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- 2021-07-07 发布
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第4讲 电解质 离子反应
目标要求 1.认识酸、碱、盐等电解质在水溶液中或熔融状态下能发生电离,通过实验事实认识离子反应及其发生的条件。2.能用电离方程式表示某些酸、碱、盐的电离,能运用化学方程式、离子方程式正确表示典型物质的主要化学性质。
1.电解质及其分类
答案 ①电离 ②强电解质 ③强酸 ④强碱 ⑤弱电解质 ⑥弱酸 ⑦弱碱 ⑧水溶液 ⑨熔融
应用体验
下列物质中,属于电解质的是________,属于非电解质的是________,属于强电解质的是________,属于弱电解质的是________。(填序号)
①H2SO4 ②盐酸 ③氯气 ④硫酸钡 ⑤乙醇 ⑥铜 ⑦H2CO3 ⑧氯化氢 ⑨蔗糖 ⑩氨气 ⑪CO2
答案 ①④⑦⑧ ⑤⑨⑩⑪ ①④⑧ ⑦
2.电解质的电离
3.电离方程式的书写
书写原则:
(1)原子守恒、电荷守恒。
(2)连接符号,强电解质用“===”,弱电解质用“”。
(3)多元弱酸分步书写,多元弱碱一步完成。
理解应用
分类完成下列离子方程式的书写
(1)强电解质
①H2SO4:H2SO4===2H++SO;
②Ba(OH)2:Ba(OH)2===Ba2++2OH-;
③(NH4)2SO4:(NH4)2SO4===2NH+SO;
④BaSO4:BaSO4===Ba2++SO;
⑤KAl(SO4)2:KAl(SO4)2===K++Al3++2SO。
(2)弱电解质
①NH3·H2O:NH3·H2ONH+OH-;
②H2CO3:H2CO3H++HCO、HCOH++CO;
③Al(OH)3双向电离:
酸式电离:Al(OH)3+H2O[Al(OH)4]-+H+;
碱式电离:Al(OH)3Al3++3OH-。
(3)酸式盐
①NaHSO4溶于水:NaHSO4===Na++H++SO;
②NaHSO4熔融:NaHSO4===Na++HSO;
③NaHCO3溶于水:NaHCO3===Na++HCO、HCOH++CO。
电离方程式书写的思维模型
4.熟记常见的强电解质和弱电解质
(1)强电解质
强酸:H2SO4、HNO3、HCl、HBr、HI、HClO4
强碱:NaOH、KOH、Ba(OH)2
盐:盐不论难溶、易溶,大多数盐都是强电解质
(2)弱电解质
弱酸:CH3COOH、HClO、HF、HCN、H2SO3、H2S、H2CO3、H3PO4
弱碱:NH3·H2O
水及少数盐,如(CH3COO)2Pb
(1)Cl2的水溶液能导电,所以Cl2是电解质(×)
(2)NaCl溶液在电流的作用下电离成钠离子和氯离子(×)
(3)强电解质都是离子化合物,弱电解质都是共价化合物(×)
(4)强电解质溶液的导电性比弱电解质溶液的导电性强(×)
(5)HClO是弱电解质,但NaClO是强电解质(√)
(6)BaSO4的水溶液不易导电,但BaSO4是强电解质(√)
(7)CO2、NH3溶于水能导电,所以二者均为电解质(×)
(8)H2SO3在水溶液中电离:H2SO32H++SO(×)
(1)单质和混合物既不是电解质也不是非电解质,如Cu、NaCl溶液。
(2)电解质不一定能导电,如固态NaCl、液态HCl等;能导电的物质不一定是电解质,如铁、铝等金属单质。
(3)本身电离而导电的化合物才是电解质。如CO2、SO2、NH3的水溶液能导电,但均是非电解质。
(4)电解质的强弱与电解质溶液导电能力的强弱、溶解性的大小没有直接关系。如碳酸钙,其溶解性小,溶液导电性差,但其属于强电解质。
1.(2019·成都七中月考)下列物质按强电解质、弱电解质、酸性氧化物、碱性氧化物的顺序排列,正确的是( )
选项
强电解质
弱电解质
酸性氧化物
碱性氧化物
A
H2SO4
CH3COOH
NO2
Na2O
B
BaSO4
HClO
Mn2O7
CaO
C
NaCl
氨水
SO2
MnO2
D
HI
HF
CO2
Fe3O4
答案 B
解析 NO2不是酸性氧化物,A项错误;氨水为混合物,不是电解质,MnO2不是碱性氧化物,C项错误;Fe3O4不是碱性氧化物,D项错误。
2.(2020·开封调研)同一温度下,强电解质溶液a、弱电解质溶液b、金属导体c三者的导电能力相同,若升高温度后,它们的导电能力强弱顺序是( )
A.b>a>c B.a=b=c C.c>a>b D.b>c>a
答案 A
解析 金属导体随温度升高导电能力减弱;强电解质不存在电离平衡,升高温度,溶液中的离子浓度不变,导电能力不变;弱电解质存在电离平衡,升高温度,弱电解质的电离程度增大,溶液中的离子浓度增大,随温度的升高,弱电解质的导电能力增加。
3.有八种离子:H+、Na+、Ba2+、Ca2+、OH-、Cl-、SO、CO。
