内容正文:
第4讲 电解质的电离 离子反应
复习目标
1.认识酸、碱、盐等电解质在水溶液中或熔融状态下能发生电离。
2.通过实验事实认识离子反应及其发生的条件。
考点一
电解质及其电离
[对应学生用书P21]
1.电解质及其分类
(1)电解质和非电解质
(2)强电解质和弱电解质
2.电解质的电离方程式
(1)电离的条件及结果
(2)电离方程式的书写
①强电解质:完全电离,用“===”连接。例如,Ba(OH)2:Ba(OH)2===Ba2++2OH-;H2SO4:H2SO4===2H++SO。
②弱电解质
③两类酸式盐
3.从电离角度认识酸、碱和盐
电离特征及产生离子
酸
溶于水发生电离时,生成的阳离子全部是H+的化合物
碱
溶于水发生电离时,生成的阴离子全部是OH-的化合物
盐
由金属阳离子(或铵离子)和酸根离子构成的化合物
(1)电解质和非电解质都是化合物,单质和混合物既不是电解质也不是非电解质。
(2)酸只有在溶于水时才发生电离,碱和盐在溶于水中和熔融状态下都发生电离(注意有些碱和盐不稳定,在熔融前就会发生分解,NH3·H2O只有在溶于水时才发生电离),金属氧化物只有在熔融状态下才发生电离。
(3)电解质根据在水溶液中能否发生完全电离分为强电解质和弱电解质,由于金属氧化物不溶于水,可根据熔融状态下是否完全电离判断。活泼金属氧化物一般是强电解质。
(4)电解质的强弱与其溶解性、自身的导电性和其溶液的导电性均无关。
(1)SO2、NH3的水溶液能导电,故SO2、NH3均是电解质( × )
(2)金属铝和NaCl溶液都能导电,故二者都属于电解质( × )
(3)离子化合物都是强电解质,共价化合物都是弱电解质( × )
(4)强电解质溶液的导电性比弱电解质溶液的导电性强( × )
(5)NH3·H2O在水中电离:NH3·H2ONH+OH-( √ )
考向1 电解质和非电解质、强电解质和弱电解质的判断
【例1】 日常生活和化学实验中,常会接触下列物质,其中属于电解质的是( )
A.工业还原剂CO
B.碘酒
C.做焰色试验用的铁丝
D.FeCl2·4H2O
D 解析:电解质是在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物。单质和混合物既不是电解质,也不是非电解质。CO在水溶液中和熔融状态下都不导电,不属于电解质,A不符合题意;碘酒是碘的酒精溶液,不属于电解质,B不符合题意;铁丝是单质,不属于电解质,C不符合题意;FeCl2·4H2O是化合物,在水溶液中能电离出自由移动的离子,能导电,是电解质,D符合题意。
【例2】 将以下4份溶液分别置于如图所示的装置中,其他条件相同时,灯泡最亮的是( )
A.100 mL 0.1 mol/L的醋酸溶液
B.10 mL 0.1 mol/L的氯化钠溶液
C.50 mL 0.1 mol/L的硫酸
D.1 L 0.1 mol/L的盐酸
C 解析:醋酸为弱酸,是弱电解质,在水溶液中不能完全电离,100 mL 0.1 mol/L醋酸溶液中离子总浓度小于0.2 mol/L,10 mL 0.1 mol/L的氯化钠溶液中离子总浓度为0.2 mol/L,50 mL 0.1 mol/L的硫酸中离子总浓度为0.3 mol/L,1 L 0.1 mol/L的盐酸中离子总浓度为0.2 mol/L,则50 mL 0.1 mol/L的硫酸中离子浓度最大,C正确。
考向2 电离方程式的书写
【例3】 电解质的电离可用电离方程式进行表征,写出下列物质在水中的电离方程式。
(1)CaCO3:_________________________________________________________;
(2)H2SO3:_________________________________________________________;
(3)Cu(OH)2:_________________________________________________________;
(4)NH4HCO3:_________________________________________________________。
[思路剖析]
①
判断电解质的类型,看是强电解质还是弱电解质
②
依据不同类型电解质的电离方程式的书写要求,规范书写电离方程式
答案:(1)CaCO3===Ca2++CO
