與用量有關(guān)的離子方程式的書寫

劉羽中

離子方程式是高考化學(xué)的熱點(diǎn)，尤其是與反應(yīng)物用量有關(guān)的離子反應(yīng)方程式在近年來(lái)高考中出現(xiàn)的頻率很高.這類題型因其靈活度大、綜合性強(qiáng)、令學(xué)生倍感棘手.本文將對(duì)“與用量有關(guān)的離子方程式的書寫”進(jìn)行系統(tǒng)的歸納與小結(jié)，希望能對(duì)學(xué)生有所幫助.

首先必須弄清幾個(gè)與用量有關(guān)的名詞：少量——自身全部反應(yīng)，但另一反應(yīng)物有剩余；過(guò)量——自身有剩余，另一反應(yīng)物全部反應(yīng)；適量——自身和另一反應(yīng)物剛好完全反應(yīng)；足量——可以是過(guò)量或適量；一定量——沒(méi)有明確限制，可以是過(guò)量、適量或足量.其中最常見的是少量和過(guò)量.

“與用量有關(guān)的離子方程式”主要有兩種類型：復(fù)分解反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)，下面分別介紹.

一、復(fù)分解反應(yīng)（分為定性和定量?jī)煞N情況）

1.定性分析

（1）多元弱酸或酸性氧化物與堿反應(yīng)

例1書寫離子方程式：①NaOH溶液中通入少量SO2；②NaOH溶液中通入過(guò)量SO2.

解析①NaOH過(guò)量，產(chǎn)物為正鹽Na2SO3，離子方程式為：2OH-+SO2SO2-3

+H2O；

②SO2過(guò)量，生成酸式鹽NaHSO3，離子方程式為：OH-+SO2HSO-3.

（2）弱酸鹽與酸或酸性氧化物反應(yīng)

例2書寫用Na2CO3溶液吸收少量SO2的離子方程式.

解析本題實(shí)質(zhì)是Na2CO3與H2SO3反應(yīng)，SO2少量意味著H2SO3少量，提供H+也少量，只能將CO2-3轉(zhuǎn)化為HCO-3，同時(shí)H2SO3將H+全部提供出來(lái)后轉(zhuǎn)化為SO2-3.因此，離子方程式為：2CO2-3+SO2+H2O2HCO-3+SO2-3.

（3）某些弱酸酸式鹽與堿反應(yīng)

例3書寫Mg（HCO3）2溶液中加入過(guò)量NaOH的離子方程式.

解析Mg（HCO3）2與NaOH反應(yīng)，生成的沉淀可能有兩種：一是MgCO3，二是Mg（OH）2.因?yàn)镸g（OH）2比MgCO3更難溶于水，離子反應(yīng)總是向著離子濃度減小的方向進(jìn)行，所以在過(guò)量NaOH情況下應(yīng)生成Mg（OH）2.離子方程式為：Mg2++2HCO-3+4OH-Mg（OH）2↓+2H2O+2CO2-3.

（4）不同滴加順序的影響

例4書寫離子方程式：①將過(guò)量NaOH溶液滴入AlCl3溶液中②將過(guò)量AlCl3溶液滴入NaOH溶液中.

解析①開始時(shí)NaOH少量，發(fā)生反應(yīng)：Al3++3OH-Al（OH）3↓，待Al3+完全轉(zhuǎn)化為Al（OH）3后，NaOH繼續(xù)與Al（OH）3反應(yīng)：Al（OH）3+OH-AlO-2+2H2O，總反應(yīng)式為：Al3++4OH-AlO-2+2H2O.

②開始時(shí)NaOH過(guò)量，發(fā)生反應(yīng)：Al3++4OH-AlO-2+2H2O，AlCl3過(guò)量后發(fā)生：Al3++3AlO-2+6H2O4Al（OH）3↓，總反應(yīng)式為：Al3++3OH-Al（OH）3↓.

2.定量分析

遵循“少量定系數(shù)”原則——即：量少物質(zhì)全反應(yīng)，系數(shù)定為1；量多物質(zhì)“按需取量”，由量少物質(zhì)決定系數(shù).

