2025届高三化学一轮复习必修一 知识清单 离子反应、氧化还原
2025-03-10
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内容正文:
编号2 离子反应、离子共存和检验、氧化还原
知识点一 电解质及其电离
1.电解质及分类
(1)电解质与非电解质
(2)强电解质与弱电解质
(1)电解质和非电解质都属于化合物,单质、混合物既不是电解质,也不是非电解质。
(2)有些化合物的水溶液虽然能导电,但溶液中导电的离子不是其自身电离产生的,故这些化合物不属于电解质,而属于非电解质,如SO2、NH3等。
(3)电解质的强弱与物质溶解性无关,溶解度小的物质易被误认为是弱电解质。如BaSO4、AgCl等在水溶液中的溶解度很小,但溶解部分完全电离,因此属于强电解质。
(4)溶液导电性强弱与自由离子的浓度及离子所带的电荷数有关,与电解质强弱无直接关系。
温馨提示
(1)常见的强酸和弱酸
强酸
HNO3、H2SO4、HClO4、HCl、HBr、HI
弱酸
H2CO3、H2SiO3、CH3COOH、H2C2O4、HClO、HF、H2S、H2SO3
(2)常见的强碱和弱碱
强碱
NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2
弱碱
NH3·H2O、Mg(OH)2、Fe(OH)3
2.电解质导电的原因——电离
(1)概念:电解质在水溶液中或熔融状态下,离解成自由移动的离子的过程。
(2)电离条件:酸的电离条件是溶于水,盐和碱的电离条件是溶于水或熔融。
3.电离方程式的书写
(1)强电解质的电离方程式中,用“===”连接,弱电解质(包括弱酸的酸式酸根)的电离方程式中,用“⇋”连接。例如 Na2SO4:Na2SO4===2Na++SO; HClO:HClO ⇋H++ClO-。
(2)多元弱酸的电离分步书写,多元弱碱的电离一步写完。例如
H2CO3:H2CO3 ⇋H++HCO,
HCO ⇋H++CO ;
Fe(OH)3:Fe(OH)3 ⇋Fe3++3OH-。
(3)酸式盐的电离,强酸酸式盐与弱酸酸式盐的阴离子电离方式不同。例如
NaHSO4:NaHSO4===Na++H++SO;
NaHCO3:NaHCO3===Na++HCO、
HCO ⇋H++CO。
【知识小练】
1.下列物质中,含有自由移动的Cl-的是( )
A.KClO3 B.液态HCl C.MgCl2溶液 D.NaCl晶体
2.向一定体积的稀硫酸中逐滴加入Ba(OH)2溶液,测得混合溶液的导电能力随时间变化的曲线如图所示,下列说法一定正确的是( )
A.XY段溶液的导电能力不断减弱,说明Ba(OH)2不是电解质
B.a时刻表明参加反应的两种溶液的体积相等
C.Y处溶液的导电能力约为0,此时反应的沉淀量最大
D.YZ段溶液的导电能力不断增大,是由于H2SO4电离出的离子导电
3.如图所示为几种导电性变化图像,把符合要求的图像字母填在相应的题目后面的括号中。
(1)向H2S溶液中通入Cl2直至过量。( ) (2)向AgNO3溶液中通入少量HCl。( )
(3)向氨水中通入HCl直至过量。( ) (4)向NaOH溶液中通入少量Cl2。( )
(5)向饱和石灰水中不断通入CO2。( )
知识点二 离子反应和离子方程式
1.离子反应
(1)概念:在溶液中有离子参加或生成的反应。
(2)本质:反应物中某些离子的浓度减小。
(3)类型
2.离子方程式
(1)概念及意义
用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子。离子方程式不仅可以表示某一个具体的化学反应,还可以表示同一类型的离子反应。
(2)书写步骤(以CaCO3与盐酸的反应为例)
(3)物质的“拆分”原则
书写离子方程式时,氧化物、过氧化物、弱电解质、多元弱酸的酸根离子、沉淀、气体、非电解质在离子方程式中均不能拆分,易电离的强电解质(强酸、强碱、大多数可溶性盐)拆成离子形式。
①常见的强酸、弱酸
强酸
HNO3、H2SO4、HClO4、HCl、HBr、HI,浓盐酸、浓硝酸在离子方程式中可拆,浓硫酸一般不拆
弱酸
