1、高中化学中与量有关的离子反应何宏力（武岭中学 315502）摘 要 内容。关键词 量 离子反应 氧化还原反应由于浙江新高考的改革，在考察学生对于化学反应理解上更加注重了在离子反应方程式中量的问题，对于学生来说要求较高，一方面要知道反应的先后顺序并且涉及到了计算的问题，往往很难把握，所以本人通过对教科书的研究再结合日常教学，本文对于怎样准确书写与量有关的化学离子反应方程式做了分析。1 少量过量的问题1.1 将 CO2 通入碱溶液(或盐溶液 )在书写这种类型的离子方程式时，要求学生明确：CO 2 气体量的多少决定生成物是碳酸正盐还是酸式盐。若 CO2 过量，对应的生成物是碳酸氢盐；若 CO2 少量
2、，则对应的生成物一般是碳酸正盐。例如：过量 CO2 通入氢氧化钠溶液中： OH +CO2=HCO3在澄清石灰水中通入少量的二氧化碳 ：Ca 2+ + 2OH- + CO2 = CaCO3+ H2O 次氯酸钙溶液中通入过量二氧化碳：Ca2+2ClO-+2H2O+2CO2 = Ca2+ + 2HCO3-+2HClO几个特殊反应：向饱和的 Na2CO3 溶液中通入过量的 CO22Na+ + CO32- + CO2 + H2O2NaHCO 3【碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠的溶解度】苯酚钠溶液通入少量（过量）CO 2 ： O CO 2H 2O OH HCO 3已知 Ka(HClO) Ka2(H2CO3)，
3、则次氯酸钠溶液中通入 CO2时的离子反应也与 CO2的用量无关，产物应为 HCO3- 。2ClO CO 2(少量)H 2O = CO 2HClO（）实际上涉及到弱酸的酸性强弱或者弱酸根离子结合质子的能力强弱的比较问题；类似的还有 HCO3-与 AlO2-不能在水溶液中大量共存的问题 【 酸性：HCO 3- 大于 Al(OH)3】 ，二者发生反应 HCO3-+AlO2-+H2O= Al(OH)3 + CO32-。1.2 将 SO2 通入碱溶液(或盐溶液)将 SO2 气体通入碱溶液。情况与 CO2 类似例如：用氨水吸收过量的二氧化硫： NH3H2O+SO2NH 4+ + HSO3-将 SO2 气体
4、通入盐溶液。由于生成的 SO32-（或 HSO3-）具有比较强的还原性，当生成的另一种物质具有氧化性时，不可忽略两者之间发生的氧化还原反应。例如：向 Ca(ClO)2 溶液中通入二氧化硫：Ca 2 2ClO SO 2H 2OCaSO 32HClO上述离子反应方程式的错误之处在于忽略了 SO32-与 HClO 因发生氧化还原反应不能共存。分析：二氧化硫首先与水反应生成 H2SO3 而 H2SO3 的酸性比 HClO 的算性强，所以会和次氯酸钙反应生成次氯酸。而次氯酸又具有强氧化性，会把 CaSO3 氧化成 CaSO4 而次氯酸自己却被还原成 HCl少量 SO2 通入 Ca（ClO） 2-化学方程
5、式: 3Ca(ClO)2+2SO2+2H2O=2CaSO4+CaCl2+4HClO离子方程式: Ca2+ + 3ClO + SO2 + H2O = CaSO4 + Cl + 2HClO 过量 SO2 通入 Ca（ClO） 2:化学方程式： Ca(ClO)2+2SO2+2H2O=CaSO4+H2SO4+2HCl离子方程式: Ca2+ + 2ClO + 2SO2 + 2H2O = CaSO4 + SO42+4 H+ + 2Cl 1.3 酸式盐溶液与强碱溶液的反应酸式盐与强碱所含阳离子相同(此时，离子方程式的书写与量无关)具有相同阳离子的酸式盐与碱溶液混合，实质是碱电离产生的 OH-与 HCO3-电
