离子反应先后顺序的探讨

由一道题说开去——离子反应先后顺序的探讨

湖北省潜江市文昌中学张莉

气体，（2007湖北）标准情况下，向100mL NaOH溶液中缓慢通入一定量的CO

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充分反应后，测得最后所得溶液M的pH>7（反应前后溶液的体积变化忽略不计）。在溶液M中，逐滴缓慢滴加1mol/L的盐酸，所得气体的体积与所加盐酸的体积关系如图所示：

已知图中B点的位置固定，且V(B)=300，而A、C可在各自的轴上移动。

（1）原NaOH溶液的物质的量浓渡为mol/L，B点时，最终所得溶液中溶质的物质的量浓度是mol/L（两溶液混合时体积直接相加）。

（2）V(A)的取值不同时，溶液M中溶质的成分不同，请填写下表：

当V(A)=200时，C点的数值为。

（3）当V(A)=100时，取对应的溶液M30mL与等体积的1mol/L的盐酸按各种

可能的方式混合，产生的气体体积为VmL，则V的取值范围是。

这道题中涉及到了H+与OH-、CO32-、HCO3-的反应顺序问题。依据离子反应发

生的条件可知，生成物的电离程度越小或溶解度越小，就越容易发生。由于H2CO3、HCO3-、H2O的电离程度依次减弱，所以反应顺序依次为：①H++OH-=H2O

②H++CO32-=HCO3-③H++HCO3-=H2O+CO2↑

则从图象可知，OA段的反应可能为①或②，AD段的反应为③，若AB=OA，则溶液M为Na2CO3，因为Na2CO3与HCl反应分两步进行，即上述反应②和③，而且两步反应中消耗的HCl的量相等。若OA>AB，M为NaOH与Na2CO3的混合溶液。若OA

NaHCO3都与HCl完全反应，所以溶液中的溶质只有NaCl，根据质量守恒可知，N(NaOH)=n(Nacl)=0.3mol，即C(NaOH)=3mol/L，C(NaCl)=0.75mol/L。（2）根据V(A)的值可知M是：①NaHCO3②Na2CO3与NaHCO3③Na2CO3 ④NaOH与Na2CO3，当V(A)=200时，对应上述④，n(NaOH)=n(Na2CO3)=0.1mol。C的数值为2240。（3）当V(A)=100时，对应上述②，且n(Na2CO3)=n(NaHCO3)=0.1mol。取出30ml时，n(Na2CO3)=n(NaHCO3)=0.03mol与0.03mol的HCl按不同方式混合，当M 逐滴加到HCl时，HCl足量。HCO3-与CO32-都可反应生成CO2。由于n(HCO3-):n(O32-)=1:1，所以它们消耗的H+为1:2，即按照每摩尔混合物消耗3molH+且生成2mol CO2比例反应，即M~3HCl~2CO2，0.03mol HCl最多可产生0.02mol CO2，V=448。

先，0.03mol CO32-当HCl逐滴加入到M时，HCl不足，反应顺序为CO32-比HCO-

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消耗0.03molH+生成0.03molHCO3-，V=0。综合V的取值范围是O≤V≤448。

象这类涉及离子反应顺序的考题，近年来在各地高考题中频繁出现，考生普遍感到困难，究其原因，主要是考生对反应的实质不甚了解，下面就从两个方面进行探讨。

（一）复分解反应型

这类反应遵循的原则是：生成物的溶解度最小或电离度最小最先发生。

例1、向CH3COONa、NaHCO3、C6H5ONa的混合溶液中，逐滴加入盐酸，所发生的反应顺序为：①C6H5O-+H+=C6H6O ②HCO3-+H+=H2O+CO2↑

③CH3COO-+H+=CH3COOH。因为三种盐所对应酸的酸性强弱顺序是：

CH3COOH>H2CO3>C6H6O

例2、向含有NH4+、Al3+、H+、Mg2+溶液中逐滴加入NaOH，所发生的反应顺序为：①H++OH-=H2O ②Al3++3OH-=Al(OH)3 ③Mg2++2OH-=Mg(OH)2

