高中化学中的离子反应

高中化学中的离子反应（精选九篇）

高中化学中的离子反应 篇1

关键词：3D课堂模式,离子反应,课堂教学

一、问题的提出

化学原理教学内容抽象,一直是学生的难点,教师也常常会出现“三多三少”的问题,反复讲解过多,学生发现领悟过少;题目强化训练过多,思维主动构建过少;知识机械应用过多,学科价值体悟过少。学生不能从本质层面理解知识的意义和价值,快学快忘,兴趣不浓。笔者以为知识不能等同于能力,学科教学应以思维为核,能力为上,技能为本,着眼学生学科观念的建构和学科素养的提升。

二、“3D课堂”模式的内涵

“3D”即发现(Discover)—领悟(Digest)—发展(Develop)三者相结合的课堂教学模式。布鲁纳的“发现学习”模式,指出学习者学习过程不应该是学习内容的直接呈现,而是通过独立学习、思考,自行发现知识,掌握原理原则,确立主体地位,学习者在掌握知识的过程中掌握方法,做到主动建构。学之道在于悟,悟的过程其实就是学生通过思维的冲突进行质疑、反思、重构、豁然开朗的过程。发现是基础,领悟是过程,发展是目标。“3D课堂”模式正是集上述三种理论于一体,在教学过程中凸显学生的主体地位,关注学生全面发展。

三、“3D”课堂教学案例———苏教版必修一“离子反应”

(一)情境激趣促发现

学习者的动机来源于兴趣和爱好。因此找到兴趣的学习起点是关键。生活化趣味化的情境能较大程度地激发学习热情,使教学活动得以顺利开展。通过情境创设给予学生更多发现的机会,发现问题,发现知识,发现方法,发现学科价值,引导学生掌握技巧和方法。

教学片断一:

【教师】情境导入:白醋洗脸可以起到美白祛斑的神奇功效。

【教师追问1】同浓度的盐酸代替醋酸可以洗脸吗?镁条与哪种酸反应更快?提供药品:1mol/LCH3COOH,1mol/LHCl,镁条。

【学生】猜想,完成分组实验并得出结论:同浓度的盐酸和镁反应更快一些。

【教师追问2】为什么同浓度的盐酸反应更快?

【学生】生1:因为阴离子不同。生2:H+的量不同。

【教师演示实验】用p H计测1mol/L的盐酸和醋酸的p H值。展示结果:前者为0.09,后者为2.57。

【信息提示】p H表示氢离子浓度,如p H=1,表示氢离子浓度等于0.1mol/L。据此可换算出1mol/L盐酸中氢离子浓度约为1mol/L,CH3COOH中氢离子浓度约为0.003mol/L。

【教师追问3】盐酸和醋酸的电离各有何特点?

【学生】生3:盐酸电离程度大,醋酸电离程度小。

生4:盐酸全部电离,醋酸没有全部电离。

【投影】强弱电解质的概念。要求学生书写盐酸、醋酸、氨水、碳酸氢钠的电离方程式。

有趣的生活情境让学生产生情感需求,引发学习动机,分组实验让学生对同浓度盐酸酸性比醋酸强有了明确而感性的认识,教师追问促使学生理性思考,演示实验数据呈现促使学生主动发现和构建,明确酸性强弱源于电离程度的不同。从实验发现强弱电解质的本质是电离程度的不同,到理解强弱电解质的概念,再到应用化学用语表示强弱电解质的电离,形象到抽象,逐层深入。至此,授课者完成了对强弱电解质概念的主动构建。

(二)巧设探究促领悟

科学探究对发展学生的科学素养具有不可替代的作用,通过提出问题,猜想与假设,制定方案,进行实验,收集证据,解释与结论,反思与评价,表达与交流,强化了学生过程和情感体验,有助于对知识深入的领悟和建构,通过自主设计、自主探究、自我分析,自我反思,同伴交流等过程的展开,培养学生严谨求实的科学态度和敢于质疑用于创新的科学精神。

教学片断二:

【教师】H2SO4+Ba Cl2=Ba SO4↓+2HCl哪些离子参与了反应?哪些离子未反应?

【学生】生5:都反应了,因为生成了两种新物质硫酸钡和盐酸。生6:H+和Cl-应该没有参与反应,因为盐酸是强酸,完全电离之后仍然是H+和Cl-,它们未变成新物质。

【教师】能否用设计实验证明你的结论?请提出你的实验方案。提供硫酸浓度0.1mol/L,Ba Cl2浓度1.5mol/L。

【学生】生7:只要测反应前硫酸的p H值和反应后溶液的p H值,不变则H+未参与反应。

生8:要让硫酸无剩余,我要让硫酸和氯化钡恰好完全反应,测反应后溶液的p H值。

生9:不必那么准只要加入氯化钡可以稍过量些,就能保证硫酸完全反应,避免硫酸剩余产生干扰。

【教师演示实验】

实验一(用p H计显示p H值):20m L硫酸p H=1.12,加2m L氯化钡溶液后p H=1.13。

实验二:20硫酸p H=1.13,加2m L水,p H=1.14。

【教师追问】为什么取20m L硫酸和2m L氯化钡?实验二的目的是什么?