6、离产生的H+结合成水，同时生成相应的碳酸正盐。例如：向饱和碳酸氢钙溶液中加入饱和氢氧化钙溶液Ca2+HCO 3- +OH- =CaCO3H 2O 向碳酸氢钠溶液中加入氢氧化钠溶液HCO 3- + OH- = CO32- + H2O酸式盐与强碱所含阳离子不同【基本方法：设“1”法，即设少量物质或不足量物质或定量物质为 1mol，足量或过量物质按需所取；反应的基本顺序是先中和（即 HCO3- + OH- = CO32- + H2O）后沉淀。 】例如：澄清石灰水与少量小苏打溶液混合：Ca 2 十 OH HCO 3 CaCO 3H 2O向碳酸氢钙溶液中加入过量氢氧化钠Ca2 2HCO 3 2OH Ca
7、CO 32H 2OCO 32过 量 的 NaHSO4 与 Ba(OH)2 溶 液 反 应 ： Ba2 2OH 2H SO42 BaSO4 2H2OMg(HCO 3)2 溶液与石灰水反应。【注意：MgCO 3 溶解度大于 Mg(OH)2 溶解度】石灰水少量时：Ca 2+ 2HCO3-2OH -Mg 2+MgCO3+CaCO 32H 2O石灰水过量时：2Ca 2+ 2HCO 3-4OH -Mg 2+=Mg(OH)22CaCO 32H 2O3.有特殊条件限制的盐和碱溶液反应的几个特殊情形：明矾和氢氧化钡溶液的反应硫酸铝和氢氧化钡溶液的反应N aHSO4与 Ba(OH)2溶 液 的 反 应 。14 可
8、溶性铝盐与强碱（或弱碱）溶液之间的反应关于这种类型的离子方程式书写时，要求学生把握以下几点：经常出现的可溶性弱碱是 NH3H2O，书写离子方程式时不能拆；Al（OH ） 3 具有两性，既溶于强酸又溶于强碱，但不溶解于弱酸碳酸也不能溶于弱碱 NH3H2O。例如：在氯化铝溶液中加入过量氨水： Al3+3OH- Al(OH) 3硝酸铝溶液中加入过量氨水：Al 3+4NH3H2O=AlO2 +4NH4+2H2O向明矾溶液中逐滴加入 Ba(OH)2 溶液至 Al3+刚好沉淀完全：Ba2+ + SO42- + Al3+ + 3OH- = BaSO4 + Al(OH)3上述三个离子反应方程式都存在错误，反应
9、和都错在忽略了氨水是弱碱；而在反应中，当 Al3+刚好沉淀完全时，参加反应的明矾与 Ba(OH)2 物质的量之比为 2：3 。1.5 可溶性偏铝酸盐与强酸（或弱酸）溶液之间的反应如偏铝酸钠溶液与盐酸（稀硫酸、硝酸） 、二氧化碳的水溶液的反应例：向 NaAlO2溶液中通入 CO2气体。分析 NaAlO 2和 H2O、CO 2反应生成 Al(OH)3和 Na2CO3；Al(OH) 3具有两性但不与 H2CO3反应，而生成的 Na2CO3 能与 H2O、CO2 继续反应，生成 NaHCO3。当 CO2不足时，反应生成 Al(OH)3沉淀和 Na2CO3，反应的离子方程式为：2AlO2-+3H2OCO
10、 2=2Al(OH)3+CO 32-当 CO2过量时，反应生成 Al(OH)3沉淀和 NaHCO3，反应的离子方程式为：AlO2-2H 2OCO 2=Al(OH)3HCO 3-2 定量中的离子反应在这个问题中除了非氧化还原反应以外，氧化还原反应中也经常涉及到定量中的离子反应式的判断。例如：FeBr 2溶液与 Cl2之间的反应(FeI 2溶液与 Cl2之间的反应)由于氯气是一种强氧化剂，而溴化亚铁溶液中的 Fe2+和 Br-又具有比较强的还原性，其还原性 I-Fe 2+Br -。因此将氯气通入一定量的溴化亚铁溶液时，可先后把 Fe2+氧化成Fe3+ ，把 Br-氧化成 Br2 。也就是说，在书写
11、这两种物质发生反应的离子方程式时，一定要注意氯气的量。FeBr 2 溶液中通入过量 Cl2： 2Fe2 2Br 2Cl 22Fe 3 Br 24Cl 从表面看，上述反应无论是产物还是各种守恒都无懈可击。但由于氯气过量,参加反应的离子数目之比必须符合这种反应物的化学式，即 Fe2 和 Br 离子数目之比为 1：2，而不是现在的 1：1。将 0.5 mol Cl2 通入到含 1 mol FeBr2 的溶液中：Cl 22Fe 2 =2Fe3 2Cl 根据得失电子守恒，0.5 mol Cl2 只能将还原性相对较强的 1 mol Fe2 首先氧化，离子方程式正确。由于这类问题在知道化学反应以及先后顺序的
