第三章第4节离子反应.doc

第三章第4节 离子反应
（一）离子反应发生的条件
1. 离子反应发生的条件：能否生成难溶物（如AgCl、BaSO4、CaCO3等），弱电解质（如H2O、弱酸、弱碱等），气体（挥发性物质，如CO2、H2等）或发生氧化还原反应。只要满足四者之一，离子反应即可发生，即：
反应条件：①离子交换型：具备生成沉淀、气体、难电离物质（弱电解质）三个条件即可。
②氧化还原型：强氧化性离子 + 强还原性离子 ＝ 弱还原性离子 + 弱氧化性离子
2. 离子反应发生的方向： 根据焓变与熵变判据和平衡常数判据，从理论上可以判断离子反应进行的方向。
焓变与熵变判据：△H－T△S<0，离子反应正向自发进行。
平衡常数判据 ： Q<K ， 离子反应正向自发进行。
3. 离子方程式的书写
书写离子方程式的注意事项如下：
（1）原理清、产物准。例如铜分别与浓硝酸、稀硝酸反应，还原产物不同。
（2）“拆与不拆”： 在水溶液中进行的反应，只有易溶的强电解质才能拆写成离子形式，其它物质（难溶、难电离、易挥发物质、单质、非电解质、氧化物）都写成化学式的形式。
（3）微溶物[如Ca(OH)2、CaSO4、Ag2SO4]要视具体情况而定：浊液写化学式（如石灰乳），澄清液写离子形式（如澄清石灰水）。
（4）多种离子参加反应时，既不要漏写，也不要将系数错误化简。
例如：H2SO4和Ba(OH)2反应的离子方程式：
①Ba2+ + SO42－ ＝ BaSO4↓或H+ + OH－＝ H2O ，错误漏写内容。
②Ba2+ + SO42－ + H+ + OH－＝ BaSO4↓+ H2O ，错误，化简错误。
③Ba2+ + SO42－ + 2H+ + 2OH－＝ BaSO4↓+ 2H2O ，正确。
（5）反应物的量不同，离子方程式不同。首先找出参加反应的离子，不足量的物质所提供的离子必定全部反应，所以其比值必定满足其化学式中的系数比，将其按照系数比写出，然后将过量的物质提供的离子按不足量物质离子所需要的数值写出；若出现分数，则在方程式两边同乘以一个数变为整数即可。
例如：NaHSO4与Ba(OH)2（不足）反应和NaHSO4与Ba(OH)2（过量）反应。
两反应中参加反应的离子均为H+ 、OH－、Ba2+、SO42－，前者是Ba(OH)2不足，所以先将Ba2+ 和OH－按1：2写出，然后1个Ba2+需要1个SO42－，2个OH－需要2个H+ ，配平产物系数即可：Ba2++2OH－+SO42－+2H+＝BaSO4↓+2H2O。而后者是NaHSO4 不足，所以先将SO42－ 和H+ 按1：1写出，然后1个SO42－需要1个Ba2+ ，1个H+ 需要1个OH－，配平产物系数即可：Ba2++SO42－+H++OH－＝BaSO4↓+ H2O
（6）顺序不同，离子方程式不同。例如：
向Na2CO3溶液中逐滴滴入稀盐酸直至过量： CO32－ + H+＝ HCO3－ HCO3－+H+＝CO2↑+H2O
向盐酸中逐滴滴入Na2CO3溶液直至过量： CO32－ + 2H+ ＝CO2↑+H2O
（二）离子反应的应用
离子反应在生产.生活以及科学领域有着重要应用。
1. 离子反应可以应用于物质检验与含量的测定：利用离子的特征反应来检验一些常见离子；利用离子反应测定溶液中相关离子的浓度，如酸碱中和滴定、氧化还原滴定等。
现以酸碱中和滴定介绍离子反应的应用。
（1）定义：用已知浓度的酸（或碱）来测定未知浓度的碱（或酸）的实验。
（2）原理：aC(酸) ·V（酸）＝bC（碱）·V（碱）（a、b分别是酸和碱的元数）
