第二节 离子反应

本节学习目标

学完本节后，应能：

1. 从自由移动离子的角度解释干燥$NaCl$、熔融$NaCl$和$NaCl$溶液导电性不同的原因。
2. 判断电解质，说明电离的含义以及酸、碱的电离本质。
3. 正确书写常见酸、碱、盐的电离方程式。
4. 从宏观现象、微观粒子和符号表达三个层次分析离子反应。
5. 按“写、拆、删、查”书写离子方程式，并检查原子守恒、电荷守恒和反应事实。
6. 判断离子反应发生条件和离子能否大量共存，用离子方程式解决鉴别、制备、除杂等问题。

核心知识点讲解

一、知识对象与物质情境

许多化学反应发生在水溶液中。若只看化学方程式，容易把所有反应物都当成“整体”参加反应；从微粒角度看，真正发生变化的往往只是少数离子。本节沿着“为什么能导电→溶液中有哪些微粒→哪些微粒真正反应→怎样用离子方程式表示”的问题链，把物质类别推进到离子层面。

二、核心概念与物质分类

1. 电解质

在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物叫电解质。$HCl$、$H_{2}S{O}_4$、$NaOH$、$Ca(OH{)}_2$、$NaCl$、$KN{O}_3$等都是电解质。

判断要点：

• 必须是化合物，$Cu$、石墨虽然能导电，但不是电解质。
• 不要求固体本身导电，$NaCl$固体不导电，但$NaCl$是电解质。
• “水溶液里或熔融状态下”满足一个即可。

2. 电离

电解质溶于水或受热熔化时，形成自由移动离子的过程叫电离。电离不是“通电分解”，而是电解质进入水中或熔融后本身形成可自由移动的离子。

3. 酸、碱的电离本质

酸：电离时生成的阳离子全部是$H^{+}$的化合物。

碱：电离时生成的阴离子全部是$O{H}^{-}$的化合物。

例：

$$H_{2}S{O}_4=2H^{+}+S{O}_4^{2-}$$ $$Ba(OH{)}_2=B{a}^{2+}+2O{H}^{-}$$

4. 离子反应与离子方程式

电解质在溶液中的反应实质上常是离子之间的反应，这类反应属于离子反应。用实际参加反应的离子符号表示反应的式子叫离子方程式。

三、关键规律、反应原理与方程式

1. 导电性的微观解释

干燥$NaCl$固体中$N{a}^{+}$和$C{l}^{-}$按一定规则紧密排列，不能自由移动，所以不导电。$NaCl$溶于水时，$N{a}^{+}$和$C{l}^{-}$在水分子作用下进入水中，形成可自由移动的水合离子；熔融$NaCl$中离子也能自由移动，因此二者都能导电。

2. 常见电离方程式

$$NaCl=N{a}^{+}+C{l}^{-}$$ $$KN{O}_3=K^{+}+N{O}_3^{-}$$ $$HCl=H^{+}+C{l}^{-}$$ $$H_{2}S{O}_4=2H^{+}+S{O}_4^{2-}$$ $$NaOH=N{a}^{+}+O{H}^{-}$$ $$Ca(OH{)}_2=C{a}^{2+}+2O{H}^{-}$$ $$F{e}_2(S{O}_4{)}_3=2F{e}^{3+}+3S{O}_4^{2-}$$ $$N{H}_{4}N{O}_3=N{H}_4^{+}+N{O}_3^{-}$$

3. $N{a}_{2}S{O}_4$与$BaC{l}_2$反应

化学方程式：

$$N{a}_{2}S{O}_4+BaC{l}_2=2NaCl+BaS{O}_4\downarrow$$

离子方程式：

$$B{a}^{2+}+S{O}_4^{2-}=BaS{O}_4\downarrow$$

$N{a}^{+}$和$C{l}^{-}$在反应前后仍在溶液中，属于旁观离子。

4. 离子方程式书写步骤

• 写：写出正确的化学方程式。
• 拆：把易溶于水且易电离的强酸、强碱和大部分可溶性盐写成离子形式；难溶物、气体、水、氧化物、单质等保留化学式。
• 删：删去方程式两边相同且不参加反应的离子。
• 查：检查原子个数和电荷总数是否守恒。

