我们知道,化学是研究物质的,物质是在不断运动,不断变化的,它们的变化是有规律可循的,为了让同学们掌握这些规律,笔者特将无机反应的有关规律归纳小结,供参考。
一、无机反应的总规律
1.任何物质之间的反应总是由不稳定物质尽可能朝着生成稳定物质的方向进行,化学反应在断键过程中,总是键能小的键断裂并转变成键能大的键,这一规律是能量最低原理的结果,例如:
3Cl2 8NH3=6NH4Cl N2,
Cl2不能在自然界稳定存在,而N2是自然界稳定存在的物质,
SiO2 4HF=SiF4↑ 2H2O,
Si-O键键能<Si-F键键能。
2.物质间化学反应的难易、快慢总是遵循同一性质相差最大的规律,即反应的两种物质,某一性质相差越大,反应越剧烈,反应速率越快,反应越容易进行,生成的化合物越稳定,同一性质相差越小,反应必然越缓慢,甚至不反应。
例如:酸性氧化物(或碱性氧化物)与同一碱性(或酸性)氧化物化合时,反应总是随着酸性氧化物的“酸性”(或碱性氧化物的“碱性”)增强而加剧或加快。
Na2O SO3=Na2SO4(剧烈化合)
Na2O SO2=Na2SO3(迅速化合)
Na2O CO2=Na2CO3(较快化合)
Na2O SiO2=Na2SiO3(缓慢化合)
由于SO3、SO2、CO2、SiO2“酸性”逐渐减弱,所以反应的剧烈程度随着酸性的降低而减弱。
二、复分解反应的规律
复分解反应总是自发地向着体系中自由移动的离子数目减少的方向进行,其实质是离子间的反应。
1.生成难溶性物质,例如:
BaCl2 Na2SO4=BaSO4↓ 2NaCl
其离子数目由6mol减少到4mol。
2.生成易挥发的物质,例如:
BaCO3 2H =Ba2 CO2↑ H2O
离子数目由2mol减少到1mol。
3.生成难电离的物质,例如:
HCl NaAc=HAc NaCl
自由移动的离子数目也减少了。
三、分解反应的规律
1.含有共价键的离子化合物分解时,一般总是共价键处先断裂而分解,而不是离子键处先断裂,例如:
2NaNO3=(△)2NaNO2 O2↑
2.同一元素不同价态的含氧酸盐,元素化合价越高,其对应含氧酸盐越不易分解。
如:KClO4、KClO3、KClO2其分解温度依次为482℃、261℃、200℃。
3.同一元素不同价态的无氧酸盐,元素化合价越高越容易分解。
如:FeCl3、FeCl2的分解温度分别为315℃、674℃。
4.同一种元素形成的含氧酸、酸式盐、正盐,其分解由难到易的顺序为正盐、酸式盐、酸,如:Na2CO3、NaHCO3、H2CO3的热稳定性依次减弱。
5.同一含氧酸根与同一主族金属离子形成的盐,从上到下越不易分解。
如碱金属的碳酸盐:
BeCO3、MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3其热分解温度分别为:
100℃、350℃、825℃、1350℃、1450℃。
6.同一含氧根与不同族金属离子形成的盐的热稳定性为:
碱金属盐>碱土金属盐>过渡金属盐>铵盐。
如:K2CO3、CaCO3、ZnCO3、(NH4)2CO3热分解温度分别为:
1800℃、825℃、300℃、58℃。
7.同一元素有不同价态的含氧酸或氢氧化物,元素化合价越低,越容易分解。
如:HClO4、HClO3、HClO2、HClO其热稳定性逐渐减弱。
8.酸越易分解,其盐也易分解,酸越稳定,其盐也稳定。
如:H2CO3、HNO3、H2SO3易分解,其相应的碳酸盐、硝酸盐、亚硫酸盐也易分解,而硫酸、磷酸很稳定,其对应的硫酸盐、磷酸盐也很稳定,不易分解。
9.金属氢氧化物碱性越强,越难分解。
如:NaOH比Al(OH)3碱性强,NaoH比Al(OH)3稳定。
10.非氧化性酸形成的铵盐只有一种分解方式,产物为NH3和相应的酸(酸酐和水);而氧化性酸的铵盐的分解有非氧化还原和氧化还原两种方式,如:
(NH)2CO3=(△)2NH3↑ CO2↑
H2O
NH4NO3=(△)NH3↑ HNO3
5NH4NO3=(△)4N2↑ 2HNO3
9H2O
