酸碱盐之间的离子反应及应用

化学是一门实验科学，是中学阶段的必修课，学生通过初中的化学学习不仅能提高自己的观察能力、思维能力、实验能力和自学能力，也为今后学习高中化学及其他科学技术打下良好的基础。酸碱盐一章可以说是对整个初中化学知识的运用和综合，它在化学概念、化学基本理论的基础上，通过对酸、碱、盐基本性质的讲解，总结出学习无机化学的规律，这对我们学习知识，尤其是学习化学这门课程有着很好的启迪作用。

 

在中考题中，大部分的知识点要靠酸、碱、盐知识的有机结合才能解决。由于酸碱盐溶液都是由离子构成的，离子的性质就决定了物质的性质，所以从离子角度去学习酸碱盐是根本，也是一个捷径。酸碱盐部分涉及到的离子只有有限的几个，主要的阳离子有：H⁺、NH₄⁺、Ca²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、Ag⁺等等，主要的阴离子有：OH^-、SO₄^2-、CO₃^2-、Cl^-等等。学习中我们可以有意识的从离子角度分析问题，抓住问题的实质，从而提高解题的效率。下面就酸、碱、盐部分常用离子及离子对的应用做一小结。所谓离子对，指这些若成对地凑在一起，就会生成沉淀、气体、水或变色的离子。以下为初中常见的离子对：

 

 

记住这些常见的能生成沉淀、气体、水或变色的离子对和几种常见溶液的颜色：如：含铜离子（Cu²⁺ ）的溶液呈蓝色、含铁离子（Fe³⁺）的溶液呈黄色、含亚铁离子（Fe²⁺）的溶液呈浅绿色。在解决许多酸碱盐的问题时，就可以不写出方程式而将复杂问题简单化，直观的看出答案。常见的题型如：

 

一、判断复分解反应能否发生

 

复分解反应多发生在酸碱盐之间，发生的条件主要是看两种化合物交换成分生成的两种化合物中有没有沉淀、气体或水生成（碱和盐、盐和盐之间的反应还要先看反应物都必须能溶于水）。做题时大部分同学习惯于按部就班写出化学反应方程式，然后进行判断，费时费力。若用离子对就可以直接进行判断。（为方便起见，题目中的物质尽量用化学符号表达。）

 

例：下列物质间不能发生复分解反应的是（    ）

 

A、盐酸和硝酸钾                     B、硫酸钠和氯化钡

 

C、碳酸钠和氢氧化钙                 D、氢氧化钠和硝酸镁

 

分析：先写成化学式，然后找出离子对。（看划线部分）可见A中没有，即A中物质交换成分以后没有沉淀、气体或水生成，则复分解反应不能发生。

 

A、HCl和 KNO₃                                    B、Na₂SO₄和 BaCl₂

 

C、Na₂CO₃和Ca（OH）₂                             D、NaOH 和Mg（NO₃）₂

 

答案：A

 

二、 解决物质在溶液中能否共存的问题

 

能否共存意指能否发生化学反应，即溶液中若没有沉淀、气体或水产生，则复分解反应不发生，在溶液中就可以共存，这类题目可直接找离子对进行判断。

 

例1：下列物质能大量共存于溶液中的是（    ）

 

A、硝酸、氢氧化钙、氯化钠           B、硝酸钾、氯化铜、硫酸铵

 

C、氢氧化钠、硫酸铜、氯化钡         D、盐酸、碳酸钠、硝酸钙

 

分析：先写出化学式，然后找离子对（看划线部分）

 

A、HNO₃、Ca（OH）₂     、NaCl              B、KNO₃、CuCl₂、（NH₄）₂SO₄

 

C、NaOH 、CuSO₄ 、BaCl₂                      D、HCl、Na₂CO₃ 、Ca（NO₃）₂

 

答案：B

 

例2：下列离子能在PH=13的水溶液中大量共存的是（   ）

 

A：SO₄^2-、Cl^-、Na⁺、H⁺                             B：K⁺、SO₄^2-、Cu²⁺、NO₃^-

 

C：Cl^-、K⁺、SO₄^2-、Na⁺                             D：Ca²⁺、Cl^-、CO₃^2-、Na⁺

 

分析：已知PH=13，溶液显碱性，可在每一选项后面添加OH^-，然后找离子对。（看划线部分）

 

