李婧

摘要：《高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版2020年修訂）》對(duì)離子反應(yīng)內(nèi)容的具體要求為：認(rèn)識(shí)酸堿鹽等電解質(zhì)在水溶液中或熔融狀態(tài)下能發(fā)生電離；通過實(shí)驗(yàn)事實(shí)認(rèn)識(shí)離子反應(yīng)及其發(fā)生的條件，了解常見離子的檢驗(yàn)方法.本文選取若干與離子反應(yīng)有關(guān)的典型題，以探求學(xué)生在應(yīng)對(duì)這一部分題目時(shí)的易錯(cuò)點(diǎn)和疑難點(diǎn)，以期能夠幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更好地掌握這一部分知識(shí).

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；解題；離子反應(yīng)

中圖分類號(hào)：G632文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-0333（2024）12-0128-03

[HT]在電解質(zhì)相關(guān)題型解題中，依照電解質(zhì)概念來判斷；離子反應(yīng)發(fā)生的條件題型中，提煉出決定性的關(guān)鍵條件，確定離子之間能否發(fā)生相應(yīng)反應(yīng)；離子的檢驗(yàn)、分離與提純相關(guān)題型中，注意不要把物質(zhì)的量濃度當(dāng)作物質(zhì)的量進(jìn)行計(jì)算，要考慮溶液體積.通過理解和運(yùn)用這些題型的解題方式，讓學(xué)生更好地掌握知識(shí)，提高教師的教學(xué)效果.1 電解質(zhì)相關(guān)題型

這一部分常以選擇題的形式出現(xiàn)在考試當(dāng)中.學(xué)生往往不能從根據(jù)電解質(zhì)、非電解質(zhì)的概念出發(fā)，而是憑借記憶，或某些物質(zhì)的次要特征當(dāng)作主要特征進(jìn)行判斷，導(dǎo)致錯(cuò)誤.

例1下列說法正確的是（）.

A.燒堿、冰醋酸、CCl4均為電解質(zhì)

B.BaSO4的水溶液不易導(dǎo)電，故BaSO4是弱電解質(zhì)

C.KClO3和SO3溶于水后能夠?qū)щ姡蔏ClO3和SO3為電解質(zhì)

D.蔗糖、硫酸鋇和水分別屬于非電解質(zhì)、強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)

有學(xué)生認(rèn)為溶于水導(dǎo)電的就是強(qiáng)電解質(zhì)，不容易導(dǎo)電的就是弱電解質(zhì)，不導(dǎo)電的就是非電解質(zhì).將表面現(xiàn)象當(dāng)作了區(qū)分強(qiáng)電解質(zhì)、弱電解質(zhì)和非電解質(zhì)的判斷依據(jù)[1].

破解策略學(xué)生應(yīng)明確強(qiáng)電解質(zhì)、弱電解質(zhì)和非電解質(zhì)的概念，并在判斷過程中嚴(yán)格依照概念來判斷.只有在水溶液或熔融狀態(tài)下能夠解離出自由移動(dòng)的離子才能被稱為電解質(zhì).是否易溶于水、溶解后是否導(dǎo)電、是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成強(qiáng)電解質(zhì)、是固體還是液體等表面現(xiàn)象都無直接關(guān)聯(lián)，類似的例子還有酒精、苯酚、Ca（OH）2、AgCl、CO2等.

2 離子反應(yīng)發(fā)生的條件題型

2.1 離子方程式正誤判斷

例2下列離子方程式書寫正確的是（）.

A.用碳酸鈉溶液處理水垢中的硫酸鈣：

CO2-3+CaSO4CaCO3+SO2-4

B.過量鐵粉加入稀硝酸中：

Fe+4H++NO-3Fe3++NO↑+2H2O

C.硫酸鋁溶液中滴加少量氫氧化鉀溶液：

Al3++4OH-AlO-2+2H2O

D.氯化銅溶液中通入硫化氫：

Cu2++S2-CuS↓

2.2 離子能否大量共存的判斷

例325 ℃的條件下，下列離子能在指定溶液中大量共存的是（）.

A.pH=1的溶液中：Na+、K+、MnO-4、CO2-3

B.c（H+）=10-13mol/L的溶液中：Mg2+、Cu2+、SO2-4、Cl-

C.0.1 mol/L的NH4HCO3溶液中：K+、Na+、NO-3、Cl-

D.0.1 mol/L FeCl3溶液中：Fe2+、NH+4、SCN-、SO2-4

破解策略第一，判斷離子能否大量共存，主要是判斷離子之間能否互相反應(yīng)、離子與體系內(nèi)其他物質(zhì)能否反應(yīng)[2]，應(yīng)注意以下幾種可能：（1）因發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)（產(chǎn)生氣體、難溶物、水等物質(zhì)）而不能大量共存；（2）因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而導(dǎo)致不能大量共存；（3）發(fā)生水解、雙水解不能大量共存；（4）生成弱電解質(zhì)，不能大量共存；（5）發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而不能大量共存的.

