狄振山
離子方程式的正誤判斷題是近年來(lái)高考的熱點(diǎn),這類(lèi)題目看起來(lái)簡(jiǎn)單易答,但學(xué)生卻屢屢出錯(cuò)。究其原因,是命題者設(shè)置了一些隱含信息,具有較強(qiáng)的迷惑性,使一些思維片面、敏捷性較差的同學(xué)不能走出誤區(qū)。現(xiàn)以近幾年的高考試題為例歸類(lèi)分析如下。
一、氧化還原反應(yīng)
1.反應(yīng)物中有還原性不同的多種離子
例1(2009年全國(guó)卷Ⅱ第13題)含有a mol FeBr2的溶液中,通入x mol Cl2。下列各項(xiàng)為通Cl2過(guò)程中,溶液內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式,其中不正確的是()。
A.x=0.4a,2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
B.x=0.6a,2Br-+Cl2Br2+2Cl-
C.x=a,2Fe2++2Br-+2Cl2Br2+2
Fe3++4Cl-
D.x=1.5a,
2Fe2++4Br-+3Cl22Br2+2Fe3++6Cl-
解析此題中Fe2+和Br-均可被Cl2氧化,且Fe2+的還原性強(qiáng)于Br-,故Cl2先氧化Fe2+,然后再氧化Br-。既先發(fā)生2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-反應(yīng),再發(fā)生2Br-+Cl2Br2+2Cl-反應(yīng),當(dāng)x=0.4a時(shí),Cl2得電子0.8 a mol ,僅氧化Fe2+,A正確;當(dāng)x=0.6a時(shí),Cl2得電子1.2 a mol,不僅Fe2+被氧化,還有部分Br-被氧化,B 錯(cuò);當(dāng)x=a時(shí),被氧化的Fe2+與Br-為1∶1,C正確;當(dāng)x=1.5a時(shí),F(xiàn)e2+與Br-完全被氧化,D正確。答案為B。
啟示這類(lèi)離子方程式的書(shū)寫(xiě),首先要分析還原劑中各種離子的還原性強(qiáng)弱,然后再依據(jù)得失電子守恒確定參加反應(yīng)的離子及其化學(xué)計(jì)量數(shù)。類(lèi)似的反應(yīng)如FeI2與Cl2、Br2等。
2.反應(yīng)物中有氧化性不同的多種離子
例2(2007年江蘇卷第9題B項(xiàng)):
Fe(NO3)3溶液中加入過(guò)量的HI溶液:2Fe3++2I-2Fe2++I2
分析由于HI溶液呈酸性,所以Fe3+和NO-3都能將I-氧化,而且NO-3的氧化性大于Fe3+。因此,題中所給離子方程式是錯(cuò)誤的,正確的寫(xiě)法應(yīng)為:Fe3++3NO-3+12H++10I-Fe2+
得猜想一;2.氫氧化鈣過(guò)量得猜想二;3.碳酸鈉過(guò)量得猜想三;因?yàn)樘妓徕c與氫氧化鈣反應(yīng),猜想四顯然是不合理的,方程式并不難寫(xiě);實(shí)驗(yàn)一:取濾液,向其中滴入少量碳酸鈉溶液,如果有氫氧化鈣會(huì)產(chǎn)生碳酸鈣沉淀,而題給無(wú)明顯現(xiàn)象,故猜想二不成立;實(shí)驗(yàn)二:另取濾液,向其中加入足量稀鹽酸,鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)無(wú)明顯現(xiàn)象,與碳酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w會(huì)有氣泡,因稀鹽酸優(yōu)先與氫氧化鈉反應(yīng)故而觀察到先無(wú)變化后產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象,說(shuō)明濾液中含有氫氧化鈉和碳酸鈉,即猜想三成立;若向NH4Cl的溶液中加一定量CaH2,充分反應(yīng),可認(rèn)為首先氫化鈣與水先反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鈣與氫氣,之后氫氧化鈣再與氯化銨反應(yīng)生成氯化鈣、水和氨氣,因此氣體為氫氣、氨氣;因?yàn)闅錃鉃榭扇夹詺怏w,體積大難壓縮,因此攜帶不方便,而氫化鈣為固體,與水反應(yīng)很容易提供氫氣,所以其優(yōu)點(diǎn)很顯然是攜帶安全,使用方便。