（3）定量实验准确保证：
①准确量取酸液和碱液的体积（用滴定管）。
②准确判断滴定终点（用酸碱指示剂）。
（4）酸式滴定管和碱式滴定管的构造：
①均为带刻度的玻璃管，0刻度在上，最大刻度在下。
②读数可读到小数点后两位，即0.01mL。
③两滴定管的控制部件不同：酸式滴定管是玻璃活塞，碱式滴定管是橡胶管里套一玻璃小球。
（5）实验操作过程：（以浓度为C1的盐酸滴定NaOH溶液为例）
①准备阶段：
a. 洗涤酸式滴定管.碱式滴定管、锥形瓶、并检查两滴管是否漏液。
b. 用所要装的溶液分别润洗两滴定管2－3次。
c. 用碱式滴定管取一定体积（V2）NaOH 溶液于锥形瓶中，滴入适量酚酞待用。
d. 将标准盐酸装入酸式滴定管，排出尖嘴处气泡，调整液面处于0刻度或以下某位置。
②滴定阶段：
左手控制活塞，右手摇动锥形瓶眼睛注视着锥形瓶内颜色变化快到终点时，要尽量减慢速度。
③终点判断：
指示剂颜色恰好由红色变为无色且半分钟内不恢复原颜色，即是滴定终点，读取读数V1。
（6）数据处理： C2＝C1V1/V2
（7）误差分析：
①滴定管是否漏液问题。②是否润洗的问题：滴定管要用盛装液润洗，锥形瓶不能用盛装液润洗。③滴定前后是否有气泡问题。④滴定前后是否悬着半滴问题。⑤读数问题：必须平视，不能仰视或俯视。⑥终点判断的准确性问题。
2. 用于物质制备与纯化
离子反应可以用于制备一些酸、碱、盐、气体，氯碱工业用电解饱和食盐水制取烧碱和氯气也是离子反应。而物质的纯化也常常用到离子反应，例如要除去食盐水中的Ca2+、Mg2+、SO42－：按照除杂质的两原则:①加入一种试剂，除去一种离子②所加试剂要稍过量。确定加入试剂先后有BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液、盐酸。
3. 生活中常见的离子反应
治疗胃酸过多用含有Al(OH)3的胃舒平：Al(OH)3 ＋3H+ ＝ Al3+ +3H2O
暂时硬水的软化，溶洞中石笋、钟乳石的形成等。

【典型例题】
例1. 某无色溶液与铝反应产生氢气，则在溶液中不可能大量共存的离子组为（ ）
A. Na+，Fe3+，NO3－，Cl－
B. K+，Na+，Cl－，SO42－
C. K+，CO32－，Na+，Cl－
D. Mg2+，Cl－，K+，SO42－
解析：铝与酸或碱都可以反应生成氢气。C选项的CO32－ 在酸性条件下不存在，但在碱性条件下可以存在。D选项的Mg2+在碱性条件下不存在，但可以在酸性条件下存在。B选项在两种条件下都可以存在。A选项中的Fe3+因不是无色而不符合要求，该选项在两种情况下也都不满足要求。
答案：A
点评：本题考查铝的性质和复分解类型的离子反应。

例2. 下列离子组中，因发生氧化还原反应而不能大量存在的是（）
A. Fe3+，NH4＋，CH3COO－，Cl－
B. Ba2+，Na+，SO42－，Cl－
C. H+，NO3－，SO32－，Na+
D. HCO3－，OH－，Cl－，Ca2+
解析：选项A中的Fe3+和CH3COO－因为发生较彻底的水解而不能大量共存，B选项因Ba2+和SO42－产生沉淀而不能大量共存。C选项中NO3－在有H+存在的情况下具有强氧化性，SO32－ 具有强还原性，因发生氧化还原反应而不能大量共存。D 选项中OH－ 结合HCO3－电离出的H+反应生成CO32－ 和H2O，CO32－ 又会与Ca2+ 生成沉淀。
答案：C
点评：氧化还原型的离子反应要符合物质的氧化还原反应规律，熟练掌握相关物质的化学性质。