A：SO₄^2-、Cl^-、Na⁺、H⁺、（OH^-）            B：K⁺、SO₄^2-、Cu²⁺、NO₃^-、（OH^-）

 

C：Cl^-、K⁺、SO₄^2-、Na⁺、（OH^-）            D：Ca²⁺、Cl^-、CO₃^2-、Na⁺、（OH^-）

 

答案：C

 

三、解决一些简单推断题

 

推断题往往都有一个突破口，对酸碱盐部分的推断，大多以颜色、气体或沉淀为题眼，熟练应用离子对就是解决这类题目非常有效的方法。

 

例1：有A、B、C、D四种物质的溶液分别是氯化氢、硫酸钠、氢氧化钡、碳酸钠中的一种，它们之间能发生如下反应：

 

A+C → E↓+F        B+C → G↓+F            B+D → H+J+K↑

 

则A为_________,B为_________,C为_________,D为_________．

 

分析：离子对中CO₃^2-的应用最广，能上（遇酸生成气体）能下（遇Ca²⁺、Ba²⁺生成沉淀），应用最多最灵活。观察反应式，B能和另两种物质反应，且一种生成沉淀，另一种生成气体，一定是含有CO₃^2-的物质，即B为碳酸钠。继而推测题目中与B产生沉淀的C为氢氧化钡，产生气体的D为氯化氢。当然也可以先看C。

 

答案： A为硫酸钠、B为碳酸钠、C为氢氧化钡、D为氯化氢

 

例2：有一包白色固体粉末，可能是由CaCO₃、K₂SO₄、CuSO₄、KNO₃和BaCl₂中的一种或几种组成，小明同学做了如下实验：

 

（1）取适量该白色固体粉末加入足量水中，得白色沉淀，上层清液无色；

 

（2）在白色沉淀中加入足量稀硝酸，沉淀部分溶解。

 

由此可推断出：原白色粉末中一定含有的物质是__________，一定不含有的物质是_________。

 

分析：解决此类问题先①看颜色，②看离子对，③根据条件仔细判断。

 

由于CuSO₄溶于水显蓝色，根据题意此粉末一定不含CuSO₄，剩余物质中CaCO₃本身就是沉淀，同时K₂SO₄中的SO₄^2-和BaCl₂中的Ba²⁺又是一对能生成沉淀的离子对，心中有数后通过仔细分析可知这两种沉淀都要有。

 

答案：一定含有CaCO₃、K₂SO₄、BaCl₂，一定不含有CuSO₄。（可能含有KNO₃）

 

四、解决一些除杂质的问题

 

除杂质首先不能生成新的杂质，其次要便于分离，最好还能转化产生更多有用的物质。若遇到除杂质问题是选择题，可依据选项逐个排除，难度不太大，但若是填空或探究，往往让学生无从下手。若利用离子对可解决涉及酸碱盐的一部分除杂问题。

 

例：除去括号中的少量杂质，将合适的试剂写横线上：NaCl（Na₂SO₄）__________

 

分析：根据离子对，依据“换啥给啥，卸啥对啥”原则，通过有用物质和杂质的比较，阳离子Na⁺相同不用考虑，阴离子需把SO₄^2-换成Cl^-先给Cl^-，而要卸掉SO₄^2-需要对应Ba²⁺，即需要BaCl₂

 

答案：BaCl₂

 

练习：①KCl（K₂CO₃）_________；      ②KCl（BaCl₂）____________

 

答案①HCl、CaCL₂、BaCl₂          ②K₂SO₄

 

五、设计实验方案

              

例 ：课本中“复分解反应发生条件的活动与探究”中用到H₂SO₄、Ba(NO₃)₂、NaOH、K₂CO₃四种溶液，某校化学小组对试验后的废液进行试验探究，取废液少许，测得其pH为12。

 

【提出问题】：废液中除了OH-离子以外，还可能含有什么离子？

 

【理论分析】：废液是由四种物质混合而成的，四种盐电离出的8中离子之间会发生化学反应，废液的pH值为12，显碱性，所以一定不存在的离子是    。有三种离子在任何情况下都会存在，他们是NO₃^-、K⁺和    。

 

【猜想与假设】同学：此外，可能含有SO₄^2-、CO₃^2-同学：此外，可能含有Ba²⁺丙同学：此外，可能含有Ba²⁺、SO₄^2-、CO₃^2-以上甲乙丙三位同学的猜想中，    同学的猜想一定不成立，原因是       

