第 5 讲 无机化学反响一般原理 初中教材要求 高中教材要求 在初中化学中，首要经过 对金属、非金属、酸、碱、 在高中化学中，娴熟运用各类物质之间 盐、CuO、CO 等详细物质 2 教材剖析 的反响规则辅导知道物质的化学性质 化学性质的了解，把握基 (涣散在必修 1 有关元素单质及其化合 本的化学反响类型，了解 物性质学习中，但无专门的剖析 )。 一些物质转化的详细案 例。 初中化学所触及的元素化合物常识首要包含以 O 、H 、C、S、P 等为代表的非金属 2 2 单质，以 Fe、Cu、Na 为代表的金属单质，以 CO、CO2 等为代表的非金属氧化物， 以 Fe 、CuO 等为代表的金属氧化物，以 H 、HNO 、HCl 为代表的酸，以 2O3 2 SO4 3 NaOH、Ca(OH)2 为代表的碱，以 NaCl、CuSO4 、Na2CO3 、CaCO3 为代表的盐。这 些物质之间的互相转化联系可用下图描绘。 在初中化学中，一般把常见无机物分红单质、氧化物、酸、碱和盐等五大类。从结 构和性质视点来剖析， 把无机物分红以下几类或许更合理些： ①金属 (包含游离的金 属单质和合金 ) ，②非金属 (非金属单质 ) ，③碱性物质 (包含碱性氧化物和碱， 根本上 都是离子化合物 )，④酸性物质 (包含酸性氧化物和酸，根本上都是共价化合物 ) ，⑤ 盐 (都可以当作是碱性物质和酸性物质的反响产品 ) 。 同一类物质一般有类似的性质，因为无机物品种不多，所以形似杂乱纷乱的无机化 学反响，大多数可以归纳到以下三大类反响。 ①酸性物质和碱性物质之间的反响 性质敌对的这两类物质，一般都能反响，反响 生成盐或盐和水。 ②酸、碱、盐等电解质在溶液里的反响 反响过程中一般有水、沉积和气体生成。 ③氧化复原反响 在结构上简单得电子的物质和简单失电子的物质之间的化学反 应。 初中化学中，没有单质参与的反响大部分归于前两类化学反响，但都是以单个反响 为示例，未构成一般性规则， 使咱们无法用来剖析高中阶段所触摸物质的根本性质。 而反响物触及单质的反响大多数为氧化复原反响，但反响实质的了解也不作为要 求，氧化复原反响规则正是高中阶段触摸的最重要的化学反响规则。 下面，咱们将侧重弥补有关前两类反响的根本规则，以协助咱们更好地了解必修 1 中常见无机物的化学性质。 1．酸性物质和碱性物质的反响 (1)酸性物质和碱性物质 碱性物质包含碱和对应的碱性氧化物，除氨水外，结构上都可当作是由金属阳离子 和 OH－或 O2 －构成，状况上一般都是不蒸发性固体。 酸性物质包含酸和酸性氧化物，酸又可分为无氧酸 (如盐酸 HCl 、氢氟酸 HF、氢硫 酸 H 、HNO 、H 、H 、高锰酸 HMnO 、 2S、氢氰酸 HCN 等 )和含氧酸 (如 H2 SO4 3 2CO3 3 PO4 4 次氯酸 HClO) ，无机含氧酸都是酸性氧化物的水化物；酸性氧化物又可分为非金属 氧化物和金属氧化物 (如 CrO 、Mn 等) 。酸性物质在结构上一般都是由分子构成 3 2 O7 2 3 、SiO2 (少数的直接以原子构成，如 B O ) ，在水分子作用下，酸分子可被离解成氢 离子和其他阴离子；酸性氧化物在水中并不会被直接离解成阴阳离子，但部分酸性 氧化物会与水化合构成酸。阶段，大多数非金属酸性氧化物都是气体 (P 、B 、 2O5 2O3 SiO2 是固体 ) ，而金属酸性氧化物大多是固体。 (2)酸性物质和碱性物质的反响 酸性物质和碱性物质之间可产生以下四种反响类型： 酸性氧化物＋碱性氧化物 ===含氧酸盐 酸性氧化物＋碱 ===盐＋水 碱性氧化物＋酸 ===盐＋水 酸＋碱 ===盐＋水 从中可以看出， 当反响物中只需氧化物时， 生成物只需盐； 而反响物中有酸或碱时， 生成物是盐和水。 酸性物质跟碱性物质，两者的性质敌对越激烈，也便是反响物间酸碱性差异越大， 反响越简单产生。弱酸性物质和弱碱性物质，往往较难产生反响，如碳酸和氢氧化 铁就不产生反响。 ①酸性氧化物和碱性氧化物生成含氧酸盐 酸碱性敌对越激烈，两种氧化物间反响生成含氧酸盐就越简单产生，反过来，生成 的含氧酸盐就越安稳，越难分化。参与反响的两种氧化物中，假如有一种是强酸性 或强碱性的，反响往往都能进行。 Na2O＋CO2===Na2CO3(Na2O 是碱性较强的物质，对应水化物为烧碱 ) 2 3 CaO＋CO ===CaCO (CaO 是碱性较强的物质，对应水化物为熟石灰 ) CuO＋SO3===CuSO4(SO3 酸性较强，对应水化物为硫酸 ) 假如两种氧化物的酸、碱性都不强，它们一般不能产生反响，例如氧化铜跟二氧化 碳就不能直接化合。 在这种反响类型中，人们还发现，极难蒸发的酸性氧化物 (如 P 、B 、SiO ， 2O5 2O3 2 其间 SiO2 熔点高达 1 700 ℃左右，极高温度下也不蒸发 )跟碱性氧化物混合强热时 能化合生成对应盐。 如钢铁锻炼中的高温造渣反响， 实质是 SiO 和各种金属氧化物 2 的反响。 CaO＋SiO2===CaSiO3 FeO＋SiO2===FeSiO3 ②碱性氧化物和酸的反响 碱性氧化物和酸的性质敌对越激烈， 反响越简单。 不溶性碱性氧化物 (对应水化物往 往是弱碱，碱性较弱 )一般不能跟极弱的酸 (如碳酸、次氯酸 HClO) 反响。 碱性氧化物遇酸时，结构中的氧离子跟 H＋结合生成水，金属阳离子和酸根离子结 组成盐。强酸能跟一切碱性氧化物反响，工业生产中常使用酸除掉金属外表的氧化 物锈斑，例如： ＋6HCl===2FeCl ＋3H Fe2O3 3 2O CuO＋H SO ===CuSO ＋H O 2 4 4 2 醋酸这类较强的弱酸，也简直能跟一切碱性氧化物反响，如： 2 3 ＋6CH3 3 3 2 Fe O COOH===2(CH COO) Fe＋3H O ③酸性氧化物和碱的反响 酸性氧化物跟碱反响，一般生成盐和水。反响在溶液中进行时，可以当作酸性氧化 物先跟水反响变成酸，酸再和碱反响生成盐和水。如： 2NaOH ＋CO2===Na2CO3＋H2O(Na2CO3 读作碳酸钠 ) 2 2 3＋H2 2 3 读作亚硫酸钠 ) 2NaOH ＋SO ===Na SO O(Na SO 两者性质敌对越强，反响越简单，不溶性氢氧化物 (大多为弱碱 )一般不跟极弱的酸 性氧化物 (如 CO2、SiO2)反响，像 SiO2 这种极弱的不溶性酸性氧化物跟强碱作用时 反响也很慢，与强碱共熔时才有很好的反响，如硅酸钠、硅酸钾等盐常使用二氧化 硅跟强碱共熔制备，硅酸钠、硅酸钾的水溶液有很强的粘性，俗称水玻璃，是常用 的无机矿藏胶。 强热 2NaOH ＋SiO =====Na SiO ＋H O 2 2 3 2 强热 2 2 3＋H2 2KOH ＋SiO =====K SiO O 其实，碱和酸性氧化物要生成盐和水，碱有必要相对过量，酸性氧化物少数。假如反 应中酸性氧化物过量，而碱缺乏时就只能生成酸式盐，如 NaOH ＋CO2===NaHCO3(NaHCO3 读作碳酸氢钠 ) NaOH ＋SO ===NaHSO (NaHSO 读作亚硫酸氢钠 ) 2 3 3 [试一试 ] 1.