高中化學:「競爭型」離子反應方程式的書寫方法

2021-01-09 佳奇教育

組成 一種反應物的兩種或兩種以上的離子,都能與另一種離子反應,但因離子結合能力不同,若反應物質的量不同,結合能力強的先反應,結合能力弱的由於量不夠,可能不參加反應,這類反應稱競爭性離子反應。

這類反應競爭型(先後型)離子反應方程式的書寫,由於同學們不知離子之間結合能力的大小,分不出那種離子先反應,從而無從下手解題。要判斷那種先反應,就需要明白離子之間結合能力大小。離子之間結合能力的大小,是怎樣判斷的呢?,其實不難,同學們僅僅依據「兩式」就可以比較。下面具體說一下比較方法。

「兩式」指一個電離方程式,一個離子反應方程式。比如NH4+、Al3+、H+,它們結合OH-能力的大小怎樣比較的呢。先比較NH4+、Al3+,通過一水合氨電離的方程式,氨水與鋁離子反應的離子方程就可比較。NH3·H2ONH4+OH,Al3+ + 3NH3·H2O=3NH4+ +Al(OH)3↓ 。從以上兩個式子中,同學們可以明白,在一水合氨中,OH與NH4結合得比較牢固,但OH遇到Al3+後,立刻與NH4分手,投入到Al3+懷抱。說明Al3+更有吸引力,或者說鋁離子結合氫氧根的能力更強。

再如Al3+與H+誰結合OH的能力更強?用以下兩式就可進行比較。一式為氫氧化鋁電離子的方程式,Al(OH)3Al3++3OH-,一式是Al(OH)3與氫離子H+反應的方程式:Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O;從以上兩式中同學們可以看到:在氫氧化鋁中Al(OH)3,氫氧根與鋁離子牢固的結合,但氫氧根遇到氫離子後,立即甩掉鋁離子,與氫離子親密結合。也就是說氫離子結合氫氧根的能力更強。從以上所述同學們可得出結論:結合OH能力H+>Al3+>NH4+.

那麼,OH-、CO32-、AlO2-三種離子結合H+能力大小怎樣比較呢?還是依據兩個式了就可比較。如比較氫氧根與碳酸根(CO32-)結合氫離子的能力大小。依據HCO3-H++CO32-,OH- + HCO3- = CO32- + H2O兩個式子。在碳酸氫根中,CO32-與H+穩定結合著,氫離子遇到氫氧根後,氫離子就離開了CO32-,與氫氧根組合成了一個團隊 H2O,結合氫離子的能力OH->CO32-。

再如比較CO32-與AlO2-結合氫離子H+能力大小,同學們可依據HCO3-H++CO32-和AlO2-+HCO3-+H2O=Al(OH)3↓+CO32-兩個式子就可比較,AlO2-能從HCO3-中奪取氫離子,虎口撥牙,說明結合氫離子的能力AlO2->CO32-.由上所述可知,OH-、CO32-、AlO2-三種離子結合H+能力大小為OH->AlO2->CO32-.

討論了離子之間結合能力的大小後,同學們看以下兩個競爭性(先後型)離子反應方程式如何書寫。請同學們寫出下列兩個反應的離子反應方程式

(1)NH4HSO4溶液與少量NaOH溶液的反應:

分析:NH4HSO4在溶液中電離出的兩種離子NH4+、H+都可與OH-反應,兩種離子就存在反應競爭,由上述分析得出的結論,H+>NH4+,氫氧根(OH-)少量,銨根離子沒有機會與氫氧根(OH-)結合。NH4HSO4溶液與少量NaOH溶液的反應,只有離子反應H++OH-=H2O;

(2)向含有H+、Al3+、NH4+的溶液中,逐滴加入NaOH溶液至過量,反應的離子方程式依次為

解析:依據三種離子結合H+能力大小順序OH->AlO2->CO32-知,它們反應的順序為:

(1)H++OH-=H2O;

(2)Al3++3OH-=Al(OH)3↓;

(3)NH4++OH-=NH3·H2O;

(4)Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。還有什麼問題,請同學們提出來共同討論。一

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