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方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?

来源:未知作者:康建峰 点击:所属专题: 化学反应方程式 离子方程式书写 规范
在正确书写化学方程式或离子方程式时,气标与沉淀符号是方程式基本要素之一,但高中生对两种符号的准确使用认识还是很模糊,常常认为只要生成物中有气体产生或有难溶物生成,就一定要分别标注“↑”与“↓”符号,或经常漏标两种符号,造成辛辛苦苦写出的化学(或离子)方程式

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在正确书写化学方程式或离子方程式时,气标与沉淀符号是方程式基本要素之一,但高中生对两种符号的准确使用认识还是很模糊,常常认为只要生成物中有气体产生或有难溶物生成,就一定要分别标注“↑”与“↓”符号,或经常漏标两种符号,造成辛辛苦苦写出的化学(或离子)方程式被无谓扣分。同时,在许多复习资料或试题的参考答案中也经常出现不规范使用两种符号的现象。为此,如何准确使用方程式中的气标与沉淀符号,笔者谈谈看法供参考。

一、从初中化学教材的要求来认识并准确使用气标与沉淀符号。

九年级《化学》上册对正确书写化学方程式做出要求:

如果生成物有气体,在气体物质的化学式右边要注“↑”号,如果反应物和生成物中都有气体,气体生成物就不需注“↑”号。

溶液中的反应如果生成物有固体,在固体物质的化学式右边要注“↓”号,如果反应物和生成物中都有固体,固体生成物也不需注“↓”号。

显然按此规定,标识生成物的两种符号仅表示生成物状态的符号,且只能出现在方程式等号的右边。同时,可以理解为两种符号是分别表示脱离反应体系的气体生成物或沉淀。

1.对气标符号的理解。

反应前后都有气体不用标注气标,在只有气体生成物的化学(或离子)方程式中才标注气标。此规定适用于在溶液中或在非溶液中的反应体系。如水溶液中的置换或复分解反应、有固体反应物的置换或分解反应、各类反应物间的氧化还原反应等,生成的气体均可标注气标。

初中示例:①水溶液中的置换反应Zn+H2SO4==ZnSO4+H2

②水溶液中的复分解反应CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O

③固体间的置换反应C+2CuO方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?2Cu+CO2

④固体反应物的分解反应CaCO3方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?CaO+CO2

说明:以上4个反应中只有生成物有气体,故可用气标。

气体与固体间的氧化还原反应CO+CuO方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?2 Cu+CO2

气体与液体间的氧化还原反应C2H5OH+3O2方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?2CO2+3H2O

说明:以上2个反应中反应前后都有气体,生成的CO2不用气标。

高中延伸:

①2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑与2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2,前者O2要用气标;后者反应物中CO2是气体,O2不用气标。

②写出工业制粗硅的化学方程式。SiO2+2C方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?Si+2CO↑,CO要用气标。

③写出炽热的碳与浓硝酸反应的化学方程式。

C+4HNO3(浓)方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?4NO2↑+CO2↑+2H2O,NO2、CO2都要用气标,水不标注气标,因为水常温下是液体。

④写出在空气中煅烧FeCO3固体生成铁红的化学方程式。

4FeCO+O2方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?2Fe2O3+CO2,反应物中O2是气体,CO2不用气标。

⑤写出铁与水蒸气在高温条件下生成氢气的化学方程式。

3Fe+4H2O(g)方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?Fe3O4+4H2,反应物中水蒸气是气体,H2不用气标。

⑥CaCO3方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?CaO+CO2,在密闭容器中进行的平衡反应,CO2无法脱离反应体系,不用气标。注意:凡在平衡反应中生成的气体产物都不必标注气标。

2.对沉淀符号的理解。

若反应前后都有不溶物不用标注沉淀号,如水溶液中的置换反应或沉淀转化反应等;在溶液中的反应,只要是能看见沉淀现象的就可用沉淀号。此规定只适用于在溶液中的反应体系,如水溶液中的复分解反应或氧化还原反应等。非水溶液的反应体系不适用。注意:在溶液中的反应,若生成的微溶物,由于溶解度较小,一般会以沉淀或浑浊形式出现,也要用沉淀号。