11.凡是由气体跟水反应生成的液态物质都易分解;而由固体氧化物与水反应生成的水化物不易分解。
如:碳酸(H2CO3)、亚硫酸(H2SO3)、硝酸(HNO3)、氨水(NH3·H2O)都可由气体和水生成,故都不稳定,很容易分解,而H2SO4、H3PO4、NaOH都可由固体与水反应生成,都很稳定不易分解。
12.含结晶水盐的分解规律
(1)强酸强碱盐,强碱弱酸盐的结晶水合物,分解的最终产物都是对应的盐。如:
Na2SO4·10H2O=(△)Na2SO4
10H2O
Na2SO3·10H2O=(△)Na2SO3
10H2O
(2)弱碱或非挥发强酸形成的盐的结晶水合物的分解规律为:
A·nH2O→(低温)无水盐→(高温)氧化物
如:FeSO4·7H2O→(隔绝空气)7H2O
FeSO4
7H2O FeSO4→(高温)Fe2O3 SO2↑
SO3↑
(3)中强碱或弱碱与挥发性强酸形成的盐的结晶水合物,加热时失去挥发性强酸和结晶水,最终产物为金属氧化物,如:
2AlCl3·6H2O=(△)6HCl↑ 3H2O Al2O3
13.硝酸盐的分解规律
硝酸盐的分解,以金属活动顺序为原则:
(1)金属活动顺序中Mg以前的金属硝酸盐分解产物为亚硝酸盐和O2,如:
2NaNO3=(△)2NaNO2 O2↑
(2)在Mg和Cu之间的金属硝酸盐分解产物为金属氧化物,NO2和O2,如:
2Cu(NO3)2=(△)2CuO 4NO2↑ O2↑
(3)在Cu以后的金属硝酸盐分解产物为金属、NO2和O2,如:
2AgNO3=(△)2Ag 2NO2↑ O2↑
四、置换反应的规律
置换反应通常按照活动性强的置换活动性弱的方式进行。
(1)还原性强的单质可以把还原性相对较弱的单质,从其具有氧化性的正价元素的化合物中置换出来,如:
Cu 2AgNO3=2Ag Cu(NO3)2
2Mg CO2→(点燃)2MgO C
(2)氧化性相对较强的单质可以把氧化性相对较弱的单质从其具有还原性的负价元素的化合物中置换出来,如:
O2 2H2S=2S↓ 2H2O
4NH3 3O2=(催化剂、高温高压)2N2
6H2O
五、金属与酸反应的规律
(1)在金属活动顺序中位于H以前的金属与非氧化性酸可以反应,并置换出酸中的氢,如:
Zn 2HCl=ZnCl2 H2↑
Fe H2SO4=FeSO4 H2↑
(2)大部分金属与氧化性酸发生氧化还原反应,生成金属含氧酸盐,非金属氧化物和水,如:
Cu 2H2SO4(浓)=(△) CuSO4 SO2↑
2H2O
(3)Pt和Au与混酸(王水)发生氧化还原反应,如:
2Au 9HCl 3HNO3=2AuCl3 3NOCl
6H2O
(4)Al、Fe、Cr等在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化。
六、金属与盐溶液反应的规律
(1)金属活动顺序中,排在前面的金属可以把排在后面的金属从其可溶性盐溶液中置换出来,(K、Ca、Na除外),如:
Fe CuCl2=FeCl2 Cu
(2)K、Ca、Na等还原性很强的金属与盐溶液反应时,先是金属与水反应生成强碱和H2后,强碱再与盐发生复分解反应(满足复分解反应的条件才行),如Na与CuSO4溶液反应为:
2Na 2H2O=2NaOH H2↑
2NaOH CuSO4=Cu(OH)2↓ Na2SO4
(3)Mg、Al、Zn等比较活泼金属与强酸弱碱盐溶液反应时,盐先水解产生酸,然后金属与酸发生置换反应生成H2,若强酸弱碱盐有较强的氧化性,还可与金属发生一般的氧化还原反应,如:Mg与NH4Cl溶液的反应为
Mg 2HN4Cl=(△)MgCl2 H2↑ 2NH3↑
Al与FeCl3溶液反应为:
3Al 5FeCl3 6H2O=2Fe(OH)3↓
3AlCl3 3FeCl2 3H2↑
(4)金属与具有变价的金属的最高价态盐反应时,金属与盐之间发生氧化还原反应,如:
Cu 2FeCl3=CuCl2 FeCl2
(5)活泼金属与强酸或较强酸的酸式盐发生置换氢的反应,如:
2NaHSO4 Mg=Na2SO4 MgSO4 H2↑
七、离子反应的规律
1.大多数离子反应都是在水溶液中进行 的。