例3. 下列离子方程式中，正确的是（ ）
A. FeSO4溶液与H2O2溶液混合：Fe2+ +2H2O2 +4H+ ＝Fe3+ + 4 H2O
B. 小苏打溶液与稀硫酸混合：CO32－ + 2 H+ ＝CO2↑+H2O
C. 大理石溶解于醋酸：CaCO3+ 2 H+ ＝ Ca2+ +CO2↑+H2O
D. 明矾溶液水解：Al3+ +3 H2OAl(OH)3+3H+
E. 氢氧化铁与氢碘酸反应：Fe(OH)3+3 H+＝ Fe3++3H2O
解析：选项A中电荷不守恒，正确的为2Fe2+ +H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O
选项B中小苏打为NaHCO3，HCO3－在书写方程式时不能拆开写，正确的为：
HCO3－+H+＝CO2↑+H2O
选项C中醋酸为弱电解质，在写离子方程式时应写出其化学式，正确的为：
CaCO3+2CH3COOH＝Ca2+ +2CH3COO－+ CO2↑+H2O
选项D是正确的。
选项E中生成的Fe3+还要与I－ 发生氧化还原反应，正确的为：
2Fe(OH)3+6H++2I－＝＝2Fe2++6H2O+I2
答案：D
点评：正确书写离子方程式需要“观六路、听八方”，不可顾此失彼。

例4. 有一固体混合物，可能由Na2CO3，Na2SO4，CuSO4，CaCl2，NaCl 等物质组成。为鉴别它们，做了如下实验：① 将固体混合物溶于水，搅拌后，得无色溶液；②在①所得的溶液中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成；③过滤，然后在此白色沉淀中加入足量稀硝酸，沉淀完全消失。
（1）由此推断，固体混合物中肯定有________，肯定没有_______，可能会有_________。
（2）写出上述过程可能发生反应的离子方程式______________，_______________。
解析：根据①，溶液无色，说明没有Cu2＋，根据②和③判断一定没有SO42－，一定有CO32—，既然有CO32－，就一定没有Ca2+
答案：（1）Na2CO3；CuSO4 Na2SO4 CaCl2；NaCl
（2）Ba2+ +CO32—＝BaCO3↓
BaCO3 + 2H+ ＝ Ba2+ +CO2 ↑+H2O
点评：本题综合考查常见盐的物理性质、化学性质。

【模拟试题】（答题时间：70分钟）
一. 选择题
1. 在某溶液中酚酞呈粉红色。下列离子在该溶液中，不能大量存在的是（ ）
A. K+ B. Na+ C. Ba2+ D. Al3+
2. 在pH＝1的含Ba2+ 的溶液中，还能大量存在的离子是（ ）
A. Al3+ B. ClO－ C. Cl－ D. SO42－
3. 下列各组溶液的反应，不管反应物量的多少，都只能用同一离子方程式来表示的是（ ）
A. Ba(OH)2与盐酸溶液
B. Ba(OH)2与H2SO4溶液
C. Ca(HCO3)2与 NaOH溶液
D. NaHCO3 与Ca(OH)2溶液
4. 在无色透明的未知溶液中加入BaCl2溶液生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，则未知溶液中（ ）
A. 一定存在Ag+ B. 一定存在SO42－
C. 可能存在Ag+ 或SO42－ D. 一定含有Ag+和SO42－
5. 下列反应的离子方程式中，书写正确的是（ ）
A. Al2(SO4) 3 溶液中加入过量氨水：Al3+ +3OH－＝ Al(OH)3↓
