离子反应与离子共存的学习策略

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  离子反应与离子共存是常见考点,也是高中化学的难点,在考试中出现的频率较高,考试方式比较灵活,既有选择题,也有时渗透在大题中。但由于这部分的题目,涉及到的物质种类多,很难找到规律,同学们在学习过程中有些难以下手,如何学好这部分内容呢?离子反应与离子共存涉及的知识点比较多,在中学阶段,归纳起来大概有以下几种情况:
  一、离子间发生复分解反应,生成了沉淀、气体、弱电解质
  如Ag+和Cl-、NH4+和OH-、H+和SiO32-,这三组离子能否共存呢?这三组离子分别生成了难溶物、弱电解质,因此不能共存。而在考试中,同学们出错最多的地方是书写或判断离子方程式是否正确,最大的困惑在于不能区分哪些物质能拆,哪些物质不能拆。善于总结的同学会发现,物质类别包含了单质、氧化物、酸、碱和盐等几大类。其中单质、氧化物(熔融状态除外)是不能拆的,只有酸碱盐才存在拆与不拆的问题,稍加分析发现,在水溶液中,只有强酸、强碱、可溶性盐可以拆。在中学阶段,强酸只要求掌握HCl、H2SO4、HNO3、HClO4、HI、HBr等几种,而强碱只要求掌握NaOH、KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2等,而可溶性盐种类太多,可反过来记忆一些常见的难溶性盐,如硫酸盐:BaSO4、CaSO4(微溶,量多当作沉淀处理),碳酸盐:BaCO3、CaCO3,还有AgCl等,同学们如果能记住这几点的内容,那么在解题的时候,就能够顺利过这一关。
  二、离子间发生了氧化还原反应
  这种情况在离子反应方程式的书写或判断中是很常见的,例如:少量SO2通入Ca(ClO)2溶液中:SO2+H2O+Ca2++2ClO-=CaSO3↓+2HClO,判断是否正确?很明显,CaSO3有还原性,HClO有强氧化性,两者不能稳定存在。氧化还原反应在离子共存题目中也很普遍。
  
  下列离子组是否能共存
  A. 滴加甲基橙试剂显红色的溶液中:Na+、Fe2+、Cl-、NO3-
  B. H+、I-、NO3-、SO42-
  C. H+、MnO4-、Fe2+
  分析:A中,溶液呈酸性,NO3-有强氧化性,将Fe2+氧化,B中因H+与NO3-形成硝酸,将I-氧化,C中,MnO4-在酸性条件下,将Fe2+氧化。所以三组离子都不能共存。
  但这类问题同样是同学们比较棘手的,因为同学们分不清哪些离子能发生氧化还原反应。其实在中学阶段能发生氧化还原反应的离子组是不多的,同学们只需要掌握常见的氧化剂,如在酸性条件下高锰酸根、硝酸根、次氯酸根及铁离子等,还有常见的还原剂,如I-、S2-、SO32-等,较强的氧化剂和还原剂容易发生氧化还原反应,因此不能大量共存。掌握这一规律,解起题目来就会得心应手。
  三、反应物的量对离子反应的影响。物质间发生反应时,反应物量的不同,反应的结果有时也会发生改变
  下列离子方程式的书写是否正确
  A. 向次氯酸钙溶液通入过量CO2:Ca2++2ClO-+CO2+H2O =CaCO3↓+2HClO
  B. 碳酸氢钙溶液中加入少量氢氧化钠溶液:HCO3-+OH-=CO32-+H2O
  C. 硫酸氢钠溶液与足量氢氧化钡溶液混合:2H++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2H2O
  D. 向FeI2溶液中通入Cl2至Fe2+恰好完全被氧化:2Fe2++Cl2 = 2Fe3++2Cl-
  分析:A选项CO2过量应该生成HCO3-,方程式应为:ClO-+CO2+H2O=HClO+HCO3-;B选项,加入少量氢氧化钠溶液,碳酸氢钙应转化为碳酸钙沉淀;C选项,因为氢氧化钡足量,硫酸根全部转化硫酸钡,而氢离子与硫酸根应是1:1的,正确的写法应为H+ + SO42-+ OH- + Ba2+= H2O+ BaSO4↓ ,D选项,由于I-还原性强于Fe2+,如果Fe2+已经完全氧化,则I-也应完全氧化成I2,错。
  教学过程中发现,同学们做这类题目出错率也比较高,应引起足够的重视。但要解这类题目也不是很难,只要把握几个原则就可以了。首先,如果是涉及到氧化还原反应,存在多种离子能发生反应的,应考虑“优先原则”,即氧化性(或还原性)越强,越先发生反应。如还原性I-强于Fe2+,遇到氧化剂I-则优先反应。第二,考虑生成物能否与过量的反应物继续反应,如CaCO3与过量CO2生成碳酸氢钙。第三,对于酸式盐参与的反应,可以把少量的物质的物质的量当作是“1”来看待,如上例BC。
  四、反应物添加的顺序对反应的影响
  同学们都知道,如果往稀盐酸中逐滴滴加碳酸钠溶液,很快可以看到气泡产生,但如果往碳酸钠中逐滴滴加稀盐酸,要过一段时间才能看到气泡,这是为什么呢?这就是因为添加反应物的顺序不同,虽然是同种物质,但发生不同的反应。如果氢离子较少时,发生反应CO32- + H+ = HCO3-,而氢离了过量时则继续反应:HCO3- +H+ = CO2↑ + H2O。类似的还有以下几种情况:
  1. 氯化铝溶液与氢氧化钠溶液的相互滴加。如果往氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液,则先产生白色沉淀后消失:Al3++3OH-=Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH-=AlO2-+H2O。如果往氢氧化钠溶滴加氯化铝溶液,则先无明显变化,后产生白色沉淀,因为发生反应:Al3++4OH-=AlO2-+ 2H2O。Al3+ +3AlO2- + 6H2O=4Al(OH)3↓。
  2. NaAlO2溶液与HCl的相互滴加。如果往偏铝酸钠溶液中滴加盐酸,由于酸不足,先生成氢氧化铝沉淀,随着酸的增多,沉淀慢慢溶解。因此发生的反应是:H++ AlO2-+ H2O=Al(OH)3↓ ,Al(OH)3+ 3H+=Al3++3H2O,如果往盐酸中滴加偏铝酸钠溶液,则先无明显变化,后来产生白色沉淀。发生反应是4H++ AlO2- =Al3+ + 2H2O,Al3+ + 3AlO2- + 6H2O= 4 Al(OH)3↓。
   这部分内容不多,只要同学们在学习过程中,稍加分析总结,应该便可以掌握。
  五、离子间发生水解。水解性较强的阳离子跟水解性较强的阴离子在水溶液中不能大量共存
  例如:Al3+和HCO3—、CO32—、HS—、S2—、AlO2—、ClO—等;Fe3+与CO32—、HCO3—、AlO2—、ClO—等不能大量共存。同学们要熟悉这些常见的离子,才能在做题过程中快速做出判断。
  六、离子间发生络合反应
  例如:Fe2+、Fe3+与SCN—不能大量共存;Fe3+与不能大量共存,Ag+与稀氨水等。这方面是比较特殊的反应,同学们只要稍加记忆即可。
  离子反应与离子共存内容较多,但同学们在学习过程中要注意抓住主干知识,抓住规律,适当记忆,这样一定能够快速掌握这方面的学习技巧。
  (作者单位:中山市第二中学)
  责任编校李平安
  
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