12、基础上，还考察了量的计算问题，需要比较强的分析能力，而学生在碰到具体题目时往往思路比较混乱，经常出现无从下手的局面，或者说找不到入手点，所以我在教学过程中以近两次浙江省化学学考选考为例来教学生怎样精确的书写或判断离子反应。（2016 年 4 月 24 题）向 amolNaOH 的溶液中通入 bmolCO2，下列说法不正确的是A当 a2b 时，发生的离子反应为： 2OH-+CO2=CO32-+H2OB当 a2b 时，发生的离子反应为： OH-+CO2=HCO3-C当 2a=3b 时，发生的离子反应为： 3OH-+2CO2=CO32-+ HCO3-+H2OD当 0.5aI。向含 a mol KI
13、和 a mol K2SO3 的混合液中通23入 b mol Cl2 充分反应 (不考虑 Cl2 与 I2 之间的反应) 。下列说法不正确的是A当 ab 时，发生的离子反应为 SO +Cl2+H2O = SO +2H+2Cl23 24B当 5a=4b 时，发生的离子反应为4SO +2I+5Cl2+4H2O = 4SO +I2+8H+10Cl23 24C当 ab a 时，反应中转移电子的物质的量 n(e)为 a moln(e )3a mol32D当 ab a 时，溶液中 SO 、I 与 Cl的物质的量之比为 a：(3a2b) ：2b32 24本题可以用上述的方法做相似的分析。在教学中我还举例了这样
14、的一个题目：在 1 升含有 NH4HSO4 、AlCl 3 各 1 摩尔的溶液中缓慢滴加 1 摩尔每升的氢氧化钠溶液，试在图中画出加入氢氧化钠体积和沉淀物质的量的关系。并且在图中不同的点书写离子方程式，在这个问题上也考察了离子的酸碱性与反应先后的问题。为了获得更深一步的训练，我自己又编了一道题目如下：现有 1L 含 3molKMnO4、3molH 2SO4 的溶液。向其中逐滴加入较浓的 Na2SO3 溶液（体积改变忽略不计） 。已知： MnO4 在酸性条件下被还原成 Mn2+，中性或弱碱性环境中还原为 MnO2，强碱性（OH 大于 1mol/L）环境中还原为 MnO42 ，下列说法正确的是 （
15、 ）A. KMnO4 恰好反应完时溶液中有 MnO42BKMnO 4 恰好反应完时溶液中 c(SO42 )为 6.5 mol/LC当加入 4mol Na2SO3 溶液呈酸性DKMnO 4 恰好反应完时 c(Mn2+) ：(OH )=1：1【解析】答案 C本题先后所发生的离子反应为2MnO 4 + 6H+ + 5 SO32 =2 Mn2+ + 5 SO42 + 3H2O2MnO 4 + 3 SO32 +H2O = 2MnO2 +3 SO42 + 2OH2MnO 4 + SO32 + 2OH = 2MnO42 + SO42 + H2O由于 H+有 6mol，在第一步反应中全部消耗，并且消耗了 2m
16、ol KMnO4，在第二步反应中还剩 1 molKMnO4， 会反应生成 2molOH 。最终 OH 浓度刚好为 1mol/L，所以不会发生第三步反应，A 错误。B 选项没有算上原溶液中 SO42 的量，错误。C 选择中，当加入 5mol SO32 时溶液才呈中性，4mol 时 H+还剩 1mol,正确。D 选项应该是 2：1.本题设计上同样反应出量的不同造成不同的离子方程式，以及定量的计算问题。在这基础上引入了在同一种物质加入时不光发生了氧化还原反应，而且对溶液的酸碱性也产生了变化，而不同的酸碱性条件下同种反应物发生不同的离子反应，相对要求较高，并且在选项上设计了一个陷阱，就是 B 选项原溶液中 SO42 的量也要算上。所以在最终的教学过程中展示了以下方法总结：1 先确定反应的先后顺序从酸碱性角度，比如碱加入先与酸性强的离子先反应。从氧化还原的角度考虑，比如加入氧化剂先与还原性强的离子先反应。2 再通过表格的形式确定反应物和产物量的比例。参考文献1 2016 年 4 月和 10 月浙江省学考选考试题
