离子反应的实质是指反应物的某些离子浓度的减小。从本质上说,如果反应物的某些离子间能反应生成新物质而使溶液中的这些离子浓度减小,就会发生离子反应。
2.离子反应发生的条件
研究离子反应发生的条件,实质上就是研究在什么条件下可以使反应物的某些离子浓度减小。总起来讲,具备下列条件之一就可以使反应物的某些离子浓度降低。
①生成难溶的物质:
生成难溶的物质可以使某些离子浓度减小,因此离子反应能够发生。例如:向NaCl溶液中滴入XX酸化的AgNO3溶液,发生下列反应:Ag++Cl-===AgCl↓(可溶→难溶,使Cl—浓度降低)。
②生成难电离的物质:
生成难电离的物质(如更弱的酸、更弱的碱或生成水等)可以降低某些离子的浓度,故能发生离子反应。例如:盐酸和烧碱中和反应:H++OH-==H2O生成难电离的水。
③生成挥发性的物质:
若离子间能结合而生成气体,则可以降低某些离子的浓度,离子反应也就能够发生。一般来说判断依据是生成不稳定的酸(H2CO3、H2SO3等)、生成不稳定的碱(如NH3·H2O)和生成挥发性的酸(如H2S)等。
④发生氧化还原反应:一般来说强氧化性的物质与强还原性的物质,在合适的酸碱性溶液中,可发生氧化还原反应,例如NO3—、H+与Fe2+等。
3.离子方程式的意义
离子方程式不仅表示某些物质的某一具体反应,而且还表示了所有同一类型物质间的某一类反应,并且更能反映这类反应的本质,更具有典型代表性和概括性。例如:离子方程式H++OH—===H2O不仅表示盐酸与烧碱溶液的中和反应,而且还可以表示所有强酸与强碱发生中和反应生成可溶性盐和水的一类反应。
(1)物理性质:有金属光泽的灰黑色固体,熔点高,硬度大。
(2)化学性质:
①常温下化学性质不活泼,只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。
Si+2F2=SiF4
Si+4HF=SiF4↑+2H2↑
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
②在高温条件下,单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。
(3)用途:太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。
(4)硅的制备:工业上,用C在高温下还原SiO2可制得粗硅。
SiO2+2C=Si(粗)+2CO↑
Si(粗)+2Cl2=SiCl4
SiCl4+2H2=Si(纯)+4HCl
(1)难溶于水的有:各类烃、卤代烃、硝基化合物、酯、绝大多数高聚物、高级的(指分子中碳原子数目较多的,下同)醇、醛、羧酸等。
(2)易溶于水的有:低级的[一般指N(C)≤4]醇、(醚)、醛、(XX)、羧酸及盐、氨基酸及盐、单糖、二糖。(它们都能与水形成氢键)。
(3)具有特殊溶解性的:
①乙醇是一种很好的溶剂,既能溶解许多无机物,又能溶解许多有机物,所以常用乙醇
来溶解植物色素或其中的药用成分,也常用乙醇作为反应的溶剂,使参加反应的有机物和无机物均能溶解,增大接触面积,提高反应速率。例如,在油脂的皂化反应中,加入乙醇既能溶解NaOH,又能溶解油脂,让它们在均相(同一溶剂的溶液)中充分接触,加快反应速率,提高反应限度。
②苯酚:室温下,在水中的溶解度是9.3g(属可溶),易溶于乙醇等有机溶剂,当温度高高中化学选修5于65℃时,能与水混溶,冷却后分层,上层为苯酚的水溶液,下层为水的苯酚溶液,振荡后形成乳浊液。苯酚易溶于碱溶液和纯碱溶液,这是因为生成了易溶性的钠盐。
③乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中更加难溶,同时饱和碳酸钠溶液还能通过反应吸收挥发出的乙酸,溶解吸收挥发出的乙醇,便于闻到乙酸乙酯的香味。
④有的淀粉、蛋白质可溶于水形成胶体。蛋白质在浓轻金属盐(包括铵盐)溶液中溶解度减小,会析出(即盐析,皂化反应中也有此操作)。但在稀轻金属盐(包括铵盐)溶液中,蛋白质的溶解度反而增大。
⑤线型和部分支链型高聚物可溶于某些有机溶剂,而体型则难溶于有机溶剂。
⑥氢氧化铜悬浊液可溶于多羟基化合物的溶液中,如甘油、葡萄糖溶液等,形成绛蓝色溶液。
(1)电解的概念:
在直流电作用下,电解质在两上电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。电能转化为化学能的装置叫做电解池。
(2)电极反应:以电解熔融的NaCl为例:
阳极:与电源正极相连的电极称为阳极,阳极发生氧化反应:2Cl-→Cl2↑+2e-。
阴极:与电源负极相连的电极称为阴极,阴极发生还原反应:Na++e-→Na。
总方程式:2NaCl(熔)2Na+Cl2↑
2、电解原理的应用
(1)电解食盐水制备烧碱、氯气和氢气。
阳极:2Cl-→Cl2+2e-
阴极:2H++e-→H2↑
总反应:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
(2)铜的电解精炼。
粗铜(含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt)为阳极,精铜为阴极,CuSO4溶液为电解质溶液。
阳极反应:Cu→Cu2++2e-,还发生几个副反应
Zn→Zn2++2e-;Ni→Ni2++2e-
Fe→Fe2++2e-
Au、Ag、Pt等不反应,沉积在电解池底部形成阳极泥。
阴极反应:Cu2++2e-→Cu
(3)电镀:以铁表面镀铜为例
待镀金属Fe为阴极,镀层金属Cu为阳极,CuSO4溶液为电解质溶液。
阳极反应:Cu→Cu2++2e-
阴极反应:Cu2++2e-→Cu
①苏打、纯碱:NaCO
②小苏打:NaHCO
③熟石灰:Ca(OH)
④生石灰:CaO
⑤绿矾:FeSO•HO
⑥硫磺:S
⑦大理石、石灰石主要成分:CaCO
⑧胆矾:CuSO•HO
⑨石膏:CaSO•HO
⑩明矾:KAl(SO)•HO
(1)共熔混合物,如焊锡、铋镉合金等;
(2)固熔体,如金银合金等;
(3)金属互化物,如铜锌组成的黄铜等。合金的许多性能优于纯金属,故在应用材料中大多使用合金(参看铁合金、不锈钢)。
各类型合金都有以下通性:
(1)熔点低于其组分中任一种组成金属的熔点;
(2)硬度比其组分中任一金属的硬度大;
(3)合金的导电性和导热性低于任一组分金属。利用合金的这一特性,可以制造高电阻和高热阻材料。还可制造有特殊性能的材料,如在铁中掺入15%铬和9%镍得到一种耐腐蚀的不锈钢,适用于化学工业。