3 離子的檢驗(yàn)、分離與提純相關(guān)題型

離子的檢驗(yàn)、分離與提純是離子反應(yīng)的重要應(yīng)用.在考試中，常與實(shí)驗(yàn)操作和化工流程綜合題的形式出現(xiàn)，不僅考查學(xué)生對(duì)離子反應(yīng)概念的理解，更是結(jié)合多方面知識(shí)，書寫陌生的離子方程式，考查學(xué)生的“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)[3].

3.1 結(jié)合實(shí)驗(yàn)和計(jì)算的離子檢驗(yàn)

例4已知某100 mL溶液中含有1 mol/L的Na+，0.5 mol/L的Mg2+和3 mol/L的Cl-.該溶液呈無色、透明和均一的狀態(tài)，此外還可能含有Fe3+、Ba2+、H+和SO2-4.為進(jìn)一步確認(rèn)，加入足量BaCl2溶液，生成23.3 g白色沉淀，且該沉淀不溶于稀鹽酸.對(duì)原溶液，說法不正確的是（）.

A.肯定不存在Fe3+、Ba2+

B.c（H+）=2 mol/L

C.加入含有0.2 mol Ba（OH）2的溶液，沉淀達(dá)到最大量

D.加入少量NaHCO3溶液，將有無色氣體生成

解析B.本題考查了離子檢驗(yàn)和電荷守恒的知識(shí).由溶液無色可知，一定不含F(xiàn)e3+；加入足量BaCl2，產(chǎn)生22.3/223=0.1 mol的不溶于稀鹽酸的硫酸鋇沉淀，說明原溶液中含有SO2-4，故Ba2+一定不存在，A錯(cuò)誤.已知的陽離子Na+和Mg2+，其陽離子電荷濃度總和為2 mol/L，已知陰離子Cl-、SO2-4的電荷濃度總和為5 mol/L，根據(jù)溶液呈電中性，溶液中一定含有3 mol/L的H+，所以B正確.已知SO2-4的物質(zhì)的量為0.1 mol，加入0.2 mol Ba（OH）2，鋇離子明顯過量，硫酸根全部沉淀，0.4 mol的OH先與溶液中的0.3 mol H+生成水，余下的0.1 mol OH正好與0.05 mol的Mg2+反應(yīng)，沉淀生成量恰好達(dá)到最大值，所以C錯(cuò)誤.由于原溶液中有H+，故加入少量NaHCO3溶液，將有CO2生成，所以D錯(cuò)誤.

學(xué)生作答情況很多學(xué)生沒有想到使用電荷守恒進(jìn)行計(jì)算，無法計(jì)算出H+的濃度，C選項(xiàng)也無從計(jì)算.

破解策略離子反應(yīng)在涉及計(jì)算時(shí)常用到電荷守恒、原子守恒和氧化還原反應(yīng)的得失電子守恒，要在讀題時(shí)第一時(shí)間想到使用守恒法解題，因?yàn)橥挥檬睾惴ň蜔o法得出正確答案.此外，在計(jì)算時(shí)要注意不要把物質(zhì)的量濃度當(dāng)作物質(zhì)的量進(jìn)行計(jì)算，要考慮溶液體積，以免發(fā)生錯(cuò)誤.

3.2 結(jié)合化工流程，判斷產(chǎn)物、書寫陌生離子方程式例5以焙燒黃鐵礦FeS2（雜質(zhì)為石英等）產(chǎn)生的紅渣為原料制備銨鐵藍(lán)Fe（NH4）Fe（CN）6顏料.工藝流程如圖1：

回答下列問題：

（1）紅渣的主要成分為（填化學(xué)式），濾渣①的主要成分為（填化學(xué)式）.

（2）黃鐵礦研細(xì)的目的是.

（3）還原工序中，不生成S單質(zhì)的反應(yīng)的離子方程式為.

（4）工序①的名稱為，所得母液循環(huán)使用.

（5）沉鐵工序產(chǎn)生的白色沉淀Fe（NH4）Fe（CN）6中Fe的化合價(jià)為，氧化工序發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為.

（6）若用還原工序得到的濾液制備Fe2O3·xH2O和（NH4）2SO4，所加試劑為和（填化學(xué)式，不引入雜質(zhì)）.