(2)H2SO3H++HSO、HSOH++SO
(3)Cu(OH)2Cu2++2OH-
(4)NH4HCO3===NH+HCO、HCOH++CO
[深度思考]HCO在水溶液中存在电离和水解,判断下列两个离子方程式的变化类型。
(1)HCO+H2OH3O++CO:_______________________________________;
(2)HCO+H2OH2CO3+OH-:_______________________________________。
答案:(1)电离 (2)水解
(1)电解质的导电能力及其判断
(2)书写电离方程式的基本思路
1.下列电离方程式正确的是( )
A.H2SO4===H++SO
B.Cu(OH)2===Cu2++OH
C.Fe2(SO4)3===2Fe3++3SO
D.NH3·H2O===NH+OH-
C 解析:H2SO4溶于水电离产生H+和SO,电离方程式应为H2SO4===2H++SO,A错误;Cu(OH)2是弱电解质,部分电离产生Cu2+和OH-,电离方程式应为Cu(OH)2Cu2++2OH-,B错误;NH3·H2O是弱电解质,部分电离,电离方程式应为NH3·H2ONH+OH-,D错误。
2.分析下列四种导电性变化图示,将符合要求的图像的标号填在相应的横线上。
(1)向Ba(OH)2溶液中加入等体积、等物质的量浓度的H2SO4溶液:______。
(2)向AgNO3溶液通入少量HCl(g):______。
(3)向氨水中通入HCl(g)至过量:___________________________________。
(4)向饱和石灰水中通入CO2(g)至过量:____________________________。
答案:(1)D (2)C (3)B (4)A
解析:(1)H+与OH-反应生成极弱的电解质水,Ba2+与SO结合成难溶的BaSO4,溶液中自由移动的离子浓度降低。
(2)虽然发生了离子反应,生成AgCl沉淀,但自由移动离子的物质的量未发生改变。
(3)发生离子反应,使弱电解质生成强电解质,自由移动的离子浓度增加,导电能力增强。
(4)开始阶段CO2与Ca(OH)2反应生成CaCO3沉淀,离子浓度降低,至Ca(OH)2完全反应后,继续通入CO2,CO2和H2O与CaCO3反应生成可溶性的Ca(HCO3)2,自由移动的离子浓度又增加,导电性增强。
考点二
离子反应和离子方程式
[对应学生用书P23]
1.离子反应及发生条件
(1)概念及本质
(2)发生条件
复分解
反应型
生成难溶的物质,如CaCO3、Cu(OH)2等
生成难电离的物质,如弱酸、弱碱、水等
生成挥发性的物质,如SO2、CO2、NH3等
氧化还原
反应型
强还原性与强氧化性的离子间发生反应,如Fe2+与ClO-、NO(H+)等反应
络合
反应型
生成难电离的络合物等,如Fe3+和SCN-生成Fe(SCN)3
2.离子方程式
(1)概念:用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子叫作离子方程式。
(2)意义: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化学反应。
(3)书写方法——“改写法”(以BaCl2溶液和Na2SO4溶液的反应为例)
(1)易溶于水的强电解质(强酸、强碱、大多数可溶性盐)拆成离子形式。
(2)单质、氧化物、过氧化物、弱电解质、多元弱酸的酸式酸根离子、沉淀、气体、非电解质等用化学式表示。
考向1 简单反应离子方程式的书写
【例1】 (教材改编题)从稀盐酸、KOH溶液、AgNO3溶液和Fe中选取适当的物质,写出实现下列要求的反应的离子方程式。
(1)酸与碱的中和反应:_________________________________________。
(2)酸与金属的置换反应:_________________________________________。
(3)金属与盐的置换反应:_________________________________________。
(4)生成沉淀的复分解反应:_________________________________________。
答案:(1)OH-+H+===H2O
(2)Fe+2H+===Fe2++H2↑
(3)2Ag++Fe===Fe2++2Ag
