离子方程式不是简单的“写拆删查”

本文发表于《高中数理化》，是即将由山东科技出版社出版的《用原子的眼睛看世界——高中化学关键知识解析》的一篇。

该书预计12月底出版。

1．化学方程式已经可以表示所有化学反应了，为什么还要学离子反应、离子方程式？

构成化学物质的微粒有原子、分子、离子，物质的性质就是这些粒子行为的集中表现。高中阶段，随着化学学习的深入，我们必须对离子（阳离子和阴离子）这类构成物质的微观粒子的性质进行研究。

地球表面素有“三山六水一分田”之说，且在“山”和“田”里也含有大量的水，故可以说地球是一个“水球”。

水约占人体质量的65%，人体内的很多反应也是在水的作用下完成的。很多化合物（电解质）在水里会电离为离子，离子就是这些物质在水溶液里的实际存在形式。

学习离子反应的根本目的是了解、熟悉、掌握各种离子的性质。

比如初中化学里学习酸的性质时，知道盐酸、硫酸、硝酸由于在水里均能电离出氢离子（H⁺），所以它们表现出很多共同的性质，如使酸碱指示剂变色、跟碱发生中和反应、溶解难溶性碳酸盐等。

这也是为什么一个离子方程式可以表示很多不同物质间反应的原因。

学习离子反应的过程中，大家不仅要掌握把一个化学方程式改写为离子方程式的要领，更要注意总结和积累常见有关离子（如H⁺、OH^-、CO₃^2-、Fe³⁺、……）的反应，以深入理解含有这些离子的化合物的性质。

学习离子方程式初期，为快速掌握方程式书写要领，我们采取“写拆删查”四个步骤。

这就像婴儿学步阶段的那个“学步车”一样，不可能依靠终生，孩子迟早要离开它独立行走。

当你从各个角度全面掌握了各离子的性质之后，也就不需要这个“学步车”了。

2．为什么在离子方程式里，有的物质要写成离子形式而有的则要保留分子式？

可以这样理解，离子方程式就是用物质的实际存在形式表达反应过程的式子。

由于只有可溶性的强电解质（强酸、强碱、大多数可溶性的盐）在反应前后是以离子形式存在的，而难溶性物质、可溶性弱电解质（弱酸、弱碱、水）、单质、氧化物等，主要不是以离子形式存在，故要保留其原来的化学式。

3．从哪些角度认识离子的性质？

（1）离子是否具有氧化性、还原性？

如H⁺，它具有一定的氧化性，遇到还原性非常强的物质（如活泼金属单质）时，可被还原为H₂；再如Fe³⁺，它在水溶液里也具有较强的氧化性，可以把I^- 氧化为单质I₂；MnO₄^-、Cr₂O₇^2-、NO₃^- 等在酸性条件下均具有非常强的氧化性。而I^-、S^2-、Fe²⁺、SO₃^2- 等离子在水溶液里则具有较强的还原性。

单核离子的氧化性、还原性可分别根据金属活动顺序表、非金属活动顺序表总结如下：

（2）离子在水里是否易跟带异性电荷的离子结合形成挥发性物质（气体）、难溶性物质（沉淀）、或者难电离物质（弱电解质）？

如H⁺，遇到CO₃^2-、HCO₃^-、S^2-、HS^-、SO₃^2-、HSO₃^- 等六种离子时，均可与之结合最终形成气体；

遇到其它弱酸根离子时，则会结合形成弱酸，这就是所谓“强酸制弱酸原理”；

而遇到SiO₃^2-离子时则形成难溶性的硅酸沉淀。

除以上外，还要考虑离子间是否会发生配位化学反应、互相促进水解的反应等，此处先不做详细描述，大家可在今后的学习中慢慢积累。

由于学习离子反应的最终目的是掌握离子的性质，故学习过程中我们要注意对离子的性质进行归纳。

比如HCO₃^-，它首先是一个弱酸根离子，故能跟H⁺结合形成弱酸H₂CO₃（进而分解为H₂O+CO₂）；其次，由于它能很微弱地电离产生H⁺和CO₃^2-，而H⁺ 能跟OH^-结合成H₂O，故HCO₃^- 也能跟强碱反应，如果反应体系内同时存在Ca²⁺、Ba²⁺等，反应产生的CO₃^2-便会与之结合形成沉淀。

再如，AlO₂^- 的性质看似很复杂，有的同学觉得不好掌握，其实仔细分析可以发现，AlO₂^- 作为一个弱酸根离子，只有一个性质，那就是与H⁺ 相结合的性质：如果提供H⁺ 的是强酸，那么要看酸是否过量，酸不足则只形成Al(OH)₃，酸过量则Al(OH)₃继续跟酸反应生成Al³⁺；如果提供H⁺ 的是弱酸，比如CO₂，由于碳酸酸性不足以溶解Al(OH)₃，故AlO₂^- 的产物只有Al(OH)₃一种，但要考虑到H₂CO₃是二元弱酸，CO₂不足量时产物为CO₃^2-，而CO₂过量时则生成HCO₃^-；如果提供H⁺ 的只是水，则发生的是AlO₂^- 水解的反应，如果这时恰好体系内有水解的阳离子，则会跟AlO₂^- 相互促进水解，使反应彻底。

4．如何判断一组离子能不能大量共存于同一溶液？

如果一组离子中，任何两种离子间均不能发生反应，则该组离子可以大量共存于同一溶液。除了考虑组内离子间是否会发生：氧化还原（如Fe³⁺与I^-）；相互结合形成沉淀（如Ba²⁺ 与SO₄^2-）、气体（如H⁺与HS^-）、弱电解质（如OH^- 与HCO₃^-）；相互促进水解（如Al³⁺与HCO₃^-）；配位反应（如常Fe³⁺ 与SCN^-）等因素外，还应该注意如下问题：

（1）在某特定pH 的溶液里的情况：如强酸性溶液里——要在给定的离子组中再添加H⁺加以考虑；强碱性溶液里——要在给定的离子组中再添加OH^- 加以考虑。

另外，在强酸性溶液里，NO₃^- 具有强的氧化性，跟还原性离子如Fe²⁺、I^- 等不能大量共存。

（2）对溶液颜色限制的情况：一般情况下无色溶液里不可能存在有色离子，常见的有色离子有MnO₄^-、Cu²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺ 等。

（3）一般认为，能结合形成微溶物的离子间也不能大量共存。如Ca²⁺、Ag⁺ 与SO₄^2-等。

说明：文中有些内容，如离子水解、两种离子相互促进水解等反应，高一同学尚未学到。不要着急。