高中化學(xué)離子反應(yīng)解法的思考

高中化學(xué)離子反應(yīng)解法的思考

溶液中的反應(yīng)是相對(duì)復(fù)雜的。分析中學(xué)階段的離子反應(yīng)問(wèn)題，不應(yīng)太混淆知識(shí)的細(xì)節(jié)，以討論所謂的微觀反應(yīng)。要重視建立模型,形成分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,把相對(duì)復(fù)雜的思考過(guò)程,變得簡(jiǎn)潔、清晰。過(guò)量反應(yīng)是離子反應(yīng)相關(guān)問(wèn)題中最復(fù)雜的部分,前人文獻(xiàn)[1~3]更多的是對(duì)具體例題進(jìn)行解法探討,本文希望能更深入地,對(duì)解法規(guī)律進(jìn)行分類總結(jié)。過(guò)量問(wèn)題分析核心是反應(yīng)物的量的問(wèn)題,如何在多個(gè)量中找到不變量做參考,進(jìn)而去討論變量,是解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵所在。溶液中離子反應(yīng)所涉及的過(guò)量問(wèn)題,一般先分析實(shí)際參加反應(yīng)的離子,再結(jié)合定量問(wèn)題的解題思路,找到可以定量的離子做參照,進(jìn)行定量計(jì)算處理,最后解決相關(guān)問(wèn)題。下面將就此思路對(duì)離子反應(yīng)中三種典型的過(guò)量反應(yīng)問(wèn)題的解法及規(guī)律進(jìn)行分析、總結(jié),并以典型例題進(jìn)行解題方法與規(guī)律的說(shuō)明。1微量問(wèn)題的具體定量化一般離子反應(yīng)中的過(guò)量問(wèn)題,是以離子反應(yīng)相關(guān)知識(shí)為載體,實(shí)質(zhì)還是考查過(guò)量計(jì)算。此類問(wèn)題相關(guān)的題目,題設(shè)條件大多數(shù)僅僅只告訴某反應(yīng)物過(guò)量或少量,解題的關(guān)鍵就是取參照量。一般,我們以量少的反應(yīng)物做參照進(jìn)行討論、計(jì)算。為了簡(jiǎn)便起見,我們將定性的過(guò)量問(wèn)題具體定量化,假設(shè)離子反應(yīng)中不足量的物質(zhì)其物質(zhì)的量為1mol來(lái)分析。解題思路如下:假設(shè)量少的反應(yīng)物的物質(zhì)的量為1mol,過(guò)量反應(yīng)物的物質(zhì)的量為nmol。首先,寫出各反應(yīng)物的電離方程式。之后,由1mol少量反應(yīng)物電離產(chǎn)生的離子開始,定量進(jìn)行離子反應(yīng)。注意,當(dāng)多種離子參加反應(yīng),有時(shí)反應(yīng)過(guò)程中生成的離子還可以與其他離子反應(yīng),我們將反應(yīng)過(guò)程中間得到的離子處理為中間產(chǎn)物,進(jìn)行分步討論。先發(fā)生的離子反應(yīng)按1mol寫出來(lái),再討論中間產(chǎn)物按反應(yīng)量與其他離子進(jìn)一步反應(yīng),最后將各分步反應(yīng)方程式進(jìn)行相加、化簡(jiǎn)、通分取整,得到最終的離子方程式。例1Ca(HCO3)2溶液與NaOH溶液或Ca(OH)2溶液的反應(yīng)。反應(yīng)所涉及各反應(yīng)物電離方程式有:當(dāng)然需要指出的是,雖然離子方程式的書寫結(jié)果相同,但是表達(dá)的意義是不同的。2電子鼻離子方程的建立對(duì)于離子反應(yīng)中有指定要求的過(guò)量問(wèn)題解法,關(guān)鍵是離子反應(yīng)方程式與題目要求量的結(jié)合處理。我們發(fā)現(xiàn),將一般題設(shè)中的定量條件處理為階段性反應(yīng)的定量計(jì)算,思路就會(huì)較清晰,數(shù)學(xué)計(jì)算也比較簡(jiǎn)單。具體解題時(shí),可以假設(shè)指定要求反應(yīng)的物質(zhì)(或離子)為1mol來(lái)進(jìn)行反應(yīng)討論。先寫電離方程式,之后各種離子按要求進(jìn)行反應(yīng)。