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- 2021-05-13 发布
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【2019最新】精选高考化学一轮复习 专题2-2 离子反应 离子共存及检验(讲)
1、了解电解质的概念。了解强电解质和弱电解质的概念。
2、了解离子反应的概念、离子反应发生的条件。
3、了解电解质在水溶液中的电离以及电解质溶液的导电性。
4、能正确书写化学方程式和离子方程式,并能进行有关计算。
5、掌握离子检验方法,能判断离子是否大量共存。
一、电解质和非电解质
基础知识成网络:
1.电解质与非电解质
电解质:在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物, 酸、碱、盐属于电解质。。
非电解质:在水溶液里和熔融状态下都不能导电的化合物,如蔗糖、乙醇等。
【易错警示】正确理解电解质等概念
①电解质和非电解质均是化合物,单质和混合物既不是电解质,也不是非电解质。
②电解质不一定导电,如固态NaCl、液态HCl等;导电物质不一定是电解质,如铁、铝等金属单质。
③电解质一定是指自身电离生成离子的化合物,有些化合物的水溶液能导电,但溶液中的离子不是它自身电离产生的,不属于电解质,如CO2、SO2、NH3、SO3等非电解质。它们与水反应生成的产物H2CO3、H2SO3、NH3·H2O、H2SO4自身能电离,是电解质。
④
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电解质与金属的导电原理不同。电解质的导电是由于自由移动的阴、阳离子定向移动产生的;金属导电是由于金属晶体中自由电子的定向移动。
2.强电解质和弱电解质
强电解质:在溶液中能够全部电离的电解质。则强电解质溶液中不存在电离平衡。
弱电解质:在溶液中只是部分电离的电解质。则弱电解质溶液中存在电离平衡。
【总结】强电解质与弱电解质的比较:
强电解质
弱电解质
定义
溶于水后几乎完全电离的电解质
溶于水后只有部分电离的电解质
化合物类型
离子化合物及具有强极性键的共价化合物
某些具有弱极性键的共价化合物。
电离程度
几乎100%完全电离
只有部分电离
电离过程
不可逆过程,无电离平衡
可逆过程,存在电离平衡
溶液中存在的微粒(水分子不计)
只有电离出的阴阳离子,不存在
电解质分子
既有电离出的阴阳离子,又有电解质分子
实例
绝大多数的盐(包括难溶性盐)
强酸:H2SO4、HCl、HClO4等
强碱:Ba(OH)2 Ca(HO)2等
弱酸:H2CO3 、CH3COOH等。
弱碱:NH3·H2O、Cu(OH)2 Fe(OH)3等。
电离方程式
KNO3=K++NO
NH3·H2ONH+OH_
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H2SO4=2H++SO
H2SH++HS_ HS- H++S2-
二、电离与电离方程式的书写
1.概念
电解质在水溶液中或熔融状态下离解成自由移动离子的过程。
电离条件:酸的电离条件是溶于水,盐和碱的电离条件是溶于水或熔融,
金属氧化物的电离条件是熔融。
2.电离方程式书写方法
(1)强电解质:完全电离,用===表示。
如H2SO4、NaOH、(NH4)2SO4的电离方程式分别为H2SO4===2H++SO、NaOH===Na++OH-、(NH4)2SO4===2NH+SO。
(2)弱电解质:部分电离,用“”表示。
①多元弱酸分步电离 ,且电离程度逐步减弱,以第一步电离为主。
如H2S的电离方程式为H2SH++HS-;HS-++S2-。
②多元弱碱分步电离,但一步写出。
如Cu(OH)2Cu2++2OH-。
③两性氢氧化物双向电离。
如Al(OH)3的电离方程式:H++AlO+H2OAl(OH)3Al3++3OH-。
(3)酸式盐:
①强酸酸式盐完全电离,一步写出。
如NaHSO4在水溶液中的电离方程式为NaHSO4===Na++H++SO,
在熔融状态下的电离方程式为NaHSO4===Na++HSO。
②多元弱酸酸式盐,第一步完全电离,其余部分电离。
如NaHCO3===Na++HCO,HCOH++CO。
3.金属导电与电解质溶液导电原因对比
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(1)金属导电是由于自由电子在电场作用下的定向移动,温度高、金属阳离子振动幅度大,自由电子定向移动阻力增大,金属导电性变弱。
(2)电解质溶液之所以导电,是由于溶液中有自由移动的离子存在。电解质溶液导电能力的大小,决定于溶液中自由移动离子的浓度和离子的电荷数,和电解质的强弱没有必然联系。但温度升高时,弱电解质电离程度增大、离子浓度增大、导电性会增强。
【典型例题1】【××市××区2018届高三下学期质检】下列物质属于强电解质的是 ( )
A.硫酸钡 B.盐酸 C.乙醇 D.三氧化硫
【答案】A
【点评】在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物是电解质,包括酸、碱、盐、活泼金属氧化物和水;在水溶液里和熔融状态下都不能导电的化合物是非电解质,包括一些非金属氧化物、氨气、大多数有机物(如蔗糖、酒精等)。
【迁移训练1】【2018届高三一轮复习化学:微考点58】下列有关电解质的说法正确的是 ( )
A.强电解质一定是离子化合物,弱电解质一定是共价化合物
B.HClO是弱酸,所以NaClO是弱电解质
C.易溶性强电解质的溶液中不存在溶质分子
D.由于硫酸钡难溶于水,所以硫酸钡是弱电解质
【答案】C
二、离子反应和离子方程式
1、离子反应
(1)概念:凡有离子参加或生成的反应都是离子反应。
(2)本质:溶液中某些离子的物质的量的减小或子种类发生改变。
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(3)离子反应发生的条件