例5書寫下列離子方程式①NaHCO3溶液與少量Ba（OH）2反應(yīng)②NaHCO3溶液與過(guò)量Ba（OH）2反應(yīng).

解析本題涉及兩個(gè)反應(yīng)：HCO-3+OH-CO2-3+H2O和CO2-3+Ba2+BaCO3↓，即OH-與HCO-3先反應(yīng)，生成的CO2-3又與Ba2+反應(yīng).①根據(jù)“少量定系數(shù)”原則，當(dāng)Ba（OH）2少量時(shí)，定Ba（OH）2系數(shù)為1 mol，即有1 mol Ba2+和2 mol OH-，2molOH-需要2 mol HCO-3生成2 mol CO2-3和2mol H2O，其中1 mol CO2-3與Ba2+生成BaCO3沉淀，另1 mol CO2-3以Na2CO3形式存在溶液中，離子方程式為：2HCO-3+Ba2++2OH-BaCO3↓+CO2-3+2H2O.

②當(dāng)NaHCO3少量時(shí)，定NaHCO3系數(shù)為1 mol，即有1 mol HCO-3，需1 mol OH-生成1 mol H2O和1 mol CO2-3，1 mol CO2-3又需1 mol Ba2+生成BaCO3沉淀，此時(shí)雖然Ba（OH）2的配比Ba2+：OH-=1∶2，但參加反應(yīng)的OH-只有1 mol（注：另1 mol OH-以NaOH形式存在溶液中），所以應(yīng)“按需取量”，離子方程式為：HCO-3+Ba2++OH-BaCO3↓+H2O.

例6向明礬[KAl（SO4）2·12H2O]溶液中滴加Ba（OH）2溶液，寫出符合下列條件的離子方程式.

①當(dāng)Al3+完全沉淀時(shí)（即沉淀的物質(zhì)的量最大時(shí)）

②當(dāng)SO2-4完全沉淀時(shí)（即沉淀的質(zhì)量最大時(shí)）

③當(dāng)KAl（SO4）2·12H2O與 Ba（OH）2的物質(zhì)的量之比為1∶1.8時(shí).

解析本題涉及兩組離子，3個(gè)簡(jiǎn)單離子方程式，即Ba2+和SO2-4：Ba2++SO2-4BaSO4↓；Al3+和OH-：Al3++3OH-Al（OH）3↓或Al3++4OH-AlO-2+2H2O.設(shè)KAl（SO4）2有1 mol，即有1 mol Al3+和2 mol SO2-4.

①當(dāng)Al3+完全沉淀時(shí)，1 mol Al3+需3 mol OH-，即需要1.5 mol Ba（OH）2，1.5 mol Ba2+只需1.5 mol SO2-4就可以生成BaSO4沉淀；所以離子方程式為Al3++1.5SO2-4+1.5Ba2++3OH-Al（OH）3↓+1.5BaSO4↓，化簡(jiǎn)后得到反應(yīng)的離子方程式為：2Al3++3SO2-4+3Ba2++6OH-3BaSO4↓+2Al（OH）3↓，此時(shí)沉淀共有2.5 mol，為物質(zhì)的量最大時(shí).

②當(dāng)SO2-4完全沉淀時(shí)，2 mol SO2-4需2 mol Ba2+，即需要2 mol Ba（OH）2，電離出的4 mol OH-與1 mol Al3+正好生成1 mol AlO-2和2 mol H2O，反應(yīng)的離子方程式為：Al3++2SO2-4+2Ba2++4OH-2BaSO4↓+AlO-2+2H2O.此時(shí)沉淀雖只有2 mol，但質(zhì)量有2 mol×233 g·mol-1=466 g，為沉淀質(zhì)量最大時(shí).