注意,當(dāng)指定量反應(yīng)外的其他離子也可發(fā)生反應(yīng)時(shí),其物質(zhì)的量的值由指定量反應(yīng)的物質(zhì)(或離子)的物質(zhì)的量來(lái)決定,作為第二階段的問(wèn)題來(lái)討論,其物質(zhì)的量可以先為小數(shù),最后各階段方程式按量相加、化簡(jiǎn)、通分取整,得到最終的離子方程式。例2NaHSO4溶液與Ba(OH)2溶液的反應(yīng),反應(yīng)所涉及各反應(yīng)物電離方程式有:2.1baoh4反應(yīng)的步此題設(shè)條件視為NaHSO4不足,假設(shè)NaHSO4物質(zhì)的量為1mol。首先,1molSO42-需要1molBa2+與之充分反應(yīng),生成1molBaSO4沉淀,此步離子方程式為:SO42-+Ba2+=BaSO4↓。第二階段,1molH+開始反應(yīng),此時(shí)Ba(OH)2電離產(chǎn)生的離子,除1molBa2+按要求反應(yīng)外,還有2molOH-未反應(yīng)。此時(shí)反應(yīng)生成1molH2O,過(guò)量1molOH-,按要求完成反應(yīng)后溶液呈堿性。此步離子方程式為:H++OH-=H2O。合并各步得到最終的離子方程式:2.2ba2++so42-此題設(shè)條件視為Ba(OH)2不足,假設(shè)Ba(OH)2物質(zhì)的量為1mol。首先,2molOH-需要2molH+與之反應(yīng),生成2molH2O,此步離子方程式為:2OH-+2H+=2H2O。第二階段,1molBa2+開始反,而此時(shí)NaHSO4電離產(chǎn)生的離子,除2molH+按要求反應(yīng)外,還有2molSO42-未反應(yīng)。此時(shí)反應(yīng)生成1molBaSO4沉淀,過(guò)量1molSO42-,按要求反應(yīng)完成后溶液溶質(zhì)為Na2SO4。此步離子方程式為:Ba2++SO42-=BaSO4↓。各階段方程式按量進(jìn)行疊加、化簡(jiǎn)、通分取整,得到最終的離子方程式:類似地,可以訓(xùn)練學(xué)生書寫另外兩種情況的離子方程式:(1)向NaHSO4溶液中逐滴滴入Ba(OH)2溶液,直至溶液恰好呈中性;(2)向Ba(OH)2溶液中逐滴滴入NaHSO4溶液,直至Ba2+恰好沉淀完全。3將可能反應(yīng)及微量的離子進(jìn)行社會(huì)主義對(duì)于離子反應(yīng)中復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)相關(guān)的過(guò)量問(wèn)題。若還原劑為2種或2種以上物質(zhì)或離子,則還原性相對(duì)較強(qiáng)的物質(zhì)或離子先被氧化,還原性較弱的物質(zhì)或離子能否繼續(xù)被氧化則需討論第一階段反應(yīng)中氧化劑是否過(guò)量,反之亦然。具體解題分析時(shí),我們一般不會(huì)一次把所有物質(zhì)及相關(guān)離子都寫出來(lái),去討論各種可能反應(yīng)及過(guò)量的問(wèn)題,而是將此類問(wèn)題處理為多階段的分步反應(yīng)和定量計(jì)算。首先,將離子反應(yīng)方程式的書寫處理為求計(jì)量數(shù)的計(jì)算題進(jìn)行分步反應(yīng)和定量計(jì)算,最后將各步反應(yīng)的方程式按分階段計(jì)算所得計(jì)量數(shù)進(jìn)行疊加、化簡(jiǎn)、通分取整,得最終的離子反應(yīng)方程式。例3FeBr2溶液與Cl2的反應(yīng),反應(yīng)所涉反應(yīng)物電離方程式有:FeBr2=Fe2++2Br-,離子的還原性強(qiáng)弱順序?yàn)?Fe2+>Br-。第一階段,Fe2+與Cl2反應(yīng),離子方程式為:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-。只有當(dāng)Fe2+全部反應(yīng)完后,才開始第二階段反應(yīng),Br-與Cl2反應(yīng),離子方程式為:2Br-+Cl2=2Cl-+Br2。假設(shè)1molFeBr2與nmolCl2反應(yīng),隨著n值的變化,溶液中所發(fā)生的離子反應(yīng),可以分為下面三種情況來(lái)討論。