離子方程式(ionic?equation)全稱離子反應方程式,即由實際參加反應的離子符號所組成的反應方程式。離子方程式能表示離子之間發生反應的實際情況,也能揭示出一個在溶液中進行的化學反應的本質。同時離子方程式還代表著溶液中同一類型的離子反應。如可以表示許多強酸跟強堿的中和反應。
多種離子能否大量共存于同一溶液中,歸納起來就是:一色,二性,三特殊,四反應。離子方程式書寫時首先要判斷反應是否屬于離子反應,例如,乙酸跟碳酸鈉反應是離子反應,乙酸跟乙醇生成乙酸乙酯和水的反應不是離子反應,前者能寫離子方程式,后者則不能。在溶液里或熔融狀態下,有自由移動離子參加反應時,才能用離子方程式表示;其次書寫離子方程式時,應把在溶液中完全電解的物質寫成離子形式,把難溶物質、弱電解質和非電解質寫成分子形式,而未參加反應的離子則省略不寫出。同時,離子反應方程式需遵循客觀性、等電性、等量性、固定組成等原則。
離子反應方程式主要有離子互換型、氧化還原反應型、配位反應型、鹽類水解反應型等類型。若在離子反應中反應物相對量、滴加順序、反應條件、氧化劑的用量等因素中有其中一個不同,其反應的離子方程式可能也會不同。
概念
定義與意義
定義:用實際參加反應的離子符號來表示反應的式子叫做離子方程式。例:
意義:離子方程式不僅表示一定物質間的某個具體反應,而且能表示同一類型的離子反應。如和反應生成沉淀的離子方程式,不僅可以表示和的反應,還表示了任何能電離生成的物質,遇到任何能電離生成的物質都能生成沉淀。但要注意的是一類反應不是指化學反應的類型。如它表示了中和反應的實質,但不能說它表示了酸堿中和反應這一反應類型。因為,有的中和反應不能用它表示。如醋酸與氫氧化鈉是中和反應,但其離子方程式為CH?COOH + OH? = CH?COO? + H?O,此外還有氨水與鹽酸、氫氧化鐵與鹽酸、硫酸與氫氧化鋇等。而有些不屬于中和反應的反應卻可以用來表示。如溶液與溶液的反應不屬于中和反應,卻可以用這個離子方程式來表示。
遵循原則
客觀性原則
客觀性原則即反應的生成物必須正確,這是書寫化學方程式必須遵守的基本原則。如2Fe + 6H+ == 2Fe3+ + 3H2↑,錯在H+不能把Fe氧化成Fe3+,而只能氧化成Fe2+。應為:Fe + 2H+ == Fe2+ + H2↑。
等量性原則
等量性原則即質量守恒定律,例如反應Na + H2O==Na++ OH- + H2↑就存在錯誤,錯在反應前后H原子的數目不等,說明反應前后各種元素的原子個數應該相等。
等電性原則
等電性原則即電荷守恒定律,反應前后離子的電荷總數應該相等。例如,反應式Fe3? + Cu == Fe2? + Cu2?錯在左右兩邊電荷不守恒,正確的反應式應為:2Fe3? + Cu == 2Fe2? + Cu2?。
固定組成原則
凡是在離子方程式中沒有出現參加反應的離子被部分消去時,強電解質所電離出的陰、陽離子數之比必須等于其組成比(如稀硫酸與Ba(OH)?溶液反應時,SO?2?和H?、Ba2?和OH?需遵循1:2的固定組成),特例(參與的沉淀反應規律);對于酸式鹽溶液參與的沉淀反應的離子方程式,完全反應的物質的陰、陽離子數之比一定與該物質的化學式相符合,過量物質的陰、陽離子數之比則不一定符合其化學式的組成。
書寫規則及步驟
規則
