高中化学离子反应和离子共存问题的教学探索

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  【摘 要】 离子反应是高中化学的重点和难点,也是多年来高考的热点和必考点,文章将对离子反应一节进行归纳总结,并重点探讨离子反应方程式书写中可能出现的错误及离子共存问题。通过练习强化对离子反应的理解。
  【关 键 词】 高中化学;离子反应;教学
  离子反应是高中化学的重点和难点,也是多年来高考的热点和必考点,本文将对离子反应一节进行归纳总结,并重点探讨离子反应方程式书写中可能出现的错误及离子共存问题。通过练习强化对离子反应的理解。
  一、离子反应与发生的条件
  1. 定义:有离子参加或有离子生成的反应属于离子反应。
  2. 条件:①离子互换式的复分解必须满足复分解反应的相应条件,即反应中必须生成沉淀、气体或水等其他难电离的物质(弱电解质)。②氧化还原式需通过自发反应降低有关参加反应的离子的浓度。
  3. 离子反应的类型
  二、离子方程式
  1. 定义:用实际参加反应的离子符号来表示的离子反应的式子。
  2. 书写原则
  ①尊重反应事实:离子反应要符合客观事实,不可主观臆造一些不存在的化学反应。
  ②两配平:即两边原子及电荷数分别配平。
  ③符号正确:“?葑”“=”“→”“↑”“↓”等符号运用要符合实际。
  ④“拆”合理:哪类物质是否该拆写,如何拆写要合理。凡是难溶物、单质、氧化物、气体、弱酸、弱碱、水、非电解质都要保留成分子式。
  ⑤电子守恒:对于氧化还原反应中的离子方程式书写,还要氧化剂得到电子的数目和还原剂失去电子的数目相等。
  3. 离子方程式书写的易错点
  ①水解离子方程式
  a. 误用“↑”“↓”。单水解及不完全水解、不强烈的双水解不产生气体、沉淀。如FeCl3溶液的水解:Fe3 3H2O?葑Fe(OH)3↓ 3H ,应该“↓”为“(胶体)”更合适。
  b. “?葑”“=”用错。一般用“?葑”,只有完全的水解反应用“=”,如Al2S3的水解用“=”。
  c. 多元弱酸根的各步水解程度相差很大,应该分步书写。
  d. 对某些双水解反应误作复分解反应。如FeCl3溶液和Na2CO3溶液混合错误写成:2Fe3 3CO32-=Fe2 (CO3)3↓,实际应为:2Fe3 3CO32- 3H2O=2Fe(OH)3↓ 3CO2↑。
  e. 对复分解反应或氧化还原反应误作某些双水解反应。CuSO4溶液与Na2S溶液混合应写成:Cu2 S=CuS↓,而不应写为:Cu2 S2- 2H2O=Cu(OH)2↓ H2S↑;Fe3 与S2-反应应写为2Fe3 S2-=2Fe2 S↓,而不应写成3S2- 2Fe3 6H2O=3H2S↑ 2Fe(OH)3↓。
  ②一般化学反应的离子方程式
  a. 反应原理错误:铁片溶于稀HCl:2Fe 6H =2Fe3 3H2↑(应生成Fe2 );金属镁在FeCl3溶液中3Mg 2Fe3 =2Fe 3Mg2 ,应写成3Mg 2Fe3 6H2O=3H2↑ 3Mg2 2Fe(OH)3↓。Cl2通入浓NaOH溶液:Cl2 2OH-=Cl- ClO- H2O应该写为3Cl2 6OH-=5Cl- ClO3- 3H2O。
  b. 离子形式和分子形式书写不当。
  c. 氧化还原反应中得失电子数不相等,或等号两边电荷总量不相等,或违背质量守恒定律等。
  d. 忽视了反应物相对量对反应原理的影响:如过量铁与稀HNO3溶液反应不可写成:Fe 4H NO3-=Fe3 NO↑ 2H2O。
  e. 非溶液反应误写离子方程式。如实验室用浓硫酸与食盐共热制HCl;实验室用氯化铵和氢氧化钙固体制取氨气;浓硫酸与Cu共热制SO2等反应都不能写成离子反应方程式。
