相互競爭的離子反應(yīng)該誰先

1、相互競爭的離子反應(yīng)該誰先河北省宣化縣第一中學(xué) 欒春武如果溶液中存在多種離子，則相互之間可能發(fā)生的反應(yīng)類型有多種，此時(shí)溶液中可能發(fā)生“平行反應(yīng)”，又可能發(fā)生“競爭反應(yīng)”兩種情況，“平行反應(yīng)”主要指多個反應(yīng)相互間沒有影響可同時(shí)進(jìn)行；而“競爭反應(yīng)”是指由于反應(yīng)能力不同，多個反應(yīng)按一定的先后順序逐步進(jìn)行。 一、基本類型（1）復(fù)分解反應(yīng)之間的競爭若某一溶液中同時(shí)存在幾個可能的復(fù)分解反應(yīng)，則生成更難溶解或更難電離物質(zhì)的反應(yīng)將優(yōu)先進(jìn)行。 【例題1】將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量(n)和通入CO2體積 (V)的關(guān)系正確的是 解析：由于混合溶液存在兩種溶質(zhì)，當(dāng)向體系通入

2、CO2時(shí)，存在著先與后的競爭。如果先與KOH反應(yīng)，則反應(yīng)后生成的K2CO3立即會與Ca(OH)2反應(yīng)生成CaCO3，因此可以看成CO2先與Ca(OH)2反應(yīng)。即首先發(fā)生的反應(yīng)是：CO2+ Ca(OH)2= CaCO3+H2O，在此過程中，沉淀的量逐漸增加。當(dāng)Ca(OH)2反應(yīng)完全后，究竟是KOH與CO2作用還是CaCO3與CO2作用？如果是CaCO3與CO2作用則生成Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)2又會與KOH反應(yīng)，因此是先與KOH反應(yīng)，此過程沉淀的物質(zhì)的量不變，當(dāng)KOH消耗完全，CO2再與CaCO3反應(yīng)，直至沉淀完全溶解。即先發(fā)生反應(yīng)：CO2+ 2KOH = K2CO3 +H2O，再發(fā)

3、生反應(yīng)：CO2+ H2O + K2CO3= 2KHCO3，此過程中沉淀的量不變，當(dāng)KOH 完全轉(zhuǎn)化為KHCO3后，再發(fā)生反應(yīng)CO2+ H2O + CaCO3 = Ca(HCO3)2，這是沉淀的溶解過程，分析圖像知D正確。 答案：D （2）氧化還原反應(yīng)之間的競爭若某一溶液中同時(shí)含有多種還原性（氧化性）物質(zhì)，則加入一種氧化劑（還原劑）時(shí)，優(yōu)先氧化還原性（氧化性）強(qiáng)的物質(zhì)。 【例題2】將足量Cl2緩緩?fù)ㄈ牒?.2 mol H2SO3和0.2 mol HBr的混合溶液中。在此過程中溶液的pH與Cl2用量的關(guān)系示意圖是（溶液體積變化忽略不計(jì)，且不考慮Cl2與水反應(yīng)） 解析：由于H2SO3和HBr均能與C

4、l2發(fā)生氧化還原反應(yīng)，故還原性強(qiáng)的首先反應(yīng)。H2SO3的還原性強(qiáng)于HBr的還原性，故Cl2先氧化H2SO3：Cl2 + H2SO3 + H2O = H2SO4 + 2HCl，生成的H2SO4和2HCl都是強(qiáng)酸，因此溶液的pH下降；當(dāng)H2SO3完全反應(yīng)后，再通入Cl2，發(fā)生的反應(yīng)是： Cl2 + 2HBr = Br2 + 2HCl，溶液的pH不再改變。綜上所述，A正確。 答案：A（3）氧化還原反應(yīng)與非氧化還原反應(yīng)之間的競爭一般情況下，氧化還原反應(yīng)優(yōu)先于非氧化還原反應(yīng)的發(fā)生。 【例題3】往含F(xiàn)e3+、H+、NO3的混合溶液中加入少量SO32，充分反應(yīng)后，下列表示該反應(yīng)的離子方程式正確的是A. 2F

5、e3+ SO32+ H2O = 2Fe2+ SO42 + 2H+B. 2H+ SO32= SO2 + H2O C. 2H+ NO3 + 3SO32= 3SO42 + 2NO+ H2O D. 2Fe3+ 3SO32+ 3H2O = 2Fe(OH)3+ 3SO2 解析：從方程式的書寫來看，各選項(xiàng)均正確。但要考慮到溶液中存在Fe3+、H+、NO3，故溶液呈強(qiáng)氧化性，而SO32具有強(qiáng)還原性，則發(fā)生的主要為氧化還原反應(yīng)，因此B、D錯誤。那么SO32是先與Fe3+反應(yīng)還是先與H+ NO3反應(yīng)呢？可分析如下：如果先與Fe3+反應(yīng)則生成Fe2+，生成的Fe2+又會與H+ NO3反應(yīng)，所以SO32是先與H+ N

