离子反应和离子方程式
例1.下列离子方程式正确的是( )
A、碳酸氢铵溶液中加入烧碱溶液:NH4++OH-=NH3↑+H2O
B、过量CO2气体通入石灰水中:CO2+OH-=HCO3-
C、硫酸铜溶液与氢氧化钡溶液反应:Ba2++SO42-=BaSO4↓
D、向碳酸氢钠溶液中加入过量Ba(OH)2溶液:Ba2++OH-+HCO3-=BaCO3↓+H2O
解析:
(A)
NH4HCO3溶液中存在NH4+、HCO3-离子,加入NaOH溶液后,OH-可以与NH4+生成NH3·H2O,同时,HCO3-可以与OH-继续反应生成正盐CO32-与水,所以A应为NH4++HCO3-+2OH-=NH3·H2O+H2O+CO32-
(B)
CO2通入石灰水中,现象是先出现白色沉淀,继续通入CO2,沉淀消失,
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O,CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2,
总方程式为:2CO2+Ca(OH)2=Ca(HCO3)2
对应的离子方程式为:CO2+OH-=HCO3-
(C)
CuSO4电离出Cu2+与SO42-,Ba(OH)2电离出Ba2+与OH-,在溶液中Ba2+与SO42-生成BaSO4↓的同时,Cu2+也可以与OH-生成Cu(OH)2↓。
∴Cu2++SO42-+Ba2++2OH-=Cu(OH)2↓+BaSO4↓
(D)
Ba(OH)2溶液中电离出Ba2+与OH-,NaHCO3溶液中电离出Na+与HCO3-,OH-与HCO3-可以反应生成CO32-与H2O,生成的CO32-又可以与Ba2+生成BaCO3↓,此反应产物与药品用量有关:若Ba(OH)2过量,Ba(OH)2+NaHCO3=BaCO3↓+H2O+NaOH,若NaHCO3过量,Ba(OH)2+2NaHCO3=BaCO3↓+2H2O+Na2CO3,由于本选项是Ba(OH)2过量,所以选项正确。
答案:BD
例2.下列反应可以发生的是( )
A、NaCl溶液与Na2CO3溶液混合
B、CaSO4与Na2CO3溶液反应
C、CO2与CaCl2溶液
D、NaHSO4溶液与Na2CO3溶液
解析:
(A)
NaCl与Na2CO3溶液混合后,不反应。
(B)
离子反应的条件是能生成难电离的物质,使某些离子浓度降低。CaSO4微溶于水,而CaCO3不溶于水,所以CaSO4可以与Na2CO3溶液反应,生成更难溶的CaCO3,使溶液中Ca2+浓度降低。
(C)
不反应,因为H2CO3比HCl更难电离。
(D)
NaHSO4溶液中能够电离出较多的H+,可以与Na2CO3电离出的CO32-结合生成难电离的H2CO3(分解又生成H2O和CO2),反应可以发生。
答案:BD
氧化还原反应
例1.下列叙述正确的是( )
A、含金属元素的离子不一定都是阳离子
B、在氧化还原反应中,非金属单质一定是氧化剂
C、某元素从化合态变为游离态时,该元素一定被还原
D、金属阳离子被还原不一定得到金属单质
解析:
含金属元素的离子不一定是阳离子,如AlO2-、MnO4-等。非金属单质在氧化还原反应中,既可作氧化剂(如硫与铁或氢气反应时,硫作氧化剂),也可作还原剂(如硫与氧气反应时,硫作还原剂)。某元素从化合态变为游离态,该元素不一定被还原,如由浓盐酸制氯气反应中氯元素由-1价升高到0价,被氧化。金属阳离子被还原不一定得到金属单质,如Fe3+可被还原为Fe2+。
答案:AD
例2.已知G、Q、X、Y、Z均为含氯的化合物。我们不了解它们的化学式,但知道它们在一定条件下具有下列转化关系(未配平):
①G→Q+NaCl
②Q+H2O X+H2↑
③Y+NaOH→G+Q+H2O
④Z+NaOH→Q+X+H2O
这五种化合物中氯的化合价由低到高的顺序是( )
A、GYQZX B、XZQGY
C、XZQYG D、GQYZX
解析:
此题主要考查的知识点是依据氧化还原反应的典型特例歧化反应,在反应前后化合价变化的规律(只有一种元素变价,既升高又降低),判断有关不同物质中同一元素的化合价的高低。由①可知,因生成NaCl中氯元素化合价为-1价(最低价),低于G中氯元素的化合价,所以Q中氯元素化合价必定高于G中氯元素的化合价。由②可知,因生成氢气,氢元素化合价降低,所以氯元素的化合价必是升高。X中氯元素的化合价高于Q中氯元素的化合价。由③可知,Y中氯元素的化合价介于G与Q之间,且比G中氯元素的化合价高,比Q中氯元素的化合价低。由④可知,Z中氯元素的化合价介于Q与X之间,且比Q中氯元素的化合价高,比X中氯元素化合价低。
答案:A
例3.已知常温下,在溶液中发生如下反应:
①16H++10Z-+2XO4-===2X2++5Z2+8H2O
②2A2++B2===2A3++2B-
③2B-+Z2===B2+2Z-
由此判断下列说法错误的是( )
A、反应Z2+2A2+===2A3++2Z-可以进行
B、Z元素在①、③的反应中均被还原
C、氧化性由强到弱的顺序是:XO4-,Z2,B2,A3+
D、还原性由强到弱的顺序是:Z-,B-,A2+,X2+
解析:
由①可知氧化性XO4->Z2,还原性Z->X2+,由②可知氧化性B2>A3+,还原性A2+>B-,由③可知氧化性Z2>B2,还原性B->Z-,故AC正确,D错误。Z元素在①中由-1价升高到0价被氧化,在③中Z元素由0价降低到-1价被还原,故B错误。
答案:BD
钠
一、钠的原子结构与性质的关系:
钠原子最外层只有一个电子,在化学变化中易失去最外层电子,呈现很强的金属性,在氧化还原反应中做还原剂。
二、钠的物理性质:
钠为银白色固体,质软,密度比水小,是热和电的良导体。
三、钠的化学性质
1.钠与非金属反应
2Na+S=Na2S 4Na+O2=2Na2O 2Na+O2=Na2O2
2、钠与水(冷水)反应
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
钠在空气中长久放置时的现象:将一小块银白色金属钠露置于空气中,很快看到钠表面变暗,过一段时间又会逐渐变潮湿,再过一些时间又转变为白色固体,最后变成白色粉末。这是因为金属钠在空气中发生了如下反应:
变暗是因为:4Na+O2=2Na2O
变潮湿是因为生成的NaOH易潮解:Na2O+H2O=2NaOH(如空气较潮湿,也有可能发生:2Na+H2O=2NaOH+H2↑)
转变为白色固体,最后又变成白色粉末的原因:
2NaOH+CO2+9H2O=Na2CO3·10H2O,
Na2CO3·10H2O=Na2CO3+10H2O(十水碳酸钠在干燥的空气中发生风化而失去结晶水)
由于钠有以上性质,所以钠应密闭保存,少量钠应保存在煤油或石蜡油中,使之隔绝空气和水。
3.钠与酸反应
2Na+2HCl=2NaCl+H2↑
4.钠与盐反应
Na与盐溶液一般不发生置换反应,但与熔融的盐可发生置换反应。
4Na+TiCl4(熔融)Ti+4NaCl
Na放入盐溶液时,先与水反应,生成的碱与盐发生复分解反应,例如:将Na放入CuSO4溶液中,反应剧烈,有气体和沉淀生成。
2Na+H2O=2NaOH+H2↑
2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4
总反应为:
2Na+2H2O+CuSO4=Cu2(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
因Na与水反应时有热量放出,生成的Cu(OH)2是难溶性碱,受热易分解,所以此反应中有时会有黑色沉淀CuO生成。(Cu(OH)2CuO+H2O)
四、钠的制取:
2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
钠的化合物
一、钠的氧化物
钠的氧化物有Na2O和Na2O2两种,用比较异同的方法掌握它们的性质
二、氢氧化钠
俗称:火碱、烧碱、苛性钠强碱,具有碱的通性