(4)Ag++Cl-===AgCl↓
考向2 多重反应离子方程式的书写
【例2】 分析物质的组成及性质,完成下列反应的离子方程式。
(1)等体积、等浓度Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液混合:________________________。
(2)NaHCO3溶液与少量Ca(OH)2溶液混合:____________________________。
(3)CuSO4溶液与Ba(OH)2溶液混合:________________________________。
(4)Fe2O3溶于HI溶液中:________________________________________。
[思路剖析]
①
Ba(OH)2与NaHSO4按物质的量比1∶1进行反应,分析离子的量,判断反应比例
②
采用“定1法”,将少量的Ca(OH)2的系数定为1,再确定参与反应的HCO的量
③
利用复分解反应规律,确定CuSO4溶液与Ba(OH)2溶液反应的生成物
④
确定发生氧化还原反应的微粒,配平:Fe2O3+H++I-―→Fe2++I2+H2O
答案:(1)Ba2++OH-+H++SO===BaSO4↓+H2O
(2)2HCO+Ca2++2OH-===CaCO3↓+CO+2H2O
(3)Cu2++SO+Ba2++2OH-===BaSO4↓+Cu(OH)2↓
(4)Fe2O3+6H++2I-===2Fe2++I2+3H2O
考向3 判断离子方程式的正误
【例3】 (2022·浙江1月选考卷)下列实验对应的离子方程式不正确的是( )
A.将碳酸氢钙溶液与过量的澄清石灰水混合:HCO+Ca2++OH-===CaCO3↓+H2O
B.将少量NO2通入NaOH溶液:2NO2+2OH-===NO+NO+H2O
C.将少量SO2通入NaClO溶液:SO2+H2O+2ClO-===SO+2HClO
D.向氨水中滴入少量硝酸银溶液:Ag++2NH3·H2O===Ag(NH3)+2H2O
C 解析: 将少量SO2通入NaClO溶液,发生氧化还原反应,生成硫酸钠和盐酸,正确的离子方程式为SO2+H2O+2ClO-===SO+HClO+H++Cl-。
(1)书写离子方程式时三类特殊情况的处理
①微溶物作为产物时视为沉淀,作为反应物时处理如下:
②NH与OH-反应的处理
③酸式酸根离子的处理
(2)判断离子方程式正误的思维流程
1.宏观辨识和微观探析是化学学科的核心素养之一,下列离子方程式或化学方程式正确的是( )
A.向Ca(ClO)2溶液中通入少量SO2:Ca2++2ClO-+SO2+H2O===CaSO3↓+2HClO
B.NaHCO3溶液中加过量Ba(OH)2溶液:HCO+Ba2++OH-===BaCO3↓+H2O
C.已知H2S的摩尔燃烧焓为562.2 kJ/mol,H2S燃烧的热化学方程式为2H2S(g)+3O2(g)===2SO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1 124.4 kJ/mol
D.用铜电极电解MgCl2溶液的离子方程式:Mg2++2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+Mg(OH)2↓
B 解析:向Ca(ClO)2溶液中通入少量SO2,二氧化硫具有还原性,会被次氯酸根离子氧化为硫酸根,不能生成CaSO3,正确的离子方程式为Ca2++3ClO-+SO2+H2O===CaSO4↓+Cl-+2HClO,A错误;根据以少定多原则,NaHCO3溶液中加过量Ba(OH)2溶液生成碳酸钡、氢氧化钠和水,其反应为HCO+Ba2++OH-===BaCO3↓+H2O,B正确;H2S的摩尔燃烧焓为562.2 kJ/mol,利用已知条件中的数据进行计算,要注意H2O应为液态,H2S燃烧的热化学方程式为2H2S(g)+3O2(g)===2SO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1 124.4 kJ/mol,C错误;用铜电极电解氯化镁溶液,阳极Cu放电生成Cu2+,阴极氢离子得电子生成氢气,D错误。
2.向用盐酸酸化的MgSO4溶液中加入Ba(OH)2溶液,产生的沉淀质量m与加入的体积V之间的关系,关于下图曲线的推测正确的是( )