H2CO3、H2SiO3、CH3COOH、H2C2O4、HClO、HF、H2S、H2SO3
②常见的强碱、弱碱
强碱
NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2
弱碱
NH3·H2O、Mg(OH)2、Fe(OH)3
③酸式盐
a.弱酸的酸式酸根离子不能拆开,如HCO、HS-、HSO等;
b.强酸的酸式酸根离子(如HSO)在水溶液中写成拆分形式,如NaHSO4应写成Na+、H+和SO;而NaHSO4在熔融状态下HSO不能拆开,应写成Na+和HSO。
④微溶物在离子方程式中的书写方法
微溶物出现在反应物中时,澄清溶液可以拆,悬浊液不可拆;微溶物出现在生成物中时当沉淀处理,不可拆。
如澄清石灰水与盐酸反应的离子方程式:H++OH-===H2O;
用石灰乳制漂白粉的离子方程式:Ca(OH)2+Cl2===Ca2++Cl-+ClO-+H2O。
[名师点拨] 氨水作为反应物,书写成NH3·H2O;氨水作为生成物,若有加热条件或在浓溶液中生成,则书写成NH3↑+H2O,若无加热条件或在稀溶液中生成,则书写成NH3·H2O。
知识点三 与量有关的离子方程式的书写
一、连续反应型离子方程式的书写
1.反应特点
反应生成的离子因又能跟剩余(过量)的反应物继续反应而跟用量有关。
3.写出下列反应的离子方程式。
(1)酸性氧化物与碱溶液反应。如CO2通入NaOH溶液中
①CO2少量:
②CO2过量:
类似该反应的还有SO2与NaOH等碱溶液的反应。
(2)AlCl3溶液和NaOH溶液反应
①NaOH少量:
②NaOH足量:
类似该反应的还有Na2CO3溶液或NaAlO2溶液与稀盐酸的反应。
(3)Fe与稀硝酸反应
①Fe少量:
②Fe足量:
[方法技巧] “分步书写”法
如向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液,可按照反应顺序分别写出两步反应:
①Al3++3OH-===Al(OH)3↓,
②Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O,
由①+②可得:Al3++4OH-===AlO+2H2O。
二、反应先后型离子方程式的书写
1.反应特点
一种反应物的两种或两种以上的组成离子,都能跟另一种反应物的组成离子反应,但因反应顺序不同而跟用量有关。
2.常见类型
(1)氧化还原型:如向FeBr2溶液中通入少量Cl2:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
常见还原性离子还原性强弱顺序:S2->SO>I->Fe2+>Br-。
常见氧化性离子氧化性强弱顺序:MnO(H+)>NO(H+)>Fe3+>Cu2+。
(2)非氧化还原型:如向含有Na+、OH-、CO、AlO的溶液中逐滴滴加盐酸,按等物质的量浓度溶液的碱性强弱顺序:NaOH>NaAlO2>Na2CO3,可知反应的先后顺序为OH-、AlO、CO、HCO、Al(OH)3。
类似该反应的还有NH4HSO4溶液或NH4Al(SO4)2溶液与NaOH溶液反应。
[方法技巧] “假设定序”法
这类反应只要明确离子反应的先后顺序,书写也就迎刃而解了。在不明确离子反应的先后顺序时,可假设Cl2先与Br-反应,则生成的溴单质还要氧化Fe2+生成Fe3+,这样即可确定Cl2先与Fe2+反应,后与Br-反应,然后再根据量的关系书写即可。
三、离子配比型离子方程式的书写
1.反应特点
当一种反应物中有两种或两种以上组成离子参与反应,因其组成比例不协调(一般为复盐或酸式盐),当一种组成离子恰好完全反应时,另一种组成离子不能恰好完全反应(有剩余或不足)而跟用量有关。
2.写出下列反应的离子方程式。
(1)Ca(OH)2溶液与NaHCO3溶液反应
①NaHCO3溶液少量:
②NaHCO3溶液足量:
类似该反应的还有Ca(HCO3)2溶液与NaOH溶液反应。
(2)NaHSO4溶液与Ba(OH)2溶液反应
①加Ba(OH)2溶液至SO恰好沉淀:
②加Ba(OH)2溶液至溶液呈中性:
[方法技巧] “少定多变”法