写出氨水 (NH3 ·H2O)和 CO2 生成正盐和酸式盐的两种化学反响方程式。 由此可见，酸性氧化物和碱反响生成物与其相对量有关，相对量不同，生成的盐也 不同，导致根据此类反响的有关试验制备、化学核算更趋杂乱。 ④酸跟碱的反响 ＋ － 酸跟碱的反响，实质上是酸组成中的 H 与碱组成中的 OH 结组成水，金属阳离子 (或 铵根离子 )与酸根离子结组成盐。 酸和碱生成盐和水的反响， 又称为中和反响， 它是 最典型的复分化反响之一。 2 NaOH ＋HCl===NaCl ＋H O NaOH ＋HClO===NaClO ＋H2O(HClO 读次氯酸，为弱酸 ) NaOH ＋CH3COOH===CH3COONa＋H2O NaOH ＋HNO ===NaNO ＋H O(HNO 读亚硝酸，为弱酸 ) 2 2 2 2 2NaOH ＋H2SO4===Na2SO4 ＋2H2O 酸和碱的性质敌对越强，反响越简单，一般只需极弱的酸跟极弱的碱之间才不会反 应，其他酸和碱一般都能反响，例如不溶性氢氧化物一般不溶于碳酸、硅酸等极弱 的酸溶液。 2 ．酸、碱、盐等电解质在溶液里的反响 碱、酸和盐在水溶液里悉数或部分电离成离子， 都是电解质， 在溶液里可两两反响。 其间酸和碱的反响称为中和反响， 生成水是互相间反响的根本条件。 其他，酸和盐、 碱和盐也能产生反响，其反响规则别离如下。 (1)酸和盐的反响 在阶段，咱们所触摸的酸以可溶性酸为主，溶质在水中电离成氢离子和酸根离子， 当向其间参加盐时， 只需其间任何一种离子的浓度能下降， 盐和酸的反响就能产生。 ＋ 在盐酸中参加碳酸钠固体，因为碳酸钠在水中可电离出碳酸根离子，它和 H 能快 速结组成不安稳的碳酸，分化成 CO 和水，导致该反响产生。相同，参加碳酸钙或 2 碳酸钡固体时，尽管固体溶解度不大，但溶解部分电离产生的碳酸根仍能和 H＋结 合，所以照样可以反响，不过相同条件下产生气泡不如碳酸钠剧烈。其反响方程式 如下： Na2CO3 ＋2HCl===2NaCl ＋CO2 ↑＋H2O BaCO3＋2HCl===BaCl2 ＋CO2 ↑＋H2O 在硫酸中参加醋酸钠固体时，醋酸钠在水中可电离出醋酸根离子，它和 H＋结合形 成醋酸 (一种弱酸，水溶液中首要以分子形状存在 ) ，这将大大下降了 H＋浓度，促进 反响进行到底。次氯酸钠、磷酸钠等弱酸盐和硫酸、盐酸等强酸的反响原理与此相 似，习惯上被初中化学教师归纳为强酸制弱酸。反响方程式如下： 2CH COONa＋H SO ===Na SO ＋2CH COOH 3 2 4 2 4 3 2NaClO ＋H2SO4 ===Na2SO4 ＋2HClO [试一试 ] 2.必定条件下，稀硫酸和氯化钡溶液，氯化钠与硝酸银溶液混合都有白 色沉积生成，写出反响方程式，阐明反响充沛进行的理由。 向硫酸铜溶液中，滴入新制的饱满氢硫酸 (H2S、二元弱酸 )时，能观察到黑色沉积， 标明二者能产生化学反响，其反响方程式如下： CuSO ＋H S===H SO ＋CuS ↓ 4 2 2 4 该反响的产生证明，弱酸在必定条件下也可生成强酸，所以“强酸制备弱酸”规则 2＋ 是有缺点的、不紧密的、有条件的。从实质上看，硫酸铜电离产生的 Cu 能和氢硫 酸部分电离产生的 S2 －构成难溶于水 (也难溶于酸 )的 CuS 沉积，铜离子浓度下降， 反响可以产生。从外表看，这一反响产生的理由依然是因为生成物呈现了不溶性沉 淀物，下降了离子浓度。 (2)碱和盐的反响 必定条件下，在氯化铁溶液中滴加氢氧化钠溶液可以产生红褐色沉积，该反响往往 被用来验证溶液中是否存在铁离子，其反响方程式是 FeCl3 ＋3NaOH===Fe(OH)3 ↓ ＋3NaCl 。工业生产中，经过向氢氧化钙悬浊液中参加饱满碳酸钠溶液制备烧碱， 其反响方程式是 Na2 3 ＋Ca(OH)2 3 ↓＋2NaOH 。向氯化铵稀溶液中参加 CO ===CaCO 烧碱固体，能放出有刺激性气味的氨气，这是铵盐的一个重要性质，其反响方程式 是 NH4Cl ＋NaOH===NaCl＋NH3 ↑＋H2O。 一般来说，盐和碱的反响中，两种反响物都是可溶性化合物，假如都不溶解，反响 将很难进行。 (3)盐和盐的反响 酸和酸、碱和碱、盐和盐理论上也或许产生反响，酸和酸、碱和碱的反响，反响原 理杂乱，在高中化学中会逐渐触摸单个事例；而盐与盐的反响在初中化学中已有接 触，在高中会添加更多事例。 如咱们熟知的硝酸银与氯化钠的反响，被用来查验溶液中是否存在氯离子；氯化钡 和硫酸钠的反响，被用来查验溶液中是否存在硫酸根离子；碳酸钠和氯化钡溶液混 合时也会产生白色沉积。目前所触摸的事例中，大多数盐和盐的反响均产生在两种 可溶性盐之间，在高中选修“化学反响原理”模块，会学习不溶性盐和另一种可溶 性盐溶液之间的反响，如剖析化学中常用饱满碳酸钠溶液处理硫酸钡固体，将不溶 于水的硫酸钡转化为可溶于酸的碳酸钡，这种反响办法常被用于无机化合物的制 备、提纯和废水处理中。 以上产生在溶液中的两种化合物间的反响，如碱性氧化物和酸、酸和碱、酸和盐、 碱和盐、盐和盐的反响，都是两种电解质之间的反响，两种化合物先“分化”成两 种成分 ( 阳离子和阴离子 )，再重组为两种新的化合物，这类反响习惯上称为复分化 反响。理论上，任何两种电解质，只需互相组分中的阴阳离子都不相同，互相交换 组成又能构成沉积 (溶解度更小的物质 )、气体 (蒸发性物质 ) 、水(高中化学将此扩展 为水、醋酸等弱电解质 )等产品，就有或许产生复分化反响。 从形式上看， 构成沉积、 气体或水是复分化反响产生的三种首要原因；从实质上看都是经过下降原反响物中 某种离子的浓度而完结的。 3．氧化物跟其对应水化物间的互相转化 含氧酸和碱别离是酸性氧化物和碱性氧化物的水化物 (和水化合构成产品的简称 ) ， 它们之间往往有如下转化联系： 碱性氧化物＋水― →碱 酸性氧化物＋水― →酸 下面归纳评论氧化物与其水化物间的转化规则。 (1)碱性氧化物和碱之间的互相转化 大部分碱性氧化物不能跟水直接化组成对应的水化物，一般来说，只需可溶性碱才 可以此碱性氧化物和水直接化合构成，中强碱氢氧化镁也适用此规则，但化合速率 不如可溶性的烧碱。例如： Na2O＋H2O===2NaOH MgO ＋H O===Mg(OH) 2 2 碱性氧化物跟水触摸时，在水分子作用下，晶体中的金属离子和氧离子被水分子入 ＋ － 侵后离解成自在移动的离子，其间的氧离子被水中微量的 H 捕获成为 OH ，这样 就使氧化物转变成碱。 碱在加热时一般可分化为碱性氧化物和水，其分化倾向与碱性氧化物和水结合倾向 的强弱相反。一般地说，越简单由碱性氧化物和水化合生成的碱就越难分化，也就 是说，可溶性碱一般加热不分化，而不溶性碱加热时可分化成碱性氧化物和水。强 碱类的氢氧化钙要强热才分化，中强碱的氢氧化镁在加热时可分化，氢氧化铜在热 水中就可分化成黑色沉积，而氢氧化银极不安稳，在含 Ag ＋ 的溶液中参加碱，分出 的氢氧化物立刻分化成氧化物，只能得到氧化物 (Cu＋ 、Hg2＋与 Ag ＋类似 ) 。 