3.1離子方程的生成當(dāng)向1molFeBr2溶液中通入nmolCl2時(shí),第一階段,Fe2+恰好完全反應(yīng)或過(guò)量,此時(shí)n≤0.5,nmolCl2全部與Fe2+反應(yīng),沒有Cl2參與第二階段與Br-的反應(yīng),最終的離子方程式為:3.2molfe2++cl2+c的制備.當(dāng)向1molFeBr2溶液中通入nmolCl2時(shí),第一階段,1molFe2+與Cl2反應(yīng),Fe2+物質(zhì)的量不足,1molFe2+與Cl2反應(yīng)生成1molFe3+,此步離子方程式為:Fe2++0.5Cl2=Fe3++Cl-。第二階段,2molBr-與Cl2反應(yīng),Br-足量或恰好完全反應(yīng),按Cl2物質(zhì)的量來(lái)計(jì)算討論。此時(shí)0.5<n≤1.5,在此n值范圍內(nèi)與2molBr-反應(yīng)的Cl2的物質(zhì)的量為(n-0.5)mol,此步離子方程式為:各步疊加后最終的離子方程式為:化簡(jiǎn)、通分取整得最終的離子方程式為:3.3第一階段0.4l當(dāng)向1molFeBr2溶液中通入nmolCl2,1molFe2+和2molBr-都不足,即Cl2足量,此時(shí)n≥1.5。第一階段離子方程式為:Fe2++0.5Cl2=Fe3++Cl-。第二階段離子方程式為:2Br-+Cl2=2Cl-+Br2。各分步方程式按量進(jìn)行疊加、化簡(jiǎn)、通分取整,得到最終的離子方程式為:實(shí)際情況當(dāng)然不會(huì)這么簡(jiǎn)單,但為解題方便我們可以按此思路處理。4u3000結(jié)u2004年上海高考(1)(2001年上海高考)下列反應(yīng)的離子方程式錯(cuò)誤的是()A.向碳酸氫鈣溶液中加人過(guò)量氫氧化鈉:B.等體積等物質(zhì)的量濃度的氫氧化鋇溶液與碳酸氫銨溶液混合:C.氫氧化鋁與足量鹽酸反應(yīng):D.過(guò)量CO2通入氫氧化鈉溶液中:解析:本題中A、D選項(xiàng)屬于一般過(guò)量問(wèn)題,B選項(xiàng)假設(shè)1molCa(HCO3)2參加反應(yīng),最終離子方程式為:2HCO3-+Ca2++2OH-=2H2O+CaCO3↓+CO32-。D選項(xiàng)假設(shè)1molNaOH參加反應(yīng),最終離子方程式為:CO2+OH-→HCO3-。本題答案為D。(2)(2003年上海高考)下列離子方程式中正確的是()A.過(guò)量的NaHSO4與Ba(OH)2溶液反應(yīng):B.NH4HCO3溶液與過(guò)量NaOH溶液反應(yīng):C.苯酚鈉溶液中通入少量CO2:D.FeBr2溶液中通入過(guò)量Cl2:解析:本題中A選項(xiàng)屬于一般過(guò)量問(wèn)題,D選項(xiàng)屬于可處理為計(jì)算題的過(guò)量問(wèn)題。A選項(xiàng)假設(shè)1molBa(OH)2參加反應(yīng),最終離子方程式為:Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O。D選項(xiàng)假設(shè)1molFeBr2參加反應(yīng),最終離子方程式為:2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-。本題答案為C。(3)(2006年上海高考)下列離子方程式中正確的是()A.H2SO4與Ba(OH)2溶液反應(yīng):B.Ca(HCO3)2與過(guò)量Ca(OH)2溶液反應(yīng):C.Na2CO3溶液中通入少量CO2:D.CH3COOH溶液與NaOH溶液反應(yīng):解析:本題中B選項(xiàng)屬于一般過(guò)量問(wèn)題,B選項(xiàng)可假設(shè)1molCa(HCO3)2參加反應(yīng),最終離子方程式為:OH-+HCO3-+Ca2+=H2O+CaCO3↓。本題答案為A、C(4)(2011年上海高考)在復(fù)鹽NH4Fe(SO4)2溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液,可能發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式是()解析:本題屬于有指定要求的過(guò)量問(wèn)題。