(1)根据相对量将少量物质定为“1 mol”,若少量物质有两种或两种以上离子参加反应,则参加反应离子的物质的量之比与物质组成之比相符。
(2)依据少量物质中离子的物质的量,确定过量物质中实际参加反应的离子的物质的量。
(3)依据“先中和后沉淀”的思路正确书写离子方程式。
【知识小练】
1.下列物质性质实验对应的离子方程式书写正确的是( )
A.铁与稀硫酸反应:2Fe+6H+2Fe3++3H2↑
B.CuCl2溶液中通入硫化氢:Cu2++S2-CuS↓
C.SO2通入酸性KMnO4溶液中:5SO2+4H++2Mn5S+2Mn2++2H2O
D.Na2S2O3溶液中加入稀硫酸:S2+2H+SO2↑+S↓+H2O
2.(2024·河北石家庄模拟)下列反应的离子方程式正确的是( )
A.用Ca(ClO)2溶液吸收过量SO2:ClO-+SO2+2OH-Cl-+S+H2O
B.向O中投入Na2O2固体:2O+2Na2O24Na++4OH-+18O2↑
C.向CuSO4溶液中通入H2S:Cu2++S2-CuS↓
D.利用MnO2和浓盐酸反应制备Cl2:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
3.下列物质性质实验对应的反应方程式或离子方程式书写正确的是( )
A.向稀硝酸中滴加Na2SO3溶液:S+2H+SO2↑+H2O
B.用醋酸和淀粉-KI溶液检验加碘盐中的I:I+5I-+6H+3I2+3H2O
C.用碳酸氢钠溶液检验水杨酸中的羧基:+HC+H2O+CO2↑
D.向Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2:2[Al(OH)4]-+CO22Al(OH)3↓+C+H2O
4.海水中含有80多种元素,是重要的物质资源宝库,同时海水具有强大的自然调节能力,为解决环境污染问题提供了广阔的空间。
(1)①已知不同pH条件下,水溶液中碳元素的存在形态如下图所示。下列说法不正确的是________(填字母)。
a.pH=8时,溶液中含碳元素的微粒主要是HCO
b.A点,溶液中H2CO3和HCO浓度相同
c.当c(HCO)=c(CO)时,c(H+)>c(OH-)
②向上述pH=8.4的水溶液中加入NaOH溶液时发生反应的离子方程式是________________________________________________________________________。
(2)海水pH稳定在7.9~8.4之间,可用于烟道气中CO2和SO2的吸收剂。
①海水中含有的OH-可以吸收烟道气中的CO2,同时为海水脱钙,生产CaCO3。写出此反应的离子方程式:_____________________________________。
②已知:25 ℃时,H2CO3电离平衡常数K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11;
H2SO3电离平衡常数K1=1.5×10-2 K2=6.0×10-8。
海水中含有的HCO可用于吸收SO2,该过程的离子方程式是________________________________________________________________________。
(3)洗涤烟气后的海水呈酸性,需处理后再排放。与新鲜海水混合同时鼓入大量空气排出部分CO2,是一种有效的处理方式。
①通入O2可将酸性海水中的硫(Ⅳ)氧化,该反应的离子方程式是________________________________________________________________________。
②上述方式使处理后海水pH升高的原因是________________________________________________________________________。