①复分解反应类型:
②氧化还原反应类型:
强氧化性物质+强还原性物质―→弱氧化性物质+弱还原性物质。
如FeCl3溶液与Cu反应的离子方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。
③络合反应:生成稳定的络合物或络合离子。
如向FeCl3溶液中滴入KSCN溶液时反应的离子方程式为Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3。
④盐类的水解反应:在溶液中盐电离出的离子与水电离出的H+或OH-结合生成弱电解质。
如NH4Cl水解离子方程式为NH+H2ONH3·H2O+H+。
⑤电化学反应:实质为氧化还原反应,但需要添加电解或通电条件。
2、离子方程式及书写
(1)离子方程式:用实际参加反应的离子符号来表示离子反应的式子.所谓实际参加反应的离子,即是在反应前后数目发生变化的离子。
(2)意义:离子方程式不仅表示一定物质间的某个反应,而且可以表示所有同一类型的离子反应。如:H++ OH-=H2O可以表示强酸与强碱反应生成可溶性盐的中和反应。
(3)离子方程式书写步骤
书写离子方程式按照“一写、二改、三消、四查”的步骤书写。应注意的是,第二步“改”是关键:把易溶于水、易电离的物质 拆写成离子形式,难溶、难电离、气体、单质、氧化物等 仍用化学式表示
以CaCO3与盐酸的反应为例
【特别提醒】书写离子方程式的注意事项
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①微溶物处理方式有三种情况:出现在生成物中写化学式;作反应物处于溶液状态写离子符号;作反应物处于浊液或固态时写化学式。
②单一离子水解的离子方程式不要忘记“”。
③NH与OH-在稀溶液中反应生成NH3·H2O,在浓溶液中并加热时生成NH3(g)和H2O。
④浓HCl、浓HNO3在离子方程式中写离子符号,浓H2SO4不写离子符号。
⑤HCO、HS-、HSO等弱酸的酸式酸根离子不能拆开写。
⑥易溶、易电离的物质(可溶性强电解质,包括强酸、强碱、可溶性盐)以实际参加反应的离子符号表示;非电解质、弱电解质、难溶物、气体、单质、氧化物均用化学式表示。
⑦离子方程式要遵循质量守恒、电荷守恒,是氧化还原反应的还要遵循得失电子守恒。
【典型例题2】【黑龙江省大庆中学2018届高三上学期期中】向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至铝离子刚好沉淀完全时,溶液pH__7(填>、<、=),离子反应总方程式:_ _
向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至硫酸根离子刚好沉淀完全时,溶液pH__7(填>、<、=),离子反应总方程式:_ _.
【答案】 = 2Al3++3SO42﹣+3Ba2++6OH﹣═2Al(OH)3↓+3BaSO4↓
> Al3++2SO42﹣+2Ba2++4OH﹣═2BaSO4↓+AlO2﹣+2H2O
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3↓+3BaSO4↓;
(2)先假设明矾[KAl(SO4)212H2O]为1mol,要将SO42﹣的沉淀完全,则需要2mol Ba2+,即要加入2mol Ba(OH)2,进而书写反应的离子方程式,并判断溶液的酸碱性。1mol KAl(SO4)212H2O中含有2mol SO42﹣、1molAl3+,加入2mol Ba(OH)2,含有2mol Ba2+、4molOH﹣,生成2molBaSO4, 1molAlO2﹣,反应的离子方程式为Al3++2SO42﹣+2Ba2++4OH﹣═2BaSO4↓+AlO2﹣+2H2O,反应后溶液溶质为KAlO2,呈碱性,pH>7。故答案为:>;Al3++2SO42﹣+2Ba2++4OH﹣═2BaSO4↓+AlO2﹣+2H2O。
【点评】本题主要考查离子反应方程式的书写及溶液酸碱性的判断,要熟悉“定1”法的运用,即假设一种物质的物质的量为1mol,再定性分析另一种物质的加入量,然后书写方程式。
【迁移训练2】【新疆石河子第二中学2018届高三上学期第一次月考】Ⅰ、为探究NH4HCO3和NaOH的反应,设计实验方案如下:含0.1 mol NH4HCO3的溶液中加入0.1 mol NaOH,反应完全后,滴加氯化钙稀溶液。
(1)若有沉淀,则NH4HCO3与NaOH的反应可能为_______________________________(写离子方程式);
(2)若无沉淀,则NH4HCO3与NaOH的反应可能为_______________________________(写离子方程式)。
Ⅱ、Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的反应;
(1) 当反应后的溶液呈碱性时;反应离子方程式:___________________________________;
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(2)当n[Ba(OH)2]∶n(NaHSO4)=1∶2时反应的离子方程式:______________________________;
Ⅲ.按要求完成下列离子方程式。
(1)生物硝化法:在富氧条件下,通过硝酸盐菌的作用,将氨氮(以NH4+表示,下同)氧化成硝酸盐,其反应的离子方程式为__________________________________。
(2)将过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)溶于水配成溶液,加入适量稀硫酸,再加入足量KI,充分反应后加入少量淀粉试剂,溶液呈蓝色,其反应的离子方程式为_________________________