④NH4++OH-=NH3·H2O ⑤Al(OH)3+OH-=AlO2-+H2O。因为H2O最难电离，反应最优先，Al(OH)3比Mg(OH)2更弱更难电离。Al3+比Mg2+反应，此外，可考虑到离子的共存的影响，因-

AlO与NH4+双水解又生成Al(OH)3及NH3·H2O，所以实质是

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NH4+先反应，最后Al(OH)3与OH-反应。

（二）氧化还原反应型

这类反应遵循的原则是：强者优先。即一种氧化剂遇多种还原剂时最先与还原性最强的物质反应，或一种还原剂遇多种氧化剂时最先与氧化性最强的物质反应。

例1、向含有1mol FeI2和2mol FeBr2的溶液通入2mol Cl2，此时被氧化的离子

是 ，若通入的Cl 2为3mol 时，被氧化的离子及对应的氧化产物的物质的量分别是 。

解析：离子的还原性顺序为：I ->Fe 2+>Br -，所以反应顺序为：①2I -+Cl 2=2Cl -+I 2

②2Fe 2++Cl 2=2Fe 3++2Cl - ③2Br -+Cl 2=2Cl -+Br 2。当通入的Cl 2为2mol 时，先与

2molI -反应消耗1mol Cl 2，剩下1molCl 2可氧化2molFe 2+。当通入的Cl 2为3mol 时，氧化物分别是I 2 1mol ，Fe 3+3mol ，Br 20.5mol 。

例2、某合金(仅含Cu 、Fe)中Cu 、Fe 的物质的量之和为y mol ，其中Cu 的物质

的量分数为a ，将其全部投入到50ml 、bmol/L 的硝酸溶液中，加热使其充分反应：

（1）若金属全部溶解，且产生336ml 气体（标况），则b= 。

（2）若溶液中金属离子只有Fe 3+、Cu 2+时，则a 与b 的关系为 。

解析：Cu 、Fe 都可与HNO 3反应，且Fe 与HNO 3反应可生成Fe 2+也可生成Fe 3+

由于还原性：Fe>Cu>Fe 2+，所以合金投入到HNO 3溶液中反应顺序为：

①O H NO Fe NO H Fe 223423283+↑+=+++-+

②O H NO Cu NO H Cu 223423283+↑+=+++-+

③O H NO Fe NO H Fe 23322343+↑+=+++-++

（1）当金属全部溶解时，①、②都发生，③可能发生。n(Cu)=ya mol ，

n(Fe)=(y-ya)mol 。 根据电子得失守恒：合金失去的电子数等于

mol 045.034

.22336.0=⨯，等于体现酸性的HNO 3的物质的量，根据N 原子守恒，消耗HNO 3总量应等于氧化性HNO 3与酸性HNO 3的物质的量之和，即0.05b=nNO+0.045=0.06，b=1.2。 （2）当溶液中的金属离子只有Fe 3+、Cu 2+时，①、②、③都发生了，表示HNO 3

足量，HNO 3足量时Fe 与HNO 3的反应可表示为

()O H NO NO Fe HNO Fe 233324+↑+=+ ()⎪⎭

⎫ ⎝⎛-=-+≥31443805.0a y ya y ay b 即⎪⎭

⎫ ⎝⎛-≥3180a y b 。 例3下列离子方程式书写正确的是：

A 、过量的SO 2通入到NaOH 溶液中：SO 2+2OH -=SO 32-+H 2O

B 、Fe(NO 3)3溶液中加入过量的HI 溶液：2Fe 3++2I -=2Fe 2++I 2

C 、NaNO 2溶液中加入酸性KMnO 4溶液：2MnO 4-+5NO 2-+6H +=2Mn 2++5NO 3-+3H 2O