强热 Ca(OH) =====CaO＋H O 2 2 加热 2 2 Mg(OH) =====MgO ＋H O 热水 Cu(OH)2=====CuO＋H2O 总归，一般可溶性碱可由其氧化物和水化合构成，高温也难分化；不溶性碱不能由 其氧化物与水化合构成，但受热会分化成对应氧化物和水。 (2)酸性氧化物和酸之间的互相转化 一般来说，可溶于水的酸性氧化物都能和水直接化组成对应的含氧酸 (元素有相同的 价态 ) 。例如： SO3 ＋H2O===H2SO4 2 ＋H2 2 3 SO O H SO 而不溶性氧化物 (如 SiO ，沙子、石英、水晶的首要成分 )一般和水就不能直接化合， 2 因而对应含氧酸 H SiO 就只能用其他办法组成。二氧化钛 (TiO )、三氧化钨 (WO ) 2 3 2 3 等酸性氧化物不能和水化合的原因与此类似。制取二氧化硅可以和氧化钠或氢氧化 钠反响得到硅酸钠，硅酸钠再和盐酸、稀硫酸等酸产生反响转化为硅酸，即 SiO2 →Na2SiO3→H2SiO3 两步完结转化。 [试一试 ] 3. 以 SiO2 和其他常见试剂为质料，制取硅酸，写出相应的化学反响方程 式。 绝大部分含氧酸能分化成对应的氧化物 (被形象地称为酸酐 )和水。对应酸酐不蒸发、 不溶解 (难溶或微溶 ) 的，简单受热分化成酸酐和水，如硅酸、磷酸；对应酸酐为低 价态气体的，只能存在于溶液中，也便是极易分化，如碳酸、亚硫酸。 △ H2SiO3=====SiO2 ＋H2O H2SO3 SO2 ＋H2 O [试一试 ] 4.HNO2 也只能在稀溶液中存在， 已知亚硝酸钠溶液和硫酸可以产生复分 解反响，请写出相应的化学反响方程式。 (满分 50 分 限时 30 min) 一、选择题 (本题包含 10 小题，每小题 4 分，共 40 分，每题只需 1 个正确答案。 ) 1．图中相连物质间在必定条件下可以产生反响，下表供给的四组物质符合要求的 是 ( ) 甲 乙 丙 丁 A H2 O2 HCl CuO B Mg HCl CuCl2 NaOH C Ca(OH) CO NaOH CuSO 2 2 4 D Na2CO3 BaCl2 HCl Ca(OH)2 2.下表中“ —— ”表明相连的物质间能产生反响， “→”表明这种物质经一步反响可 转化为另一种物质， 则甲、 乙、丙、丁四种物质不符合对应 “转化联系”的是( ) 选项 A B C D 转化联系 甲 Ca(OH) C Fe Na CO 2 2 3 物 乙 HCl O2 HCl Ca(OH)2 质 丙 Na2CO3 Fe2O3 CaCl2 BaCl2 丁 Ba(OH)2 2 4 CO NaOH H SO 3.下列各组物质的溶液，不能产生复分化反响的是 ( ) A ．HCl 和 Ca(OH)2 B ．Na2CO3 和 H2SO4 C．AgNO 3 和 BaCl2 D ．KCl 和 CuSO4 4 ．在水溶液中，一般不与其他物质产生复分化反响的是 ( ) A ．硝酸钠 B ．碳酸钾 C．氢氧化铁 D ．硝酸 5．下列各选项中括号内物质不是对应酸酸酐的是 ( ) A ．H2SO4(SO3) B ．H2SiO3 (SiO2) 3 4 2 5 3 2 C．H PO (P O ) D ．HNO (NO ) 6 ．下列改变，不能经过一步反响完结的是 ( ) →NaOH B ．BaCl →Ba(OH) A ．Na2CO3 2 2 3 →Fe(OH)3 3→CaCl2 C．FeCl D ．CaCO 7．下列物质间的反响能一步完结的是 ( ) A ．