【答案】 HCO3-+OH- =CO32-+H2O NH4++OH-=NH3·H2O Ba2++OH-+SO42-+H+ =BaSO4↓+H2O Ba2++2OH-+SO42-+2H+ =BaSO4↓+2H2O NH4++2O2=NO3-+H2O+2H+ H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O
三、离子共存
所谓几种离子在同一溶液中能大量共存,就是指离子之间不发生任何反应;若离子之间能发生反应,则不能大量共存。发生下列反应而不能大量共存的情况:
1、发生复分解反应。
(1)生成难溶物或微溶物:如:Ba2+与CO,Ag+与Br-,Ca2+与SO等不能大量共存。
(2)生成气体或挥发性物质:如:NH与OH-,H+与CO、HCO、S2-、HS-、SO、HSO等不能大量共存。
(3)生成难电离物质:如:H+与CH3COO-、CO、S2-、SO等因生成弱酸不能大量共存;OH-与NH4+因生成的弱碱不能大量共存;H+与OH-生成水不能大量共存。
2、发生氧化还原反应:
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氧化性离子(如Fe3+、NO、ClO-、MnO (H+)等)与还原性离子(如S2-、I-、Fe2+、SO等)不能大量共存。
3、离子间发生水解相互促进不能共存:
弱酸对应的阴离子和弱碱对应的阳离子相互促进双水解进行到底。如Al3+、Fe3+、NH与CO、HCO、S2-、HS-、AlO等。
4、络合反应:
如Fe3+和SCN-。
【思维建模】离子共存问题分析模式
【典型例题3】【2018届苏锡常镇四市三模】工业上用盐酸酸化的FeCl3溶液腐蚀铜制线路板,分别取腐蚀后的滤液并向其中加入下列指定物质,反应后的溶液中主要存在的-组离子正确的是 ( )
A.加入过量CuO:Fe3+、H+、Cu2+、Cl-
B.加入过量NaOH溶液: Na+、Fe2+、 OH-、Cl-
C.通入过量Cl2: Fe3+、H+、Cu2+、Cl-
D.通入过量SO2: Fe3+、H+、Cu2+、SO42-、Cl-
【答案】C
【点评】掌握相关离子的性质是解答的关键,另外解决离子共存问题时还应该注意题目所隐含的条件,题目所隐含的条件一般有:(1)溶液的酸碱性,据此来判断溶液中是否有大量的 H+或OH-;(2)溶液的颜色,如无色时可排除 Cu2+、 Fe2+、Fe3+、MnO4-等有色离子的存在;(3)溶液的具体反应条件,如“氧化还原反应”、“加入铝粉产生氢气”;(4)是“可能”共存,还是“一定”共存等。
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【迁移训练3】【2018届××市三模】常温下,下列各组离子一定能在指定溶液中大量共存的是 ( )
A.使酚酞显红色的溶液中:Na+、 Al3+、SO42-、Cl-
B.=1×1012的溶液中:NH4+、Na+、CO32-、SiO32-
C.c(Fe2+)=1 mol·L-1的溶液中:Mg2+、H+、MnO4-、SO42-
D.无色透明溶液中:K+、Ca2+、Cl-、HCO3-
【答案】D
【解析】使酚酞显红色的溶液呈碱性,Al3+与OH-发生反应不能共存,A错误;根据c(H+)×c(OH-)=10-14,=1×1012,可以得到c(H+)=0.1mol/L,溶液显酸性,CO32-、SiO32-都能与H+反应,不能共存,B错误;Fe2+具有还原性,MnO4-在酸性条件下能氧化Fe2+,所以H+、MnO4-、Fe2+三者之间不能共存,C错误;无色透明溶液中:K+、Ca2+、Cl-、HCO3-四种离子相互间不反应,能大量共存,D正确;正确选项D。
四、离子检验与推断
(一)离子检验
1、常见物质的检验(包括鉴别、鉴定、推断)
类型
鉴别
利用不同物质的性质差异,通过实验,将它们区别开来
鉴定
根据物质的特性,通过实验,检验出该物质的成分,确定它是否是这种物质,如鉴定NH4Cl,既要检验出NH,又要检验出Cl-
推断
根据已知实验及现象,分析判断,确定被检的是什么物质,并指出可能存在什么,不可能存在什么
方法
①
②
③
④
若是固体,一般应先用蒸馏水溶解
若同时检验多种物质,应将试管编号
要取少量溶液放在试管中进行实验,绝不能在原试剂瓶中进行检验
叙述顺序应是:实验(操作)→现象→结论→原理(写方程式)
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要求
①反应要有良好的选择性、反应速率要快,并且能够完全反应。②反应要有明显的外部特征,如溶液颜色的改变、沉淀的生成或溶解、气体的产生等。③要排除干扰物质的影响,如用Ba2+检验SO的存在,要排除CO、SO、PO等离子的干扰,如用Ag+检验Cl-、Br-、I-的存在,要排除CO、PO等离子的干扰。④反应要在适宜的酸度、碱度、浓度、温度下进行。
2、常见的阳离子的检验
根据离子检验时生成物所表现出的现象不同,可把检验离子的方法归纳为三种类型:①生成沉淀;②生成气体;③显现特殊颜色。
常见阳离子
试剂或方法
实验现象
H+
①紫色石蕊试液
①变红
②活泼金属(如Zn)或碳酸盐
②有无色无味气体产生
Na+
焰色反应
黄色火焰
K+
焰色反应
紫色火焰(透过蓝色钴玻璃)
Mg2+
NaOH溶液
白色沉淀,不溶于过量的碱
Al3+
NaOH溶液
白色沉淀,溶于过量的强碱
Fe2+
①NaOH溶液
①白色沉淀→灰绿色→红褐色
②先加KSCN溶液,再加氯水
②先无明显变化,再变血红色
Fe3+
①NaOH溶液
①生成红褐色沉淀
②KSCN溶液
②溶液呈红色
Cu2+
NaOH溶液
蓝色沉淀,加热则沉淀变黑
Ag+
①含Cl-的溶液,稀硝酸
①白色沉淀,不溶于稀硝酸
②稀氨水
②先生成白色沉淀,然后沉淀溶解
Ba2+
稀硫酸或可溶性的硫酸盐溶液
白色沉淀
3、常见阴离子的检验
【规律总结】常见离子检验干扰问题
(1)向某溶液中加入BaCl2溶液后生成白色沉淀,再加入稀盐酸沉淀不消失,不能判断原溶液中一定存在SO,若原溶液中存在Ag+,也有相同的现象。