A.ab产生的沉淀为硫酸钡
B.ab产生的沉淀为氢氧化镁
C.bc产生的沉淀为氢氧化镁
D.bc产生的沉淀为硫酸钡和氢氧化镁
C 解析:根据题意,0~a阶段由于有H+的存在,OH-与H+结合,于是只有BaSO4沉淀;ab段H+已经消耗完,沉淀除BaSO4以外还包含Mg(OH)2;bc段沉淀减少,原因是SO消耗完了,bc段产生的沉淀只有Mg(OH)2;cd段Mg2+也消耗完了,则溶液中不再产生沉淀。ab段的沉淀有硫酸钡和氢氧化镁两种,A错误,B错误;bc段的沉淀只有氢氧化镁,C正确,D错误。
3.(教材改编题)请你结合相应的实验操作和结果,完成相关离子方程式的书写。
(1)实验室利用碳酸钙和稀盐酸制取CO2:____________________________。
(2)向K2SO4溶液中滴加BaCl2溶液:________________________________。
(3)向氢氧化镁悬浊液中滴加稀盐酸:__________________________________。
(4)向NH4HSO3溶液中加入过量NaOH溶液:__________________________。
答案:(1)CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O
(2)Ba2++SO===BaSO4↓
(3)Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
(4)NH+HSO+2OH-===NH3·H2O+SO+H2O
[对应学生用书P25]
角度
电解质及溶液的导电性
1.(经典高考题)使用如图装置(搅拌装置略)探究溶液离子浓度变化,灯光变化不可能出现“亮→暗(或灭)→亮”现象的是( )
试剂a
试剂b
A
CuSO4
Ba(OH)2
B
NH4HCO3
Ca(OH)2
C
H2SO4
Ba(OH)2
D
CH3COOH
NH3·H2O
D 解析:向Ba(OH)2溶液中加入CuSO4溶液,发生反应:Ba(OH)2+CuSO4===BaSO4↓+Cu(OH)2↓,离子浓度变化:减小→接近于0→增大,灯泡亮度:变暗→熄灭→变亮,A正确;向Ca(OH)2溶液中加入NH4HCO3溶液,发生反应:Ca(OH)2+NH4HCO3===CaCO3↓+NH3·H2O+H2O,离子浓度变化:减小→接近于0→增大,灯泡亮度:变暗→熄灭→变亮,B正确;向Ba(OH)2溶液中加入H2SO4溶液,发生反应:Ba(OH)2+H2SO4===BaSO4↓+2H2O,离子浓度变化:减小→接近于0→增大,灯泡亮度:变暗→熄灭→变亮,C正确;向氨水中滴加CH3COOH溶液,发生离子反应:CH3COOH+NH3·H2O===CH3COO-+NH+H2O,溶液中离子浓度增大,溶液导电能力增强,灯泡变亮,不会出现亮→暗(或灭)→亮的变化,D错误。
(2024·浙江1月选考卷)下列物质不属于电解质的是( )
A.CO2 B.HCl
C.NaOH D.BaSO4
A 解析:CO2在水溶液中能导电,是生成的碳酸发生电离,不是自身电离,不属于电解质,A符合题意;HCl溶于水能电离出离子而导电,属于电解质,B不符合题意;NaOH在水溶液和熔融状态均能电离出离子而导电,属于电解质,C不符合题意;BaSO4在熔融状态能电离出离子而导电,属于电解质,D不符合题意。
角度
判断离子方程式的正误
2.(2024·北京卷)下列离子方程式与所给事实不相符的是( )
A.海水提溴过程中,用氯气氧化苦卤得到溴单质:2Br-+Cl2===Br2+2Cl-
B.用绿矾(FeSO4·7H2O)将酸性工业废水中的Cr2O转化为Cr3+:6Fe2++Cr2O+14H+===6Fe3++2Cr3++7H2O
C.用5% Na2SO4溶液能有效除去误食的Ba2+:SO+Ba2+===BaSO4↓
D.用Na2CO3溶液将水垢中的CaSO4转化为溶于酸的CaCO3:Ca2++CO===CaCO3↓
D 解析:氯气氧化苦卤得到溴单质,发生置换反应,离子方程式正确,A正确;Cr2O可以将Fe2+氧化成Fe3+,离子方程式正确,B正确;SO结合Ba2+生成BaSO4沉淀,可以阻止Ba2+被人体吸收,离子方程式正确,C正确;Na2CO3与CaSO4反应属于沉淀的转化,CaSO4不能拆分,离子方程式为CaSO4+CO===CaCO3+SO,D错误。