初中示例:①金属与盐溶液间的置换反应Fe+CuSO4==Cu+FeSO4

说明:Fe、Cu都是不溶物,生成的Cu覆盖在Fe表面,Cu不用标注沉淀号。

②澄清石灰水或石灰乳分别与碳酸钠溶液发生的复分解反应

Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH

Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3+2NaOH

说明:前者是在溶液中生成CaCO3沉淀,可用沉淀号;后者因反应物中石灰乳是微溶固体,CaCO3不用沉淀号。

高中延伸:①漂白粉露置在空气中容易失效的反应原理、适量CO2气体通入次氯酸钙溶液中发生的反应:Ca(ClO)2+CO2+H2O ==CaCO3+2HClO,Ca(ClO)2+CO2+H2O==CaCO3↓+2HClO,前者漂白粉的有效成分Ca(ClO)2是固体,生成的CaCO3虽是难溶物,但不在溶液中反应,不用沉淀号;后者Ca(ClO)2是溶液,难溶CaCO3可用沉淀号。

②将适量SO2气体通入次氯酸钙溶液中发生的反应:

Ca(ClO)2+SO2+H2O==CaSO4↓+HClO+HCl,CaSO4是微溶物,有浑浊或有沉淀现象,可用沉淀号。

③H2S+CuSO4==CuS↓+H2SO4,FeS+CuSO4==CuS+FeSO4,前者难溶CuS可用沉淀号;后者属于沉淀转化反应,反应前后都有不溶物,CuS不用沉淀号。

④4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3,沉淀转化反应,Fe(OH)3不用沉淀号。

二、从高中化学出现的问题来认识并准确使用气标与沉淀符号。

问题1.为什么反应物没有气体物质,生成物是气体有时不标注气标符号?如氯化铵溶液与氢氧化钠溶液混合生成的氨气,NH3一定要标注气标符号吗?为什么银镜反应中生成的NH3不标注气标符号?

示例①:氯化铵与氢氧化钠反应存在以下几种情况:

稀溶液混合:NH4+OH==NH3·H2O

较浓溶液混合:NH4+OH==NH3+H2O

浓溶液混合或在加热条件下:NH4+OH方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?NH3↑+H2O

固体物质混合且加热:NH4Cl+NaOH方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?NaCl+NH3↑+H2O

示例②:乙醛与银氨溶液发生银镜反应的化学方程式:

CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OH→CH3COONH4 +2Ag↓+3NH3+H2O

原因剖析:示例①由于生成的NH3溶解度大,稀溶液水量多,NH3溶解在水中形成一水合氨没有逸出,不用气标;未加热,生成的NH3溶于水中不会逸出,不用气标。加热后,NH3溶解度减小,易从溶液中逸出,可用气标。故溶解度大的NH3用不用气标,不仅要视水量多少而定,而且与反应是否加热有关。

示例②由于银镜反应生成的氨气很少量且极易溶于水,以水溶液形式存在,实验中也没有气体逸出的迹象,故NH3不用气标。

巩固训练:①NCl3在一定条件下能与水反应,可用于饮用水消毒,试写出该反应的化学反应方程式。

②硫酰氯(SO2Cl2)极易水解,试写出硫酰氯与水反应的化学反应方程式。

③写出方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式。

参考答案:①NCl3+3H2O==3HClO+NH3或NCl3+4H2O==3HClO+NH3·H2O,由于消毒饮用水,水量多,生成的NH3不用气标。

②SO2Cl2+2H2O==H2SO4+2HCl,若在稀溶液中进行反应,HCl溶解得盐酸, HCl不用气标。HCl用不用气标,视水量多少而定。

③Na2S2O3+H2SO4(稀)==Na2SO4+SO2+S↓+H2O,稀硫酸中的水量多,易溶于水的SO2不用气标。

小结:若生成物为溶解度大的气体(如NH3、HCl、SO2等),是否标注气标,要视水量多少而定,或视其反应有否加热而定。

问题2.为什么在溶液中的可溶性生成物也可用沉淀号表示?如在精制饱和食盐水中加入碳酸氢铵制备小苏打,或向饱和碳酸钠溶液中通入足量的二氧化碳气体,书写化学方程式时,生成的碳酸氢钠要标注沉淀号吗?