(1)由两种离子相结合形成的物质中,属于酸的是____________,属于难溶盐的是________________________________________________________________________。
(2)写出以上离子组成的弱电解质的电离方程式:
________________________________________________________________________。
答案 (1)HCl、H2SO4、H2CO3 BaSO4、BaCO3、CaCO3
(2)H2OH++OH-、H2CO3H++HCO、HCOH++CO
1.离子反应
(1)概念:有离子参加或有离子生成的反应统称为离子反应。
(2)条件
在稀H2SO4中分别加入下列物质,能发生反应的请写出有关反应的离子方程式:
A.加入BaCl2溶液:Ba2++SO===BaSO4↓,
B.加入CH3COONa溶液:CH3COO-+H+===CH3COOH,
C.加入Na2CO3溶液:CO+2H+===CO2↑+H2O,
D.加入Zn粒:Zn+2H+===H2↑+Zn2+,
E.加入NaOH溶液:H++OH-===H2O。
从A~E可知离子反应发生的条件:①生成难溶的物质、②生成难电离的物质、③生成易挥发的物质、④发生氧化还原反应。
(3)本质
A~E中,混合后溶液中SO的物质的量减少的是A(填字母,下同);H+的物质的量减少的是BCDE;因此离子反应的本质是溶液中某些离子的种类或浓度改变。
2.离子方程式
(1)概念:用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子。
(2)意义
离子方程式不仅可以表示某一个具体的化学反应,还可以表示同一类型的离子反应。
书写离子方程式的基本方法
(以CaCO3溶于盐酸为例)
第1步:明确物质在水溶液中的主要存在形式:
易溶性的强电解质全以离子形式存在,其他(单质、气体、氧化物、弱电解质、难溶物质)主要以化学式的形式存在。
如碳酸钙难溶于水,不能以大量离子的形式存在,用化学式表示,盐酸中HCl以H+和Cl-的形式存在。
第2步:找出实际参加反应的微粒及相应的数量关系
CaCO3溶于盐酸的本质是CaCO3与H+反应生成CO2气体和水,且1 mol CaCO3生成1 mol CO2和1 mol H2O需要2 mol H+。
第3步:将参与反应的微粒写在等号左侧,生成的微粒写在等号右侧。
CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O
第4步:检查(原子守恒、电荷守恒)
理解应用
(1)完成下列反应的离子方程式,注意难溶、气体、难电离微粒的书写形式。
①氧化镁溶于稀硫酸
MgO+2H+===H2O+Mg2+。
②AlCl3溶液中滴加过量的氨水
Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH。
③将浓硝酸滴到CaCO3固体上
CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑。
④小苏打溶液与乙酸溶液混合
HCO+CH3COOH===CH3COO-+H2O+CO2↑。
⑤向NaHSO3溶液中加入过量NaHSO4溶液
HSO+H+===H2O+SO2↑。
(2)按要求完成下列反应的离子方程式,注意微溶物质、NH与碱反应的条件。
①澄清石灰水中加入稀盐酸
OH-+H+===H2O。
②石灰乳与Na2CO3溶液反应
Ca(OH)2+CO===CaCO3+2OH-。
③Na2SO4溶液与AgNO3溶液混合
SO+2Ag+===Ag2SO4↓。
④NH4Cl与NaOH两稀溶液混合
NH+OH-===NH3·H2O。
(3)完成下列教材中重要氧化还原反应的离子方程式,注意单质、氧化物、浓“盐酸、硝酸、硫酸”的书写形式。
①过氧化钠溶于水
2Na2O2+2H2O===4Na++4OH-+O2↑。
②FeCl3腐蚀铜箔
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。
③用MnO2与浓盐酸共热制Cl2
MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。
④用NaOH吸收Cl2
Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。
⑤铜分别溶于浓、稀硝酸
Cu+4H++2NO===Cu2++2NO2↑+2H2O;
3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O。
⑥铜加热条件下与浓硫酸反应:
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。
1.离子方程式书写的关键