B. 电解饱和食盐水： 2 Cl－ + 2H2O H2↑+Cl2↑+2OH－
C. 碳酸钙与盐酸反应：CaCO3 + 2H+ ＝ Ca2+ ＋CO2↑+ H2O
D. FeSO4 溶液中加入用硫酸酸化的H2O2 溶液：Fe2+ +H2O2 +2H+＝Fe3++2 H2O
6. 向Na2CO3 浓溶液中逐滴加入稀盐酸，直到不再生成二氧化碳气体为止，则在此过程中溶液的HCO3－浓度的变化趋势可能是（ ）
A. 逐渐减小 B. 逐渐增大
C. 先逐渐增大，而后减小 D. 先逐渐减小，而后增大
7. 若1体积硫酸恰好与10体积pH＝11的NaOH溶液完全反应，则二者物质的量浓度之比应为（ ）
A. 10：1 B. 5：1 C. 1：1 D. 1：10
8. 下列反应的离子方程式中，可以用H+ + OH－＝ H2O 表示的是（ ）
A. 醋酸与KOH溶液 B. 氢氧化铜与盐酸
C. NaHSO4溶液与氨水 D. 硝酸与Ba(OH)2溶液
9. 若溶液中由水电离产生的[OH－]＝1×10－14 mol·L－1，满足此条件的溶液中一定可以大量共存的离子组是（ ）
A. Al3+，Na+，NO3－，Cl－ B. K+，Na+，NO3－，Cl－
C. K+，Na+，Cl－，AlO2－ D. K+，NH4+，SO42－，NO3－
10. 下列离子方程式中，正确的是（ ）
A. 把金属铁放入稀硫酸中：2Fe＋6H+＝ 2Fe3+ +3H2↑
B. 碳酸钡和稀硫酸反应：BaCO3 +2H+＝ Ca2+CO2↑+H2O
C. 澄清石灰水和盐酸反应：H+ +OH－＝ H2O
D. 向CuSO4溶液中加入适量Ba(OH)2溶液：Ba2＋ ＋SO42－＝BaSO4↓

二. 填空题
11. 某溶液中可能存在的阴离子为下列离子中的一种或几种：Cl－，SO42－，SO32－，CO32－
（1）若溶液呈酸性，则不能大量存在的离子是________________。
（2）若加入Ba(NO3)2溶液后不生成沉淀，则溶液中不存在的离子是________________。
（3）若加入盐酸和BaCl2的混和溶液，有大量的白色沉淀生成，则溶液中肯定存在的离子是_____________。
12. 用酸式滴定管准确量取25.00mL 某未知浓度的盐酸，放于一洁净的锥形瓶中，然后用0.20mol·L－1的NaOH溶液滴定，指示剂为酚酞。滴定结果如下：
滴定次数
NaOH起始读数
NaOH终点读数
第一次
0.10mL
18.60mL
第二次
0.30mL
18.00mL
（1）根据以上数据可以计算出盐酸的物质的量浓度为_______________mol·L－1。(精确到0.01)
（2）达到滴定终点的标志是_______________________________________.
13. 某电解质溶液中可能存在的离子为Ag+、H+、Cu2+、CO32－、OH－、Cl－，你认为肯定存在的离子有________，肯定没有的离子是________，还需进一步确认的离子有_______，确认的实验方法是_________。
14. A、B、C、D是4种可溶的化合物，分别由阳离子K+、Ba2+、Al3+、Fe3+和阴离子OH－、CO32－、NO3－、SO42－两两组合而成，它们的溶液发生如下反应：A与B反应生成白色沉淀，再加过量A ，沉淀量减少，但不会完全消失；C与D反应生成有色沉淀；B与C 反应生成白色沉淀。写出它们的化学式：
A _________，B_______，C_______，D___________.