3.(2024·贵州卷,改编)下列离子方程式书写错误的是( )
A.用氢氟酸雕刻玻璃:SiO2+4H++4F-===SiF4↑+2H2O
B.侯氏制碱法:NH3+CO2+H2O+Na+===NaHCO3↓+NH
C.用泡沫灭火器灭火的原理:Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑
D.工业电解饱和食盐水制烧碱和氯气:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
A 解析:氟化氢是弱酸,不能拆写成离子,用氢氟酸雕刻玻璃:SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O,A错误;侯氏制碱法生成碳酸氢钠和氨根离子,NH3+CO2+H2O+Na+===NaHCO3↓+NH,B正确;泡沫灭火器灭火的原理是铝离子、碳酸氢根离子发生水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳:Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑,C正确;工业电解饱和食盐水生成烧碱、氯气和氢气:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑,D正确。
(1)(2024·浙江6月选考卷)下列离子方程式正确的是( )
A.用CuSO4溶液除H2S气体:Cu2++S2-===CuS↓
B.H2SO3溶液中滴加Ba(NO3)2溶液:H2SO3+Ba2+===BaSO3↓+2H+
C.NaHCO3溶液中通入少量Cl2:2HCO+Cl2===2CO2+Cl-+ClO-+H2O
D.用FeCl3溶液刻蚀覆铜板制作印刷电路板:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
D 解析:H2S在离子方程式中应以化学式保留,离子方程式为Cu2++H2S===CuS↓+2H+,A错误;酸性条件下NO会将H2SO3氧化成H2SO4,Ba2+与SO形成BaSO4沉淀,滴加少量Ba(NO3)2时的离子方程式为Ba2++2NO+3H2SO3===BaSO4↓+2NO↑+2SO+4H++H2O,滴加足量Ba(NO3)2时的离子方程式为3Ba2++2NO+3H2SO3===3BaSO4↓+2NO↑+4H++H2O,B错误;电离平衡常数:Ka1(H2CO3)>Ka(HClO)>Ka2(H2CO3),Cl2与水反应生成的HClO与NaHCO3不反应,离子方程式为Cl2+HCO===Cl-+HClO+CO2,C错误;Cu与FeCl3溶液反应生成CuCl2、FeCl2,反应的离子方程式为Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+,D正确。
(2)(2024·全国甲卷)下列过程对应的离子方程式正确的是( )
A.用氢氟酸刻蚀玻璃:SiO+4F-+6H+===SiF4↑+3H2O
B.用三氯化铁溶液刻制覆铜电路板:2Fe3++3Cu===3Cu2++2Fe
C.用硫代硫酸钠溶液脱氯:S2O+2Cl2+3H2O===2SO+4Cl-+6H+
D.用碳酸钠溶液浸泡锅炉水垢中的硫酸钙:CaSO4+CO===CaCO3+SO
D 解析:玻璃的主要成分为SiO2,用氢氟酸刻蚀玻璃时,SiO2和氢氟酸反应生成SiF4气体和水,反应的离子方程式为SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O,A错误;Fe3+可以将Cu氧化成Cu2+,三氯化铁刻蚀铜电路板时反应的离子方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,B错误;氯气具有强氧化性,可以氧化硫代硫酸根离子成硫酸根离子,氯气被还原为氯离子,反应的离子方程式为S2O+4Cl2+5H2O===2SO+8Cl-+10H+,C错误;碳酸钙的溶解度小于硫酸钙,可以用碳酸钠溶液浸泡水垢使硫酸钙转化为疏松、易溶于酸的碳酸钙,反应的离子方程式为CaSO4+CO===CaCO3+SO,D正确。
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