离子反应进行的方向
时间:2018-07-19 17:25 来源:未知 作者:王利平 点击:次 所属专题: 离子反应条件
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广义地说,凡有离子参加或有离子产生的反应都可称作离子反应。离子反应可能是非氧化还原反应,如H2SO4与Ba(OH)2溶液的复分解反应:2H++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2H2O;也可能是氧化还原反应,如锌与盐酸的置换反应:Zn+2H+=Zn2++H2↑。
水溶液中复分解反应发生的条件是生成难溶的物质;或生成难电离的物质;或生成挥发性的物质。这些条件的核心是:复分解反应一般总是朝着使溶液中离子总浓度减小的方向进行。反例是个别的,如醋酸与氨水的中和:CH3COOH+NH3·H2O= CH3COO-+NH4++H2O。
实验室由FeS与盐酸或稀H2SO4反应制取H2S:FeS+2H+=Fe2++H2S↑;实验室还可利用硫酸铜溶液洗去混合气体中的H2S成分:Cu2++H2S=CuS↓+2H+。这两个反应形式上正好相反,前者是由难溶性硫化物生成H2S,后者是由H2S生成难溶性硫化物。简单地从复分解反应的条件来看,两个反应似乎倒过来也都能进行,其实不然。FeS、H2S、CuS这三种硫化物在水中的溶解度及电离出的离子都很少,但其中CuS在水中溶解及电离的最少,FeS溶解及电离出的硫离子在三者之中是相对最多的,因此前一个反应是FeS→H2S,后一个反应是H2S→CuS。如果不是这样理解,读者很可能提出疑问:为什么后一个反应是由弱酸(H2S)反应得到强酸(H2SO4)?
“强酸制弱酸”的原则本身是易电离物质反应生成难电离物质的一种形式。弱酸之间还有强弱之分,醋酸与苯酚(石炭酸)都是弱酸,但苯酚酸性更弱(更难电离);碳酸与硅酸都是弱酸,但硅酸更弱。因此以下反应在水溶液中也都是能够进行的:CH3COOH+C6H5O-=C6H5OH+CH3COO-;CO2+2H2O+SiO32-=H4SiO4↓+CO32-;CO2+H2O+Ca2++2ClO-=CaCO3↓+2HClO。
推而广之,“强碱制弱碱”这种说法也能够成立,如NaOH溶液与铵盐的反应:OH-+NH4+= NH3·H2O。
Na2CO3、C6H5ONa、NaHCO3三种钠盐均为碱性,且碱性依次减弱。有机化学中有这样一个反应:C6H5O-+CO2+H2O=HCO3-+C6H5OH,这个反应既是较强酸(碳酸)制更弱酸(C6H5OH),也是强碱性物质(C6H5ONa)制取弱碱性物质(NaHCO3)。如果将产物写成CO32-就不合理,因为NA2CO3的碱性比C6H5ONa强:Na2CO3+C6H5OH=C6H5ONa+NaHCO3。
中和反应大部分能够进行得相当完全,因H2O是一种极弱电解质的缘故。如醋酸与强碱的反应:CH3COOH(难电离)+OH-=H2O(极难电离)+CH3COO-。也有少数酸碱之间不能发生中和反应,如Al(OH)3与碳酸或氢硫酸就不能中和,可以理解为Al(OH)3的碱性与碳酸、氢硫酸的酸性都太弱,它们之间的中和不能使得溶液中的离子浓度趋于减小。据以上原则,容易理解:
CaSO4(微溶)+CO32-=CaCO3↓(难溶)+SO42-
MgCO3(难溶)+H2OMg(OH)2↓(更难溶)+CO2↑
将溴水加入Na2SO3溶液:Na2SO3+Br2+H2O= 2HBr+Na2SO4。曾有学生提出疑问:此反应既无沉淀、气体产生,又无难电离物质产生,能发生吗?注意到它并非复分解反应,而是氧化还原型的离子反应。如果说复分解反应进行的动力是离子间的结合趋势,氧化还原反应进行的动力则是原子的得失电子能力,两者不能混为一谈。上述反应能够发生是由于Br2能氧化SO32-。其离子方程式为:SO32-+ Br2+H2O=2H++2Br-+SO42-。
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