示例:NaCl(饱和)+NH4HCO3==NaHCO3↓+NH4Cl

Na2CO3(饱和)+CO2+H2O==2NaHCO3↓,两反应中生成的NaHCO3均要标注沉淀号。

原因剖析:由于生成的碳酸氢钠在所有溶质中溶解度最小,同时在饱和溶液中碳酸氢钠的质量最大,使得可溶性的碳酸氢钠从饱和溶液中形成晶体析出,故碳酸氢钠要用沉淀符号。

巩固训练:在侯氏制碱工艺中的原料是食盐、氨、二氧化碳及水,最终产品是纯碱和氯化铵,请写出侯氏制碱法的有关化学方程式。

参考答案:NaCl(饱和)+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl

2NaHCO3方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?Na2CO3+CO2↑+H2O,生成物NaHCO3要用沉淀号。

小结:若生成物为可溶且溶解度小的固体,是否标注沉淀号,要视这种生成物在溶液中是否有晶体析出而定。

问题3.为什么反应物是可溶性固体,生成物是不溶性固体,但可标注沉淀号?如金属钠与CuSO4等盐溶液中生成沉淀,或Na2O2投入FeCl3等盐溶液中生成沉淀,书写离子方程式时,这些沉淀均要标注沉淀符号吗?

示例:2Na+CuSO4+2H2O==Cu(OH)2↓+H2↑+Na2SO4

6Na2O2+4Fe3++6H2O==4Fe(OH)3↓+3O2↑+12Na

原因剖析:由于以上反应的本质是Na或Na2O2先与水反应,固体消失,生成的NaOH再与盐中金属离子反应,然后在溶液中生成Cu(OH)2与Fe(OH)3等沉淀。又由于Na或Na2O2在方程式中规定要用化学式表示,从方程式表观上看,似乎反应物和生成物中都有固体,但这些沉淀均要标注沉淀符号。

巩固训练:写出4mol AlCl3与6mol Na2O2在水溶液中发生反应的离子方程式。

参考答案:4Al3++6Na2O2+6H2O==4Al(OH)3↓+3O2↑+12Na

小结:在溶液中的反应,若反应物是可溶性固体,生成物是不溶性固体,一般可标注沉淀符号。

问题4.为什么有时生成物是不溶性固体,但不用沉淀号表示?为什么有时生成物有气体产生,但不用气标表示?如AlCl3、NaHS等单个离子水解反应,为什么生成物Al(OH)3与H2S不标注沉淀或气标符号?

示例:Al3++3H2O方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?Al(OH)3+3H; HS+H2O方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?H2S+OH

特例:SnCl2水解有沉淀生成,SnCl2+H2O==Sn(OH)Cl↓+HCl

硫化铝中的阴、阳离子均能水解,Al2S3+6H2O==2Al(OH)3↓+3H2S↑

原因剖析:多数盐的水解程度很小,很微弱,不能形成沉淀与放出气体,故水解反应生成物中有气体一般不加气标、有难溶物一般也不加沉淀号。

SnCl2水解程度大,可生成Sn(OH)Cl沉淀;可溶性的硫化铝中的S2-与Al3+离子能互相促进水解,并分别生成沉淀与气体,故上述特例可用沉淀或气标符号表示。

巩固训练:

①在密闭粮仓放置的磷化铝(AlP)片剂,遇水蒸气放出PH3气体,写出该反应的化学方程式。

②取少量液态S2Cl2放入试管中,滴入少量水,有大量白雾产生,将湿润的品红试纸放在试管口,试纸褪色,试管底部有少量淡黄色固体析出。写出该反应的化学方程式。

参考答案:①AlP+3H2O(g)==Al(OH)3+3PH3,由于反应不在溶液中进行,生成难溶性的Al(OH)3固体,不用沉淀号;由于反应物是水蒸气,生成物PH3虽是气体,不用气标。

②2s2Cl2+2H2O==4HCl↑+SO2↑+3S↓,HCl、SO2均可用气标,因少量水。

小结:在溶液中发生的水解反应,若生成物是不溶性固体或气体,要视反应的程度、反应的条件等影响因素来确定是否标注沉淀或气标符号。

问题5.在不同条件下的相同反应物互相反应时,为什么相同的方程式中标识的气体或难溶的生成物符号会不一样?