③設(shè)KAl（SO4）2·12H2O有1 mol，Ba（OH）2有1.8 mol，則Al3+有1 mol，SO2-4有2 mol；Ba2+有1.8 mol，OH-有3.6 mol，發(fā)生的反應(yīng)有：1.8Ba2++1.8SO2-41.8BaSO4↓，Al3++3OH-Al（OH）3↓，0.6 Al（OH）3+0.6OH-0.6AlO-2+1.2H2O，Al（OH）3的物質(zhì)的量為1 mol-0.6 mol=0.4 mol，總反應(yīng)式為：Al3++1.8SO2-4+1.8Ba2++3.6OH-1.8BaSO4↓+0.6AlO-2+0.4Al（OH）3↓+1.2H2O，化簡(jiǎn)即得結(jié)果：5Al3++9SO2-4+9Ba2++18OH-9BaSO4↓+3AlO-2+2Al（OH）3↓+6H2O.

二、氧化還原反應(yīng)

注意點(diǎn)：

1.電子守恒，即還原劑失電子數(shù)等于氧化劑得電子數(shù)；

2.若氧化劑或還原劑的離子不止一種，應(yīng)注意“先后原則”，即氧化性強(qiáng)或還原性強(qiáng)的離子先反應(yīng)，弱的后反應(yīng).

例7請(qǐng)完成下表中的離子方程式

FeBr2與Cl2反應(yīng)FeI2與Cl2反應(yīng)

Cl2少量

Cl2過(guò)量

解析還原性：I->Fe2+>Br-，按“先后原則”，在FeBr2中通Cl2，Cl2先氧化Fe2+，后氧化Br-.當(dāng)Cl2少量時(shí)，只能氧化Fe2+，離子方程式為：2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-；當(dāng)Cl2過(guò)量時(shí)，F(xiàn)e2+、Br-都全部被氧化，設(shè)FeBr2有1 mol，1 mol Fe2+和2 mol Br-總共失3 mol e-，能與1.5 mol Cl2反應(yīng)，所以離子方程式為Fe2++2Br-+1.5 Cl22Fe3++Br2 +3Cl-，再化簡(jiǎn)即可.在FeI2中通Cl2情況類似，只不過(guò)還原性I->Fe2+，Cl2先氧化I-，后氧化Fe2+.

答案：

FeBr2與Cl2反應(yīng)FeI2與Cl2反應(yīng)

Cl2少量2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-2I-+Cl2I2+2Cl-

Cl2過(guò)量2Fe2+ +4Br-+3Cl2

2Fe3++2Br2+6Cl-

2Fe2+ +4I-+3Cl2

2Fe3++2I2+6Cl-

拓展：書寫0.1 mol/L FeI2與0.12 mol/L Br2等體積混合的離子方程式.

解析設(shè)FeI2有1 mol，Br2有1.2 mol，F(xiàn)eI2電離成1 mol Fe2+和2 mol I-，發(fā)生的反應(yīng)為：2I-+Br2I2+2Br-，0.2Br2+0.4Fe2+0.4Fe3++0.4Br-，兩式相加得：0.4Fe2++2I-+1.2Br20.4Fe3++I2+2.4Br-，再將系數(shù)化簡(jiǎn)可得反應(yīng)的離子方程式為：2Fe2++10I-+6Br22Fe3++5I2+12Br-.

例8書寫FeCl2與Na2O2等物質(zhì)的量反應(yīng)的離子方程式.

解析設(shè)FeCl2和Na2O2都有1 mol.1 mol Fe2+失1 mol e-，1 mol Na2O2若全部做氧化劑得2 mol e-，說(shuō)明Na2O2既做氧化劑，又做還原劑.設(shè)做氧化劑的Na2O2為x mol，做還原劑的Na2O2為（1-x）mol，根據(jù)電子守恒：1+2（1-x）=2x，解得x=0.75，所以做還原劑的Na2O2為0.25 mol，生成的O2也為0.25 mol，再用H2O來(lái)滿足質(zhì)量守恒，可得：Fe2+ +Na2O2+1.5H2OFe（OH）3↓+2Na++0.25O2↑，化簡(jiǎn)得到離子方程式：4Fe2+ +4Na2O2+6H2O4Fe（OH）3↓+8Na++O2↑.

（收稿日期：2014-05-03）