与“量”有关的离子反应的分类及离子反应方程式

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  离子反应方程式是重要的化学用语,也是重要的高考考点,其中,与“量”有关的离子反应方程式的考查是个难点,是学生容易出错的地方,需要我们从离子反应的本质上指导学生学会分析思路、掌握解题技巧.
  
  离子反应方程式是基本而且非常重要的化学用语,在江苏和全国其他地区的高考化学试卷中,离子反应方程式都是必考考点.其中,由于反应物量的不同而引起的离子反应不同的离子反应方程式的考查是个难点.在我们高中阶段出现的与量有关的离子反应主要有以下几种情况.
  
  一、部分复分解反应
  
  1.反应的生成物与反应物可进一步反应
  
  这类离子反应需要我们能够正确判断出生成物的形式,只有正确判断出生成物的形式,才能正确书写出离子反应方程式.
  
  例1 CO2通入NaOH溶液中
  
  分析:开始时,只有相对少量的CO2通入NaOH溶液中,NaOH过量,此时生成的是正盐Na2CO3,不可能生成酸式盐NaHCO3,当过量CO2通入NaOH溶液中,Na2CO3与CO2继续反应,生成了NaHCO3.所以相关离子反应方程式为:CO2+ 2OH-(足量)=CO2-3 +H2O;CO2(足量)+ OH-=HCO-3.
  
  2.试剂滴加顺序不同,离子反应不同
  
  这类离子反应主要是由试剂滴加的顺序不同,导致反应物量的不同来决定反应如何进行,一般判断离子反应的产物由两种反应物中处于少量或者适量的物质来确定.
  
  例2 AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加
  
  ①AlCl3溶液滴加到NaOH溶液中
  
  分析:将AlCl3溶液滴加到NaOH溶液中,此时加入的AlCl3溶液为少量,而NaOH溶液足量,所以Al3+将消耗更多的OH-,转化为AlO-2,则该反应的离子反应方程式为:Al3++4OH-(足量)=AlO-2+ 2H2O.
  
  ②NaOH溶液滴加到AlCl3溶液中
  
  分析:将NaOH溶液滴加到AlCl3溶液中,此时加入的NaOH溶液为少量,而AlCl3溶液足量,所以Al3+将消耗较少的OH-,转化为Al(OH)3,则该反应的离子反应方程式为:Al3+(足量)+3OH-=Al(OH)3↓.
  
  3.酸式盐与碱的反应
  
  这类离子反应如何进行,还是主要由两种反应物的量来决定,书写该反应离子反应方程式时应先确定哪种物质少量,少量物质多个离子参加反应,离子的化学计量数之比符合其组成比.然后由少量的物质离子的化学计量数来确定过量物质参加反应离子的化学计量数,最后由参加反应各离子的化学计量数确定出生成物及其化学计量数. 
  
  例3 NaHCO3溶液和Ca(OH)2溶液的反应
  
  ①NaHCO3溶液和少量Ca(OH)2溶液的反应
  
  分析:由题意知,少量Ca(OH)2完全反应,Ca2+和OH-的化学计量数之比符合其组成比,为1∶2,由OH-的化学计量数可以确定出HCO-3的化学计量数,它们的化学计量数之比为1∶1,所以,各反应物离子及其化学计量数为Ca2++2OH-+2HCO-3,最后确定产物及其化学计量数,则该反应离子反应方程式为:Ca2++2OH-+2HCO-3=CaCO3↓+ CO2-3+2H2O.
  
  ②NaHCO3溶液和过量Ca(OH)2溶液的反应
  
  分析:由题意知,少量HCO-3完全反应,所需OH-的化学计量数与HCO-3的化学计量数相同,由于过量,故生成的CO2-3完全转化为CaCO3沉淀.所以Ca2+的化学计量数由OH-与HCO-3反应生成CO2-3
  的量确定,则该反应的离子反应方程式为:HCO-3+OH-+ Ca2+=CaCO3↓+ H2O.
  
  例4 NaHSO4溶液和Ba(OH)2溶液的反应
  
  ①向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至中性
  
  分析:由题意知,反应至中性时,H+和OH-需恰好完全反应,则NaHSO4和Ba (OH)2的物质的量之比为2∶1,此时SO2-4过量,Ba(OH)2属于少量,所以,参加反应的Ba2+和OH-完全反应,Ba2+和OH-的化学计量数之比符合其组成比1∶2,过量物质的SO
  2-4和H+化学计量数由Ba2+和OH-的化学计量数决定.则该离子反应方程式为:Ba2++2OH-+SO2-4+2H+=BaSO4↓+2H2O.
  
  ②在以上中性溶液中,继续滴加Ba(OH)2溶液至SO2-4完全沉淀,此时总反应的离子反应方程式?
  
