化学反应中的顺序问题

在化学反应复杂的体系中，溶液中有多个不同离子与同一个离子均可发生复分解反应(如：多个阴离子与同一阳离子反应；多个阳离子与同一阴离子反应；不同阴、阳离子与同一离子的反应，如NH4HCO3与NaOH)，这些离子有无先后反应问题？若有它将遵循什么原则？

确认化学反应先后顺序有利于解决问题，判断化学反应先后顺序的原则是：先发生反应的产物与其他物质不发生化学反应。

一 、反应顺序在复分解反应中的应用

例1，将2.5gNa2CO3NaHCO3NaOH碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠的固体混合物完全溶于水，制成稀溶液，然后向该溶液中逐滴加入1mol./L的盐酸，所加入盐酸的体积与产生二氧化碳的体积（标准状况）关系如下图所示：

B     CO2的体积

A

O 5  15  25  35   45      盐酸的体积

写出OA所发生反应的离子方程式：

(1)        当加入35ml盐酸时，产生 CO2 的体积为       ml（标准状况下）

(2)        计算原混合物中NaOH 的质量及碳酸钠的质量分数。

解析：Na2CO3     NaHCO3    NaOH 三者与盐酸反应的先后顺序依次为：

NaOH＋HCl=NaCl＋H2O   ①

Na2CO3＋HCl=NaHCO3＋NaCl   ②

HCl＋NaHCO3=NaCl＋H2O+ ③

⑴在OA段无气体产生，说明仅发生了① ②反应

离子反应方程式为：H＋＋OH－=H2O   CO32－＋H＋=HCO3－

(2)AB段发生③反应，35ml时： n（CO2）= n(HCl ) =1mol/l ×(0.035-0.025)L=0.01mol

V（CO2  ）=0.01mol×22.4L/ mol =0.224L=224ml

(3) 设Na2CO3     NaHCO3    NaOH 三者的物质的量分别为x、 y、z 。

则106g/mol × x mol +84 g/mol ×y mol +40 g/mol ×z  mol =2.5g

x mol +y mol =1mol/l ×(0.045-0.025)L   （ 碳原子守恒）

x mol +z mol =1mol/l × 0.025L           由①②知

解得：x=y=0.01 mol z=0.015 mol

所以NaOH的质量为0.6g , Na2CO3 的质量分数为：（106g/mol ×0.01 mol）/2.5g

×100%=42.4%

例2：在CH3COONa，NaHCO3，C6H5ONa的混合溶液中，逐滴加入盐酸，请依次写出各步离子方程式。 　　解析：根据离子反应条件，生成沉淀、气体、难电离的物质方可发生离子反应，CH3COO-，HCO3-，C6H5O-均可与H+生成难电离的弱电质而发生反应，由于HCl是逐滴滴入的，所以H+浓度逐渐增大，只有最弱的电解质酸根C6H5O-最先与溶液中H+达到电离平衡开始生成弱电解质，所以生成的电解质越弱、越难电离，则该离子反应最先发生。由于酸性顺序是：CH3COOH>H2CO3>C6H5OH，三个离子反应的顺序应为： 　　①C6H5O-+H+=C6H5OH ， ②HCO3-+H+=H2CO3，③CH3COO-+H+=CH3COOH　　同理，可解析NH4HCO3与NaOH反应时，应为HCO3-先反应，NH4+后反应，原因：HCO3-+OH-=CO32-+H2O 　　NH4++OH-=NH3·H2O　　由于生成的H2O比NH3·H2O更难电离，所以HCO3-与OH-优先反应。 　　故有，NaOH少量时：HCO3-+OH=CO32-+H2O　　NaOH过量时：NH4++HCO3-+2OH-=NH3·H2O+CO32-+H2O　　所以复分解型离子反应的先后原则为：生成的电解质越弱越优先反应，同理，生成的沉淀溶解度越小，越优先反应，但有时也要考虑离子共存(例如双水解)的影响。比如： 　　例3：在含有NH4+、Al3+、H+、Mg2+溶液中逐滴滴入NaOH，请依次写出各步离子方程式。 　　解析：根据离子反应条件，上述离子均能与OH-反应生成难电离的物质及沉淀而反应。但有先后问题，由于H2O是极弱的电解质，是高中化学所学最弱的电解质(且H+与Mg(OH)2及Al(OH)3不共存)，故H+优先于其他离子与OH-反应，Mg2+与Al3+优先于NH4+反应，因为更难电离或者可解释为NH4+生成的NH3·H2O又可与Mg2+及Al3+反应后变成NH4+， 由于Al(OH)3更弱更难溶， 所以Al3+优先于Mg2+反应，Mg2+优先NH4+反应，此时除了剩下的NH4+可与OH-反应外，还有生成的Al(OH)3也可与OH-反应，哪一个优先反应呢？可借助双水解判断。假设 Al(OH)3 先反应，则生成的AlO2-与NH4+又发生水解而不能共存，重新生成Al(OH)3及NH3·H2O， 所以NH4+先反应，Al(OH)3后反应。故先后发生的离子反应依次为： 　　①H++OH-=H2O 　　②Al3++3O H-=Al(OH)3↓ 　　③Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓　　④NH4++OH-=NH3·H2O　　⑤Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O