 

【实验验证】：请选择一种可能的假设，设计实验进行验证。

 

分析：：氢离子与氢氧根离子之间的中和反应，生成水，由于溶液显碱性，必然不存在氢离子。在初中阶段，对于NO₃^-、K⁺、Na⁺，没有明确它们所具有的化学性质，一般认为它们可以和其他任何离子共存，相互不发生化学反应。Ba²⁺和SO₄^2-、CO₃^2-都能够结合产生沉淀，不能共存。对于Ba²⁺、SO₄^2-、CO₃^2-的检验是初中化学的重点

 

六、其他类型的简单应用

 

例1：下列物质能与澄清石灰水反应，但观察不到明显现象的是（   ）

 

A、稀盐酸       B、氯化钠溶液    C、硫酸铜溶液      D、碳酸钠溶液

 

分析：先将题目中的物质写成化学式，然后找离子对（看划线部分）

 

A：HCl、Ca（OH）₂           生成物是水，反应能发生但无明显现象

 

B：NaCl、Ca（OH）₂      无离子对，不反应

 

C：CuSO₄、Ca（OH）₂      蓝色沉淀

 

D：Na₂CO₃、Ca（OH）₂     白色沉淀

 

答案：A

 

例2：下列各组物质的反应必须加入指示剂才能进行判断的是（    ）

 

A、Ba（OH）₂和H₂SO₄                    B、NaOH 和HCl

 

C、CaCO₃ 和 HCl                     D、Ca（OH）₂ 和Na₂CO₃

 

分析：找出每组答案中的离子对，并考虑现象

 

A、Ba（OH）₂和H₂SO₄（沉淀）          B、NaOH 和HCl（无现象）

 

C、CaCO₃ 和 HCl（气体）             D、Ca（OH）₂ 和Na₂CO₃（沉淀）

 

上面所讲的一些都是日常练习中常见到的问题，如果注意在平时的教与学过程中多加应用，就能使许多问题简单化，达到事半功倍的效果。

 

练习1．．下列各组中的物质，在溶液中不能发生反应的是（      ）

 

A．氯化钡和碳酸钾  B。盐酸和碳酸钠    C．硝酸钾和氯化钠   D。氢氧化铁和硝酸

 

2、下列各组物质，能共同存在于水溶液中的是

 

A．BaCl₂ 、Na₂SO₄ 、Ca（OH）₂    B．MgCl₂、CuSO₄ 、NaNO₃

 

C．AgNO₃ 、BaCl₂ 、K₂SO₄         D．CaC_l2 、K₂CO₃ 、NaNO₃

 

3、下列各组离子能在pH=11的溶液中大量共存的是(  )

 

A．、Na^＋、Ba²⁺、Cl^-、OH^-       B．、SO₄^2-、K⁺、Ca²⁺、CO₃^2-

 

C．、NO₃^-、Cl^-、Mg²⁺、Cu²⁺ D．、   Ag⁺、Na⁺、NO₃^-、Cl^-

 

4．某溶液能与镁反应生成氢气，则下列各组物质在该溶液中是无色澄清的是（）

 

A．KCl、NaCl、Na₂SO₄      B．NaCl、NaNO₃、AgNO₃

 

C．Na₂CO₃、NaCl、Na₂SO₄    D．HCl、NaCl、CuSO₄

 

5、在不用指示剂的条件下，欲将含有盐酸的氯化钙溶液由酸性转化为中性，且不混入其分杂质，应选用的试剂是（    ）

 

A、澄清石灰水    B、硝酸银溶液   C、石灰石粉末     D、生石灰粉末

 

6．不用另选试剂，仅用组内物质之间的反应，就能将它们鉴别出来的是（   ）

 

A．FeCl₃ 、H₂SO₄ 、NaOH  HCl   B．HCl、Na₂CO₃  K₂SO₄ 、NaNO₃

 

C．AgNO₃ 、HCl 、NaCl  HNO₃    D．BaCl₂ 、Na₂SO₄ 、HCl  Na₂CO₃

 

7、为了除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-及泥砂，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作①过滤；②加过量NaOH溶液；③加适量盐酸；④加过量Na₂CO₃溶液；⑤加过量BaCl₂溶液。下列操作顺序中最合适的是（       ）

 

A、①④②⑤③  B、④①②⑤③  C、②⑤④①③  D、⑤②④③①

 