2.特殊情况的处理
(1)微溶物作为产物视为沉淀,作为反应物处理如下:
(2)铵根离子与碱的反应
(3)不是溶液中的离子反应不写离子方程式
如氯化铵固体与消石灰制氨气,铜和浓硫酸加热反应。
题组一 根据题目信息规范书写离子方程式
1.某工厂排出的污水中含有大量的Fe2+、Zn2+、Hg2+三种金属离子。以下是某化学研究小组设计的除去污水中金属离子,并回收绿矾、皓矾(ZnSO4·7H2O)和汞的实验方案。
[药品] NaOH溶液、硫化钠溶液、硫化亚铁、稀硫酸、铁粉。
[实验方案]
已知Zn(OH)2是两性氢氧化物,Zn(OH)2+2NaOH===Na2ZnO2+2H2O
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ若为加入硫化钠溶液,写出生成FeS的离子方程式:_____________。
(2)步骤Ⅱ中发生反应的离子方程式为_________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)步骤Ⅲ中生成Fe(OH)3的离子方程式:____________________________________
________________________________________________________________________。
(4)步骤Ⅵ中得到硫酸锌溶液的离子方程式为__________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)Fe2++S2-===FeS↓
(2)FeS+2H+===Fe2++H2S↑,ZnS+2H+===Zn2++H2S↑
(3)4Fe2++O2+8OH-+2H2O===4Fe(OH)3↓
[分步书写也可:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3]
(4)ZnO+4H+===Zn2++2H2O
[分步书写也可:ZnO+2H+===Zn(OH)2↓,Zn(OH)2+2H+===Zn2++2H2O]
题组二 多重离子方程式的书写
2.完成下列反应的离子方程式
(1)Ba(OH)2溶液与H2SO4溶液混合
Ba2++2OH-+2H++SO===BaSO4↓+2H2O。
(2)Ba(OH)2溶液与(NH4)2SO4溶液混合
Ba2++2OH-+2NH+SO===BaSO4↓+2NH3·H2O。
(3)CuSO4溶液与Ba(OH)2溶液混合
Cu2++SO+Ba2++2OH-===Cu(OH)2↓+BaSO4↓。
(4)Fe2O3溶于HI溶液中
Fe2O3+6H++2I-===2Fe2++3H2O+I2。
(5)FeO溶于稀HNO3中
3FeO+10H++NO===3Fe3++NO↑+5H2O。
多重反应离子方程式书写时的注意点
两种电解质溶液混合,至少电离出两种阴离子和两种阳离子,这四种(或更多种)离子之间都能两两结合成难电离(或难溶)的物质或后续离子之间的氧化还原反应,这样的离子反应称为多重反应。在写这类反应的离子方程式时易丢失其中的一组反应。
题组三 离子反应过程中溶液导电性变化的判断
3.下列几种导电性变化图像,把符合要求的图像序号填在相应的题目后面括号中。
(1)向H2SO4溶液中加入等体积、等物质的量浓度的Ba(OH)2溶液( )
(2)向H2S溶液中通入Cl2直至过量( )
(3)向AgNO3溶液通入少量HCl( )
(4)向氨水中通入HCl直至过量( )
(5)向NaOH溶液中通入少量Cl2( )
(6)向饱和石灰水中不断通入CO2( )
答案 (1)D (2)B (3)C (4)B (5)C (6)A
解析 (1)H+与OH-中和生成极弱电解质水,Ba2+与SO结合成难溶BaSO4,溶液中自由移动的离子浓度降低。(2)和(4)都是因发生离子反应,使弱电解质生成强电解质,自由移动的离子浓度增加。(3)和(5)虽然发生了离子反应,但自由移动离子的物质的量未发生改变。(6)开始阶段CO2与Ca(OH)2反应生成CaCO3沉淀,离子浓度降低至Ca(OH)2完全反应后,继续通入CO2,CO2和H2O与CaCO3反应生成可溶性的Ca(HCO3)2,自由移动的离子浓度又增加。
电解质溶液的导电原理
电解质电离出的阴、阳离子在外加电场作用下,发生定向移动实现导电过程,一般情况下,自由移动离子的浓度越大,所带的电荷数越多,电解质溶液的导电能力越强。
题组一 合理拆分化学式
1.(1)向CuSO4溶液中通入H2S气体:Cu2++S2-===CuS↓( )
(2)氯气溶于水:Cl2+H2O2H++Cl-+ClO-( )
(3)NaHCO3溶液中加入稀盐酸:CO+2H+===CO2↑+H2O( )
(4)硫酸铝溶液中加入过量氨水:Al3++3OH-===Al(OH)3↓( )
(5)Na2O2固体与水反应:2O+2H2O===4OH-+O2↑( )