5. 强酸强碱中和反应本质

$HCl$与$NaOH$、$HCl$与$KOH$、$H_{2}S{O}_4$与$NaOH$、$H_{2}S{O}_4$与$KOH$虽然化学方程式不同，但本质相同：

$$H^{+}+O{H}^{-}=H_{2}O$$

6. 离子反应发生条件

复分解型离子反应实质是两种电解质在溶液中交换离子。只要生成沉淀、气体或水，反应通常就能发生。

示例：

$$A{g}^{+}+C{l}^{-}=AgCl\downarrow$$ $$2H^{+}+C{O}_3^{2-}=H_{2}O+C{O}_2\uparrow$$ $$H^{+}+O{H}^{-}=H_{2}O$$

离子反应还包括有离子参加的置换反应：

$$Zn+2H^{+}=Z{n}^{2+}+H_2\uparrow$$

四、典型转化模型与分析方法

1. 电解质判断模型

先看是否为化合物；再看其水溶液或熔融状态能否导电；最后排除单质、混合物和非电解质情形。金属单质、石墨不是电解质；盐酸是混合物，不能称为电解质，但$HCl$是电解质。

2. 离子方程式拆写模型

常拆：强酸、强碱、可溶性盐。

不拆：难溶物、气体、水、氧化物、单质、弱电解质以及题目尚未要求拆写的复杂物质。

3. 离子共存模型

若离子之间能生成沉淀、气体、水或发生明显氧化还原反应，则不能大量共存。常见不能共存：

• $H^{+}$与$O{H}^{-}$、$C{O}_3^{2-}$；
• $C{a}^{2+}$与$C{O}_3^{2-}$；
• $B{a}^{2+}$与$S{O}_4^{2-}$；
• $C{u}^{2+}$与$O{H}^{-}$；
• $A{g}^{+}$与$C{l}^{-}$。

4. 导电能力变化模型

溶液导电能力与自由移动离子的浓度和所带电荷有关。$Ba(OH{)}_2$溶液中滴加稀$H_{2}S{O}_4$时，$B{a}^{2+}$与$S{O}_4^{2-}$生成沉淀，$H^{+}$与$O{H}^{-}$生成水，自由离子减少，导电能力减弱；恰好完全反应后继续加酸，自由离子增多，导电能力增强。

五、实验现象、装置与证据

1. 物质导电性对比实验

• 实验对象：干燥$NaCl$固体、$KN{O}_3$固体、蒸馏水、$NaCl$溶液、$KN{O}_3$溶液。
• 现象：干燥固体和蒸馏水在装置中不导电；$NaCl$溶液、$KN{O}_3$溶液能导电。
• 证据链：导电需要自由移动的带电粒子；固体中离子不能自由移动；溶液或熔融状态中有自由移动的离子。
• 补充：严格说蒸馏水也极弱导电，只是实验装置通常不能测出。

2. $NaCl$溶解和熔融导电的微观证据

干燥$NaCl$中离子被固定在晶格位置；溶于水后，离子在水分子作用下成为可自由移动的水合离子；熔融后，离子也脱离固定位置。外加电场时，自由离子发生定向移动，形成电流。

3. $N{a}_{2}S{O}_4$与$BaC{l}_2$反应实验

• 操作：$N{a}_{2}S{O}_4$稀溶液中加入$BaC{l}_2$稀溶液。
• 现象：生成白色沉淀。
• 分析：$N{a}_{2}S{O}_4$电离出$N{a}^{+}$、$S{O}_4^{2-}$，$BaC{l}_2$电离出$B{a}^{2+}$、$C{l}^{-}$；真正结合的是$B{a}^{2+}$和$S{O}_4^{2-}$。
• 结论：离子反应关注实际参加反应的离子。

4. 电离模型的科学价值

阿伦尼乌斯提出电离模型，说明电解质溶于水会自动解离成离子，而不是通电后才产生离子。模型能解释酸、碱、盐溶液性质，是从实验现象上升到理论认识的典型例子。

六、题型应用与迁移

• 判断电解质与非电解质，尤其区分“能导电物质”和“电解质”。
• 写电离方程式，注意离子个数和电荷。
• 写离子方程式，重点考查拆写、删旁观离子、配平和电荷守恒。
• 判断离子共存，寻找沉淀、气体、水或氧化还原冲突。
• 根据离子方程式反推化学方程式。
• 用离子反应解释物质制备、分离、提纯、鉴定和污染物去除。