6、O3反應(yīng)，C正確。答案：C 二、常考題型（1）一種氧化劑（還原劑）與多種還原劑（氧化劑）反應(yīng)，如把Cl2通入含有I、Br、Fe2+的溶液中，按照還原能力由強(qiáng)到弱的順序，I優(yōu)先反應(yīng)，其次是Fe2+，最后是Br。（2）一種酸（堿）與多種堿性（酸性）物質(zhì)反應(yīng)，如把鹽酸逐滴加入到含有NaOH、Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中，按照堿性有強(qiáng)到弱的順序NaOH優(yōu)先反應(yīng)，其次是Na2CO3，最后是NaHCO3，此類競爭反應(yīng)的先后順序即是其有效順序。（3）若某一溶液中同時(shí)存在幾種能與所加試劑形成沉淀的離子，則溶解度（嚴(yán)格地說應(yīng)為溶度積）小的物質(zhì)先沉淀。如向Mg(HCO3)2溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液，

7、應(yīng)優(yōu)先生成Mg(OH)2沉淀，而不是MgCO3沉淀。 【練習(xí)1】在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.01 mol的酸性混合溶液中加入0.01 mol鐵粉，經(jīng)攪拌后發(fā)生的變化應(yīng)是A. 鐵溶解，析出0.01 molAg和0.01 mol Cu B. 鐵溶解，析出0.01 molAg并放出H2 C. 鐵溶解，析出0.01 molAg溶液中不再有Fe3+ D. 鐵溶解，析出0.01 molAg溶液中不再有 Cu2+ 解析：溶液中離子的氧化性Ag+Fe3+Cu2+H+，加入0.01 mol Fe時(shí)依次發(fā)生如下反應(yīng)： Fe + 2Ag+ = 2Ag + Fe2+ F

8、e + 2Fe3+ = 3Fe2+0.005 mol 0.01 mol 0.01 mol 0.005 mol 0.01 mol所以鐵完全溶解，析出0.01 molAg，溶液中Fe3+恰好完全反應(yīng)，Cu2+ 和H+ 未參與離子反應(yīng)。 答案：C 【練習(xí)2】根據(jù)你所學(xué)知識分析酸式鹽NaHCO3與堿Ba(OH)2的反應(yīng)情況。 解析：在水溶液中存在如下電離：NaHCO3=Na+ + HCO3、Ba(OH)2=Ba2+ + 2OH。首先發(fā)生的反應(yīng)是HCO3+ OH= CO32+ H2O然后發(fā)生的反應(yīng)是Ba2+ + CO32=BaCO3。但要注意NaHCO3與Ba(OH)2的用量：（1）當(dāng)Ba(OH)2（即

9、Ba2+）足量時(shí)，CO32不可能有剩余。反應(yīng)的離子方程式為：HCO3+ Ba2+ + OH=BaCO3+ H2O （2）當(dāng)Ba(OH)2（即Ba2+）不足量時(shí)，CO32有剩余。反應(yīng)的離子方程式為： 2HCO3+ Ba2+ + 2OH= BaCO3+ 2H2O + CO32 答案：見解析 【練習(xí)3】寫出Mg(HCO3)2與澄清石灰水反應(yīng)的離子方程式。解析：在水溶液中存在如下電離：Mg(HCO3)2=Mg2+ 2HCO3、Ca(OH)2 = Ca2+ + 2OH。由于MgCO3的溶解性比Mg(OH)2大，所以Mg2+應(yīng)生成Mg(OH)2而不是MgCO3。反應(yīng)的離子方程式為：Mg2+ 2HCO3+

10、2Ca2+ + 4OH= Mg(OH)2+ 2CaCO3+ 2H2O 答案：Mg2+ 2HCO3+ 2Ca2+ + 4OH= Mg(OH)2+ 2CaCO3+ 2H2O 三、雙水解與復(fù)分解反應(yīng) 能發(fā)生雙水解反應(yīng)的離子不多，常見的能發(fā)生互促的陽離子Al3+、Fe3+、NH4+，陰離子有CO32、HCO3、S2、HS、AlO2、SiO32，以上離子相遇一般發(fā)生雙水解反應(yīng)。如果溶液中既有符合發(fā)生雙水解反應(yīng)的條件，同時(shí)又有直接發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)的條件，究竟是復(fù)分解反應(yīng)還是雙水解反應(yīng)，要比較生成物的溶解度的大小。 【例題4】CuSO4溶液與Na2S溶液混合，CuSO4溶液水解呈酸性，Na2S溶液水解呈堿性，