解析本題以生產(chǎn)銨鐵藍(lán)化工流程Fe（NH4）Fe（CN）6為載體，考查了元素與化合物、氧化還原反應(yīng)和離子反應(yīng)等部分的知識(shí).根據(jù)題干，煅燒黃鐵礦FeS2產(chǎn)生的紅渣應(yīng)該是Fe2O3，反應(yīng)的化學(xué)方程式應(yīng)為4FeS2+11O2煅燒2Fe2O3+8SO2.紅渣粉碎后加入足量的50%的H2SO4加熱酸浸，其反應(yīng)應(yīng)生成Fe2（SO4）3，過濾掉不反應(yīng)的濾渣①，主要成分為SiO2.黃鐵礦研細(xì)的主要原因是為了加大接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高黃鐵礦的利用率.由（3）可知，生成物沒有S沉淀，則硫元素被氧化為SO2-4.即反應(yīng)物有Fe3+、FeS2，生成物有Fe2+和SO2-4.由于反應(yīng)明顯在酸性體系內(nèi)進(jìn)行，故反應(yīng)原理為14Fe3++FeS2+8H2O15Fe2++2SO2-4+16H+.故工序①蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，即可得到FeSO4晶體和母液.母液則是由FeSO4和H2SO4組成的溶液.加水溶解FeSO4晶體，向所得溶液中加入（NH4）2SO4、K4[Fe（CN）6]，利用H2SO4將pH調(diào)節(jié)到3，進(jìn)行沉鐵，反應(yīng)物有Fe2+、NH4+、[Fe（CN）6]3-，生成物為Fe（NH4）2Fe（CN）6.書寫并配平離子方程式，結(jié)果為Fe2++2NH4++[Fe（CN）6]3-Fe（NH4）2Fe（CN）6↓.然后過濾出沉淀，洗滌后加入H2SO4和NaClO3進(jìn)行氧化步驟，反應(yīng)原理為：

6Fe（NH4）2Fe（CN）6+ClO3-+6H+6Fe（NH4）Fe（CN）6+3H2O+Cl-+6NH+4，過濾、洗滌干燥即制得Fe（NH4）Fe（CN）6.

【破解策略】書寫陌生的化學(xué)方程式有兩個(gè)要點(diǎn)：①合理預(yù)測(cè)產(chǎn)物.學(xué)生應(yīng)從題干、流程圖中尋找線索，合理預(yù)測(cè)出反應(yīng)物、生成物的種類，或預(yù)測(cè)出部分生成物[4]；②依據(jù)得失電子守恒、離子守恒和原子守恒進(jìn)行配平或增加反應(yīng)物（生成物）.例如在酸性條件下，可能會(huì)利用“加水得氫”或“加氫得水”的方式來平衡電荷和原子；在堿性條件下，可能會(huì)利用氫氧根來平衡電荷.故書寫陌生離子方程式時(shí)，一定要看準(zhǔn)體系的酸堿性，才能書寫出正確的離子方程式.

4 結(jié)束語

綜上所述，離子反應(yīng)是高中化學(xué)中重要的知識(shí)板塊，其在考試中不僅會(huì)以選擇題出現(xiàn)單獨(dú)考查，也會(huì)融合無機(jī)化工流程、水溶液平衡、有機(jī)化學(xué)等各個(gè)部分的解答題考查當(dāng)中，往往結(jié)合一些學(xué)生沒有認(rèn)識(shí)過的新反應(yīng)、新流程，需要書寫陌生的離子方程式，這就要求學(xué)生在掌握相關(guān)知識(shí)板塊的同時(shí)，還要對(duì)離子反應(yīng)本身的特點(diǎn)具有清晰認(rèn)知，所以離子反應(yīng)對(duì)于整個(gè)高中化學(xué)的學(xué)習(xí)都是相當(dāng)重要的.

參考文獻(xiàn)：

[1] 龔?fù)ね?高中生離子反應(yīng)學(xué)習(xí)障礙成因及對(duì)策研究[J].高中數(shù)理化，2021（10）：71.

[2] 云建禮.高中化學(xué)解題中假設(shè)法的應(yīng)用[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)（高中版），2022（04）：59-60，64.

[3] 劉怡君.高中化學(xué)迷思概念的診斷與轉(zhuǎn)變實(shí)踐研究[D].贛州：贛南師范大學(xué)，2023.

[4] 陳仕功.高中化學(xué)“裸課”特征和教學(xué)實(shí)踐：以“離子反應(yīng)”為例[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2023（16）：64-67.

［責(zé)任編輯：季春陽］