離子互換反應(yīng)
銅臭 / 2022-07-21
電解質(zhì)在溶液中的反應(yīng),實質(zhì)上是離子間的反應(yīng)。 這種反應(yīng)既包括反應(yīng)前后元素的化合價有改變的氧化還原反應(yīng),又包括反應(yīng)前后元素的化合價沒有改變的離子互換反應(yīng)——復(fù)分解反應(yīng)。這里只討論后一類反應(yīng).
一、離子反應(yīng)方程式
用離子表示的化學反應(yīng)方程式稱為離子反應(yīng)方程式。離子反應(yīng)方程式和分子方程式不同,它已不是表示一定物質(zhì)之間的某個反應(yīng),而是代表所有同一類型的反應(yīng)。例如NaCl 溶液與AgNO?溶液混合生成AgCl↓時,起反應(yīng)的是Ag?和Cl?,此反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為:
Ag?+Cl?=AgCl↓
此離子反應(yīng)方程式不僅是NaCI和AgNO?間的反應(yīng),而且它也代表任何可溶性銀鹽和可溶性氯化物之間的普遍反應(yīng)。離子反應(yīng)方程式不僅比分子方程式簡化,而且更能表示出電解質(zhì)溶液中化學反應(yīng)的本質(zhì)。
寫離子反應(yīng)方程式的方法與步驟如下:
(1)先以分子形式寫出方程式;
(2)將反應(yīng)物與產(chǎn)物中弱電解質(zhì)及難溶的物質(zhì)或氣體仍保留分子的形式,而將易溶的強電解質(zhì)寫成離子的形式;
(3)消去不參加反應(yīng)的離子,即消去方程式兩邊相同的離子;
(4)最后檢查方程式兩邊原子數(shù)和電荷數(shù)是否相等。
如上述NaCl和AgNO?的反應(yīng):
(1) NaCI+AgNO?= AgCl↓+ NaNO?
(2) Na?+Cl?+Ag?+NO??=AgCl↓+ Na?+NO??
(3)Ag?+Cl?=AgCl↓
又如,寫出CaCO?和HCl反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式的步驟如下:
(1) CaCO?+2HCl=CaCl?+H?O+CO?↑
(2) CaCO?+2H?+2Cl?=Ca²?+ 2Cl?+H?O+CO?↑
(3) CaCO?+2H?=Ca²?+H?O+CO?↑
在寫離子反應(yīng)方程式時,除了要知道那些物質(zhì)是弱電解質(zhì)和氣體外,還須知道那些物質(zhì)是難溶于水的。在熟練掌握物質(zhì)的性質(zhì)和書寫離子方程式的方法后,也可以一步寫出離子反應(yīng)方程式。
二、進行離子互換反應(yīng)的條件
離子互換反應(yīng)能否進行,與其反應(yīng)物、生成物的溶解度和電離度有關(guān)。凡是能生成一種更弱的電解質(zhì)或難溶的沉淀、或易揮發(fā)性物質(zhì)的反應(yīng),都能進行到比較完全的程度。
(1)生成弱電解質(zhì)(水、弱酸、弱堿)的反應(yīng):
例如 HCI+NaOH=NaCl+H?O
離子反應(yīng)方程式H?+OH?=H?O
上述離子反應(yīng)方程式表示強酸與強堿的中和反應(yīng)。它為什么 能夠發(fā)生?其原因是由于酸中的H?和堿中的OH?結(jié)合生成了 難電離的水分子,使溶液中H?和OH?離子濃度降低,因此反應(yīng)能夠進行得比較完全。
如果反應(yīng)物之一是弱電解質(zhì),而生成物中有一個是比它更弱的電解質(zhì)時,反應(yīng)仍可進行。
例如 HAc+NaOH=NaAc+H?O
離子反應(yīng)方程式 HAc+OH?=Ac?+H?O
這個反應(yīng)所以能發(fā)生,是因為H?O是比HAc更弱的電解質(zhì)。
(2)生成沉淀的反應(yīng):
例如 Na?CO?+CaCl?=CaCO?↓+2NaCI
離子反應(yīng)方程式 Ca²?+CO?²?=CaCO?↓
由于生成了難溶于水的CaCO?沉淀,溶液中Ca²?和CO?²?離子的濃度不斷降低,使反應(yīng)進行得較完全。
如果反應(yīng)物之一是難溶物質(zhì),而生成物中有一一個是比它更難溶時,反應(yīng)也仍然可以進行。例如:
CaSO?↓+BaCl?=BaSO?↓+CaCl?
離子反應(yīng)方程式 CaSO?↓+Ba²?= BaSO?↓+Ca²?
從上式中可以看出,由于BaSO?的溶解度比CaSO?的溶解度小得多,故上述反應(yīng)可以進行,使沉淀物轉(zhuǎn)化。
(3)生成易揮發(fā)性物質(zhì)的反應(yīng):
例如Na?S+2HCl=2NaCl+H?S↑
離子反應(yīng)方程式 S²?+2H?=H?S↑
由于生成的H?S氣體從溶液中不斷逸出,使溶液中H?和S²?離子的濃度不斷降低,而使反應(yīng)進行得較完全。
如果生成物都是易溶于水的強電解質(zhì),可以認為反應(yīng)不發(fā)生。例如:
KNO?+NaCI=NaNO?+ KCI
即 K?+NO??+Na?+Cl?= Na?+NO??+K?+Cl?
混合前后溶液中存在的都是K?、Na?、NO??、Cl?四種離子,可見未發(fā)生化學反應(yīng)。
綜合上述各種離子反應(yīng)的例子,可以得出溶液中發(fā)生離子互換反應(yīng)的必要條件是:能生成一種弱電解質(zhì)(或更弱的電解質(zhì))、沉淀(或更難溶的沉淀)和易揮發(fā)性物質(zhì)。若不生成這類物質(zhì),反應(yīng)也就不發(fā)生。
我們掌握了離子反應(yīng)的規(guī)律,就能檢驗?zāi)承╇x子是否存在。例如檢驗水中是否有SO?²?,就先使溶液呈酸性,再加入BaCl?溶 液,如果生成白色沉淀,則表示水中有 SO?²?,這是因為水中的SO?²?與Ba²?發(fā)生了離子反應(yīng):
SO?²?+Ba²?=BaSO?↓(白)
待試溶液必須呈酸性,以免其它離子的干擾。如有CO?²?存在時, 和Ba²?作用生成白色BaCO?沉淀。但在酸性溶液中,CO?²?與H?作用生成CO?↑,而不能生成BaCO?沉淀。