Na2O→NaOH B ．SiO2→H2SiO3 C．FeO→Fe(OH) D ．FeO→FeCO 2 3 8．下列物质间的化学反响不归于复分化反响的是 ( ) A ．Na2O 和 HCl B ．SiO2 和 NaOH C．Ba(OH)2 和 H2SO4 D ．AgNO 3 和 HCl 9．下表所列各组物质中， 物质之间经过一步反响就能完结如图所示转化的是 ( ) 物 质 a b c 选项 A Al 2O3 Al(OH) 3 AlCl 3 B CuO Cu(OH)2 CuCl2 C SiO Na SiO H SiO 2 2 3 2 3 D CO CuCO Na CO 2 3 2 3 10.往盐酸和氯化钙的混合溶液中逐滴参加碳酸钠溶液，观察到的现象是 ( ) A ．开端冒气泡，后呈现白色沉积 B ．只需白色沉积分出 C．只需很多的气泡冒出 D ．开端呈现白色沉积，后冒出很多气泡 二、填空题 (本题包含两小题，共 10 分 ) 11．(6 分 )以铜为质料制取氢氧化铜，规划必要过程并写出相应的化学方程式。 △ 12．(4 分 )氯化钠和硫酸必定条件下可产生反响，即 2NaCl ＋H2SO4=====Na2SO4 ＋ 2HCl ↑，该反响类型是 ________________反响，反响可以趋于彻底进行的理由是 __________________________________，为确保该反响进行，从反响物状况或浓度 看其最佳条件是 ____________________________________。 答案精析 试一试 1.2NH3 ·H2O＋CO2===(NH4 )2CO3 ＋H2O NH3 ·H2O＋CO2===NH4HCO3 试一试 2.H2 4 ＋BaCl2 4 ↓＋2HCl ，NaCl ＋AgNO 3 3 ＋AgCl ↓。 SO ===BaSO ===NaNO 两个反响彻底进行都是因为生成了沉积，下降了对应离子的浓度。 试一试 3.2NaOH＋SiO2 ===Na2SiO3＋H2O 2 3 ＋2HCl===2NaCl ＋H2 3 ↓ Na SiO SiO 试一试 4.2NaNO ＋H ＋Na ＋H 2 2 SO4===N2O3 2SO4 2O 限时作业 1．C 2.C 3.D 4 ．A [A 选项中的 Na＋ － 和 NO3 不能与其他离子或物质反响生成沉积或气体，无法 产生复分化反响。 ] 5．D [ 酸酐中元素的化合价与酸中对应元素的化合价相同。 D 中 HNO3 中 N 为＋ 5 价，NO2 中 N 的化合价为＋ 4 价，故 NO2 不是 HNO3 的酸酐， N2O5 才是 HNO3 的酸 酐。 ] 6 ．B 7.A 8．B [B 选项中 SiO2 ＋2NaOH===Na2SiO3 ＋H2O，该反响不是复分化反响， 不符合 复分化反响 AB ＋CD===AD ＋CB 的一般规则。 ] 9．C 10.A →Cu(OH) 。 11．制备流程是 Cu→CuO→CuCl2 2 相应的化学方程式： △ 2 Cu＋O =====CuO CuO＋2HCl===CuCl2 ＋H2O CuCl2 ＋2NaOH===Cu(OH)2 ↓＋2NaCl 12．复分化反响 生成蒸发性的 HCl 气体 选用食盐固体与浓硫酸反响 解析 因为 HCl 气体极易溶于水，为使氯化氢尽量逸出，应尽或许削减含水量，选用食盐固体 与浓硫酸反响作用最佳。

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