(2)向某溶液中加入Ca(OH)2溶液,有白色沉淀生成,不能判断原溶液中一定存在CO,若原溶液中存在SO、HSO、HCO等,也有相同的现象。
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(3)向某溶液中滴入稀盐酸,产生能使澄清石灰水变浑浊的气体,不能判断原溶液中一定存在CO,若原溶液中存在HCO、SO、HSO等,也有相同的现象。
(4)向某溶液中滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加入稀HNO3,白色沉淀不溶解,不能确定原溶液中一定存在SO,若原溶液中存在SO和Ag+,也有相同的现象。
(5)向某溶液中滴加氯水,再加入KSCN溶液,溶液变红色,原溶液中不一定存在Fe2+,检验Fe2+时,应先加KSCN,再加氯水,否则,Fe3+干扰结果的判断。
(6)做某溶液的焰色反应实验,火焰呈黄色,溶液中一定存在Na+,也可能存在K+,因为钾的焰色反应必须透过蓝色钴玻璃才能观察到。
(二)、离子的推断
利用离子反应进行物质的推断是推断题中的一种重要题型,它既考查了常见离子的典型性质,又考查了考生的推断能力。这类试题常将物质拆分为离子,通过实验并根据其现象推断出相关物质。解答此类试题,易出现一错全错的连锁错误,因此,解答的关键是依据题目表述的现象和离子的性质,初步推出可能的物质,然后逐步分析,从而得出正确的结果。
1、物质检验的一般步骤
―→―→―→―→―→
2、物质检验的一般依据
任何具有明显实验现象差异的物理性质、化学性质都可作为物质检验的依据。在物质鉴定过程中常常是根据颜色的变化、是否有气体产生、能否溶解、有无沉淀、有无吸热或放热等现象来判断;还可以根据能不能产生某个现象来判断,也可以根据产生某个现象的快慢进行判断。
【特别提醒】必须注意两点:
(1)所加试剂引入的离子对后续实验的影响;
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(2)用电荷守恒判断溶液中还可能含有的离子时要将定性与定量的方法相结合。
【典型例题4】【2018届黔东南州二模】pH=0的某X溶液中,除H+外,还可能存在Al3+、Fe2+、NH4+、Ba2+、Cl-、CO32-、SO42-、NO3-中的若干种,现取适量X溶液进行如下一系列实验:
下列有关判断不正确的是 ( )
A.生成气体A的离子方程式为:3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O
B.生成沉淀H 的离子方程式为:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
C.溶液X中一定没有的离子仅为:CO32-、Ba2+
D.溶液X中一定含有的离子是: H+、Fe2+、SO42-、NH4+、 Al3+
【答案】C
【点评】本题考查无机物的推断,根据物质间发生反应的特殊现象结合离子共存来分析解答,熟悉物质的性质是解本题关键,根据溶液和硝酸钡反应生成气体确定溶液中存在亚铁离子,为解答本题的易错点,熟练掌握离子共存的条件,灵活运用知识解答,强酸性溶液X,则溶液中不存在弱酸根离子CO32-,溶液和硝酸钡溶液反应生成沉淀C,则溶液中存在SO42-,不存在和硫酸根离子反应的Ba2+,C是BaSO4;酸性条件下硝酸根离子具有强氧化性,所以溶液中Fe2+和NO3-不能共存,加入硝酸钡产生气体,则溶液中存在Fe2+,不存在NO3-,A是NO;溶液B中加入过量氢氧化钠溶液时,产生气体D,则溶液中含有NH4+,D是NH3,产生沉淀F是Fe(OH)3,溶液E通入过量二氧化碳时产生沉淀H和溶液G,则溶液中存在Al3+,沉淀H是Al(OH)3,溶液G是NaHCO3,据此作答。
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【迁移训练4】【2018届××市三月模拟】某溶液中可能含有K+、 Na+、 Mg2+、 NH4+、 Fe2+、Br-、 CO32-、SO42-、SO32-中的若干种离子。某同学做了如下实验:
① 取少量溶液,滴加足量氯水,有气泡产生且溶液颜色变成黄色
② 另取少量溶液,滴加盐酸酸化的氯化钡溶液,无沉淀生成
③ 蘸取原溶液,做焰色反应,透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色。
为进一步确定该溶液的组成,无 需进行的实验是 ( )
A.上述实验③不透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色
B.取少量溶液,滴加氯水和CCl4,振荡、静置
C.取少量溶液,滴加适量的稀硫酸和品红溶液
D.取少量溶液,滴加适量的NaOH浓溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸检验气体
【答案】B
考点一:离子方程式的书写
离子方程式的书写时高考的重点和难点,特别是与用量有关的反应方程式的书写、正误的判断及其应用。解决此类问题的难点在量的关系及进行的配平。在解决过程中可按照其成因进行分类,了解其原理,届可以顺利解决。
1、连续型反应
指反应生成的离子因又能跟剩余(过量)的反应物继续反应而跟用量有关。
(1)可溶性多元弱酸(或其酸酐)与碱溶液反应。如CO2通入NaOH溶液中,先生成碳酸盐,再生成酸式盐:
①碱过量(CO2少量):CO2+2OH-===CO+H2O ;
②碱不足(CO2过量):CO2+OH-===HCO 。
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(2)多元弱酸(或其酸酐)与更弱酸的盐溶液。如CO2通入NaAlO2溶液中,先生成碳酸盐,再生成酸式盐:
①NaAlO2过量(CO2少量):2AlO+CO2+3H2O===2Al(OH)3↓+CO ;
②NaAlO2不足(CO2过量):AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO 。
