离子互换反应
铜臭 / 2022-07-21
电解质在溶液中的反应，实质上是离子间的反应。 这种反应既包括反应前后元素的化合价有改变的氧化还原反应，又包括反应前后元素的化合价没有改变的离子互换反应——复分解反应。这里只讨论后一类反应.
一、离子反应方程式
用离子表示的化学反应方程式称为离子反应方程式。离子反应方程式和分子方程式不同，它已不是表示一定物质之间的某个反应，而是代表所有同一类型的反应。例如NaCl 溶液与AgNO₃溶液混合生成AgCl↓时，起反应的是Ag⁺和Cl⁻，此反应的离子反应方程式为:
Ag⁺+Cl⁻=AgCl↓
此离子反应方程式不仅是NaCI和AgNO₃间的反应，而且它也代表任何可溶性银盐和可溶性氯化物之间的普遍反应。离子反应方程式不仅比分子方程式简化，而且更能表示出电解质溶液中化学反应的本质。
写离子反应方程式的方法与步骤如下:
(1)先以分子形式写出方程式;
(2)将反应物与产物中弱电解质及难溶的物质或气体仍保留分子的形式，而将易溶的强电解质写成离子的形式;
(3)消去不参加反应的离子，即消去方程式两边相同的离子;
(4)最后检查方程式两边原子数和电荷数是否相等。
如上述NaCl和AgNO₃的反应:
(1) NaCI+AgNO₃= AgCl↓+ NaNO₃
(2) Na⁺+Cl⁻+Ag⁺+NO₃⁻=AgCl↓+ Na⁺+NO₃⁻
(3)Ag⁺+Cl⁻=AgCl↓
又如，写出CaCO₃和HCl反应的离子反应方程式的步骤如下:
(1) CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
(2) CaCO₃+2H⁺+2Cl⁻=Ca²⁺+ 2Cl⁻+H₂O+CO₂↑
(3) CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑
在写离子反应方程式时，除了要知道那些物质是弱电解质和气体外,还须知道那些物质是难溶于水的。在熟练掌握物质的性质和书写离子方程式的方法后，也可以一步写出离子反应方程式。
二、进行离子互换反应的条件
离子互换反应能否进行，与其反应物、生成物的溶解度和电离度有关。凡是能生成一种更弱的电解质或难溶的沉淀、或易挥发性物质的反应，都能进行到比较完全的程度。
(1)生成弱电解质(水、弱酸、弱碱)的反应:
例如 HCI+NaOH=NaCl+H₂O
离子反应方程式H⁺+OH⁻=H₂O
上述离子反应方程式表示强酸与强碱的中和反应。它为什么 能够发生?其原因是由于酸中的H⁺和碱中的OH⁻结合生成了 难电离的水分子，使溶液中H⁺和OH⁻离子浓度降低，因此反应能够进行得比较完全。
如果反应物之一是弱电解质，而生成物中有一个是比它更弱的电解质时，反应仍可进行。
例如 HAc+NaOH=NaAc+H₂O
离子反应方程式 HAc+OH⁻=Ac⁻+H₂O
这个反应所以能发生，是因为H₂O是比HAc更弱的电解质。
(2)生成沉淀的反应:
例如 Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCI
离子反应方程式 Ca²⁺+CO₃²⁻=CaCO₃↓
由于生成了难溶于水的CaCO₃沉淀，溶液中Ca²⁺和CO₃²⁻离子的浓度不断降低，使反应进行得较完全。
如果反应物之一是难溶物质，而生成物中有一一个是比它更难溶时，反应也仍然可以进行。例如:
CaSO₄↓+BaCl₂=BaSO₄↓+CaCl₂
离子反应方程式 CaSO₄↓+Ba²⁺= BaSO₄↓+Ca²⁺
从上式中可以看出，由于BaSO₄的溶解度比CaSO₄的溶解度小得多，故上述反应可以进行，使沉淀物转化。
(3)生成易挥发性物质的反应:
例如Na₂S+2HCl=2NaCl+H₂S↑
离子反应方程式 S²⁻+2H⁺=H₂S↑
由于生成的H₂S气体从溶液中不断逸出，使溶液中H⁺和S²⁻离子的浓度不断降低，而使反应进行得较完全。
如果生成物都是易溶于水的强电解质，可以认为反应不发生。例如:
KNO₃+NaCI=NaNO₃+ KCI
即 K⁺+NO₃⁻+Na⁺+Cl⁻= Na⁺+NO₃⁻+K⁺+Cl⁻
混合前后溶液中存在的都是K⁺、Na⁺、NO₃⁻、Cl⁻四种离子，可见未发生化学反应。
综合上述各种离子反应的例子，可以得出溶液中发生离子互换反应的必要条件是:能生成一种弱电解质(或更弱的电解质)、沉淀(或更难溶的沉淀)和易挥发性物质。若不生成这类物质，反应也就不发生。
我们掌握了离子反应的规律，就能检验某些离子是否存在。例如检验水中是否有SO₄²⁻，就先使溶液呈酸性，再加入BaCl₂溶 液，如果生成白色沉淀，则表示水中有 SO₄²⁻，这是因为水中的SO₄²⁻与Ba²⁺发生了离子反应:
SO₄²⁻+Ba²⁺=BaSO₄↓(白)
待试溶液必须呈酸性，以免其它离子的干扰。如有CO₃²⁻存在时， 和Ba²⁺作用生成白色BaCO₃沉淀。但在酸性溶液中，CO₃²⁻与H⁺作用生成CO₂↑,而不能生成BaCO₃沉淀。
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