重点梳理

重点	为什么重要	什么时候用	怎么用
电解质判断	它决定能否从离子角度分析物质	判断固体、溶液、熔融物及导电材料	先确认是化合物，再看其水溶液或熔融状态能否导电；单质和混合物不属于电解质
电离与导电	它连接宏观导电现象和微观粒子	解释固体、溶液、熔融物导电差异	关键句是“存在自由移动的带电粒子”，不能写成“通电后才产生离子”
酸碱电离本质	它解释同类物质的相似性质	写电离方程式、判断酸碱	酸电离出的阳离子全部是$H^{+}$，碱电离出的阴离子全部是$O{H}^{-}$
离子方程式	它直接表示反应实质	沉淀、气体、中和、置换等水溶液反应	按“写、拆、删、查”处理，并检查事实、元素和电荷守恒
拆写规则	它是离子方程式最常见失分点	强酸、强碱、可溶性盐参与反应	易溶且易电离的物质拆；难溶物、弱电解质、水、气体、氧化物和单质不拆
反应与共存条件	它统一判断“能否反应”和“能否共存”	离子共存、除杂、鉴别和推断	寻找是否生成沉淀、气体、水或发生明显氧化还原反应，并结合酸碱性、颜色等限制

难点突破

1. $NaCl$固体不导电，为什么$NaCl$仍是电解质？

电解质定义看的是“水溶液里或熔融状态下”能否导电，不要求固体直接导电。$NaCl$固体中离子不能自由移动，所以不导电；溶于水或熔融后有自由移动离子，所以$NaCl$是电解质。

2. $Cu$能导电，为什么不是电解质？

$Cu$是单质，不是化合物。电解质和非电解质都是对化合物的分类，单质不能归入电解质。

3. 离子方程式为什么不能把所有物质都拆开？

只有易溶于水且易电离的物质才拆成离子。$BaS{O}_4$难溶，$H_{2}O$难电离，$C{O}_2$是气体，$Cu$是单质，都要保留化学式。

4. 离子共存题怎么快速判断？

先找$H^{+}$、$O{H}^{-}$、$C{O}_3^{2-}$、$S{O}_4^{2-}$、$B{a}^{2+}$、$A{g}^{+}$、$C{l}^{-}$、$C{u}^{2+}$等高频离子，再看是否能生成沉淀、气体或水。若题目给酸性、碱性、无色等条件，还要额外筛除不符合条件的离子。

例题讲解

例题

写出稀盐酸与碳酸钠溶液反应的化学方程式和离子方程式，并说明该离子反应发生的原因。

分析

盐酸提供$H^{+}$和$C{l}^{-}$，碳酸钠提供$N{a}^{+}$和$C{O}_3^{2-}$。$N{a}^{+}$和$C{l}^{-}$不参加反应，$H^{+}$与$C{O}_3^{2-}$结合生成$H_{2}C{O}_3$，$H_{2}C{O}_3$不稳定，分解为$H_{2}O$和$C{O}_2$。生成气体是反应发生的重要条件。

答案

化学方程式：

$$N{a}_{2}C{O}_3+2HCl=2NaCl+H_{2}O+C{O}_2\uparrow$$

离子方程式：

$$C{O}_3^{2-}+2H^{+}=H_{2}O+C{O}_2\uparrow$$

反应发生原因：生成了气体$C{O}_2$和水，使离子浓度降低，反应能够进行。

反思

离子方程式要能体现本质。若写成$N{a}_{2}C{O}_3+2H^{+}=...$ 就没有正确拆写可溶性盐；若写成$H_{2}C{O}_3$作为最终产物，则没有体现碳酸分解产生$C{O}_2$。