(3)多元弱酸盐与强酸反应。如Na2CO3溶液与稀盐酸,先反应生成酸式盐,然后生成二氧化碳:
盐酸不足:CO+H+===HCO ;
盐酸过量:CO+2H+===CO2↑+H2O。
(4)铝盐溶液与强碱溶液,如在铝盐中滴入强碱,先生成氢氧化铝沉淀,然后溶解生成偏铝酸根:
铝盐过量(NaOH少量):Al3++3OH-===Al(OH)3↓ ;
强碱过量(NaOH过量):Al3++4OH-===AlO+2H2O 。
(5)NaAlO2溶液与强酸溶液,在偏铝酸盐中滴加强酸,先生存氢氧化铝,然后溶解,生成铝离子:
NaAlO2过量:AlO+H++H2O===Al(OH)3↓ ;
强酸过量:AlO+4H+===Al3++2H2O 。
(6)Fe与稀HNO3溶液,在硝酸中逐渐加入铁,先生存三价铁,铁过量,生成二价铁:
Fe过量:3Fe+2NO+8H+===3Fe2++2NO↑+4H2O ;
HNO3过量:Fe+NO+4H+===Fe3++NO↑+2H2O 。
2、先后型反应:一种反应物的两种或两种以上的组成离子,都能跟另一种反应物的组成离子反应,但因反应次序不同而跟用量有关。又可称为竞争型。
(1)非氧化还原型的离子反应
如:向含有Na+、OH-、CO、AlO的溶液中,逐滴加入盐酸,因为结合质子的能力:OH->AlO>CO,故反应的先后顺序为:
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①H++OH-===H2O
②H++AlO+H2O===Al(OH)3↓
③CO+H+===HCO
④HCO+H+===CO2↑+H2O
⑤最后生成Al(OH)3沉淀进一步与H+反应:Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
(2)氧化还原型的离子反应
对于氧化还原反应,按“先强后弱”的顺序书写,即氧化性(或还原性)强的优先发生反应,氧化性(或还原性)弱的后发生反应,该类型离子方程式的书写步骤如下:
第一步:确定反应的先后顺序:(氧化性:HNO3>Fe3+,还原性:I->Fe2+>Br-)。如向FeI2溶液中通入Cl2,I-先与Cl2发生反应。
第二步:根据用量判断反应发生的程度,
如少量Cl2与FeI2溶液反应时只有I-与Cl2反应:2I-+Cl2===2Cl-+I2。
足量Cl2与FeI2溶液反应时溶液中的I-和Fe2+均与Cl2发生反应:
2Fe2++4I-+3Cl2===2Fe3++2I2+6Cl-。
第三步:用“少量定1法”书写离子方程式,即将“量”少物质的化学计量数定为“1”进行书写。
3、配比型反应:当一种反应物中有两种或两种以上组成离子参与反应时,因其组成比例不协调(一般为复盐或酸式盐),当一种组成离子恰好完全反应时,另一种组成离子不能恰好完全反应(有剩余或不足)而跟用量有关。书写方法为“少定多变”法
(1)“少定”就是把相对量较少的物质定为“1 mol”,若少量物质有两种或两种以上离子参加反应,则参加反应的离子的物质的量之比与原物质组成比相符。
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(2)“多变”就是过量的反应物,其离子的化学计量数根据反应实际需求量来确定,不受化学式中的比例制约,是可变的。如少量NaHCO3与足量Ca(OH)2溶液的反应:
“少定”——即定HCO的物质的量为1 mol,
“多变”——1 mol HCO能与1 mol OH-发生反应,得到1 mol H2O和1 mol CO、1 mol CO再与1 如如NaHSO4溶液与Ba(OH)2溶液
溶液呈中性时:2H++SO+2OH-+Ba2+===BaSO4↓+2H2O ;
SO完全沉淀时:H++SO+Ba2++OH-===H2O+BaSO4↓ 。
【注意事项】与“量”有关的离子方程式的书写技巧
(1)多元弱酸盐与强酸反应时,应注意反应物的用量。
如在Na2CO3溶液中滴加少量盐酸,离子方程式为CO+H+===HCO;若盐酸过量,离子方程式为CO+2H+===CO2↑+H2O。
(2)CO2(或SO2)与强碱溶液反应时,应注意CO2(或SO2)是否过量。
一般地,若CO2(或SO2)少量,产物为碳酸盐(或亚硫酸盐),若CO2(或SO2)过量,产物为碳酸氢盐(或亚硫酸氢盐)。
如将少量CO2气体通入澄清石灰水中,离子方程式为CO2+Ca2++2OH-===CaCO3↓+H2O;若通入过量的CO2,离子方程式为CO2+OH-===HCO。
(3)酸式盐与碱反应时,应注意物质之间“量”的关系。
如NaHSO4溶液与Ba(OH)2溶液的反应,NaHCO3溶液与Ca(OH)2溶液的反应,Ca(HCO3)2溶液与NaOH溶液的反应等。
对于这类反应要按照“以少定多”的原则进行书写,即先假定少量物质的化学计量数为1,根据少量物质的化学式,写出参加反应的离子数目,然后根据少量物质的离子数目来确定过量物质的离子数目。
如少量的NaHCO3溶液与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式为HCO+OH-+Ba2+===BaCO3↓+H2O;若NaHCO3溶液过量,离子方程式为Ba2++2OH-+2HCO===BaCO3↓+2H2O+CO。
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(4)强氧化剂遇到两种还原性离子时 ,应注意氧化剂是否过量。
如将少量的Cl2通入到FeBr2溶液中,离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;若Cl2过量,则离子方程式为2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++2Br2+6Cl-。
(5)对于定量反应,要注意产物是否与反应物的量有关。