  分析:由题意知,继续滴加Ba(OH)2至SO2-4完全沉淀时,加入的总的Ba2+和SO2-4恰好反应,Ba2+和SO2-4的化学计量数之比为1∶1,由此可知NaHSO4和Ba(OH)2的物质的量之比为1∶1,此时OH-过量,NaHSO4属于少量,参加离子反应的H+与SO2-4的化学计量数之比符合其组成比1∶1,所需Ba2+与OH-的化学计量数由SO2-4与H+的化学计量数决定,则离子反应方程式为:
  SO2-4+H++ Ba2++OH-=BaSO4↓+H2O.
  
  4.复盐的有关反应
  
  由于复盐成分相对复杂一些,复盐溶液中所含有的离子也相对较多,讨论起来有时难度较大,但再复杂的溶液,我们还是只要找出实际参加反应的微粒及反应物中处于少量或者适量的物质,基本就可以判断出离子反应如何进行.
  
  例5 明矾溶液与Ba(OH)2溶液混合
  
  ①明矾溶液与足量Ba(OH)2溶液反应
  
  分析:由于该过程中参加反应的KAl(SO4)2是少量,故参加反应的Al3+和SO2-4的化学计量数之比符合其分子组成比为1∶2,由1 mol Al3+转化为AlO-2需4 mol OH-,2 mol SO2-4完全转化为BaSO4沉淀,需2 mol Ba2+,所以该离子反应方程式为:Al3++2SO2-4+4OH-+2Ba2+=AlO-2+2BaSO4↓+2H2O.
  
  ②明矾溶液与少量Ba(OH)2溶液反应
  
  分析:由于Ba(OH)2少量,故Ba2+和OH-的化学计量数之比为1∶2,1 mol Ba2+完全转化为BaSO4需1 mol SO2-4,2 mol OH-转化为Al(OH)3需2 3 mol Al3+,由此得:
  Ba2++2OH-+SO2-4+ 2 3Al3+=BaSO4↓+2 3Al(OH)3↓,化为整数得该反应的离子反应方程式为:
  3Ba2++6OH-+3SO2-4+2Al3+=3BaSO4↓+2Al(OH)3↓.
  
  二、部分氧化还原反应
  
  这类离子反应一般涉及到多种具有还原性的微粒与同一种具有氧化性的微粒之间发生氧化还原反应,或者是多种具有氧化性的微粒与同一种具有还原性的微粒之间发生氧化还原反应,不同情况下反应到底如何进行,由不同微粒的还原性强弱或者氧化性强弱以及反应物量的多少来决定,我们知道,同一种氧化剂首先与还原性强的微粒反应,之后才和还原性弱的微粒反应,反之同种还原剂与不同氧化剂反应也是如此.这就要求我们要能够准确判断出不同微粒的氧化性或还原性强弱,只有这样才能准确书写或判断出离子反应方程式.
  
  例6 Cl2通入到FeBr2溶液中
  
  ①少量的Cl2通入到足量的FeBr2溶液中
  
  分析:由于FeBr2溶液中的Fe2+和Br-都能够被Cl2氧化,当Cl2通入FeBr2溶液中,Cl2首先和还原性强的离子反应,由于Fe2+比Br-的还原性强,所以当少量Cl2通入FeBr2溶液中时,Cl2只和Fe2+发生氧化还原反应,则该离子反应方程式为:Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+.
  
  ②足量的Cl2通入到FeBr2溶液中
  
  分析:由于Cl2是足量的,则FeBr2溶液中两种还原性离子Fe2+和Br-均可被Cl2氧化,且少量的FeBr2完全反应,由此可知参加反应的Fe2+和Br-的化学计量数之比符合其组成比
  1∶2,所需Cl2的化学计量数由Fe2+和Br-的量来确定,此时离子反应方程式为:2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-.
  
  ③1 mol Cl2通入到含1 mol FeBr2溶液中
  
  分析:由题意知,1 mol Fe2+首先完全反应,需消耗Cl2 0.5 mol,剩余0.5 mol Cl2可以氧化1 mol Br-,故Br-过量,则参加反应的Cl2、Fe2+、Br-的化学计量数之比为1∶1∶1:此时离子反应方程式为:2Cl2+2Fe2++2Br-=4Cl-+2Fe3++Br2.
  
  总之,不管再复杂的离子反应,只要我们能够分析清楚真正参加反应的离子及其产物,我们就一定能够正确的书写或判断离子反应方程式.对于与量有关的离子反应,我们要紧紧抓住完全反应的微粒,也就是上面所提到的反应物中处于少量或适量的物质来进行判断,从而掌握离子反应方程式的书写规律.
  
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