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如果溶液中存在多种离子,相互之间发生的反应类型可能有多种,多种离子反应之间可能存在“竞争”,而“竞争反应”是指由于离子之间反应能力的不同,多个反应按一定的先后顺序逐步进行。
类型一:复分解反应之间的“竞争”
若某一溶液中同时存在几个可能的复分解反应,则生成更难溶解或更难电离物质的反应将优先进行。
如向含H+、Al3+的溶液中加入NaOH溶液,H+首先与OH-发生中和反应,然后Al3+再与OH-反应。
1.向NH4Cl、AlCl3混合溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量,按反应的先后顺序,写出反应的离子方程式:
(1)___________________; (2)__________________;
(3)____________________。
解析:混合溶液中存在Al3+和NH,逐滴加入NaOH溶液,溶液中离子与OH-反应的先后顺序為:
①Al3+Al(OH)3 ②NHNH3·H2O ③Al(OH)3AlO+2H2O
答案:(1)Al3++3OH-===Al(OH)3↓ (2)NH+OH-===NH3·H2O
(3)Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O
类型二:氧化还原反应之间的“竞争”
(1)溶液中同时有多种还原性的离子,当加入少量的一种氧化剂时,还原性强的离子优先发生反应。如向FeI2溶液中通入少量Cl2时,I-优先与Cl2发生反应。
(2)溶液中同时有多种氧化性的离子,当加入少量的一种还原剂时,氧化性强的离子优先发生反应。如向含Fe3+、Cu2+的溶液中加入少量铁粉,Fe3+优先发生反应。
2.将足量Cl2缓缓通入含0.2 mol H2SO3和0.2 mol HBr的混合溶液中。在此过程中溶液的pH与Cl2用量的关系示意图是(溶液体积变化忽略不计,且不考虑Cl2与水反应)( )
解析:选A 由于H2SO3和HBr均能与Cl2发生氧化还原反应,故还原性强的首先反应。H2SO3的还原性强于HBr的还原性,故Cl2先氧化H2SO3:Cl2+H2SO3+H2O===H2SO4+2HCl,生成的H2SO4和2HCl都是强酸,因此溶液的pH下降;当H2SO3完全反应后,再通入Cl2,发生的反应是Cl2+2HBr===Br2+2HCl,溶液的pH不变。综上所述,A正确。
3.向100 mL 2 mol/L FeBr2溶液中通入4.48 L(标准状况下)Cl2,其反应的离子方程式正确的是( )
A.2Br-+Cl2===Br2+2Cl-
B.2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
C.2Fe2++2Br-+2Cl2===2Fe3++Br2+4Cl-
D.2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++2Br2+6Cl-
解析:选C FeBr2与Cl2的物质的量之比为1∶1,可认为是向含0.2 mol FeBr2的溶液中通入0.2 mol的Cl2反应先后顺序为:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;剩余的0.1 mol Cl2再与0.2 mol Br-发生反应,故总离子方程式为2Fe2++2Br-+2Cl2===2Fe3++Br2+4Cl-。
类型三:氧化还原反应与非氧化还原反应之间的“竞争”
一般情况下,氧化还原反应优先于非氧化还原反应的发生。如向Na2SO3溶液中加入稀HNO3,发生的反应是HNO3将SO氧化成SO,而不是复分解反应。
4.向含Fe3+,H+,NO的混合溶液中加入少量SO,充分反应后,下列表示该反应的离子方程式正确的是( )
A.2Fe3++SO+H2O===2Fe2++SO+2H+
B.2H++SO===SO2↑+H2O
C.2H++2NO+3SO===3SO+2NO↑+H2O
D.2Fe3++3SO+3H2O===2Fe(OH)3↓+3SO2↑
解析:选C 从离子方程式的书写来看,各选项均正确。但要考虑到溶液中存在Fe3+、H+、NO,故溶液呈强氧化性,而SO具有强还原性,则主要发生氧化还原反应,因此B、D错误。那么SO是先与Fe3+反应还是先与H++NO反应呢?可按如下思路分析,如果先与Fe3+反应则生成Fe2+,生成的Fe2+又会与H+和NO反应,所以SO应先与H++NO反应 ,C正确。
类型四:相互促进的水解反应与复分解反应之间的“竞争”
弱碱阳离子(如Fe3+、Al3+、NH等)与弱酸阴离子(如CO、HCO、S2-、HS-、AlO、SiO等)相遇一般能发生相互促进的水解反应。
如果溶液中既有符合发生相互促进的水解反应的条件,同时又有直接发生复分解反应的条件,究竟是复分解反应还是相互促进的水解反应,由生成物的溶解度的大小决定。
5.写出CuSO4溶液与Na2S溶液混合反应的离子方程式。
解析:CuSO4溶液水解呈酸性,Na2S溶液水解呈碱性,符合发生相互促进的水解反应的条件,同时直接发生复分解反应生成CuS沉淀。究竟是发生复分解反应还是发生相互促进的水解反应,要比较生成物溶解度的大小。