如CO2气体与NaOH溶液的反应,当=时,离子方程式为CO2+2OH-===CO+H2O;当=1时,离子方程式为CO2+OH-===HCO;若将0.3 mol CO2气体通入1 L 0.4 mol·L-1的NaOH溶液中,由于 <==<1,则产物中既有Na2CO3又有NaHCO3,设n(Na2CO3)=x mol,n(NaHCO3)=y mol,则有2x+y=0.4(Na守恒),x+y=0.3 (C守恒),解得x=0.1,y=0.2,故其离子方程式为3CO2+4OH-===CO+2HCO+H2O。
【典型例题5】【江苏省××市2018届高三考前模拟】下列指定反应的离子方程式正确的是 ( )
A.过氧化钠溶于水产生O2:2O22-+2H2O===O2↑+4OH-
B.铜溶于稀硝酸:3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O
C.氢氧化铁溶于氢碘酸中:Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O
D.硫酸铵溶液和氢氧化钡溶液反应:NH+SO42-+Ba2++OH-===BaSO4↓+NH3·H2O
【答案】B
【点评】正确书写、判断离子方程式要注意四个关键点,一是反应物之间量的关系,如本题D选项;二是化学式拆写是否正确,如本题A选项;三是是否漏掉同步反应,如本题C选项;四是注意守恒关系。
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【迁移训练5】【××市××县一中2018届高三9月能力调研】请按要求书写下列离子方程式:
(1)复分解离子反应中,量变引起的变化
①将NaHSO4溶液滴加到Ba(OH)2溶液中,当溶液恰好呈中性时,反应的离子方程式为___________。
②向Ba(HCO3)2溶液中滴入NaHSO4溶液,至沉淀完全,写出反应的离子方程式___________。在上述溶液中继续滴入NaHSO4溶液,此时离子方程式为___________。
③0.2 mol·L-1的NH4Al(SO4)2溶液与0.3 mol·L-1的Ba(OH)2溶液等体积混合:____________。
(2)氧化还原反应中,反应物及量的变化。向含有a mol FeBr2的溶液中,通入x mol Cl2,若x=a__________________________,若x=4a_______________________________,
(3)特殊条件下离子反应方程式的书写
①在碱性条件下,Cl2可将废水中的CN—氧化为无毒的CO2、N2,该过程的离子反应方程式为_______________________________。
②在酸性条件下,向含铬废水中加入FeSO4,可将Cr2O72-还原为Cr3+,该过程的离子反应方程式为_____________________________。
③在淀粉碘化钾溶液中,滴加少量次氯酸钠碱性溶液,立即会看到溶液变蓝色,离子方程式为______________________ 。
【答案】 2H++SO42-+Ba2++2OH-═BaSO4↓+2H2O Ba2++SO42-+H++HCO3-═BaSO4↓+H2O+CO2↑ HCO3-+H+═CO2↑+H2O 2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓
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2Fe2++2Br-+2Cl2═Br2+2Fe3++4Cl- 2Fe2++4Br-+3Cl2═2Br2+2Fe3++6Cl-
5Cl2+2CN-+8OH-=2CO2↑+N2↑+10Cl-+4H2O Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O ClO-+2I-+H2O═I2+Cl-+2OH-
(2)向含有a mol FeBr2的溶液中,通入x mol Cl2,若x=a,亚铁离子全部被氧化,溴离子一半被氧化,则反应的离子方程式为2Fe2++2Br-+2Cl2═Br2+2Fe3++4Cl-;若x=4a,亚铁离子和溴离子全部被氧化,反应的离子方程式为2Fe2++4Br-+3Cl2═2Br2+2Fe3++6Cl-;
(3)特殊条件下离子反应方程式的书写
①在碱性条件下,Cl2可将废水中的CN—氧化为无毒的CO2、N2,自身被还原为Cl-,根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒可知发生反应的离子反应方程式为5Cl2+2CN-+8OH-=2CO2↑+N2↑+10Cl-+4H2O;
②二价铁离子有还原性,Cr2O72-有强氧化性,二者能发生氧化还原反应,二价铁离子被氧化成三价铁离子,Cr2O72-被还原为Cr3+,反应方程式为:Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O;
③次氯酸钠具有强氧化性,可氧化I-生成单质I2,I2遇淀粉变蓝,反应的离子方程式为ClO-+2I-+H2O═I2+Cl-+2OH-。
考点二:离子方程式正误的判断
1、离子方程式正误判断的思维流程
2、判断离子方程式正误的“四查三看七注意”
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(1)四查:一查化学符号书写是否正确;二查“===”“”“↓”“↑”使用是否恰当;三查是否符合三个守恒(质量、电荷和电子守恒);四查是否符合客观事实。
(2)三看:一看反应是否在溶液中进行;二看物质的溶解性;三看反应的全面性(是否为多种离子参加的反应)。
(3)七注意
①离子反应是否符合客观事实,不可主观臆造产物及反应物。如2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑,就不符合客观事实。
②“===”“”“↑”“↓”等是否正确。
③表示各物质的化学式是否正确。如HCO不能写成CO+H+,HSO通常应写成SO+H+,