11、符合發(fā)生雙水解反應(yīng)的條件，同時(shí)直接發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成CuS沉淀。究竟是復(fù)分解反應(yīng)還是雙水解反應(yīng)，要比較生成物的溶解度的大小。 Cu2+ + CO32+ H2O =Cu(OH)2+CO2 Cu2+ + S2 = CuS 因?yàn)镃uS的溶解度遠(yuǎn)比Cu(OH)2小，所以發(fā)生的是復(fù)分解反應(yīng)而不是雙水解反應(yīng)。 四、雙水解與氧化還原反應(yīng) （1）FeCl3溶液與Na2S溶液既符合氧化還原反應(yīng)發(fā)生的條件，又符合雙水解反應(yīng)發(fā)生的條件，生成物還能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。 2Fe3+ + H2S= 2Fe2+ + S+ 2H+ 2Fe3+ + 3S2 + 6H2O= 2Fe(OH)3+3H2S Fe2+S2=FeS 實(shí)驗(yàn)證明

12、在FeCl3過量時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng)： 2Fe3+ + 3S2 + 6H2O= 2Fe(OH)3+3H2S 2Fe3+ + S2= 2Fe2+ S 產(chǎn)物主要Fe(OH)3、H2S、S、Fe2+ 在Na2S過量時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng)： 2Fe3+ + 3S2 + 6H2O= 2Fe(OH)3+3H2S 2Fe3+ + 3S2 = 2FeS+ S 產(chǎn)物主要Fe(OH)3、H2S、S、FeS。（2）CuSO4溶液與Na2CO3溶液的反應(yīng) 復(fù)分解反應(yīng)：Cu2+ CO32 = CuCO3 雙水解反應(yīng)：Cu2+ + CO32+ H2O= Cu(OH)2+CO2 2Cu2+ + 2CO32+ H2O= Cu2(OH)

13、2CO3+ CO2 實(shí)驗(yàn)證明CuSO4溶液與Na2CO3溶液的反應(yīng)生成的沉淀是由Cu2+、CO32和OH按不同比例組成的堿式鹽，兩者發(fā)生的是平行競爭反應(yīng)。 五、鹽與鹽的反應(yīng)一般要求兩種鹽是可溶的，生成物必須有沉淀。這種表述沒有揭示反應(yīng)的本質(zhì)，其實(shí)離子反應(yīng)的本質(zhì)是只要存在使離子濃度降低的更低方向的反應(yīng)，該反應(yīng)就能進(jìn)行。 （1）難溶鹽的轉(zhuǎn)化：CaSO4中加入Na2CO3溶液CaSO4(s) + CO32= CaCO3+ SO42 CaSO4的溶解平衡CaSO4(s) Ca2+(aq)SO42(aq) ，CaSO4溶度積大而CaCO3溶度積小，CO32與Ca2+結(jié)合溶解平衡向右移動，使沉淀CaSO4

14、轉(zhuǎn)化為CaCO3沉淀。 （2）沉淀的溶解：BaCO3中加入NH4Cl溶液2NH4Cl + BaCO3 = BaCl2 + 2NH3+ CO2+ H2O 易水解的鹽NH4Cl產(chǎn)生的H+與不容性的鹽溶解的CO32結(jié)合生成CO2，使難溶電解質(zhì)的溶解平衡 BaCO3 (s)Ba2+(aq) + CO32 (aq)向溶解方向移動。 （3）強(qiáng)酸的酸式鹽與弱酸鹽的反應(yīng)：2NaHSO4 +Na2CO3 = 2Na2SO4 + CO2+ H2O（4）正鹽與酸式鹽之間的反應(yīng)：Na3PO4 + NaH2PO4= 2Na2HPO4 另外，多離子反應(yīng)分析：兩種試劑混合，同時(shí)存在多個離子反應(yīng)，分析時(shí)可令其中一種離子完全反

15、應(yīng)，然后分析另一種離子反應(yīng)情況。如明礬KAl(SO4)2·12H2O溶液與氫氧化鋇溶液的反應(yīng)。如向1 mol 明礬溶液中加入氫氧化鋇溶液，可假設(shè)鋁離子完全沉淀，則需要?dú)溲趸^1.5 mol，此時(shí)明礬溶液中的硫酸根離子只有1.5 mol沉淀為硫酸鋇，則離子方程式可表示為：Al3+ + 1.5SO42 + 1.5Ba2+ + 3OH= 1.5BaSO4+ Al(OH)3，然后將小數(shù)調(diào)整為整數(shù)即可。假設(shè)硫酸根離子完全沉淀，則需要?dú)溲趸^2 mol，而2 mol氫氧化鋇提供4 mol氫氧根離子，故與1 mol鋁離子恰好完全反應(yīng)生成偏鋁酸跟離子，則離子方程式可表示為：Al3+ + 2SO42 + 2Ba2+ + 4OH= 2BaSO4+ AlO2+ 2H2O；同理可寫出任意比給定物質(zhì)的量之比的反應(yīng)的離子方程式。 六、鏈接高考 【2012年高考安徽卷13】已知室溫下，Al(OH)3的Ksp或溶解度遠(yuǎn)大于Fe(OH)3。向濃度均為0.1mol·L1的Fe(