只有易溶于水的強電解質(即易電離的物質)才能寫離子形式,其余物質,包括沉淀、氣體、弱電解質(如HF等弱酸,以及弱酸的酸式酸根離子HCO??、HSO??、HS?、H?PO??等),非電解質和單質都應寫成化學式。需特別注意,像過氧化鈉、氧化鈉等活潑金屬氧化物或過氧化物,雖然是易溶的電解質但不可拆,仍需用化學式表示。對于微溶物質來說主要看其是否以自由離子的形式存在,如氫氧化鈣中的寫離子符號,石灰乳中的則用化學式表示。除以上規則外,還應注意離子間是否可以大量共存,如:與不能大量共存,因為兩者之間會發生完全雙水解。
例:
步驟
在書寫離子方程式時可遵循“寫”“拆”“刪”“查”四個步驟,以硝酸鋇溶液和硫酸鈉溶液反應的離子方程式的步驟為例。
①“寫”:寫出反應的化學方程式。
②“拆”:把易溶于水、易電離的物質寫成離子形式,難溶的物質或難電離的物質(例如水)以及氣體等仍以化學式表示;對于微溶物質來說主要看其是否以自由離子的形式存在,如氫氧化鈣中的寫離子符號,石灰乳中的用化學式表示。濃硫酸中由于存在的主要是硫酸分子,也書寫化學式;濃硝酸、鹽酸是完全電離的,所以寫離子式。
③“刪”:刪去式子兩邊不參加反應的離子。
④“查”:檢查式子兩邊各元素的原子個數和電荷數是否相等,同時離子方程式既符合質量守恒定律,又符合電荷守恒定律,因此對離子方程式進行檢查時,以上兩定律需同時滿足;還要看所得式子化學計量數是不是最簡整數比,若不是,要化成最簡整數比。
部分反應的離子方程式舉例:
強酸跟強堿的中和反應時離子反應式為(不可逆反應)
溶于水,水解離子方程式為(可逆反應)
鋅和鹽酸反應的離子方程式為(有氣體生成)
和反應生成沉淀的離子方程式為(有沉淀生成)
氯化銨溶液與氫氧化鈉混合并加熱,則離子反應方程式為(加熱的反應條件)
主要類型
離子互換型
離子互換型即離子交換后有沉淀或弱電解質(含)生成的反應。該類離子反應的特點為生成物必有氣體或沉淀物質或弱電解質生成。其反應發生條件也是根據生成物中是否有氣體或沉淀物質或弱電解質生成,有其中一個便可發生反應,反之則不發生反應。
例:
氧化還原反應型
有電子轉移的化學反應稱為氧化還原反應。該類反應的特點為反應中發生了電子轉移,反應物中有的失去電子而被氧化,另一些則得到電子而被還原。其反應發生條件是較強氧化劑與較強還原劑反應生成較弱的氧化劑和較弱的還原劑。
例:
配位反應型
配位反應是指金屬離子與絡合劑生成不易電離、穩定性大的金屬配位化合物的反應,也稱絡合反應。
例:
鹽類水解反應型
某些鹽的離子與溶液中水解離出的或反應生成弱酸或弱堿的反應,稱為鹽的水解。該類反應的特點為鹽類水解是中和反應的逆反應;多元弱酸正鹽的酸根離子分步水解,但以第一步為主,且多元弱酸根正鹽的酸根離子比酸式鹽的酸根離子的水解程度大得多;弱酸弱堿鹽的溶液發生雙水解;強酸的酸式酸根如,只電離不水解。除此之外還有一些完全雙水解的特例如與、等,與、等與,判斷該類離子反應能否發生取決于組成鹽的性質。
例:(單水解)
(雙水解)
(完全雙水解)
置換反應型
置換反應是指由一種單質跟一種化合物起反應,生成另一種單質和另一種化合物的反應。該類反應的特點為反應物和生成物都只有兩種,且分別是一種單質和一種化合物。其反應發生條件是置換元素應比被置換元素活潑;反應物中的鹽是可溶的。
例:鐵和鹽酸的反應
影響因素
在離子反應中,反應物相對量或操作順序或反應條件或氧化劑的用量不同時,離子方程式的書寫可能不同。
例:碳酸氫鈣溶液與氫氧化鈉反應時,物質的量之比為1:1與1:2時,離子反應的方程式是不同的。
(物質的量之比為1:1)
(物質的量之比為1:2)
(滴加初始)
(滴加過量)
例:氧化胺溶液與氫氧化鈉溶液在不加熱和加熱條件下的離子反應方程式。
例:和溶液的反應。
(不足時)
(過量時)
參考資料 >