專題講座1 相互競爭的離子反 應(yīng)和氧化還原反應(yīng)

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專題講座一　相互競爭的離子反應(yīng)和氧化還原反應(yīng) 反應(yīng)物間一對多的化學(xué)反應(yīng)常有“平行反應(yīng)”和“競爭反應(yīng)”兩類，平行反應(yīng)主要指多個(gè)反應(yīng)相互間沒有影響可同時(shí)進(jìn)行；而競爭反應(yīng)是指由于反應(yīng)能力不同，多個(gè)反應(yīng)按一定的先后順序逐次進(jìn)行。競爭反應(yīng)主要包括兩種基本題型：一是一種氧化劑(還原劑)與多種還原劑(氧化劑)反應(yīng)，如把Cl2通入含I－、Br－、Fe2＋的溶液中，按照還原能力由強(qiáng)到弱的順序，I－優(yōu)先反應(yīng)，其次是Fe2＋，最后是Br－；二是一種酸(堿)與多種堿性(酸性)物質(zhì)反應(yīng)，如把鹽酸逐滴加入到含有NaOH、Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中，按照堿性由強(qiáng)到弱的順序，NaOH優(yōu)先反應(yīng)，其次是Na2CO3，最后是NaHCO3，此類競爭反應(yīng)的先后順序即是其有效順序。在實(shí)際問題中有部分看似平行的反應(yīng)，由于物質(zhì)的性質(zhì)而出現(xiàn)了“有效”和“無效”兩種可能性，準(zhǔn)確地確定有效反應(yīng)就成了解題的關(guān)鍵。 1． 復(fù)分解反應(yīng)之間的競爭 若某一溶液中同時(shí)存在幾個(gè)可能的復(fù)分解反應(yīng)，則生成更難溶解或更難電離的物質(zhì)的反應(yīng)將優(yōu)先進(jìn)行。 【例1】 寫出在硫酸鋁銨溶液中加入少量氫氧化鋇溶液的離子方程式：______________。 解析　在硫酸鋁銨溶液中，存在NH、Al3＋與SO，當(dāng)加入少量的Ba(OH)2溶液后，Ba2＋和SO結(jié)合生成BaSO4，OH－則既可與Al3＋結(jié)合又能與NH結(jié)合，它們彼此之間發(fā)生相互競爭的反應(yīng)。由于在含有Al3＋的溶液中滴入NH3H2O，有白色沉淀生成可知，Al3＋結(jié)合OH－的能力大于NH結(jié)合OH－的能力，OH－優(yōu)先與Al3＋結(jié)合生成Al(OH)3，則上述離子方程式為2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓。 答案　2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓ 即時(shí)鞏固1 少量NaOH溶液滴入到NH4HCO3溶液中的離子方程式為_________________ ________________________________________________________________________。 答案　HCO＋OH－===H2O＋CO 即時(shí)鞏固2 向NH4Cl、AlCl3、MgCl2混合溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量，按反應(yīng)的先后順序，寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式： (1)________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)________________________________________________________________________。 (3)________________________________________________________________________。 答案　(1)Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ (2)NH＋OH－===NH3H2O (3)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]- 2． 氧化還原反應(yīng)之間的競爭 若某一溶液中同時(shí)含有多種還原性(氧化性)物質(zhì)，則加入一種氧化劑(還原劑)時(shí)，優(yōu)先氧化(還原)還原性(氧化性)強(qiáng)的物質(zhì)。 【例2】　在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.01 mol的酸性混合溶液中加入0.01 mol鐵粉，經(jīng)攪拌后發(fā)生的變化應(yīng)是 (　　) A．鐵溶解，析出0.01 mol Ag和0.005 mol Cu B．鐵溶解，析出0.01 mol Ag并放出H2 C．鐵溶解，析出0.01 mol Ag，溶液中不再有Fe3＋ D．鐵溶解，析出0.01 mol Ag，溶液中不再有Cu2＋ 解析　因?yàn)檠趸訟g＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋，所以先發(fā)生反應(yīng)2Ag＋＋Fe===2Ag＋Fe2＋，其中0.005 mol的鐵粉與0.01 mol 的AgNO3反應(yīng)，析出0.01 mol Ag，再發(fā)生：2Fe3＋＋Fe=== 3Fe2＋，其中剩余的0.005 mol鐵粉與0.01 mol的Fe(NO3)3反應(yīng)，溶液中不再有Fe3＋，故選C。 答案　C 即時(shí)鞏固3 將足量Cl2緩緩?fù)ㄈ牒?.02 mol H2SO3和0.02 mol HBr的混合溶液中。在此過程中溶液的pH與Cl2用量的關(guān)系示意圖是(溶液體積變化忽略不計(jì)，且不考慮Cl2與水反應(yīng))(　　) 答案　A 解析　因H2SO3的還原性強(qiáng)于HBr的還原性，故Cl2先氧化H2SO3，H2SO3＋Cl2＋H2O===H2SO4＋2HCl，生成的H2SO4和HCl均是強(qiáng)酸，故溶液的pH下降；當(dāng)H2SO3完全反應(yīng)后，再通入Cl2，發(fā)生反應(yīng)Cl2＋2HBr===Br2＋2HCl，溶液的pH不再改變。 即時(shí)鞏固4 向NaBr、NaI和Na2SO3混合液中通入一定量氯氣后，將溶液蒸干并充分灼燒，得到固體物質(zhì)的組成可能是 (　　) A．NaCl、Na2SO4 B．NaBr、Na2SO4 C．NaCl、Na2SO4、I2 D．