本題解題關(guān)鍵是不要為題給陌生信息所嚇倒,要保持清醒,考試一定是考學(xué)過(guò)的知識(shí),或用學(xué)過(guò)的知識(shí)遷移模仿能夠解決的,要學(xué)會(huì)撥開(kāi)迷霧主動(dòng)遷移、應(yīng)用已學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題。
答案:【猜想與假設(shè)】Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+2NaOH;【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】二;先無(wú)變化后產(chǎn)生氣泡;【反思與拓展】氫氣、氨氣;攜帶安全。
通過(guò)以上幾例可以初步了解實(shí)驗(yàn)探究題通常通過(guò)以下兩種手段創(chuàng)設(shè)情境:
1.通過(guò)改進(jìn)原有實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)創(chuàng)設(shè)情境。
2.通過(guò)生產(chǎn)生活實(shí)際中蘊(yùn)含的化學(xué)知識(shí)創(chuàng)設(shè)情境。
(收稿日期:2015-04-25)
+3NO↑+6H2O+5I2
啟示這類(lèi)離子方程式的書(shū)寫(xiě)要細(xì)心觀察反應(yīng)物中是否有隱含的具有氧化性的離子,以及各種離子的氧化性強(qiáng)弱。類(lèi)似的情況如酸性條件下Fe(NO3)3與H2S的反應(yīng)。
3.反應(yīng)物的用量不同氧化產(chǎn)物不同
例3(2007年全國(guó)卷Ⅱ第8題D項(xiàng)):稀硝酸與過(guò)量的鐵屑反應(yīng)
3Fe+8H++2NO-33Fe3++2NO↑+4H2O
分析當(dāng)硝酸過(guò)量時(shí),氧化產(chǎn)物為Fe3+,當(dāng)Fe過(guò)量時(shí),F(xiàn)e3+可與過(guò)量的Fe繼續(xù)反應(yīng),氧化產(chǎn)物為Fe2+。因此,題中所給離子方程式是錯(cuò)誤的,正確的寫(xiě)法應(yīng)為:
3Fe+2NO-3+8H+3Fe2++2NO↑+4H2O
啟示對(duì)于氧化產(chǎn)物有多種的離子反應(yīng),要特別注意相對(duì)量的多少,以及對(duì)應(yīng)的氧化產(chǎn)物。如S2-在不同的條件下可能被氧化成S、SO2、SO2-4等不同的產(chǎn)物。
4.反應(yīng)物的濃度不同還原產(chǎn)物不同 例4(2009年廣東卷第12題C項(xiàng)):銅溶于稀硝酸:
3Cu+8H++2NO-33Cu2++2NO↑+4H2O
分析當(dāng)Cu與濃硝酸反應(yīng)時(shí),還原產(chǎn)物為NO2,離子方程式為:
Cu+4H++2NO-3Cu2++2NO2↑+2H2O。
若為稀硝酸,還原產(chǎn)物為NO,因此,題中所給離子方程式是正確的。
啟示若反應(yīng)物中含有濃度不同其氧化性不同的物質(zhì),要特別注意濃、稀等前提條件以及對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物。類(lèi)似的情況如濃硫酸與稀硫酸。
5.反應(yīng)條件不同產(chǎn)物不同
例5(2008年海南卷第6題B項(xiàng))
Cl2+6OH-△ClO-3+5Cl-+3H2O
分析當(dāng)Cl2通入強(qiáng)堿溶液時(shí),若不加熱產(chǎn)物為ClO-和Cl-,離子方程式為:Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O。若加熱產(chǎn)物為ClO-3和Cl-,離子方程式為:3Cl2+6OH-△ClO-3+5Cl-+3H2O。原題中的離子方程式產(chǎn)物正確,但化學(xué)計(jì)量數(shù)有誤,故仍是錯(cuò)誤的。