易错点整理

常见错误表现	错因分析	反例或警示	正确处理步骤
把能导电的物质都判为电解质	忽略“化合物”这一前提	$Cu$和石墨能导电，但都是单质	先判物质类别，再判断水溶液或熔融状态的导电性
把盐酸判为电解质	混淆$HCl$和$HCl$水溶液	盐酸是混合物，$HCl$是化合物	判断对象要精确到物质本身，不把溶液名称等同于溶质
认为通电才会电离	混淆电离和电解	$NaCl$进入水中已经形成水合离子	写成“溶于水或熔融时形成自由移动离子”
电离方程式漏系数或拆散原子团	没检查组成和电荷	$Ca(OH{)}_2$应生成$2O{H}^{-}$，$S{O}_4^{2-}$整体保留	对照化学式写系数，再核对原子数与总电荷
把$BaS{O}_4$、$H_{2}O$、$C{O}_2$等拆成离子	机械地“见化合物就拆”	难溶物、水和气体必须保留化学式	先判断物质状态、溶解性和电离程度，再决定是否拆写
离子方程式只查原子不查电荷	忽视离子反应的电荷约束	$Cu+A{g}^{+}=C{u}^{2+}+Ag$原子守恒但电荷不守恒	完成后同时核对元素、总电荷、系数最简和反应事实
共存题只查沉淀	没有建立完整反应条件清单	$H^{+}$与$C{O}_3^{2-}$因生成气体和水不能共存	依次检查沉淀、气体、水、氧化还原，再检查酸碱性、颜色等题干限制

考点考证点整理

考点一：电解质、电离与导电原因

• 出题思路：给出固体、溶液、熔融物或生活情境，判断物质是否为电解质，并解释导电或不导电。
• 关键条件：电解质必须是化合物；水溶液或熔融状态能导电即可；导电本质是存在自由移动的带电粒子。
• 解答要点：写出“电离产生自由移动离子”这一核心句；区分$NaCl$固体不导电和$NaCl$是电解质。
• 易扣分点：把金属、石墨当电解质；把盐酸这种混合物称为电解质；认为电离必须通电。

考点二：电离方程式书写

• 出题思路：要求写酸、碱、盐的电离方程式，或从电离方程式概括酸碱本质。
• 关键条件：离子符号、角标、系数和电荷必须正确。
• 解答要点：强酸、强碱、可溶性盐按组成拆成离子，如$F{e}_2(S{O}_4{)}_3=2F{e}^{3+}+3S{O}_4^{2-}$。
• 易扣分点：漏写系数；把原子团拆散；电荷写错。

考点三：离子方程式正误判断与书写

• 出题思路：给出离子方程式判断正误，或要求由化学方程式写离子方程式。
• 关键条件：是否该拆的拆、不该拆的不拆；原子守恒、电荷守恒；产物是否符合事实。
• 解答要点：按“写、拆、删、查”作答，沉淀、气体、水、氧化物、单质不拆。
• 易扣分点：把难溶物拆成离子；忘记电荷守恒；碳酸反应写成$H_{2}C{O}_3$而不写$C{O}_2$和$H_{2}O$。

考点四：离子共存与反应条件

• 出题思路：给出多组离子，判断能否大量共存。
• 关键条件：看离子间是否生成沉淀、气体、水，或发生其他明显反应。
• 解答要点：逐组找冲突组合，如$H^{+}$与$O{H}^{-}$、$H^{+}$与$C{O}_3^{2-}$、$B{a}^{2+}$与$S{O}_4^{2-}$、$C{u}^{2+}$与$O{H}^{-}$。
• 易扣分点：只看沉淀，忽略气体和水；忽略题干中“酸性、碱性、无色”等限制条件。

考点五：离子反应应用与实验评价

• 出题思路：结合导电能力曲线、物质制备、分离提纯、牙膏摩擦剂制备等情境设问。
• 关键条件：抓住实际参加反应的离子和是否生成沉淀、气体或水。
• 解答要点：用离子方程式说明本质，用步骤少、节能、原料易得、产物易分离等角度评价方案。
• 易扣分点：只写化学方程式不写离子方程式；评价方案没有具体理由。