【试题答案】
一. 选择题
1. D 2. AC 3. AB 4. C 5. BC
6. C 7. B 8. D 9. B 10. C
二. 填空题
11. （1）CO32－ SO32－
（2）SO42－ SO32－ CO32－
（3）SO42－
12. （1）0.15
（2）锥形瓶中溶液从无色刚好变为浅红色且半分钟内不退去。
13. Cl－；Ag+、CO32－、OH－；H+、Cu2+；观察溶液颜色，如果有蓝色则有Cu2+；加入足量铁粉，如果有气泡产生，则有H+(或者用紫色石蕊试液)。
14. Ba(OH)2 Al2(SO4)3 K2CO3 Fe(NO3)3
【典型例题】
例1. 某无色溶液与铝反应产生氢气，则在溶液中不可能大量共存的离子组为（ ）
A. Na+，Fe3+，NO3－，Cl－ B. K+，Na+，Cl－，SO42－
C. K+，CO32－，Na+，Cl－ D. Mg2+，Cl－，K+，SO42－
例2. 下列离子组中，因发生氧化还原反应而不能大量存在的是（）
A. Fe3+，NH4＋，CH3COO－，Cl－ B. Ba2+，Na+，SO42－，Cl－
C. H+，NO3－，SO32－，Na+ D. HCO3－，OH－，Cl－，Ca2+
例3. 下列离子方程式中，正确的是（ ）
A. FeSO4溶液与H2O2溶液混合：Fe2+ +2H2O2 +4H+ ＝Fe3+ + 4 H2O
B. 小苏打溶液与稀硫酸混合：CO32－ + 2 H+ ＝CO2↑+H2O
C. 大理石溶解于醋酸：CaCO3+ 2 H+ ＝ Ca2+ +CO2↑+H2O
D. 明矾溶液水解：Al3+ +3 H2OAl(OH)3+3H+
E. 氢氧化铁与氢碘酸反应：Fe(OH)3+3 H+＝ Fe3++3H2O
例4. 有一固体混合物，可能由Na2CO3，Na2SO4，CuSO4，CaCl2，NaCl 等物质组成。为鉴别它们，做了如下实验：① 将固体混合物溶于水，搅拌后，得无色溶液；②在①所得的溶液中滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成；③过滤，然后在此白色沉淀中加入足量稀硝酸，沉淀完全消失。
（1）由此推断，固体混合物中肯定有________，肯定没有_______，可能会有_________。
（2）写出上述过程可能发生反应的离子方程式______________，_______________。
【模拟试题】（答题时间：70分钟）
一. 选择题
1. 在某溶液中酚酞呈粉红色。下列离子在该溶液中，不能大量存在的是（ ）
A. K+ B. Na+ C. Ba2+ D. Al3+
2. 在pH＝1的含Ba2+ 的溶液中，还能大量存在的离子是（ ）
A. Al3+ B. ClO－ C. Cl－ D. SO42－
3. 下列各组溶液的反应，不管反应物量的多少，都只能用同一离子方程式来表示的是（ ）
A. Ba(OH)2与盐酸溶液 B. Ba(OH)2与H2SO4溶液
C. Ca(HCO3)2与 NaOH溶液 D. NaHCO3 与Ca(OH)2溶液
4. 在无色透明的未知溶液中加入BaCl2溶液生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，则未知溶液中（ ）
A. 一定存在Ag+ B. 一定存在SO42－ C. 可能存在Ag+ 或SO42－ D. 一定含有Ag+和SO42－
5. 下列反应的离子方程式中，书写正确的是（ ）
A. Al2(SO4) 3 溶液中加入过量氨水：Al3+ +3OH－＝ Al(OH)3↓
B. 电解饱和食盐水： 2 Cl－ + 2H2O H2↑+Cl2↑+2OH－
C. 碳酸钙与盐酸反应：CaCO3 + 2H+ ＝ Ca2+ ＋CO2↑+ H2O
D. FeSO4 溶液中加入用硫酸酸化的H2O2 溶液：Fe2+ +H2O2 +2H+＝Fe3++2 H2O