二、反应顺序在氧化还原反应中的应用

先发生反应的产物与其他物质不发生化学反应，在氧化还原反应中可以理解为，一种氧化剂同时和几种还原剂相遇，还原性强的优先发生反应，同理一种还原剂同时与多种氧化剂反应，氧化性最强的优先反应。

例4、现有铁铜组成的合金，其总物质的量为amol ，铜的物质的量分数为x ;研成粉末后，全部投入含bmolHNO3 的稀溶液中，微热，使其充分反应，且硝酸的还原产物只有NO，是回答下列问题：

（1）若剩余的残渣只有Cu ,则溶液中含有的金属离子为：                       。

（2）当溶液中金属离子只有Fe2＋ Cu2＋ 时，求b的取值范围（用含a、x        的式子表示）

（3）当x=0.5，且溶液中Fe3+与Fe2+的物质是相等时，在标准状况下共产生672ml气体，求a、b的值。

解析：以氧化还原反应进行的先后依次写出可能发生的反应方程式。

3Fe＋8HNO3=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O     ①

3Cu＋8HNO3=3 Cu (NO3)2＋2NO＋4H2O     ②

3Fe(NO3)2＋4HNO3=3Fe(NO3)3＋NO＋2H2O   ③

（1）若余Cu，则①反应完全发生；②反应可能未发生也可能进行了一部分；③反应未开始。所以溶液中一定有Fe2+，可能有Cu2+，即只有Fe2+或Fe2+和Cu2+

（2）只有Fe2+、Cu2+时，①反应完全发生；②反应部分发生或完全发生

3Fe            8HNO3                 3Cu          8HNO3

a-ax          ( a-ax )8/3                ax             ax 8/3

Fe 消耗HNO3   ( a-ax )8/3         Cu 完全反应时消耗HNO3  ax 8/3

( a-ax )8/3＜b≤ ( a-ax )8/3   +  ax 8/3 =8a/3   即( a-ax )8/3  ＜ b  ≤8a/3

（3）当x=0.5，nFe3+=nFe2+             V(NO)=0.672L

则nFe3+=nFe2+  =0.25a mol   nCu = 0.5a  mol

此时① ② ③   反应均发生了，且无反应物剩余。

3Fe＋   8HNO3      =3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O   ①

0.5a   0.5a×8/3      0.5a     0.5a×2/3

3Cu＋8HNO3     =  3 Cu (NO3)2＋   2NO＋4H2O      ②

0.5a   0.5a×8/3     0.5a          0.5a×2/3

3Fe(NO3)2＋4HNO3     =    3Fe(NO3)3＋NO＋2H2O  ③

0.25a    0.25a ×4/3      0.25a

0.5a×2/3 +   0.5a×2/3    +  0.25a×1/3  =0.672L/22.4L/mol  =0.03mol

解得：a=0.04 mol

b= 0.5a×8/3 +  0.5a×8/3   +   0.25a ×4/3   =3a=3×0.04 mol  =0.12 mol

例5(原创题)：1mol·L-1 FeBr2、1mol·L-1 FeI2混合液1L，通入0.5mol Cl2，溶液中的主要离子是(以下均忽略水的电离)_________，通入2mol Cl2，溶液中主要离子是________，通入3mol Cl2，溶液中主要离子是______。 　　解析：混合液中的离子：2mol Fe2+，2mol Br-，2mol I-均可与Cl2反应，三种离子还原性顺序：I->Fe2+>Br-，反应先后原则为还原性强的优先反应。所以，I-先反应，失2mol e-，接着Fe2+反应，再失去2mol e-，最后2mol Br-完全反应，又失2mol e-。