解析:(1)①由图示可知,在pH=8的溶液中含碳元素的微粒主要是HCO,故a正确;A点,溶液中CO2和H2CO3的浓度之和与HCO浓度相同,故b错误;由图示可知当c(HCO)=c(CO)时,溶液显碱性,即c(H+)<c(OH-),故c错误;②pH=8.4的水溶液中主要存在的是HCO,则加入NaOH溶液时发生反应的离子方程式是HCO+OH-===CO+H2O。(2)①用含Ca2+的碱性溶液吸收CO2生成CaCO3和水,反应的离子方程式为CO2+2OH-+Ca2+===CaCO3↓+H2O。②已知:25 ℃时,H2CO3电离平衡常数K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11,H2SO3电离平衡常数K1=1.5×10-2、K2=6.0×10-8,则酸性:H2SO3>H2CO3>HSO>HCO,则用含有HCO的溶液吸收SO2,发生反应的离子方程式是SO2+HCO===CO2+HSO。(3)①洗涤烟气后的海水呈酸性,+4价的S在溶液中的存在形式为HSO,有较强还原性,在酸性条件下可被O2氧化为SO,发生反应的离子方程式是O2+2HSO===2SO+2H+。②通入的新鲜海水是碱性的,可中和酸性海水,另外鼓入空气排出了部分CO2,两者均可以使处理后海水pH升高。
答案:(1)①bc ②HCO+OH-===CO+H2O
(2)①CO2+2OH-+Ca2+===CaCO3↓+H2O ②SO2+HCO===CO2+HSO (3)①O2+2HSO===2SO+2H+ ②碱性海水的中和及稀释作用,鼓入空气排出了部分CO2(写出任意一点即可)
知识点四 离子共存
1.离子共存的本质
几种离子在同一溶液中能大量共存,就是指离子之间不发生任何反应;若离子之间能发生反应,则不能大量共存。
2.离子不能大量共存的四类反应
(1)复分解反应
①H+与弱酸根离子如 C 、 HC 、S、HS、[Al(OH)4]-、Si等生成弱酸。
②OH-与弱碱阳离子如 N 、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Cu2+等生成弱碱;OH-与酸式酸根离子如 HC 、HS、HS-等生成水。
③生成沉淀,如Ba2+与C、S、Si、P等生成沉淀。
(2)氧化还原反应
强氧化性与强还原性的离子(或分子)在溶液中会发生氧化还原反应而不能大量共存。
判断下表中所列离子能否发生氧化还原反应,能反应的打“√”,不能反应的打“×”。
还原性离子
氧化性离子
S2-
S
I-
Fe2+
Br-
Cl-
Mn(H+)
√
√
√
√
√
√
ClO-
√
√
√
√
√
√
(酸性)
N(H+)
√
√
√
√
—
—
Fe3+
√
√
√
×
×
×
(3)水解相互促进
①常见的因发生相互促进的水解反应而不能大量共存的离子如下:
a.Al3+与 C 、 HC 、S2-、HS-、[Al(OH)4]-、Si。
b.Fe3+与C、HC、[Al(OH)4]-、Si。
②N与CH3COO-、C、HC、S2-等能发生相互促进的水解反应,但不完全,仍能大量共存。
(4)络合反应
①Fe3+与SCN-因生成 Fe(SCN)3 而不能大量共存。
②Ag+与NH3·H2O因生成 [Ag(NH3)2]+ 而不能大量共存。
③Cu2+与NH3·H2O因生成 [Cu(NH3)4]2+ 而不能大量共存。
温馨提示
(1)在做有关离子共存题目时,还应注意题干中的“关键词”,如
①“一定大量共存”还是“可能大量共存”。
②“透明溶液”还是“无色透明溶液”,如CuSO4溶液为蓝色透明溶液,NaCl溶液为无色透明溶液。
③“酸性”“碱性”或其他指定离子。
(2)常见的有色离子
离子
Cu2+
Fe2+
Fe3+
Mn
[Fe(CN)6]3-
Cr
Cr2
颜色
蓝色
浅绿色
黄色
紫红色
黄色
黄色
橙色
【知识小练】
一、离子能否大量共存的判断
1.下列各组离子在指定的溶液中能大量共存的有 (填序号)。
①=10-12的溶液中:Na+、K+、Si、C
②含有大量Fe2+的溶液中:K+、Fe3+、[Fe(CN)6]3-、S
③无色溶液中:K+、S、Cr2、Na+
④滴入KSCN溶液显红色的溶液中:N、Mg2+、S、Cl-
⑤滴加甲基橙试剂显红色的溶液中:Na+、Fe2+、Cl-、N
⑥在c(Fe3+)=1 mol·L-1的溶液中:K+、N、SCN-、N
⑦中性溶液中:Al3+、Fe3+、S、Cl
