第四节　离子反应和离子方程式

一、离子反应和离子方程式

在水溶液中或熔融状态下，能部分或全部形成离子而导电的化合物叫做电解质。因此，电解质在溶液中的反应实质上是离子间的反应。例如：

AgNO3+NaCl AgCl↓+NaNO3

AgF+KCl AgCl↓+KF

其中AgNO3、AgF、NaCl、KCl、NaNO3、KF都是易溶的，并完全电离，在溶液中均以离子形式存在，而AgCl难溶于水，因此，上述反应方程式可以写成：

Ag++N+Na++Cl- AgCl+Na++N　　 （1）

Ag++F-+K++Cl- AgCl+K++F-　　 （2）

可以看出式（1）中的Na+、N和式（2）中的K+、F-并未参加反应，可以从等号两边消去，式（1）和式（2）就得到相同的式子：

Ag++Cl- AgCl↓　　 （3）

式（3）表明，无论是AgNO3和NaCl反应，还是AgF和KCl反应，实质上发生反应的离子是Ag+和Cl-，生成AgCl沉淀。这种用实际参加反应的离子符号或分子式来表示化学反应的式子叫做离子方程式。有离子参加的反应叫做离子反应。

离子方程式不仅表示一定物质间的某个反应，而且表示了同一类型的离子反应。所以离子方程式更能说明离子反应的本质。

现以CuSO4溶液和氢硫酸（H2S）反应为例，说明离子方程式的书写方法。

①写出正确的化学方程式。

CuSO4+H2S CuS↓+H2SO4

②易溶的、在溶液中能完全电离的电解质写成离子形式；难溶物、易挥发物及在溶液中只能部分电离的电解质仍以原化学式表示。

Cu2++S+H2S CuS+2H++S

③消去方程式两边相同数目的同种离子，则可得离子方程式。

Cu2++H2S CuS↓+2H+

④检查离子方程式两边各元素原子数目及电荷总数是否相等。

书写离子方程式时，必须熟知电解质在水溶液中的溶解性及其电离情况。

常见电解质在水溶液中的溶解性可见附录一；电解质的电离情况，目前只需记住如下几种即可。

完全电离的有三酸（H2SO4、HNO3、HCl）、四碱［KOH、NaOH、Ca（OH）2（石灰水）、Ba（OH）2］及常见的可溶盐。

难电离的有醋酸（HAc）、碳酸（H2CO3）、氢硫酸（H2S）、亚硫酸（H2SO3）、H2O、氨水（NH3·H2O）等。

挥发的物质有CO2、硫化氢（H2S）、氨气（NH3）、氯化氢（HCl）等。

二、离子互换反应进行的条件

离子反应可分为两大类：一类是反应前后元素的化合价发生变化的反应，即氧化还原反应；另一类是反应前后元素的化合价没有变化的反应，如溶液中进行的复分解反应，这种由离子通过互换而结合生成新物质的反应叫做离子互换反应。

离子互换反应进行的条件如下。

（1）生成沉淀　如AgNO3溶液与KI溶液的反应：

AgNO3+KI AgI↓+KNO3

离子方程式为

Ag++I- AgI↓

（2）生成易挥发的物质（气体）　如用固体CaCO3和盐酸来制取CO2气体的反应：

CaCO3+2HCl CaCl2+CO2↑+H2O

离子方程式为

CaCO3+2H+ Ca2++CO2↑+H2O

（3）生成水或其他难电离的物质　如NaOH溶液和盐酸的中和反应：

NaOH+HCl NaCl+H2O

离子方程式为 OH-+H+ H2O

又如醋酸钠（NaAc）溶液与盐酸的反应：

NaAc+HCl NaCl+HAc

其离子方程式为

Ac-+H+ HAc

由于反应分别生成了难电离的H2O和HAc，反应接近完全，而且生成的电解质越难电离，反应进行得越完全。

综上所述，离子互换反应进行的条件是生成物中要有难溶物、易挥发物或难电离物。此外，在无化合价变化的离子反应中，还有一种生成配位化合物的反应（见第十二章）。

当反应物中有难电离物（或难溶物）时，则生成物中必有一种比它更难电离的电解质（或更难溶物），离子反应才能进行。

例如，HAc溶液与NaOH溶液的中和反应：

HAc+NaOH NaAc+H2O

离子方程式为

HAc+OH- Ac-+H2O

又如，Na2CO3溶液与石灰乳的反应：

Na2CO3+Ca（OH）2 2NaOH+CaCO3

离子方程式为

C+Ca（OH）2 2OH-+CaCO3

应该指出，微溶物在生成物中时，应写化学式。在反应物中时，若以溶液形式存在（如澄清石灰水）时，可以写成离子形式；若处于浊液（如石灰乳）或固态时，应写成化学式。

总之，离子互换反应总是向着能减小溶液中离子浓度的方向进行。

离子互换反应在工农业生产和科学实验中应用很广。例如，离子的定性分析；物质的分离和提纯；固体物质的溶解（如矿样的分析、锅炉除垢）等。