啟示這類(lèi)離子方程式的書(shū)寫(xiě)要注意反應(yīng)產(chǎn)物是否與條件有關(guān),以及不同條件下對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物。類(lèi)似的情況如NH4Cl與NaOH溶液反應(yīng)時(shí),在濃溶液且加熱條件下寫(xiě)成NH3↑,否則寫(xiě)成NH3·H2O。
二、 非氧化還原反應(yīng)
1.反應(yīng)物的用量不同產(chǎn)物不同
例6(2011年江蘇卷第6題D項(xiàng)):向
NaAlO2溶液中通入過(guò)量CO2:2AlO-2+CO2+3H2O2A(OH)3+CO2-3
分析向NaAlO2溶液中通入過(guò)量CO2時(shí),其產(chǎn)物是Al(OH)3↓和HCO-3,正確的離子方程式應(yīng)為:AlO-2+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO-3
啟示當(dāng)CO2、SO2等氣體通入NaOH等強(qiáng)堿溶液時(shí),若氣體過(guò)量生成酸式鹽,否則生成正鹽。
2.操作順序不同產(chǎn)物不同
例7(2008年上海卷第20題D項(xiàng))向
Ba(OH)2溶液中加入少量
NaHSO3溶液:2HSO-3+Ba2++2OH-BaSO3↓+SO2-3+2H2O
分析當(dāng)向Ba(OH)2溶液中加入少量
NaHSO3溶液時(shí),意味著B(niǎo)a(OH)2過(guò)量,所以HSO-3只與Ba(OH)2中的部分OH-反應(yīng),不會(huì)有SO2-3剩余,正確的離子方程式應(yīng)為:HSO-3+Ba2++OH-BaSO3↓+H2O。
啟示對(duì)于這類(lèi)離子反應(yīng),其反應(yīng)產(chǎn)物與操作順序有關(guān),上例如果改為向NaHSO3溶液中加入少量的Ba(OH)2溶液,就意味著NaHSO3過(guò)量,Ba(OH)2中的OH-就會(huì)完全反應(yīng),SO2-3也會(huì)有剩余。正確的離子方程式應(yīng)為:2HSO-3+Ba2++2OH-BaSO3↓+SO2-3+2H2O。類(lèi)似的反應(yīng)如NaOH與AlCl3、NaAlO2與HCl、Na2CO3與HCl等。
3.反應(yīng)物中有多個(gè)能反應(yīng)的不同離子
例8(2011上海第21題)在復(fù)鹽NH4Fe(
SO4)2溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液,可能發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式是()。
A. Fe2++SO2-4+Ba2++2OH-BaSO4↓+Fe(OH)2↓
B.NH+4+Fe3++2SO2-4+2Ba2++4OH-2BaSO4↓+Fe(OH)3↓+NH3·H2O
C.2Fe3++ 3SO2-4+3Ba2++6OH-3BaSO4↓+2Fe(OH)3↓
D.3NH+4+Fe3++3SO2-4+3Ba2++ 6OH-3BaSO4↓+Fe(OH)3↓+3NH3·H2O
解析在復(fù)鹽中Fe的化合價(jià)是+3價(jià),故溶液中含有NH+4、Fe3+、SO2-4等離子且物質(zhì)的量之比為1∶1∶2,選項(xiàng)A中生成Fe(OH)2↓不正確;當(dāng)加入的Ba(OH)2與復(fù)鹽NH4Fe(SO4)2的物質(zhì)的量之比為2∶1時(shí),所有離子按照物質(zhì)組成比例恰好完全反應(yīng),故B正確;又因?yàn)楫?dāng)加入Ba(OH)2時(shí),OH-先與Fe3+結(jié)合,后與NH+4結(jié)合,因此當(dāng)Ba(OH)2不足時(shí)選項(xiàng)C也有可能發(fā)生。答案為BC。