(6)Mg(OH)2和稀盐酸的反应:OH-+H+===H2O( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
解析 (1)H2S是弱酸,应保留化学式;(2)HClO是弱酸,应保留化学式;(3)HCO难电离,不能拆成H+和CO;(4)NH3·H2O是弱碱,应保留化学式;(5)Na2O2属于氧化物,应保留化学式;(6)Mg(OH)2难溶于水,应保留化学式。
“拆分”陷阱
离子方程式的正误判断中,常常设置物质是否能“拆分陷阱”,氧化物、弱电解质、沉淀、多元弱酸的酸式酸根(HSO除外)
在离子方程式中均不能拆分。在复习时,应熟记常见的弱电解质、溶解度表及常见多元弱酸的酸式酸根。
题组二 是否满足三守恒
2.(1)向FeCl2溶液中通入Cl2:Fe2++Cl2===Fe3++2Cl-( )
(2)向水中加入一小块钠:Na+2H2O===Na++2OH-+H2↑( )
(3)向稀硝酸中加入铜片:Cu+2H++NO===Cu2++NO↑+H2O( )
(4)MnO2和浓盐酸混合加热:MnO2+4H++2Cl-Mn2++2H2O+Cl2↑( )
(5)酸性溶液中KIO3与KI反应生成I2:IO+I-+6H+===I2+3H2O( )
(6)用过氧化氢从酸化的海带灰浸出液中提取碘:2I-+H2O2+2H+===I2+2H2O( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)√
解析 (1)、(2)、(3)、(5)电荷、电子转移均不守恒。
“守恒”陷阱
离子方程式除符合质量守恒外,还应符合电荷守恒,做题时往往只注意质量守恒,而忽略电荷守恒,这也是命题者经常设置的“陷阱”。
题组三 是否符合反应原理
3.(1)将Na投入到CuSO4溶液中:2Na+Cu2+===2Na++Cu(×)
(2)Fe和稀盐酸反应:2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑(×)
(3)Fe和稀硝酸反应:Fe+2H+===Fe2++H2↑(×)
(4)Zn和浓硫酸反应:Zn+2H+===H2↑+Zn2+(×)
(5)Fe(OH)3和HI的反应:Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O(×)
(6)FeO和稀HNO3的反应:FeO+2H+===Fe2++H2O(×)
(7)NaHCO3的水解:HCO+H2O===H2CO3+OH-(×)
(8)向NaClO溶液中通入少量SO2:2ClO-+SO2+H2O===2HClO+SO(×)
“原理”陷阱
离子反应应符合客观事实,而命题者往往设置不符合“反应原理”的陷阱,如Fe和非氧化性酸反应应生成Fe2+,金属和氧化性酸反应不生成H2,忽略隐含反应,不符合配比关系,“===”“”使用是否正确以及反应条件等。
题组四 是否符合配比关系
4.(1)向FeBr2溶液中通入等量Cl2:2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++2Br2+6Cl-(×)
(2)向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2:ClO-+H2O+CO2===HClO+HCO(×)
(3)向Na[Al(OH)4]溶液中通入少量CO2:2[Al(OH)4]-+CO2===2Al(OH)3↓+CO+H2O(√)
(4)少量SO2和NaOH反应:SO2+OH-===HSO(×)
(5)向Na2CO3溶液中滴入少量盐酸:CO+2H+===H2O+CO2↑(×)
(6)少量Ca(OH)2和NaHCO3溶液反应:Ca2++OH-+HCO===CaCO3↓+H2O(×)
“量比”陷阱
在离子方程式正误判断中,做题时往往忽略相对量的影响,命题者往往设置“离子方程式正确,但不符合相对量”的陷阱。突破“陷阱”的方法一是审准“相对量”的多少,二是看离子反应是否符合该量。
1.(2019·全国卷Ⅱ,11)下列化学方程式中,不能正确表达反应颜色变化的是( )
A.向CuSO4溶液中加入足量Zn粉,溶液蓝色消失
Zn+CuSO4===Cu+ZnSO4
B.澄清的石灰水久置后出现白色固体
Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O
C.Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色
2Na2O2===2Na2O+O2↑
D.向Mg(OH)2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液出现红褐色沉淀
3Mg(OH)2+2FeCl3===2Fe(OH)3+3MgCl2
答案 C
