 OH 反应生成难电离的物质及 沉淀而反应 但存存先后问题 由于 H2O 是极弱的电解质 高中化学所学最弱 的电解质 且 H 与 Mg OH 2及 Al OH 3不共存 故 H 优先其他离子与 OH 反应 Mg2 与 Al3 优先 NH4 反应 因为更难电离或者可解释为 NH4 生成的 NH 3 H2O 又可 Mg2 及 Al3 反应后又变成 NH4 由于 Al OH 3更弱更难溶 所以 Al3 优先 Mg2 反应 Mg2 优先 NH4 反应 此时除了剩下的 NH4 与可与 OH 反 应外 还有生成的 Al OH 3也可与 OH 反应 哪一个优先反应呢 可借助双水 解判断 假设 Al OH 3先反应 则生成的 AlO2 与 NH4 又发生水解而不能共存 重新生成 Al OH 3及 NH3 H2O 所以 NH4 先反应 Al OH 3后反应 故先 后发生的离子反应依次为 H OH H2O Al3 3OH Al OH 3 Mg2 2OH Mg OH 2 NH4 OH NH3 H2O Al OH 3 OH AlO2 2H2O 二 二 氧化还原型离子反应的先后次序氧化还原型离子反应的先后次序 3 此类问题讨论对象是氧化还原型离子反应 当体系中有多个还原剂与同一 氧化剂 或多个氧化剂与同一还原剂发生反应时 反应有无先后次序 如有遵 循什么原则 下面我们来探讨这个问题 例 3 原创题 原创题 1mol LFeBr2 1mol L 或 FeI2混和液 1L 通入 0 5molCl2 溶液中的主要离子 以下均忽略水的电离 通入 2mol Cl2 溶液中主要离子 通入 3molCl2 溶液中主要离子 解析 混和液中的离子 2molFe2 2molBr 2molI 均可与 Cl2反应 三 种离子还原性顺序 I Fe2 Br 所以先后原则为还原性强的优先反应 所以 2molI 先反应 失 2mole 2molFe2 接着反应 再失 2mole 最后 2mol Br 反应 又失 2mole 通入0 5molCl2 得1mole I 未反应完 其他离子未反应 所以溶液中离子 I Fe2 Br Cl 通入 2molCl2 得 4mole I 及 Fe2 反应后 Br 未反应 所以溶液中离子 Fe3 Br Cl 通入 3molCl2 得 6mole I Fe2 及 Br 全部反应 所以溶液中离子 Fe3 Cl 例 4 把铁与铜的合金放入稀硝酸中 反应过滤后 滤出的固体物质投入 盐酸中无气体放出 则滤液里一定含有的金属盐是 A Cu NO3 2B Fe NO3 3C Fe NO3 2D Cu NO3 2和 Fe NO3 2 解析 铁铜合金与稀硝酸反应有着先后反应的次序问题 铁还原性强于铜 优先反应 故有以下反应依次发生 3Fe 8H 2NO3 Fe2 2NO 4H2O 有铜存在 产物只能为 Fe2 原因 2Fe3 Cu2 2Fe2 Cu2 3Cu 8H 2NO3 Cu2 2NO 4H2O 3Fe2 4H NO3 3Fe3 NO 2H2O 由于溶液中有固体且与盐酸混和无气体 该固体一定是 Cu 反应只到 刚好完成或 未结束 未发生 所以无 Fe NO3 3 B 选项错误 一 定发生 所以 Fe NO3 2一定有 C 正确 可能发生 所以 Cu NO3 2可能有 A 选项不正确 故本题选 C 例 5 向含有 KI NaBr 的水溶液中通入一定量的氯气 将所得溶液蒸 干并灼烧 所得固体物质不可能的是 4 A KCl NaBr B KCl NaCl C KI NaClD KCl NaBr NaCl 解析 I Br 与氯气先后发生反应 I 优先反应 故 C 不可能 本题 选 C 因此氧化还原的离子反应先后的原则 还原性强的微粒或氧化性强的微粒因此氧化还原的离子反应先后的原则 还原性强的微粒或氧化性强的微粒 优先反应 优先反应 常见离子还原性及氧化性顺序 放电顺序 阳离子氧化性 Ag Fe3 Cu2 H Pb2 Sn2 Fe2 Zn2 Al3 Mg2 Na Ca2 K 阴离子还原性 S2 I SO32 Br Cl OH 含氧酸根 三 三 其他反应先后次序问题其他反应先后次序问题 除了上述离子反应有先后顺序外 一些普通反应也有先后次序 比如 例 6 Na2O2粉末与过量 NaHCO3于密闭容器中高温加热 充分反应后排出 生成气体 则剩余的固体为 A Na2CO3B NaOH C Na2CO3与 NaOH D NaHCO3 解析 NaHCO3热不稳定 2NaHCO3 Na2CO3 H2O CO2充分反应 无 Na HCO3剩作 D 错误 但生成的 H2O 及 CO2都与 Na2O2反应 2Na2O2 2H2O 4NaOH O2 Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O2 固体产物有可能是 NaOH 及 Na2CO3 但由于 Na2O2不足量 所以须讨论 CO2 H2O 与 Na2O2是同时反应 还是先后反应 若同时反应或 