Cu2++S2-===CuS↓,因为CuS的溶解度远比Cu(OH)2小,所以发生的是复分解反应而不是相互促进的水解反应。
答案:Cu2++S2-===CuS↓
类型一:复分解反应之间的“竞争”
若某一溶液中同时存在几个可能的复分解反应,则生成更难溶解或更难电离物质的反应将优先进行。
如向含H+、Al3+的溶液中加入NaOH溶液,H+首先与OH-发生中和反应,然后Al3+再与OH-反应。
1.向NH4Cl、AlCl3混合溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量,按反应的先后顺序,写出反应的离子方程式:
(1)___________________; (2)__________________;
(3)____________________。
解析:混合溶液中存在Al3+和NH,逐滴加入NaOH溶液,溶液中离子与OH-反应的先后顺序為:
①Al3+Al(OH)3 ②NHNH3·H2O ③Al(OH)3AlO+2H2O
答案:(1)Al3++3OH-===Al(OH)3↓ (2)NH+OH-===NH3·H2O
(3)Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O
类型二:氧化还原反应之间的“竞争”
(1)溶液中同时有多种还原性的离子,当加入少量的一种氧化剂时,还原性强的离子优先发生反应。如向FeI2溶液中通入少量Cl2时,I-优先与Cl2发生反应。
(2)溶液中同时有多种氧化性的离子,当加入少量的一种还原剂时,氧化性强的离子优先发生反应。如向含Fe3+、Cu2+的溶液中加入少量铁粉,Fe3+优先发生反应。
2.将足量Cl2缓缓通入含0.2 mol H2SO3和0.2 mol HBr的混合溶液中。在此过程中溶液的pH与Cl2用量的关系示意图是(溶液体积变化忽略不计,且不考虑Cl2与水反应)( )
解析:选A 由于H2SO3和HBr均能与Cl2发生氧化还原反应,故还原性强的首先反应。H2SO3的还原性强于HBr的还原性,故Cl2先氧化H2SO3:Cl2+H2SO3+H2O===H2SO4+2HCl,生成的H2SO4和2HCl都是强酸,因此溶液的pH下降;当H2SO3完全反应后,再通入Cl2,发生的反应是Cl2+2HBr===Br2+2HCl,溶液的pH不变。综上所述,A正确。
3.向100 mL 2 mol/L FeBr2溶液中通入4.48 L(标准状况下)Cl2,其反应的离子方程式正确的是( )
A.2Br-+Cl2===Br2+2Cl-
B.2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
C.2Fe2++2Br-+2Cl2===2Fe3++Br2+4Cl-
D.2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++2Br2+6Cl-
解析:选C FeBr2与Cl2的物质的量之比为1∶1,可认为是向含0.2 mol FeBr2的溶液中通入0.2 mol的Cl2反应先后顺序为:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;剩余的0.1 mol Cl2再与0.2 mol Br-发生反应,故总离子方程式为2Fe2++2Br-+2Cl2===2Fe3++Br2+4Cl-。
类型三:氧化还原反应与非氧化还原反应之间的“竞争”
一般情况下,氧化还原反应优先于非氧化还原反应的发生。如向Na2SO3溶液中加入稀HNO3,发生的反应是HNO3将SO氧化成SO,而不是复分解反应。
4.向含Fe3+,H+,NO的混合溶液中加入少量SO,充分反应后,下列表示该反应的离子方程式正确的是( )
A.2Fe3++SO+H2O===2Fe2++SO+2H+
B.2H++SO===SO2↑+H2O
C.2H++2NO+3SO===3SO+2NO↑+H2O
D.2Fe3++3SO+3H2O===2Fe(OH)3↓+3SO2↑
解析:选C 从离子方程式的书写来看,各选项均正确。但要考虑到溶液中存在Fe3+、H+、NO,故溶液呈强氧化性,而SO具有强还原性,则主要发生氧化还原反应,因此B、D错误。那么SO是先与Fe3+反应还是先与H++NO反应呢?可按如下思路分析,如果先与Fe3+反应则生成Fe2+,生成的Fe2+又会与H+和NO反应,所以SO应先与H++NO反应 ,C正确。
类型四:相互促进的水解反应与复分解反应之间的“竞争”
弱碱阳离子(如Fe3+、Al3+、NH等)与弱酸阴离子(如CO、HCO、S2-、HS-、AlO、SiO等)相遇一般能发生相互促进的水解反应。
如果溶液中既有符合发生相互促进的水解反应的条件,同时又有直接发生复分解反应的条件,究竟是复分解反应还是相互促进的水解反应,由生成物的溶解度的大小决定。
5.写出CuSO4溶液与Na2S溶液混合反应的离子方程式。
解析:CuSO4溶液水解呈酸性,Na2S溶液水解呈碱性,符合发生相互促进的水解反应的条件,同时直接发生复分解反应生成CuS沉淀。究竟是发生复分解反应还是发生相互促进的水解反应,要比较生成物溶解度的大小。
Cu2++S2-===CuS↓,因为CuS的溶解度远比Cu(OH)2小,所以发生的是复分解反应而不是相互促进的水解反应。
答案:Cu2++S2-===CuS↓