解析 CuSO4溶液呈蓝色,加入足量Zn粉后,Cu2+被还原为Cu,溶液变成无色,A项正确;澄清石灰水在空气中久置能吸收空气中的CO2,生成CaCO3白色固体,B项正确;Na2O2呈淡黄色,在空气中放置后变为白色,是Na2O2吸收空气中的CO2和H2O转化成了Na2CO3和NaOH的缘故,C项错误;向Mg(OH)2悬浊液中加入足量FeCl3溶液出现红褐色沉淀,是因为Mg(OH)2与FeCl3溶液发生复分解反应生成了更难溶的Fe(OH)3,D项正确。
2.(2019·天津,2)下列离子方程式能用来解释相应实验现象的是( )
实验现象
离子方程式
A
向氢氧化镁悬浊液中滴加氯化铵溶液,沉淀溶解
Mg(OH)2+2NH===Mg2++2NH3·H2O
B
向沸水中滴加饱和氯化铁溶液得到红褐色液体
Fe3++3H2O===Fe(OH)3↓+3H+
C
二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液退色
3SO2+2MnO+4H+===3SO+2Mn2++2H2O
D
氧化亚铁溶于稀硝酸
FeO+2H+===Fe2++H2O
答案 A
解析 氢氧化镁悬浊液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2Mg2++2OH-,滴加氯化铵溶液,NH与OH-结合生成NH3·H2O,Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移动,离子方程式为Mg(OH)2+2NH===Mg2++2NH3·H2O,A项正确;向沸水中滴加饱和氯化铁溶液,得到红褐色Fe(OH)3胶体而不是沉淀,B项错误;二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液退色,发生反应:5SO2+2MnO+2H2O===5SO+2Mn2++4H+,C项错误;氧化亚铁与稀硝酸发生氧化还原反应:3FeO+10H++NO===3Fe3++NO↑+5H2O,D项错误。
3.(2019·江苏,7改编)下列指定反应的离子方程式正确的是( )
A.室温下用稀NaOH溶液吸收Cl2:
Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O
B.用铝粉和NaOH溶液反应制取少量H2:
Al+2OH-+2H2O===[Al(OH)4]-+H2↑
C.室温下用稀HNO3溶解铜:
Cu+2NO+2H+===Cu2++2NO2↑+H2O
D.向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸:
Na2SiO3+2H+===H2SiO3↓+2Na+
答案 A
解析 A项,Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO和H2O,正确;B项,题给离子方程式不符合电荷守恒与得失电子守恒,错误;C项,稀HNO3与Cu发生反应生成NO,错误;D项,Na2SiO3为可溶性的钠盐,应拆开,错误。
4.(2019·海南,11改编)能正确表示下列反应的离子方程式为( )
A.向FeBr2溶液中通入过量Cl2:
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
B.向碳酸钠溶液中通入少量CO2:
CO+CO2+H2O===2HCO
C.向碘化钾溶液中加入少量双氧水:
3H2O2+I-===IO+3H2O
D.向硫化钠溶液中通入过量SO2:
2S2-+3SO2+2H2O===S↓+4HSO
答案 B
解析 A项,Br-也会被氧化;C项,I-应被氧化为I2。
5.写出下列反应的离子方程式
(1)[2017·全国卷Ⅰ,27(2)]钛铁矿(主要成分为FeTiO3,Ti为+4价)加盐酸“酸浸”后钛主要以TiOCl的形式存在,写出相应反应的离子方程式:_____________________________________
________________________________________________________________________。
答案 FeTiO3+4H++4Cl-===Fe2++TiOCl+2H2O
(2)[2018·全国卷Ⅰ,27(4)]用碘滴定法测定葡萄酒中焦亚硫酸钠(Na2S2O5)残留量时,滴定反应的离子方程式:_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 S2O+2I2+3H2O===2SO+4I-+6H+
(3)[2018·全国卷Ⅱ,26(3)]溶液中的Cd2+可用锌粉除去,写出还原除杂工序中反应的离子方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 Cd2++Zn===Cd+Zn2+