6. 向Na2CO3 浓溶液中逐滴加入稀盐酸，直到不再生成二氧化碳气体为止，则在此过程中溶液的HCO3－浓度的变化趋势可能是（ ）
A. 逐渐减小 B. 逐渐增大
C. 先逐渐增大，而后减小 D. 先逐渐减小，而后增大
7. 若1体积硫酸恰好与10体积pH＝11的NaOH溶液完全反应，则二者物质的量浓度之比应为（ ）
A. 10：1 B. 5：1 C. 1：1 D. 1：10
8. 下列反应的离子方程式中，可以用H+ + OH－＝ H2O 表示的是（ ）
A. 醋酸与KOH溶液 B. 氢氧化铜与盐酸
C. NaHSO4溶液与氨水 D. 硝酸与Ba(OH)2溶液
9. 若溶液中由水电离产生的[OH－]＝1×10－14 mol·L－1，满足此条件的溶液中一定可以大量共存的离子组是（ ）
A. Al3+，Na+，NO3－，Cl－ B. K+，Na+，NO3－，Cl－
C. K+，Na+，Cl－，AlO2－ D. K+，NH4+，SO42－，NO3－
10. 下列离子方程式中，正确的是（ ）
A. 把金属铁放入稀硫酸中：2Fe＋6H+＝ 2Fe3+ +3H2↑
B. 碳酸钡和稀硫酸反应：BaCO3 +2H+＝ Ca2+CO2↑+H2O
C. 澄清石灰水和盐酸反应：H+ +OH－＝ H2O
D. 向CuSO4溶液中加入适量Ba(OH)2溶液：Ba2＋ ＋SO42－＝BaSO4↓

二. 填空题
11. 某溶液中可能存在的阴离子为下列离子中的一种或几种：Cl－，SO42－，SO32－，CO32－
（1）若溶液呈酸性，则不能大量存在的离子是________________。
（2）若加入Ba(NO3)2溶液后不生成沉淀，则溶液中不存在的离子是________________。
（3）若加入盐酸和BaCl2的混和溶液，有大量的白色沉淀生成，则溶液中肯定存在的离子是_____________。
12. 用酸式滴定管准确量取25.00mL 某未知浓度的盐酸，放于一洁净的锥形瓶中，然后用0.20mol·L－1的NaOH溶液滴定，指示剂为酚酞。滴定结果如下：
滴定次数
NaOH起始读数
NaOH终点读数
第一次
0.10mL
18.60mL
第二次
0.30mL
18.00mL
（1）根据以上数据可以计算出盐酸的物质的量浓度为_______________mol·L－1。(精确到0.01)
（2）达到滴定终点的标志是_______________________________________.
13. 某电解质溶液中可能存在的离子为Ag+、H+、Cu2+、CO32－、OH－、Cl－，你认为肯定存在的离子有________，肯定没有的离子是________，还需进一步确认的离子有_______，确认的实验方法是_________。
14. A、B、C、D是4种可溶的化合物，分别由阳离子K+、Ba2+、Al3+、Fe3+和阴离子OH－、CO32－、NO3－、SO42－两两组合而成，它们的溶液发生如下反应：A与B反应生成白色沉淀，再加过量A ，沉淀量减少，但不会完全消失；C与D反应生成有色沉淀；B与C 反应生成白色沉淀。写出它们的化学式：
A _________，B_______，C_______，D___________.
【试题答案】
一. 选择题
1. D 2. AC 3. AB 4. C 5. BC
6. C 7. B 8. D 9. B 10. C
二. 填空题
11. （1）CO32－ SO32－
（2）SO42－ SO32－ CO32－
（3）SO42－
12. （1）0.15
（2）锥形瓶中溶液从无色刚好变为浅红色且半分钟内不退去。
13. Cl－；Ag+、CO32－、OH－；H+、Cu2+；观察溶液颜色，如果有蓝色则有Cu2+；加入足量铁粉，如果有气泡产生，则有H+(或者用紫色石蕊试液)。
14. Ba(OH)2 Al2(SO4)3 K2CO3 Fe(NO3)3