啟示這類(lèi)離子方程式的書(shū)寫(xiě),要細(xì)心觀察反應(yīng)物中有幾種能反應(yīng)的離子,它們的反應(yīng)順序如何,物質(zhì)的量之比為多少,產(chǎn)物是什么。類(lèi)似的反應(yīng)如NH4HCO3與NaOH、NaHCO3與Ba(OH)2、Ca(HCO3)2與NaOH等。
4.含有多種價(jià)態(tài)的同種金屬離子的反應(yīng)
例9(2010年全國(guó)卷Ⅰ第8題B項(xiàng)):將磁性氧化鐵溶于鹽酸:
Fe3O4+8H+3Fe3++4H2O
分析 Fe3O4中的Fe有兩種價(jià)態(tài),由于鹽酸不能將亞鐵離子氧化,故溶液中既有Fe3+又有Fe2+。因此,題中所給離子方程式是錯(cuò)誤的,正確的寫(xiě)法應(yīng)為:
Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O
啟示含有不同價(jià)態(tài)金屬的氧化物溶于非氧化性酸時(shí),金屬離子的化合價(jià)不變,要分別予以表示。
5.有微溶物質(zhì)參加的反應(yīng)
例10(2008年天津卷第11題A項(xiàng))石灰乳與Na2CO3溶液混合:Ca2++CO2-3CaCO3
分析 Ca(OH)2為微溶性物質(zhì),只有在澄清溶液中才能寫(xiě)成離子的形式,而石灰乳不是溶液,Ca(OH)2應(yīng)寫(xiě)成分子的形式。故題中所給離子方程式是錯(cuò)誤的,正確的寫(xiě)法應(yīng)為:Ca(OH)2+CO2-3CaCO3 ↓ +2OH-
啟示對(duì)于微溶物的處理要注意以下三種情況:①在生成物里有固體析出時(shí)微溶物用化學(xué)式表示。如Na2SO4溶液中加入AgNO3溶液:2Ag++SO2-4Ag2SO4↓
②當(dāng)反應(yīng)物里有微溶物處于溶液狀態(tài)(稀溶液)時(shí),應(yīng)寫(xiě)成離子的形式。如CO2氣體通入澄清石灰水中:
CO2+Ca2++2OH-CaCO3↓+H2O
③當(dāng)反應(yīng)物里有微溶物處于濁液或固態(tài)時(shí),應(yīng)用化學(xué)式表示。如上例。
三、 既有氧化還原又有復(fù)分解的反應(yīng)
1.氧化性酸與含變價(jià)金屬的堿反應(yīng)
例11(2010年四川卷第9題B項(xiàng)):向氫氧化亞鐵中加入足量的稀硝酸:Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O
分析HNO3具有較強(qiáng)的氧化性,不僅能將Fe(OH)2溶解而且能將Fe2+氧化,故題中所給離子方程式是錯(cuò)誤的,正確的寫(xiě)法應(yīng)為:3Fe(OH)2+10H++NO-33Fe3++NO↑+8H2O
2.氧化性酸與含變價(jià)金屬的鹽反應(yīng)
例12(2011年全國(guó)新課標(biāo)卷12題A項(xiàng))硫化亞鐵溶于稀硝酸中:
FeS+2H+Fe2++H2S
分析稀硝酸具有較強(qiáng)的氧化性,不僅能將FeS溶解而且能將其氧化,因此產(chǎn)物應(yīng)該是硝酸鐵、硫酸(有時(shí)生成S或SO2)和一氧化氮。正確的離子方程式應(yīng)為:
FeS+4H++3NO-3
Fe3++3NO↑+ SO2-4+2H2O
3.氧化性酸與含變價(jià)金屬的氧化物反應(yīng)
例13(2010年全國(guó)新課標(biāo)卷第13題A項(xiàng))Fe3O4與稀硝酸反應(yīng):
2Fe3O4+18H+6 Fe3++H2+8H2O
分析因?yàn)榉磻?yīng)物中既有低價(jià)金屬又有氧化性酸,所以此反應(yīng)既有復(fù)分解反應(yīng)又有氧化還原反應(yīng),稀硝酸是氧化劑,其還原產(chǎn)物為NO,正確的離子方程式應(yīng)為:
3Fe3O4+28H++NO-3
9Fe3++NO↑+14H2O
啟示對(duì)于上述三類(lèi)離子方程式的書(shū)寫(xiě),許多同學(xué)往往只顧難溶物的溶解而忽視氧化還原反應(yīng)的發(fā)生。因此,在書(shū)寫(xiě)及判斷正誤時(shí)要特別注意難溶物中是否有還原性金屬離子,其氧化產(chǎn)物是什么;酸是否有氧化性,其還原產(chǎn)物是什么,