练习题

基础训练

1. 补全并解释：在水溶液里或熔融状态下能够导电的________叫电解质；电解质溶液能导电，是因为电解质发生________，形成了________。
2. 判断下列说法，选出正确的一项并说明其余各项错误原因：A.$KN{O}_3$固体不导电，所以$KN{O}_3$不是电解质；B.铜丝和石墨能导电，所以都是电解质；C.熔融$MgC{l}_2$能导电，所以$MgC{l}_2$是电解质；D.$NaCl$溶于水后只有通电才会电离。
3. 判断下列离子方程式是否正确；错误的说明原因并改正：A.稀硫酸滴在铜片上：$Cu+2H^{+}=C{u}^{2+}+H_2\uparrow$；B.$MgO$与稀盐酸反应：$MgO+2H^{+}=M{g}^{2+}+H_{2}O$；C.铜片插入硝酸银溶液：$Cu+A{g}^{+}=C{u}^{2+}+Ag$；D.稀盐酸滴在石灰石上：$CaC{O}_3+2H^{+}=C{a}^{2+}+H_{2}C{O}_3$。
4. 判断下列各组离子能否大量共存，并写出不能共存时的反应实质：A.$K^{+}$、$H^{+}$、$S{O}_4^{2-}$、$O{H}^{-}$；B.$N{a}^{+}$、$C{a}^{2+}$、$C{O}_3^{2-}$、$N{O}_3^{-}$；C.$N{a}^{+}$、$H^{+}$、$C{l}^{-}$、$C{O}_3^{2-}$；D.$N{a}^{+}$、$C{u}^{2+}$、$C{l}^{-}$、$S{O}_4^{2-}$。
5. 写出$HN{O}_3$、$KOH$、$F{e}_2(S{O}_4{)}_3$、$N{H}_{4}N{O}_3$的电离方程式。

巩固训练

6. 判断下列组合能否反应：$N{a}_{2}S{O}_4$溶液与$BaC{l}_2$溶液、铝片与$CuS{O}_4$溶液、稀盐酸与$N{a}_{2}C{O}_3$溶液、$NaN{O}_3$溶液与$KCl$溶液。能反应的写化学方程式和离子方程式，不能反应的说明原因。
7. 分别写出与下列离子方程式对应的一个化学方程式：$C{u}^{2+}+2O{H}^{-}=Cu(OH{)}_2\downarrow$、$H^{+}+O{H}^{-}=H_{2}O$、$2H^{+}+C{O}_3^{2-}=H_{2}O+C{O}_2\uparrow$、$C{u}^{2+}+Fe=F{e}^{2+}+Cu$。
8. 从稀盐酸、$Ba(OH{)}_2$溶液、$Zn$和$CuS{O}_4$溶液中选择适当物质，分别写出实验室制$H_2$、金属置换、酸碱中和和生成沉淀反应的离子方程式。

提升训练

9. 向一定体积的$Ba(OH{)}_2$溶液中逐滴加入稀$H_{2}S{O}_4$并测量导电能力。解释导电能力先减弱后增强的原因，并指出曲线最低点所代表的反应状态。
10. 牙膏摩擦剂可使用$CaC{O}_3$或$Si{O}_2$。判断二者的物质类别，并说明摩擦剂为什么应难溶于水。现有石灰石，比较两条制备较纯$CaC{O}_3$的路线：甲路线为“高温煅烧石灰石→与水反应→加入$N{a}_{2}C{O}_3$溶液”；乙路线为“用稀盐酸溶解石灰石→过滤除杂→加入$N{a}_{2}C{O}_3$溶液”。写出主要方程式并从能耗、步骤和产物分离角度评价。

练习题答案

1. 填空答案：化合物；电离；自由移动的离子。完整表述为：在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物叫电解质。导电的微观原因不是“有水”或“通电”，而是体系中存在自由移动的带电粒子。

2. 正确选项为C。A错，固体不导电不影响其水溶液或熔融状态导电；B错，铜丝、石墨是单质，不是电解质；D错，$NaCl$溶于水时已经发生电离，不是通电后才电离。

3. B正确。A错，铜不能与稀硫酸反应；C错，电荷和原子不守恒，应为$Cu+2A{g}^{+}=C{u}^{2+}+2Ag$；D错，产物应写成$H_{2}O$和$C{O}_2$，即$CaC{O}_3+2H^{+}=C{a}^{2+}+H_{2}O+C{O}_2\uparrow$。

4. 答案为D。A中$H^{+}$与$O{H}^{-}$生成水；B中$C{a}^{2+}$与$C{O}_3^{2-}$生成沉淀；C中$H^{+}$与$C{O}_3^{2-}$生成$C{O}_2$和$H_{2}O$；D中离子间不生成沉淀、气体或水。