  f. 以偏概全。如稀H2SO4与Ba(OH)2溶液反应不能写成H OH-=H2O或SO42- Ba2 =BaSO4↓或H OH- SO42- Ba2 =BaSO4↓ H2O,应写成2H 2OH- SO42- Ba2 =BaSO4↓ 2H2O。
  g. 忽视反应物浓度。铜与稀HNO3溶液反应错写成Cu 4H 2NO3-=Cu2 2NO2↑ 2H2O。
  h. 不符合反应物的离子个数比。如过量Cl2与FeBr2溶液的反应错写成2Fe2 2Br- 2Cl2=2Fe3 Br2 4Cl-。应为2Fe3 4Br- 3Cl2=2Fe3 6Cl- 2Br2。
  三、离子的共存问题
  1. “不共存”情况归纳
  ①离子之间形成沉淀时不能大量共存:如Ba2 与CO32-,Ag 与Br-,Ca2 与SO42-等不能大量共存。
  ②生成氣体或挥发性物质:如NH4 与OH-,H 与CO32-、HCO3-、S2-、HS-、SO32-、HSO3-等不能大量共存。
  ③生成难电离物质:如H 与CH3COO-、CO32-、S2-、SO32-等因生成弱酸不能大量共存;OH-与NH4 因生成弱碱不能大量共存;H 与OH-生成水不能大量共存。
  ④离子之间发生双水解反应析出沉淀或者逸出气体时不能大量共存,如能水解的阳离子跟能水解的阴离子在水溶液中不能大量共存。例:Al3 和AlO2-、Fe3 和HCO3-、Al3 和S2-(HS-、CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-等)不能大量共存。
  ⑤离子之间可以发生氧化还原反应时不能大量共存,如Fe3 和S2-、Fe3 和I-,酸性条件下NO3-、ClO-、MnO4-与Fe2 、S2-、HS-、I-、SO32-等不能大量共存。
  ⑥离子之间相互结合成络合离子时不能大量共存。如Fe3 和SCN-生成[Fe(SCN)]2 ,Ag 、NH4 、OH-生成[Ag (NH3)2] ,Fe3 与C6H5O-(H )也络合等。
  2. 离子在酸性或碱性溶液中存在情况的归纳
  ①某些弱碱的阳离子如Zn2 、Fe3 、Fe2 、Cu2 、Al3 、NH4 、Mg2 、Pb2 、Ag 等在水溶液发生水解,有OH-则促进水解生成弱碱或难溶的氢氧化物,故上述离子可和H (在酸性条件下)大量共存,不能和OH-(碱性条件下)大量共存。但是有NO3-存在时的酸性溶液,Fe2 等还原性离子不能与之共存。
  ②某些弱酸的酸式根离子如HCO3-、HS-等可和酸发生反应,由于本身是酸式根离子,又可与碱反应,故此类离子与H 和OH-都不能共存。
  ③某些弱酸的阴离子如CH3COO-、S2-、CO32-、PO43-、AlO2-、ZnO22-、SO2-、ClO-、F-、SiO32-等在水溶液发生水解,有H 则促进水解生成弱酸或弱酸的酸式根离子,故上述离子可和OH-(碱性条件下)大量共存,不能和H (酸性条件下)大量共存。
  ④强酸的酸根离子和强碱的金属阳离子如Cl-、Br-、I-、NO3-、SO42-、K 、Na 等离子因为在水溶液中不发生水解,所以无论在碱性或酸性溶液中都可以大量共存,但SO42-和Ba2 不能大量共存。
  ⑤某些络合离子如[Ag(NH3)2] 的配位体NH3能和H 结合成NH4 :[Ag(NH3)2] 2H =Ag 2NH4 ,所以它们只能存在于碱性溶液中,即可以与OH-共存,而不能和H 共存。
  分析共存问题,还应考虑道题目附加条件的影响,如溶液的酸碱性,pH值,溶液的颜色,水的电离等情况。
  【参考文献】
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