示例①:向氯水中加入少量碳酸钠溶液,或在碳酸钠溶液中通入足量的氯气发生反应,写出有关反应的离子方程式。

2Cl2+CO32+H2O==CO2↑+2Cl+2HClO;

2Cl2+CO32+H2O==CO2+2Cl+2HClO

示例②:氯化铁溶液显酸性且呈黄色,或向沸水中滴加饱和氯化铁溶液至溶液呈红褐色,或将氯化铁溶液加热至沸促使Fe3+完全水解,分别写出三个反应的离子方程式。

Fe3++3H2O方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?Fe(OH)3+3H

Fe3++3H2O(沸水)==Fe(OH)3(胶体)+3H

Fe3++3H2O方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?Fe(OH)3↓+3H

原因剖析:示例①前者没有参与反应的气态反应物,故生成的CO2要标注气标;后者有参与反应的气态反应物,故生成的CO2不标注气标。

示例②水解是吸热的,加热使水解平衡右移,水解程度增大,当水解反应生成的Fe(OH)3胶体时,未见沉淀生成,不加沉淀号;直接加热使氯化铁溶液,水解完全可生成Fe(OH)3沉淀,要标识沉淀号。

巩固训练:硫化氢与二氧化硫两种气体混合反应,或将二氧化硫气体通入氢硫酸中,分别写出反应的化学方程式。

参考答案:2H2S+SO2==3S+2H2O,2H2S+SO2==3S↓+2H2O,前者两种气体不在溶液中反应,生成的硫固体不用沉淀号;后者在溶液中反应,有S沉淀生成,可用沉淀号。

小结:沉淀号或气标作为表述实验现象的符号,在溶液中的反应,凡有沉淀生成或有气体放出,都要遵循客观事实准确用好这两种符号。

问题6.为什么电化学中电极反应上的固体生成物有时用、有时又不用沉淀号?为什么电化学中电极反应上的气体生成物一般都用气标?

示例①:用石墨为电极电解氯化镁溶液、电解熔融氯化镁、电解硫酸铜溶液、电解硫酸钠溶液,分别写出反应的离子(或化学)方程式。

Mg2++2Cl+2H2O方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2

MgCl2(熔融)方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?Mg+Cl2

2Cu2++2H2O方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?2Cu+O2↑+4H;2H2O方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?2H2↑+O2

示例②:以NaHCO3溶液或NaCl溶液或NaOH溶液为介质分别构成Al-空气原电池,写出各个电池的负极电极方程式。

在NaHCO3溶液中,Al-3e-+3HCO3== Al(OH)3↓+3CO2

在NaCl溶液中,Al-3e-== Al3+,Al3++3OH== Al(OH)3

在NaOH溶液中,Al-3e-+4OH== AlO2+2H2O

原因剖析:示例①电解氯化镁溶液时,由于H2O中的H离子放电,产生的OH离子与Mg2+离子结合在溶液中生成Mg(OH)2沉淀,故要标注沉淀号。电解熔融氯化镁、硫酸铜溶液时,由于生成的Mg、Cu单质均在电极上析出,一般不写沉淀号。电解过程中各个电极上产生的气体均会逸出,均要注明气体符号。

示例②以NaHCO3溶液为介质,负极铝失去电子生成的Al3+与溶液中的HCO3发生互相促进水解反应,故生成的Al(OH)3沉淀与CO2气体要标注沉淀号与气标。以NaCl溶液为介质,负极生成的Al3+与正极产生的OH反应,在电池两极间产生Al(OH)3沉淀,故要标注沉淀号。以NaOH为介质,负极生成的Al3+与溶液中过量的OH反应,生成AlO2,没有产生沉淀。

巩固训练:电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法。实验室模拟该方法设计的装置如下图所示。

方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?