2.两种或两种以上离子在水溶液中能生成难溶、难电离、易挥发的物质,则离子反应可以发生,如:
Ag Cl-=AgCl↓
OH- HCO3- = CO2-3 H2O
CO2-3 2H =CO2↑ H2O
3. 离子之间能同时与水发生反应,如:
2Al3 3CO2-3 3H2O=2Al(OH)3↓
3CO2↑
Al3 3AlO2- 6H2O=4Al(OH)3↓
4.离子之间能发生氧化还原反应,如:
2Fe3 2I-=I2 2Fe2
5.离子之间能发生络合反应,如:
Fe3 3SCN-=Fe(SCN)3
6.凡是两种离子在水中不能发生反应,则它们大能大量共存。
7.离子之间反应的化学方程式必须满足原子守恒、电荷守恒,且离子的配比要恰当。
八、盐与盐反应的规律
盐和盐之间除了按满足复分解反应的条件发生一般的复分解反应外,还可发生下述反应。
1.具有强氧化性的盐与具有强还原性的盐相遇,一般发生氧化还原反应,如:
2FeCl3 2NaI=I2 2FeCl2 2NaCl
2.可溶性强碱弱盐可溶性强酸弱碱盐,大多数情况下发生双水解反应,如:
6NaHCO3 Al2(SO4)3=2Al(OH)3↓
6CO2↑ 3Na2SO4
3.强酸的酸式盐与挥发性酸的盐或弱酸盐发生复分解反应,生成新酸和新盐,如:
NaHSO4 NaCl=(600℃)HCl↑
Na2SO4
NaHSO4 NaAC=Na2SO4 HAc
4.强酸酸式盐与弱酸酸式盐能发生复分解反应,生成新酸和新盐,如:
NaHSO4 NaHS=Na2SO4 H2S↑
5.三元酸的二氢盐与其正盐能发生化合反应,成生酸式盐,如:
NaH2PO4 Na3PO4=2Na2HPO4
6.强酸的酸式盐与偏铝酸盐反应生成新盐和Al(OH)3,如
6NaAlO2 NaHSO4=Al(OH)3↓
Na2SO4
7.少数盐与盐之间发生络合反应,如:
FeCl3 5KSCN=Fe(SCN)3 3KCl
九、酸与盐反应的规律
酸与盐若能发生反应,不是复分解反应,就是氧化还原反应。
1.当满足复分解反应进行的条件时,非氧化性酸(或非还原性酸)与盐发生复分解反应,如:
2HCl CaCO3=CaCl2 CO2↑ H2O
2.不挥发的酸与挥发性酸的盐在非水溶液中发生复分解反应,如:
H2SO4(浓) NaCl(固) =(△)
NaHSO4 HCl
H2SO4(浓) NaNO3(固)=(△)
NaHSO4 HNO3
3.多元酸与其正盐发生复分解反应(或化合反应),生成酸式盐,如
2H3PO4 Na3PO4=3NaH2PO4
2H2SO4(浓) Ca3(PO4)2=
Ca(H2PO4)2 2CaSO
4.氧化性酸与还原性盐发生氧化还原反应,如
6HNO3 FeBr2=Fe(NO3)3 Br2
3NO2↑ 3H2O
5.还原性酸与氧化性盐发生氧化还原反应,如:
2HI 2FeCl3=2FeCl2 I2 2HCl
十、酸与酸的反应规律
酸与酸一般不发生反应,只有强氧化性酸与强还原性酸才有可能发生氧化还原反应,如
H2SO4(浓) 2H2S=3S↓ 3H2O
十一、氢氧化物之间的反应规律
1.活泼金属(K、Ca、Na等)的氢氧化物之间不发生反应,如KOH NaOH→不反应
2.活泼金属的氢氧化物与Al、Be、Zn等的两性氢氧化物可发生中和反应,如
NaOH Al(OH)3=NaAlO2 2H2O
3.弱碱Cu(OH)2、AgOH、Zn(OH)2可与NH3·H2O发生络合反应,生成稳定性很强的络合物,如:
Cu(OH)2 4NH3·H2O=[Cu(NH3)4(OH)2
4H2O
十二、非金属与水或碱溶液的反应规律
1.非金属单质与水(或碱溶液)若能发生反应,一般为歧化反应,其产物一般为这种非金属的氢化物(或无氧酸盐)和这种非金属元素的最低稳定的正价含氧酸(或含氧酸盐),如
Cl2 H2O=HCl HClO
Cl2 2NaOH=NaCl NaClO H2O
3S 6NaOH=2Na2S Na2SO3 3H2O
2.个别非金属也能与碱溶液反应生成氢气,如
Si 2NaOH H2O=Na2SiO3 2H2↑