H2O 先反应 则答案为 C 若 CO2先反应 则答案为 A 下面就来解决反应顺序问题 设 H2 O 先反应 则生成的 NaOH 又会与 CO2反应 2NaOH CO2 Na2CO3 H2O 先 消耗水 再生成水 结果相当 H2O 催化剂作用 结论 CO2优先反应 H2O 后反 应 故该题答案只能 A 因为 CO2过量 H2O 无机会反应 此题先后问题只是理论计算上的一种要求 例 7 KOH 与 Ca OH 2溶液中通入 CO2 生成的沉淀先增多 再不变 再减少至消失 请写出各阶段反应 解析 混和液通入 CO2 KOH 与 Ca OH 2都与 CO2反应 有无先后问题 呢 2KOH CO2 K2CO3 H2O Ca OH 2 CO2 CaCO3 H2O 假设 KOH 先反应 生的 K2CO3又会与 Ca OH 2反应 K2CO3 Ca OH 2 CaCO3 2KOH 5 KOH 先消耗 再生成 相当于催化剂 催化 Ca OH 2与 CO2反应 故 Ca OH 2与 CO2反应优先 该反应结束后 溶液中除了 KOH 与 CO2反应外 还有 CaCO3可与 CO2反应 2KOH CO2 K2CO3 H2O CaCO3 H2O CO2 Ca HCO3 2 这两个反应有无先后问题呢 假设 CaCO3与 CO2先反应 则生成的 Ca H CO3 2与 KOH 反应 重新生成 CaCO3 Ca HCO3 2 2KOH CaCO3 K2CO3 2H2O 此时 CaCO3又起到催化作用 催化 KOH 与 CO2作用 故 KOH 与 CO2 反应优先 此时 通入 CO2除了与 CaCO3反应外 还会与生成的 K2CO3反应 有无 先后问题呢 CaCO3 H2O CO2 Ca HCO3 2 K2CO3 H2O CO2 2KHCO3 假设 CaCO3与 CO2先反应 生成的 Ca HCO3 2又会与 K2CO3反应 Ca HCO3 2 K2CO3 CaCO3 2KHCO3 此时 CaCO3又起到催化作用 催化 K2CO3与 CO2作用 故 K2CO3与 C O2反应优先 最后才是 CaCO3与 CO2反应 故三阶段 4 个反应依次如下 Ca OH 2 CO2 CaCO3 H2O 沉淀生成阶段 2KOH CO2 K2CO3 H2O K2CO3 H2O CO2 2KHCO3 此二个反应为沉淀不变阶段 aCO3 H2O CO2 Ca HCO3 2 此阶段为沉淀减少到消失阶段 例 6 及例 7 的两个先后问题 实际上可能并无真正的先后 只是理论计算 上的一种需要 结论 对于某些化学过程 可以根据理论计算的要求人为的定出先后 根结论 对于某些化学过程 可以根据理论计算的要求人为的定出先后 根 据反应总结果 方便计算 据反应总结果 方便计算 最后 我们来解决上述三个高考题 07 高考江苏卷 9 下列离子方程式书写正确的是 A 过量的 SO2通入 NaOH 溶液中 SO2 2OH SO32 H2O B Fe NO3 3溶液中加入过量的 HI 溶液 2Fe3 2I 2Fe2 I2 6 C NaNO2溶液中加入酸性 KMnO4溶液 2MnO4 5NO2 6H 2Mn2 5NO3 3H2O D NaHCO3溶液中加入过量的 Ba OH 2溶液 2HCO3 Ba2 2OH BaCO3 2H2O CO32 解析 B 选项考察离子反应的先后问题 由于 NO3 H 氧化性强于 F e2 所以先是 NO3 H 与 I 反应 然后才是 Fe3 与 I 反应 由于 HI 过量 所以两种氧化性离子都反应了 故 B 错误 A 选项由于 SO2过量 产物为 H SO3 所以 A 错误 D 选项由于 Ba OH 2过量 所以 Ba2 与 OH 的配比应为 1 1 即 HCO3 Ba2 OH BaCO3 H2O 所以 D 错误 故本题选 C 05 高考广东卷 6 下列反应离子方程式正确的是 A 向氯化铝溶液中加入过量氢氧化钠溶液 Al3 4OH AlO2 2H2O B 向苯酚钠溶液中通入二氧化碳 CO2 H2O 2C6H5O 2C6H5O H CO32 C 向小苏打溶液中加入醋酸溶液 HCO3 H CO2 H2O D 向溴化亚铁溶液中通入过量氯气 Fe2 2Br 2Cl2 Fe3 Br2 4Cl 解析 D 选项 FeBr2与 Cl2反应 Fe2 Br 均可与 Cl2反应 Fe2 先 Br 后 但由于 Cl2过量 所以 Fe2 及 Br 都参与反应 D 参与反应的离子种类正确 但配平错误 电荷不守恒 B 选项产物应为 HCO3 C 选项 CH3COOH 是弱酸 不可拆 所以 B C 错误 故本题选 A 05 四川 13 能正确表示下列反应的离子方程式是 A 甲酸钠溶液和盐酸反应 HCOO H HCOOH B 硫化钠的第一步水解 S2 2H2OH2S 2OH C 醋酸钡溶液和硫酸反应 Ba2 SO42 BaSO4 D 氢氧化钙溶液和碳酸氢镁反应 Ca2 OH HCO3 CaCO3 H2 O 解析 D 选