⑧=1×10-13 mol·L-1的溶液中:N、Ca2+、Cl-、N
⑨水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1的溶液中:N、K+、S2、Cl-
⑩含H2O2的溶液中:Fe2+、S、N、I-
二、离子不能大量共存的原因分析
2.指出下列离子组不能大量共存的原因。
(1)Na+、OH-、S、Fe3+ 。
(2)含有大量Fe3+的溶液:Na+、SCN-、Cl-、I-
(3)常温下,pH=12的溶液:K+、Cl-、S、Si、Ca2+
(4)c(H+)=0.1 mol·L-1的溶液:Na+、N、S、S2
(5)使pH试纸显蓝色的溶液中:Cu2+、N、Fe3+、S 。
(6)与铝粉反应放出氢气的无色溶液中:N、Al3+、Na+、S
(7)pH=0的溶液中:Al3+、N、Ca2+、ClO- 。
知识点五 离子检验
1.常见阴离子的检验方法
根据离子性质不同而在实验中所表现出的现象不同,可以把检验阴离子的方法归纳为三种类型:Ⅰ.生成沉淀;Ⅱ.生成气体;Ⅲ.显现特殊颜色。
(1)生成沉淀
阴离子
试剂
实验现象(证据)
Cl-
Br-I-
AgNO3
溶液和稀硝酸
产生 白 色沉淀→Cl-
产生 浅黄 色沉淀→Br-
产生 黄 色沉淀→I-
S
稀盐酸和BaCl2溶液
先加稀盐酸无明显现象,再加BaCl2溶液产生 白 色沉淀
C
CaCl2溶液和稀盐酸
先加CaCl2溶液产生 白 色沉淀,再加稀盐酸沉淀 溶解 ,并产生无色无味的气体
(2)生成气体
阴离子
试剂
实验现象(证据)
C、HC
稀盐酸和澄清石灰水
加稀盐酸产生无色无味的气体,且该气体能使澄清石灰水 变浑浊
S、HS
稀硫酸和品红溶液
加稀硫酸产生刺激性气味的气体,且该气体能使品红溶液 褪色
(3)显现特殊颜色
2.常考阳离子的检验方法
(1)Fe3+的检验
(2)Fe2+的检验
(3)N的检验
N产生使湿润的红色石蕊试纸 变蓝 的气体
答题规范 溶液中离子检验的规范描述
知识点六 氧化还原
1.氧化还原反应的本质与特征
2.氧化还原反应的相关概念
3.常见的氧化剂和还原剂
(1)常见氧化剂
常见氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物、过氧化物等。如:
(2)常见还原剂
常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属阴离子及含低价态元素的化合物、低价金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等。如:
(3)元素化合价处于中间价态的物质既有氧化性,又有还原性。
其中:Fe2+、S主要表现 还原 性,H2O2主要表现 氧化 性。
(4)分析氧化还原反应的关键一步确定元素的化合价
【知识小练】
一、标出下列陌生元素的化合价:
Na2S2O3:S , S2{[]2-}:S ,
S2:S , NaBH4:H 、B ,
LiAlH4:H , CH3CH2OH:C , CH3COO-:C ,C2:C , (CH3)2NNH2:C 、N ,
HCN:C 、N , N2H4:N ,
Cr2:Cr , K2FeO4:Fe ,
LiFePO4:Fe , CuFeS2:Fe 。
二、陌生情境下,信息型氧化还原反应方程式的书写
1. 过氧化氢(H2O2,氧显-1价)俗名双氧水,过氧化氢是应用广泛的“绿色”氧化剂,酸性条件下稳定,中性或弱碱性条件下易分解。医疗上利用它能杀菌消毒的作用来清洗伤口。
(1)某一反应体系有反应物和生成物共五种物质:O2、H2CrO4、Cr(OH)3、H2O、H2O2。已知该反应中H2O2只发生如下过程H2O2→O2,写出该反应的化学方程式。
(2) 航天飞船可用肼(N2H4)和 H2O2 为动力源,二者反应可生成N2,试写出肼和H2O2反应的化学方程式。
2.KClO3可用于实验室制O2,若不加催化剂,400℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐, 另一种盐的阴阳离子个数比为1:1。写出该反应的化学方程式: 。