若通入0.5mol Cl2， 得1mol e-，I-未反应完(其他离子未反应)所以溶液中离子：I-、Fe2+、Br-、Cl- ；若通入2mol Cl2，得4mol e-，I-及Fe2+反应后，Br-未反应，所以溶液中离子：Fe3+、Br-、Cl- ；若通入3mol Cl2，得6mol e-，I-、Fe2+及Br-全部反应，所以溶液中离子：Fe3+、Cl-　　例6：把铁与铜的合金放入稀硝酸中，反应后过滤，滤出的固体物质投入盐酸中无气体放出，则滤液里一定含有的金属盐是(   )　　A. Cu(NO3)2        B.Fe(NO3)3   　　C. Fe(NO3)2         D.Cu(NO3)2和Fe(NO3)2　　解析：铁铜合金与稀硝酸反应有着先后反应的次序问题：铁还原性强于铜，优先反应，故有以下反应依次发生： 　　①3Fe+8H++2NO3-=3Fe2++2NO↑+4H2O(有铜存在，产物只能为Fe2+，原因：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+)　　②3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O　　③3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O　　由于溶液中有固体且与盐酸混合无气体，该固体一定是Cu，反应只能①刚好完成或进行到①、②，但②未结束，由于③未发生，所以无Fe(NO3)3， B选项错误；①一定发生，所以Fe(NO3)2一定有，C正确，②可能发生，所以Cu(NO3)2可能有，A选项不正确。故本题选C。 　　例7：向含有KI、NaBr的水溶液中通入一定量的氯气，将该溶液蒸干并灼烧，所得固体物质不可能的是： 　　A. KCl、NaBr      B.KCl、NaCl 　　C.KI、NaCl      D.KCl、NaBr、NaCl　　［解析］I-、Br-与氯气先后发生反应，I-优先反应，故C不可能。本题选C。 　　因此氧化还原型离子反应的先后原则：还原性强的微粒或氧化性强的微粒优先反应。 　　常见离子还原性及氧化性顺序(放电顺序)： 　　阳离子氧化性：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+　　　阴离子还原性：S2->I->SO32->Br->Cl->OH->含氧酸根 　　巩固练习 ：

1、下列化学反应先后顺序判断正确的是（      ）

A、在含等物质的量的AlO2－ OH－  Al(OH)3 OH－ CO32－  的溶液中，逐渐加入 盐酸：

AlO2－    Al(OH)3    OH－  CO32－

B、在含等物质的量的FeBr2 FeI2   的溶液中，缓慢通入氯气：I－  Br－ Fe2＋

C、在含等物质的量的Ba(OH)2、KOH的溶液中，缓慢通入CO2 : KOH、Ba(OH)2、BaCO3

D、在含等物质的量的 Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、H＋ 的溶液中加入锌粉：Ag＋ Fe3＋ Cu2＋H＋

解析：A项若先与AlO2－   反应，生成氢氧化铝，而氢氧化铝又会与溶液中的OH－

反应生成AlO2－故A项错误；B项被氯气氧化的顺序是I－  Fe2＋  Br－，2Fe2＋＋Br2=2Fe3＋＋2Br－  还原性：Fe2＋>  Br－ ; C项氢氧化钡 先反应，因为K2CO3与Ba(OH)2  不能共存，D项正确。

2、在含有n  mol FeBr2 的溶液中，通入Cl2 的物质的量为x mol ,

( 1) 当x ≤ 0.5n 时，离子反应方程式为：

(2)当x ≥１.5n　时，离子反应方程式为：

(３)当x ＝n　时，离子反应方程式为：

（１）离子反应方程式为2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－

(2)2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2=2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－

(３)2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2=2Fe3＋＋Br2＋4Cl－

３、　在常温下的真空容器中，加入１.５６ｇ过氧化钠，然后通入CH4气体，用电火花引燃，直至过氧化钠完全反应，恢复到原来的温度，此时的压强近似为零且生成物中没有酸式盐。

（１）在相同条件下，通入气体CH4　与　O2　的体积比为：

（２）通入氧气的质量不超过　　　　　　　　　ｇ。

解析：依次写出可能发生的反应方程式：CH4＋2O2=CO2＋2H2O ①

2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2  ②  2H2O＋2Na2O2=4NaOH+O2