离子方程式(ionic equation)全称离子反应方程式,[2]即由实际参加反应的离子符号所组成的反应方程式。离子方程式能表示离子之间发生反应的实际情况,也能揭示出一个在溶液中进行的化学反应的本质。同时离子方程式还代表着溶液中同一类型的离子反应。[3][4]如可以表示许多强酸跟强碱的中和反应。[5]
离子方程式书写时首先要判断反应是否属于离子反应,[5]在溶液里或熔融状态下,有自由移动离子参加反应时,才能用离子方程式表示;[1]其次书写离子方程式时,应把在溶液中完全电解的物质写成离子形式,把难溶物质、弱电解质和非电解质写成分子形式,而未参加反应的离子则省略不写出。[3]同时,离子反应方程式需遵循客观性、等电性、等量性、固定组成等原则。[6]
离子反应方程式主要有离子互换型、氧化还原反应型、配位反应型、盐类水解反应型等类型。若在离子反应中反应物相对量、滴加顺序、反应条件、氧化剂的用量等因素中有其中一个不同,其反应的离子方程式可能也会不同。[1]
定义与意义
定义:用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子叫做离子方程式。例:[7]
意义:离子方程式不仅表示一定物质间的某个具体反应,而且能表示同一类型的反应。如和反应生成沉淀的离子方程式,不仅可以表示和的反应,还表示了任何能电离生成的物质,遇到任何能电离生成的物质都能生成沉淀。[8]但要注意的是一类反应不是指化学反应的类型。如它表示了中和反应的实质,但不能说它表示了酸碱中和反应这一反应类型。因为,有的中和反应不能用它表示。如醋酸与氢氧化钠是中和反应,但其离子方程式为[注1]此外还有氨水与盐酸、氢氧化铁与盐酸、硫酸与氢氧化钡等。而有些不属于中和反应的反应却可以用来表示。如溶液与溶液的反应不属于中和反应,却可以用这个离子方程式来表示。[1][9]
客观性原则
客观性原则即反应的生成物必须正确,这是书写化学方程式必须遵守的基本原则。[6]
等量性原则
等电性原则
等电性原则即电荷守恒定律,反应前后离子的电荷总数应该相等。[6]
固定组成原则
凡是在离子方程式中没有出现参加反应的离子被部分消去时,强电解质所电离出的阴、阳离子数之比必须等于其组成比,特例(参与的沉淀反应规律);对于酸式盐溶液参与的沉淀反应的离子方程式,完全反应的物质的阴、阳离子数之比一定与该物质的化学式相符合,过量物质的阴、阳离子数之比则不一定符合其化学式的组成。[6]
规则
只有易溶于水的强电解质(即易电离的物质)才能写离子形式,其余物质,包括沉淀、气体、弱电解质,非电解质和单质都应写成化学式。[6]对于微溶物质来说主要看其是否以自由离子的形式存在,如澄清石灰水中的写离子符号,石灰乳中的则用化学式表示。[1]除以上规则外,还应注意离子间是否可以大量共存,如:与不能大量共存,因为两者之间会发生完全双水解。[10]
例:
可拆分:强酸(如、、)、强碱(如、、、)、以及大多数可溶性盐(如、、)。[11]
不可拆分:难溶物(如、、、、、)、[12]微溶物做生成物(如未说明澄清石灰水时写)、[1]弱电解质(如、、、、醋酸)、弱酸的酸式酸根(如、、)、[11]单质(如、、、、、、、、、)、[13]气体(如、、、)、非电解质(如氨水)等。[6][11]
步骤
在书写离子方程式时可遵循“写”“拆”“删”“查”四个步骤,[1]以硝酸钡溶液和硫酸钠溶液反应的离子方程式的步骤为例。[14]
①“写”:写出反应的化学方程式。[14]
②“拆”:把易溶于水、易电离的物质写成离子形式,难溶的物质或难电离的物质(例如水)以及气体等仍以化学式表示;对于微溶物质来说主要看其是否以自由离子的形式存在,如澄清石灰水中的写离子符号,石灰乳中的用化学式表示。[1][14]