HCOO-不可写成COOH-等。
④是否漏掉离子反应。如Ba(OH)2溶液与硫酸铜溶液反应,既要写Ba2+与SO的离子反应,又要写Cu2+与OH-的离子反应。
⑤电荷及质量是否守恒。如FeCl2溶液与Cl2反应,不能写成Fe2++Cl2===Fe3++2Cl-,而应写成
2Fe2++Cl2===2Fe3++ 2Cl-。
⑥反应物或产物的配比是否正确:如稀H2SO4与Ba(OH)2溶液反应不能写成H++OH-+SO+Ba2+===BaSO4↓+H2O,应写成2H++2OH-+SO+Ba2+===BaSO4↓+2H2O。
⑦是否符合题设条件及要求:如“过量”“少量”“等物质的量”“适量”“任意量”以及滴加顺序等对反应离子方程式的影响。如往FeBr2溶液中通入少量Cl2的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;往FeI2溶液中通入少量Cl2的离子方程式为2I-+Cl2===I2+2Cl-。
【典型例题6】【2018届××市三模】下列指定反应的离子方程式正确的是 ( )
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A.将饱和FeCl3溶液滴入沸水中制备Fe(OH)3胶体:Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3H+
B.向硫酸铝溶液中滴加过量氨水:2Al3++6NH3·H2O=2Al(OH)3↓+6NH4+
C.向NaClO溶液中通入过量的SO2:SO2+ClO-+H2O=HSO3-+HClO
D.向(NH4)2Fe(SO4)2溶液中滴加过量NaOH溶液:Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓
【答案】B
【点评】离子方程式的正误判断的方法是:①是否以化学反应的客观事实为依据。②物质的拆分是否正确。③是否遵循质量守恒和电荷守恒。④是否符合物质的固定组成。
【迁移训练6】【2018届余姚中学一模】下列离子方程式中正确的是 ( )
A.将SO2气体通入NaClO溶液中:SO2+2ClO﹣+H2O=SO32﹣+2HClO
B.酸性氯化亚铁溶液中加入双氧水2Fe2++H2O2===2Fe3++O2↑+2H+
C.向硫酸氢钾溶液中加入Ba(OH)2溶液至中性:2H++SO42﹣+Ba2++2OH﹣=BaSO4↓+2H2O
D.NH4HCO3溶液与过量NaOH溶液反应:NH4++OH﹣=NH3↑+H2O
【答案】C
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【解析】A.SO2气体具有还原性,NaClO具有氧化性,二者发生氧化还原反应,生成SO42−和Cl−,正确的离子方程式应为:SO2+ClO−+H2O=SO42−+Cl−+2H+,故A错误;B.酸性氯化亚铁溶液中加入双氧水发生反应:2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O故B错误;C.向硫酸氢钾溶液中加入Ba(OH)2溶液至中性时,硫酸氢钾与氢氧化钡以2:1的物质的量比来反应,过量SO42−离子实际不参加反应,故C正确;D.NH4HCO3溶液与过量NaOH溶液时,HCO3−与OH−也反应,正确的离子方程式为:NH4++HCO3−+2OH−=NH3⋅H2O+CO32−+H2O,故D错误。本题选C。
考点三:离子共存问题
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、三特殊、四反应。
1、一色。即溶液颜色。若限定无色溶液,则Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnO、Co2+、Cr2O、CrO、Cr3+等有色离子不能存在。
2、二性。即溶液的酸性和碱性。在强酸性溶液电,OH-及弱酸根阴离子(CO、SO、S2-、CH3COO-等)均不能大量存;在强碱性溶液中,H+及弱碱阳离子(如NH、Mg2+、Al3+、Fe3+等)均不能大量存在;酸式弱酸根离子(如HCO、HSO、HS-、H2PO等)在强酸性或强碱性溶液中均不可能大量存在。
3、三特殊。指三种特妹情况:①HCO与AlO不能大量共存(发生双水解反应);②H+与NO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;③NH与CH3COO-、CO,Mg2+与HCO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,②氧化还原反应,③相互促进酌水解反应,④络合反应。
【规律总结】离子共存问题中隐含条件的分析
限制条件
分析解读
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无色溶液
有色离子不能大量共存
使甲基橙呈红色或pH=1
溶液显酸性,无大量的OH-及弱酸的酸根离子
遇酚酞呈红色或pH=13
溶液呈碱性,无大量的H+及弱碱的阳离子、弱酸的酸式根离子
与Al反应放出H2
溶液可能显酸性,也可能显强碱性,显酸性时不能含NO
由水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1
溶液可能显酸性,也可能显碱性
通入足量的CO2(或NH3)
溶液呈酸性(或碱性)
因发生氧化还原反应而不能大量共存
能发生氧化还原反应的氧化性离子和还原性离子不能大量共存
“一定”“可能”还是“不能”大量共存
确定是“可能性”还是“肯定性”
加水稀释,减小
说明该溶液呈酸性[稀释的是溶质,溶质c(H+)减小,而c(OH-)增大]
某溶液的lg =12
该溶液呈酸性
【典型例题7】【2018届××市三模】常温下,下列各组离子在指定溶被中一定能大量共存的是 ( )
A.澄清透明的溶液中:Fe3+,Ba2+、NO3-、Cl-
B.使酚酞变红色的溶液中:Na+、NH4+、C1-、SO42-
