離子反應(yīng)是指有離子參加或生成的化學(xué)反應(yīng),其核心發(fā)生環(huán)境為水溶液或熔融狀態(tài),本質(zhì)是體系中某些離子濃度的定向減少。這一本質(zhì)決定了其獨(dú)特的反應(yīng)特征,也使其在工業(yè)生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)分析、生活實(shí)踐等多個(gè)領(lǐng)域具備廣泛應(yīng)用價(jià)值。
一、離子反應(yīng)的特征
(一)反應(yīng)本質(zhì)的專一性:定向降低特定離子濃度
離子反應(yīng)并非所有離子都參與作用,僅能相互結(jié)合形成穩(wěn)定形態(tài)(沉淀、氣體、弱電解質(zhì)等)的離子會(huì)發(fā)生反應(yīng),其余離子以“旁觀者”身份存在于體系中。例如氯化鈉溶液與硝酸銀溶液混合時(shí),僅銀離子(Ag?)與氯離子(Cl?)結(jié)合生成氯化銀沉淀,鈉離子(Na?)和硝酸根離子(NO??)不參與反應(yīng),最終導(dǎo)致Ag?和Cl?濃度顯著降低;酸堿中和反應(yīng)的本質(zhì)則是氫離子(H?)與氫氧根離子(OH?)結(jié)合生成弱電解質(zhì)水,使兩種離子濃度定向減少。
(二)反應(yīng)條件的明確性:滿足穩(wěn)定形態(tài)生成需求
離子反應(yīng)的發(fā)生需具備特定條件,核心是能實(shí)現(xiàn)離子濃度降低,具體可分為三類核心條件,滿足其一即可發(fā)生反應(yīng):一是生成難溶物(沉淀),如氯化鋇溶液與硫酸鈉溶液混合時(shí),鋇離子(Ba2?)與硫酸根離子(SO?2?)結(jié)合生成硫酸鋇白色沉淀;二是生成氣體,如碳酸鈉溶液與鹽酸反應(yīng)時(shí),碳酸根離子(CO?2?)與H?結(jié)合生成二氧化碳?xì)怏w逸出;三是生成弱電解質(zhì),除水外,還包括醋酸、氨水等弱酸、弱堿,如醋酸鈉溶液中醋酸根離子(CH?COO?)與水電離出的H?結(jié)合生成醋酸(CH?COOH)。此外,氧化還原型離子反應(yīng)需滿足氧化性、還原性強(qiáng)弱規(guī)律,絡(luò)合型離子反應(yīng)需形成穩(wěn)定絡(luò)合物,這兩類反應(yīng)同樣遵循離子濃度降低的本質(zhì)。
(三)反應(yīng)速率的高效性:離子自由碰撞促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行
在水溶液或熔融狀態(tài)下,電解質(zhì)電離出的離子可自由移動(dòng),極大增加了反應(yīng)粒子的碰撞概率,因此離子反應(yīng)速率通常較快,且反應(yīng)不受無(wú)關(guān)離子的干擾。例如向澄清石灰水中通入二氧化碳,瞬間即可觀察到溶液變渾濁,這是因?yàn)殁}離子(Ca2?)、氫氧根離子(OH?)與二氧化碳快速反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀;而固體之間的反應(yīng)往往因接觸面積有限速率較慢,與之形成鮮明對(duì)比。
(四)反應(yīng)表達(dá)的普適性:離子方程式覆蓋同類反應(yīng)
用實(shí)際參加反應(yīng)的離子符號(hào)表示的離子方程式,不僅能描述具體的化學(xué)反應(yīng),還可概括同一類型的所有離子反應(yīng),體現(xiàn)出極強(qiáng)的普適性。例如離子方程式H? + OH? = H?O,不僅能表示鹽酸與氫氧化鈉的中和反應(yīng),還可代表所有強(qiáng)酸與強(qiáng)堿生成可溶性鹽和水的中和反應(yīng);Ba2? + SO?2? = BaSO?↓則可涵蓋所有可溶性鋇鹽與可溶性硫酸鹽生成硫酸鋇沉淀的反應(yīng)。
(五)反應(yīng)類型的多樣性:覆蓋多類化學(xué)作用形式
根據(jù)反應(yīng)原理,離子反應(yīng)可分為四大類:一是復(fù)分解型,如沉淀生成、氣體放出、弱電解質(zhì)生成等常見(jiàn)反應(yīng);二是氧化還原型,涉及電子轉(zhuǎn)移,如鐵片放入硫酸銅溶液中,F(xiàn)e與Cu2?反應(yīng)生成Fe2?和Cu單質(zhì);三是水解型,為中和反應(yīng)的逆過(guò)程,如醋酸鈉溶液的水解使溶液呈堿性;四是絡(luò)合型,通過(guò)配位鍵形成穩(wěn)定絡(luò)合物,如氯化鐵溶液與硫氰化鉀溶液反應(yīng)生成血紅色的(Fe(SCN))2?絡(luò)離子。