5. 电离方程式：

$$HN{O}_3=H^{+}+N{O}_3^{-}$$ $$KOH=K^{+}+O{H}^{-}$$ $$F{e}_2(S{O}_4{)}_3=2F{e}^{3+}+3S{O}_4^{2-}$$ $$N{H}_{4}N{O}_3=N{H}_4^{+}+N{O}_3^{-}$$

解题说明：原子团如$S{O}_4^{2-}$、$N{O}_3^{-}$、$N{H}_4^{+}$一般整体保留。

6. （1）能反应：

$$N{a}_{2}S{O}_4+BaC{l}_2=BaS{O}_4\downarrow +2NaCl$$ $$B{a}^{2+}+S{O}_4^{2-}=BaS{O}_4\downarrow$$

（2）能反应：

$$2Al+3CuS{O}_4=A{l}_2(S{O}_4{)}_3+3Cu$$ $$2Al+3C{u}^{2+}=2A{l}^{3+}+3Cu$$

（3）能反应：

$$N{a}_{2}C{O}_3+2HCl=2NaCl+H_{2}O+C{O}_2\uparrow$$ $$C{O}_3^{2-}+2H^{+}=H_{2}O+C{O}_2\uparrow$$

（4）$NaN{O}_3$溶液与$KCl$溶液混合后没有沉淀、气体或水生成，不能发生复分解反应。关键是用反应条件判断，而不是看到两种盐就写反应。

7. 示例：

$$CuS{O}_4+2NaOH=Cu(OH{)}_2\downarrow +N{a}_{2}S{O}_4$$ $$HCl+NaOH=NaCl+H_{2}O$$ $$N{a}_{2}C{O}_3+2HCl=2NaCl+H_{2}O+C{O}_2\uparrow$$ $$Fe+CuS{O}_4=FeS{O}_4+Cu$$

解题说明：同一离子方程式可对应多个具体化学方程式，只要实际参加反应的离子相同即可。

8. 离子方程式：

$$Zn+2H^{+}=Z{n}^{2+}+H_2\uparrow$$ $$Zn+C{u}^{2+}=Z{n}^{2+}+Cu$$ $$H^{+}+O{H}^{-}=H_{2}O$$ $$B{a}^{2+}+2O{H}^{-}+C{u}^{2+}+S{O}_4^{2-}=BaS{O}_4\downarrow +Cu(OH{)}_2\downarrow$$

9. 滴加稀硫酸时，$B{a}^{2+}$与$S{O}_4^{2-}$生成$BaS{O}_4$沉淀，$H^{+}$与$O{H}^{-}$生成水，自由移动离子减少，所以导电能力减弱；恰好完全反应时自由移动离子最少，导电能力最低；继续滴加稀硫酸后，过量酸带来$H^{+}$和$S{O}_4^{2-}$，导电能力增强。因此，曲线最低点表示二者恰好完全反应。

10. $CaC{O}_3$属于盐，$Si{O}_2$属于氧化物。摩擦剂应难溶于水，否则刷牙时会大量溶解，难以保持固体颗粒的摩擦清洁作用；$CaC{O}_3$和$Si{O}_2$都难溶于水。

甲方案：

$$CaC{O}_3\stackrel{高温}{\to }CaO+C{O}_2\uparrow$$ $$CaO+H_{2}O=Ca(OH{)}_2$$ $$Ca(OH{)}_2+N{a}_{2}C{O}_3=CaC{O}_3\downarrow +2NaOH$$

乙方案：

$$CaC{O}_3+2HCl=CaC{l}_2+H_{2}O+C{O}_2\uparrow$$ $$C{a}^{2+}+C{O}_3^{2-}=CaC{O}_3\downarrow$$ $$CaC{O}_3+2H^{+}=C{a}^{2+}+H_{2}O+C{O}_2\uparrow$$

甲路线需要高温煅烧，能耗较高，但反应关系清晰；乙路线条件温和，过滤后可由溶液直接沉淀$CaC{O}_3$，便于分离，但会消耗盐酸并放出$C{O}_2$。评价时要综合比较能耗、操作步骤、试剂消耗和产物分离，不能只看路线长短。