C.c(Al3+)=0.1mol/L的溶液中:K+、Mg2+、SO42-、AlO2-
D.由水电商产生的c(H+)=10-13mol/L的溶被中:K+、Na+、CH3COO-、NO3-
【答案】A
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【点评】判断离子是否大量共存,应该考虑如下的情况下离子不能大量共存:1、发生复分解反应。(1)生成难溶物或微溶物:如:Ag+与Cl-等不能大量共存。(2)生成气体或挥发性物质:如:H+与CO32-、HCO3-、S2-、HS-等不能大量共存。(3)生成难电离物质:如:H+与CH3COO-等因生成弱酸不能大量共存;OH-与NH4+因生成的弱碱不能大量共存;H+与OH-生成水不能大量共存。2、发生氧化还原反应:氧化性离子(如Fe3+、ClO-、MnO4-等)与还原性离子(如S2-、I-、Fe2+等)不能大量共存。3、离子间发生双水解反应不能共存:如Al3+、Fe3+与CO32-、HCO3-、S2-、HS-等。4、络合反应:如Fe3+和SCN-。
【迁移训练7】【2018届泰州中学第四次模拟】常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是 ( )
A.无色透明的溶液中: NH4+、Fe3+、SO42-、OH-
B.c(NO3-)=1mol/L的溶液中:H+、Fe2+、SO42-、Cl-
C.能使甲基橙变红的溶液中: Na+、NH4+、SO42-、NO3-
D.c(H+)/c(OH-)=1×10l2的溶液中: Ca2+、Na+、SiO32-、HCO3-
【答案】C
考点四:离子的推断与检验
1、坚持“四项基本原则”,破解离子推断题
(1)肯定性原则:根据实验现象推出溶液中肯定存在或肯定不存在的离子;
(记住几种常见的有色离子:Fe2+、Fe3+、Cu2+、MnO、CrO、Cr2O)
(2)互斥性原则:在肯定某些离子的同时,结合离子共存规律,否定一些离子的存在;(要注意题目中的隐含条件,如:酸性、碱性、指示剂的变化、与铝反应产生H2、水的电离情况等)
(3)电中性原则:溶液呈电中性,一定既有阳离子,又有阴离子,且溶液中正电荷总数与负电荷总数相等;(这一原则可帮助我们确定一些隐含的离子)
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(4)进出性原则:通常是在实验过程中使用,是指在实验过程中反应生成的离子或引入的离子对后续实验的干扰。
2、电荷守恒在离子反应定量推断试题中的应用
解与离子反应有关的定量推断类试题,需要掌握定量推断最后一种离子存在的方法:如果多种离子共存,且只有一种离子的物质的量未知,可以用电荷守恒来确定最后一种离子是否存在,即阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数。
3、解题基本思路
【典型例题8】【2018届××市一模】雾霾严重影响人们的生活与健康。某地区的雾霾中可能含有如下几种可溶性无机离子:Na+、NH4+、Mg2+、Al3+、SO42-、NO3-、Cl-。某同学收集该雾霾,并经必要的预处理后得试样溶液,设计并完成了如下的实验。请根据以下的实验操作与现象,判断该同学得出的结论不正确的是 ( )
已知:3NO3-+8Al+5OH-+2H2O=3NH3↑+8AlO2-
A.试样中一定存在NH4+、Mg2+、SO42-和NO3-
B.气体1和气体2成分一定相同
C.试样中可能含有Al3+
D.该雾霾中可能存在NH4NO3、NaCl和MgSO4
【答案】B
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【点评】本题考查了常见离子的检验,题目难度较大,注意掌握常见离子的性质及检验方法,正确分析图象曲线变化是解答本题关键。根据离子的特征反应及离子间的共存情况,进行离子推断时要遵循以下三条原则:(1)互斥性原则。判断出一定有某种离子存在时,将不能与之共存的离子排除掉,从而判断出一定没有的离子。(2)电中性原则。溶液呈电中性,溶液中一定有阳离子和阴离子,不可能只有阳离子或阴离子。(3)进出性原则。离子检验时,加入试剂会引入新的离子,某些离子在实验过程中可能消失(如溶液中的AlO2-在酸过量时转化为Al3+),则原溶液中是否存在该种离子无法判断。
【迁移训练8】【2018届××市学军中学模拟】取某固体样品,进行如下实验:
①取一定量的样品,加足量水充分溶解,得澄清透明溶液
②取10 mL溶液,加入足量氯水,无气体产生,再加入CC14溶液分层,下层为橙红色;
③分液后,将②中上层溶液加入足量BaCl2和HCl 溶液,产生白色沉淀2.33g;
④另取10mL原溶液,加入过量的浓氢氧化钠溶液并加热,收集到标准状况下448mL气体。该固体样品可能是
A.NH4Cl、NaBr、(NH4) 2SO4 B.NaCl、NaBr、(NH4)2SO3
C.NaBr、Na2CO3、(NH4)2SO4 D.CuBr2、NaCl、(NH4)2SO3
【答案】B
【解析】①取一定量的样品,加足量水充分溶解,得澄清透明溶液,说明物质间不能反应生成沉淀,D会生成亚硫酸铜沉淀,不符合;②取10 mL溶液,加入足量氯水,无气体产生,C会反应放出二氧化碳气体,不符合;再加入CC14溶液分层,下层为橙红色,说明含有溴离子,AB符合;③分液后,将②中上层溶液加入足量BaCl2和HCl
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溶液,产生白色沉淀2.33g,为0.01mol硫酸钡,AB符合;④另取10mL原溶液,加入过量的浓氢氧化钠溶液并加热,收集到标准状况下448mL气体,为0.02mol氨气,说明含有铵盐,且铵根离子和含硫的阴离子(亚硫酸根离子和硫酸根离子)的物质的量之比为2:1,则A不符合,故选B。
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