 8、(2008年咸宁市)已知某固体粉末是由NaCl、Ba(NO₃)₂、CuSO₄、Na₂SO₄、Na₂CO₃中的一种或几种组成，取这种粉末加足量的水，振荡后呈浑浊，再加稀盐酸，沉淀不溶解，过滤后得无色滤液，取滤液并滴加AgNO₃溶液产生白色沉淀，原固体粉末的可能的组成是        ,                         

 

8、选择适当的方法和试剂除杂质（只写出方法或试剂的化学式）（1）CaO含CaCO₃       

 

（2）NaCl中含少量Na₂CO₃          （3）Na₂SO₄中含少量CuSO₄           

 

（4）KNO₃中含少量MgSO₄           （5）NaOH 中含少量Ca（OH）₂         

 

9、某活动小组的同学查阅资料得知，传统腌制松花蛋的主要配料是氧化钙、纯碱和食盐。小组同学将这三种物质混合后加入适量的水搅拌、过滤得滤渣和滤液，对滤液中溶质的成分进行探究：

 

【猜想与假设】甲同学认为：可能是NaCl、Na₂C0₃、_Ca(OH)2

 

 乙同学认为：可能是NaCl、NaOH、Na₂C0₃

 

 丙同学认为：可能是NaCl、NaOH、Ca(OH)₂

 

 丁同学认为：可能是NaCl、NaOH

 

【交流与评价】经过讨论，大家一致认为______同学的猜想不合理。理由一是_________________；理由二是_______________________________

 

【活动与探究】乙同学取原滤液向其中倾倒一定量的稀盐酸观察到有大量气泡产生，于是得出该滤液中的溶质是NaCl、NaOH、Na₂C0₃的结论，证实了自己的猜想。

 

丙同学取原滤液向其中加入Na2C03溶液无现象，据此否定了自己的猜想；他又重新取原滤液，向其中加入CaCl₂溶液观察到______________，得出了和乙同学相同的结论。

 

丁同学为了验证上述结论也取原滤液向其中滴加了少量稀盐酸，却发现无气泡产生。

 

【解释与结论】大家经过分析找出了丁同学所用试剂与乙同学相同，却没有看到气泡的原因。你认为可能的原因是___________________________。经过上述四位同学的共同努力，大家终于对滤液中溶质的成分得出了正确结论。

 

10、某研究性学习小组在实验中发现：不仅碱溶液可以使酚酞溶液变红，Na₂CO₃溶液也能使酚酞溶液变红。碱溶液可以使酚酞溶液变红，是因为碱在水溶液中解离出了OH^-，那么Na₂CO₃溶液中究竟是哪种粒子可以使酚酞溶液变红呢？他们设计了下图3个实验，请你和他们一起探究。

 

⑴实验Ⅰ可以证明                           。

 

⑵实验Ⅱ加入蒸馏水的目的是               。小组内有同学认为实验Ⅱ没必要做，你认为他们的理由是                                   。

 

⑶实验Ⅲ滴入K₂CO₃溶液，振荡，酚酞溶液变红，向变红后的溶液中再逐渐滴入过量的CaCl₂溶液，红色逐渐消失，同时还观察到              现象。由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ得出结论：CO₃^2-可以使酚酞溶液变红。

 

⑷小组同学在与老师交流上述结论时，老师说：“其实Na₂CO₃溶液能使酚酞溶液变红也是由于溶液中存在OH^-。”你认为Na₂CO₃溶液存在OH^-的原因是                         。

 

答案：1～7：C B A A C D C      

 

8、NaCl、Ba(NO₃)₂、Na₂SO₄或Ba(NO₃)₂、CuSO₄、Na₂CO₃

 

9、(1)甲。  溶质中一定有NaOH；Na₂C0₃和Ca(OH)₂在溶液中不能共存。

 

(2)有白色沉淀生成

 

(3)丁同学滴加的盐酸量很少，与氢氧化钠反应(或氢氧化钠的量较多和少量的盐酸反应或盐酸与碳酸钠反应生成少量的二氧化碳被氢氧化钠吸收等（合理即可)。

 

10、⑴ Na⁺不会使酚酞溶液变化  

 

⑵探究水分子是否能使酚酞溶液变化  酚酞溶液中就有水分子（或氯化钠溶液中含有水分子）

 

⑶白色沉淀  ⑷ Na₂CO₃与H₂O发生反应，使溶液中产生了OH^- (合理即可)