①图中燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,以甲烷为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料为电极。写出电池的负极反应式。

②分别写出电解池的电极方程式以及阳极上的两种产物相互反应生成某金属氢氧化物胶体的离子方程式。

参考答案:①CH4+4CO32-8e-==5CO2+2H2O,燃料电池的反应物甲烷为气体,生成物CO2不必标识气标。

②阴极2H+4e-==H2↑,阳极Fe-2e-==Fe2+,2H2O-4e-==O2+4H,电解池阴、阳极上生成的H2、O2,要标识气标。阳极两种产物相互反应的离子方程式:4Fe2++10H2O+O2==4Fe(OH)3(胶体)+8H,生成物虽难溶,但胶粒小,没有沉淀析出,Fe(OH)3不写沉淀号。

小结:不论是电解池还是原电池,只要电极上没有气体参与反应,则生成的气体一般要注明气标;只要是在电极上生成的固体生成物如金属单质或金属氧化物等一般不用沉淀号;只要是在电解质溶液中生成的沉淀一般可标注沉淀号。

综合训练:

1.向硝酸钡溶液中通入SO2,写出反应的化学方程式。

2.将AsH3气体通入AgNO3溶液中,可生成银镜与可溶性的砒霜(As2O3),写出该反应的化学方程式。

3.工程师设计了从硫铁矿获得单质硫的工艺,将粉碎的硫铁矿用过量的稀盐酸浸取,得到单质硫和硫化氢气体,写出该反应的化学方程式。

4.一定温度下,硫酸铜受热分解生成CuO、SO2、SO3和O2n(SO3) :n(SO2)=1∶2,写出硫酸铜受热分解的化学方程式。

5.将氟气通入稀的NaOH溶液中,会放出一种无色气体(OF2),写出该反应的化学方程式。

6.将CO通入氯化钯(PdCl2)溶液中可产生黑色沉淀(Pd),写出该反应的化学方程式。

7.写出由含有Fe2+、Fe3+的溶液与NaOH溶液在加热条件下制备纳米Fe3O4的离子方程式。

8.BCl3遇水剧烈反应生成方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?硼酸和白雾,写出该反应的化学方程式。

9.银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故,根据电化学原理可进行如下处理,在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的器皿浸入该溶液中,一段时间后发现黑色会褪去。请用化学方程式表示黑色褪去的反应原理。

10.(2012浙江高考26改编)相关物质的方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?溶度积常数见下表。

物质

Cu(OH)2

Fe(OH)3

CuCl

CuI

Ksp

2.2×10-20

2.6×10-39

1.7×10-7

1.3×10-12

(1)某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3,为得到纯净的CuCl2·2H2O晶体,可加入Cu(OH)2,调至pH=4,使溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,写出相关反应的离子方程式。

(2)在空气中直接加热CuCl2·2H2O晶体得不到纯的无水CuCl2,请用化学方程式表示其原因。

(3)在CuCl2溶液中逐滴加入少量KI溶液或过量KI溶液,均有白色沉淀生成,分别写出两个反应的离子方程式。

参考答案:

1.3Ba(NO3)2+3SO2+2H2O==3BaSO4↓+2NO+4HNO3,注意NO不用气标。

2.2AsH3+12Ag+3H2O==12Ag↓+As2O3+12H,注意As2O3固体可溶于水,不写沉淀号。

3.FeS2+2HCl==FeCl2+H2S↑+S,注意S固体不用沉淀号。

4.3CuSO4方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?3CuO+SO3↑+2SO2↑+O2↑,注意SO3要用气标。

5.2F2+2NaOH==2NaF+OF2+2H2O,注意OF2不用气标。

6.CO+PdCl2+H2O==Pd↓+2HCl+CO2,注意CO2不用气标。

7.Fe2++2Fe3++8OH方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?Fe3O4+4H2O,注意纳米级的Fe3O4颗粒小,未形成沉淀,故不用沉淀号。

8.BCl3+3H2O==H3BO3+3HCl↑,注意可溶于水的H3BO3不用沉淀号。

9.2Al+3Ag2S+6H2O==2Al(OH)3+6Ag+3H2S↑,注意固体Al(OH)3和Ag均不写沉淀号。

10.(1)3Cu(OH)2+2Fe3+==2Fe(OH)3+3Cu2+,注意Fe(OH)3不写沉淀号。

(2)CuCl2·2H2O方程式中的气标与沉淀符号如何准确使用?Cu(OH)Cl+HCl↑+H2O,注意H2O不用气标。

(3)2Cu2++2I+2Cl==2CuCl↓+I2,2Cu2++4I==2CuI↓+I2,注意两个反应中的固体I2均不用沉淀号,因为I2微溶于水,但易溶于KI溶液,形成I3离子。

(责任编辑:化学自习室)
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