NaCl、NaI、Na2SO4 答案　A 解析　向NaBr、NaI和Na2SO3混合液中通入一定量氯氣后，可能發(fā)生的反應(yīng)依次為Na2SO3＋Cl2＋H2O===Na2SO4＋2HCl、2NaI＋Cl2===2NaCl＋I(xiàn)2、2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2。將溶液蒸干時(shí)HCl、Br2和Cl2會揮發(fā)，灼燒時(shí)I2會升華。若通入的氯氣過量，得到固體剩余物質(zhì)的組成是NaCl、Na2SO4；若通入的氯氣是不足量的，則還有可能留下NaBr。 即時(shí)鞏固5 某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2和HNO3，若向其中逐漸加入鐵粉，溶液中Fe2＋的濃度和加入鐵粉的物質(zhì)的量之間的關(guān)系如下圖所示。則稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物質(zhì)的量濃度之比為__________________________________。 答案　1∶1∶4 解析　氧化性由強(qiáng)到弱的順序是HNO3＞Fe3＋＞Cu2＋，反應(yīng)由先到后的順序?yàn)? 4HNO3＋Fe===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 4mol 1 mol 1 mol 2Fe3＋?。e===3Fe2＋ 2 mol 1 mol 3 mol 故原溶液中n[Fe(NO3)3]＝2 mol－1 mol＝1 mol Cu2＋?。e===Fe2＋＋Cu 1 mol 1 mol 1 mol 故c[Fe(NO3)3]∶c[Cu(NO3)2]∶c(HNO3)＝1∶1∶4。 3． 氧化還原反應(yīng)與非氧化還原反應(yīng)之間的競爭 一般情況下，氧化還原反應(yīng)優(yōu)先于非氧化還原反應(yīng)發(fā)生。 【例3】　寫出向漂白粉溶液中通入二氧化硫氣體的化學(xué)方程式。 解析　漂白粉溶液中含有CaCl2和Ca(ClO) 2，其中Ca(ClO)2水溶液能與SO2發(fā)生反應(yīng)，向漂白粉溶液中通入二氧化硫氣體后，是發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成CaSO3和HClO還是發(fā)生氧化還原反應(yīng)，兩反應(yīng)相互競爭。由于次氯酸鹽及次氯酸都具有強(qiáng)氧化性而亞硫酸鹽及二氧化硫都具有還原性，所以是發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不是復(fù)分解反應(yīng)。 答案　Ca(ClO)2＋2SO2＋2H2O===CaSO4↓＋2HCl＋H2SO4 即時(shí)鞏固6 往含F(xiàn)e3＋、H＋、NO的混合液中加入少量SO，充分反應(yīng)后，下列表示該反應(yīng)的離子方程式正確的是 (　　) A．2Fe3＋＋SO＋H2O===2Fe2＋＋SO＋2H＋ B．2H＋＋SO===H2O＋SO2↑ C．2H＋＋2NO＋3SO===3SO＋2NO↑＋H2O D．2Fe3＋＋3SO＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋3SO2↑ 答案　C 解析　此題看上去似乎4個(gè)選項(xiàng)都可能發(fā)生，但我們知道氧化還原反應(yīng)優(yōu)先于非氧化還原反應(yīng)，因此B、D不正確。那么SO是先與Fe3＋反應(yīng)還是先與H＋＋NO反應(yīng)呢？可以用“假設(shè)法”進(jìn)行判斷。如果先與Fe3＋反應(yīng)，則生成的Fe2＋又會與H＋＋NO反應(yīng)，所以應(yīng)先與H＋＋NO反應(yīng)，故應(yīng)選C。 即時(shí)鞏固7 寫出下列反應(yīng)的離子方程式： (1)FeCl2溶液與NaClO溶液反應(yīng)____________________________________________。 (2)Na2S與FeCl3溶液混合_________________________________________________。 (3)硫化鈉與CuSO4溶液混合______________________________________________。 答案　(1)6Fe2＋＋3ClO－＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋3Cl－＋4Fe3＋ (2)2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓ (3)Cu2＋＋S2－===CuS↓ 解析　(1)氯化亞鐵是強(qiáng)酸弱堿鹽且有還原性，次氯酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽且有氧化性，兩者相遇既可發(fā)生雙水解反應(yīng)又可發(fā)生氧化還原反應(yīng)，兩反應(yīng)相互競爭，由于發(fā)生氧化還原反應(yīng)可以使溶液中離子濃度大大降低，所以優(yōu)先發(fā)生氧化還原反應(yīng)。(2)硫化鈉與氯化鐵相遇，可能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)、雙水解反應(yīng)及氧化還原反應(yīng)，若發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)則生成Fe2S3，由于Fe2S3在水溶液中不存在，故不能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，也不可能在溶液中發(fā)生雙水解反應(yīng)，因Fe3＋具有氧化性，S2－具有還原性，所以硫化鈉與氯化鐵發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)。(3)由于Cu2＋的氧化性較弱，Cu2＋和S2－不易發(fā)生氧化還原反應(yīng)。硫化鈉與硫酸銅可能發(fā)生雙水解反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)，兩反應(yīng)互相競爭。由于CuS在水中的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Cu(OH)2的溶解度，則硫化鈉與硫酸銅發(fā)生的是復(fù)分解反應(yīng)而不是雙水解反應(yīng)。 4