三、盐
重点的钠盐为Na2CO3、NaHCO3。用比较方法学习。
碱金属元素
一、碱金属元素性质的相似性与递变性
1.相似性:
与Na结构相似的还有Li、K、Rb、Cs等元素。它们原子的最外层都只有1个电子,均易失1个电子形成带1个单位正电荷的阳离子,所以它们均为活泼金属,均具有很强的还原性,能与氧气、非金属、水、酸等反应,生成产物均为离子化合物。
2.差异性与递变性
随着核电荷数的增加,由Li到Cs,电子层数依次递增,核到最外电子层的距离逐渐增大,核对最外层电子的引力逐渐减小,失电子能力增强,即还原性增强,与其它物质间的反应程度更加剧烈。如与氧气反应时,Li常温或燃烧均生成Li2O,Na常温时生成Na2O,燃烧时则生成Na2O2,而K常温生成K2O2,燃烧生成KO2(超氧化钾)。
它们的最高价氧化物的对应水化物——碱--均为强碱,且碱性依次增强。
二、保存方法
由于碱金属单质性质都太活泼,常温就会与O2及水反应,所以要隔绝空气和水分保存。大量时应密封保存,少量时,钾、钠保存在煤油中,而锂由于密度(0.534g/cm3)小于煤油的密度(0.788/cm3),故应保存在密度更小的石蜡油里。
三、Na+与K+的鉴别
通过焰色反应加以鉴别,Na及Na+的焰色均为黄色,K及K+的焰色均为浅紫色(透过钴玻璃观察,因钾中常混有含钠元素的杂质,蓝色钴玻璃可滤去黄光,从而更清楚地看到钾的浅紫色火焰)。
四、钾肥
农作物生长的三要素为N、P、K,由于土壤中的这些元素不能满足作物生长的需要,需适当地施放含有这些元素的物质,使农作物生长更好。草木灰中含有较多的无机盐,钾盐是其中一类,有KCl、K2SO4、K2CO3等,所以草木灰可直接施撒于农田,用做肥料。由于钾盐易溶于水,因此要防止雨水淋失。
例1.下列对碱金属性质的叙述中,正确的是( )
A、都是银白色的柔软金属,密度都比水小
B、单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物
C、碱金属单质与水剧烈反应生成碱和氢气
D、单质的熔沸点随着原子序数的增加而升高
解析:
A:Cs略带金色;Li、Na、K的密度小于水,Rb、Ca密度大于水。
B:由于碱金属结构不同,性质不同,其单质在空气中燃烧时产物不同,Li生成Li2O,Na生成Na2O2,K、Rb、Cs则生成MO2型超氧化物。
D:碱金属单质熔沸点随着原子序数增加逐渐降低。
答案为:C。
例2.将2mol NaHCO3和一定量的Na2O2的固体混合,在加热的条件下使其充分反应,经测定Na2O2无剩余,则最后所得固体的物质的量为( )
A、1mol ~ 2mol之间 B、1mol ~ 4mol之间
C、2mol ~ 4mol之间 D、大于4mol
解析:
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,2mol NaHCO3分解生成1mol Na2CO3,同时,生成的1mol CO2和1mol H2O若完全被Na2O2吸收,则可生成1mol Na2CO3和2mol NaOH,由本题干中知Na2O2无剩余,因此反应所得固体最多不超过4mol。
答案为:B。
例3.今有1.40g碱金属(M)及其氧化物(M2O)的混合物与水反应,生成1.79g碱。求混合物的成分及其组成。
解析:
因碱金属是什么不确定,可采用极端假设法和差量法求解。设碱金属相对原子质量为a:
当1.40g全部为碱金属时,
2M+2H2O=2MOH+H2↑ △m
2a 2a+34 34
1.40 1.79-1.40=0.39
解出a≈61.03
当1.40g全部为氧化物时:
M2O+H2O=2MOH △m
2a+16 2a+34 18
1.40 0.39
解出a≈24.3
即此金属相对原子量在24.3~61.03之间,只有钾符合此条件。
设钾和钾的氧化物的质量分别为x, y,则:
解出
答:混合物为钾和氧化钾,质量分别为0.498g和0.902g。