③“删”:删去式子两边不参加反应的离子。[14]
④“查”:检查式子两边各元素的原子个数和电荷数是否相等,同时离子方程式既符合质量守恒定律,又符合电荷守恒定律,因此对离子方程式进行检查时,以上两定律需同时满足。[4]
部分反应的离子方程式举例:
强酸跟强碱的中和反应时离子反应式为(不可逆反应)[5]
溶于水,水解离子方程式为(可逆反应)[1]
锌和盐酸反应的离子方程式为(有气体生成)[15]
和反应生成沉淀的离子方程式为(有沉淀生成)[8]
离子互换型
离子互换型即离子交换后有沉淀或弱电解质(含)生成的反应。[1]该类离子反应的特点为生成物必有气体或沉淀物质或弱电解质生成。[16]其反应发生条件也是根据生成物中是否有气体或沉淀物质或弱电解质生成,有其中一个便可发生反应,反之则不发生反应。[17]
例:[1]
[1]
氧化还原反应型
有电子转移的化学反应称为氧化还原反应。该类反应的特点为反应中发生了电子转移,反应物中有的失去电子而被氧化,另一些则得到电子而被还原。[18]其反应发生条件是较强氧化剂与较强还原剂反应生成较弱的氧化剂和较弱的还原剂。[19]
例:[1]
配位反应型
盐类水解反应型
某些盐的离子与溶液中水解离出的或反应生成弱酸或弱碱的反应,称为盐的水解。[21]该类反应的特点为盐类水解是中和反应的逆反应;多元弱酸正盐的酸根离子分步水解,但以第一步为主,且多元弱酸根正盐的酸根离子比酸式盐的酸根离子的水解程度大得多;弱酸弱碱盐的溶液发生双水解;强酸的酸式酸根如,只电离不水解。除此之外还有一些完全双水解的特例如与、等,与、等与,[10]判断该类离子反应能否发生取决于组成盐的性质。[16]
例:(单水解)[1]
(双水解)[16]
(完全双水解)[16]
置换反应型
置换反应是指由一种单质跟一种化合物起反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应。[22]该类反应的特点为反应物和生成物都只有两种,且分别是一种单质和一种化合物。[23]其反应发生条件是置换元素应比被置换元素活泼;反应物中的盐是可溶的。[24]
例:铁和盐酸的反应[1]
影响因素
在离子反应中,反应物相对量或操作顺序或反应条件或氧化剂的用量不同时,离子方程式的书写可能不同。[1]
反应物相对量的影响:即部分反应中反应物物质的量之比不同时会发生不同的离子反应。[1]
例:碳酸氢钙溶液与氢氧化钠溶液反应时,物质的量之比为1:1与1:2时,离子反应的方程式是不同的。[1]
(物质的量之比为1:1)
(物质的量之比为1:2)
操作顺序的影响:以滴加顺序来说,开始滴加时,滴管中的反应物是不足量的,而反应容器中反应物过量,不过量的物质会完全反应,继续滴加至过量时,其离子方程式可能会不相同。[1]
(滴加初始)
(滴加过量)
反应条件的影响:反应时的温度、溶液酸碱性等条件的变化都可能会造成不同的化学反应。[25]
例:氧化铵溶液与氢氧化钠溶液在不加热和加热条件下的离子反应方程式。[1]
氧化剂的用量的影响:在氧化还原反应中,若氧化剂过量,能被氧化的元素都将被氧化;若氧化剂不足量.则还原性强的元素首先被氧化。[1]
例:和溶液的反应。[1]
(不足时)
(过量时)
参考资料 25
- 参考 1
- 参考 2
- 参考 3
- 参考 4
- 参考 5
- 参考 6
- 参考 7
- 参考 8
- 参考 9
- 参考 10
- 参考 11
- 参考 12
- 参考 13
- 参考 14
- 参考 15
- 参考 16
- 参考 17
- 参考 18
- 参考 19
- 参考 20
- 参考 21
- 参考 22
- 参考 23
- 参考 24
- 参考 25
注释
- HAc为醋酸缩写,完整醋酸分子式为CH3COOH