3.(1)硒(Se)和浓HNO3反应的还原产物为NO和NO2,且NO和NO2的物质的量之比为1∶1
写出Se和浓HNO3反应的化学方程式:
(2)含有硫酸、CrO3的硅胶可用于检测酒后驾车现象,其原理是:乙醇会被氧化生成乙醛,同时 CrO3被还原为硫酸铬[Cr2(SO4)3],试写出反应的化学方程式:
(3)钯在王水(浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3)中转化为H2PdCl4,硝酸还原为NO,该反应的化学方程式为__________________________________________。
三、氧化还原反应计算
1.电子转移数目计算
(1)已知砒霜As2O3与Zn可以发生如下反应:As2O3+6Zn+6H2SO4===2AsH3+6ZnSO4+3H2O
若生成0.1 mol AsH3,则转移的电子数为______。
(2)若司机酒后驾车,可通过对其呼出的气体进行检验而查出,所利用的化学反应如下:
2CrO3(红色)+3C2H5OH+3H2SO4===Cr2(SO4)3(绿色)+3CH3CHO+6H2O
1 mol还原剂完全反应,转移________ mol电子。
(3)已知将过氧化钠加入硫酸亚铁盐溶液中发生反应:
4Fe2++4Na2O2+6H2O===4Fe(OH)3↓+O2↑+8Na+,每4molNa2O2发生反应转移______mole-
2.电子得失守恒法计算
(1)ClO2属高效消毒剂,具有广谱 、高效、低毒、有强烈的刺激性气味、对金属有腐蚀性、对织物有漂白作用。工业上ClO2常用NaClO3和Na2SO3溶液混合并加入H2SO4酸化反应制得,在以上反应中NaClO3和Na2SO3的物质的量之比为多少?
(2)Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4,而NaClO被还原为NaCl,若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16,则x的值为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
四、氧化还原在工艺流程中的应用
1.中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐,某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的颗粒被、包裹),以提高金的浸出率并冶炼金,工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“细菌氧化”中,发生反应的离子方程式为 。
(2)“培烧氧化”也可提高“浸金”效率,相比“培烧氧化”,“细菌氧化”的优势为_______(填标号)。
A.无需控温 B.可减少有害气体产生 C.设备无需耐高温 D.不产生废液废渣
(3)“真金不拍火炼”,表明难被氧化,“浸金”中的作用为 。
(4)“沉金”中的作用为 。
(5)滤液②经酸化,转化为和的化学方程式为 。用碱中和可生成 (填溶质化学式)溶液,从而实现循环利用
2.以铅精矿(含,等)为主要原料提取金属和的工艺流程如下:
(1)“热浸”时,难溶的和转化为和及单质硫。溶解等物质的量的和时,消耗物质的量之比为 ;溶液中盐酸浓度不宜过大,除防止“热浸”时挥发外,另一目的是防止产生 (填化学式)。
(2)将“过滤Ⅱ”得到的沉淀反复用饱和食盐水热溶,电解所得溶液可制备金属“电解I”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用,利用该吸收液的操作单元为 。
(3)“还原”中加入铅精矿的目的是 。
(4)“置换”中可选用的试剂X为 (填标号)。 A. B. C. D.
“置换”反应的离子方程式为 。
(5)“电解II”中将富银铅泥制成电极板,用作 (填“阴极”或“阳极”)。
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