【学生】生10:20m L硫酸为0.002mol,2m L氯化钡为0.003mol,保证硫酸能完全反应掉,避免对实验结果的干扰。

生11:加水是为了做对比实验,避免稀释造成对氢离子浓度的改变。

【教师板演】:H2SO4+Ba Cl2=Ba SO4↓+2HCl

拆:2H++SO42++Ba2++2Cl-=Ba SO4↓+2H++2Cl-

删去H+和Cl-(未参与反应)

得:SO42-+Ba2+=Ba SO4↓

【投影】离子反应和离子方程式的相关概念。

对于新知能否更好地领悟在于其能否找到新旧知识的连接点和生长点,进行有效而正确的重构。可通过实验方案的设计及验证,帮助学生在四个方面有所领悟和发展:一是让学生在新环境下进一步领悟强弱电解质;二是让学生在新旧知识的冲突及冲突的解决中领悟离子反应的本质,领悟过程促进学生化学学科观念的建构。写在化学方程式中的物质,其微粒居然未必参与反应,层层剖析使学生的理解从物质层面提升至微粒层面,有助于微粒观的构建,帮助学生更好地理解离子方程式书写中删去的是什么,领悟离子方程式这一化学用语的真实意义。通过实验探究活动提升学科素养,促进质疑、思辨和实验设计能力的发展。

教学片段3:

【教师】写出镁条与醋酸反应的离子方程式。

【学生】2H++Mg=Mg2++H2↑

【教师】醋酸拆得对不对呢?

【DIS实验】CH3COOH溶液电导率为1.392;镁条放进去后电导率变为1.496。

【教师】溶液导电能力由什么决定?电导率增大说明了什么?

【学生】溶液导电能力由溶液中自由移动的离子浓度决定。说明溶液中离子浓度变大了

【教师追问】为什么离子浓度会变高?按照同学所写的离子方程式,离子浓度是如何变的?

【学生】应该是由于醋酸不完全电离,醋酸镁是完全电离的。醋酸在反应过程中不拆

离子方程式书写过程中拆分不当是初学者通病,弱酸弱碱不拆很多学生仅仅靠记忆,理解不深刻经常出错。授课者的电导率实验,让学生看到如果将醋酸拆分书写离子方程式,所得结果与实验测得数据相悖。在结论与预测相悖的基础之上,学生反思、再悟之后,对弱电解质不拆有理性理解,有效突破难点。

(三)拓展延伸促发展

教学片段4

【教师布置课后任务】健康微课堂,要求学生课后搜集资料,第二节课演讲展示介绍经典名菜“翡翠白玉”的烹饪及食用方法。

要求:1.内容丰富且正确的讲师评为本场最佳讲师。

2. 每位讲师必须给出所述内容的离子方程式(包括电离方程式)并给出说明

3. 获胜小组有机会参加趣味豆腐制作。

学科教学的目的并非仅限于知识的传授,技能的提高,其终极目的是促进学生的全面发展,一节好课应当能促使学生从课堂教学走向课外拓展,引导学生在课外拓展和自主研究中获得比课堂教学中更多的知识与技能。通过一次次课堂内外的拓展延伸,不仅能提高学生解决实际问题的能力,更能给予学生发展志趣的机会与途径,最终指向人的全面发展。从激发学生的兴趣出发,过程中增强学生的情趣,最终帮助学生建立志趣,确立人生的发展方向才是课程实施的意义所在。

四、几点思考

1.“3D”教学模式中的发现、领悟、发展是三位一体的有机整合。即发现之中有领悟,领悟之中又有新发现,发现领悟中有发展,发展中又有新的发现和领悟。学生的学习在发现、领悟、发展的过程中呈螺旋式上升。

2.发现、领悟、发展不仅可以贯穿教学全过程,亦可片段式应用,即在某一具体的教学难点上应用“3D”模式突破难点。

3.本课教学中尚留有一些悬疑:如镁条与酸反应生成氢气时阴离子对反应速率是否有影响?有学生提出,但课堂未解决。还有哪些实验能证明弱电解质未完全电离?如此悬疑可提出让学生深入思考,指导有兴趣的学生自主研读选修四教材,引导学习向纵深发展。

参考文献

[1]李鹏鸽.基于建构主义理论的教学策略——“化学反应速率”观摩课引发的思考[J].教育理论与实践,2010,(35).

[2]张楚廷.课程要“回归生活”吗——论课程与生活的关系[J].课程·教材·教法,2010,(05).

[3]张颖之,刘恩山.核心概念在理科教学中的地位和作用——从记忆事实向理解概念的转变[J].教育学报,2010,(01).

高中化学中的离子反应 篇2

关键词：离子反应；教学；对策

文章编号：1008-0546（2013）05-030-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

离子反应是高中化学极其重要的一个概念，笔者曾多次执教离子反应，在教学过程中对许多问题产生过困惑与思考，相信这也是广大一线教师的疑虑。现将其记录下来，希望能给大家带来些许启发。

一、关干电解质教学中的相关问题的思考

1.引入电解质本质定义的思考

在电解质教学中，学生经常会提出这样的问题：水是电解质吗？CO2不是电解质吗？细究问题背后的原因，是我们对电解质定义的教学出了问题。原来，教材为了考虑学生的初高中衔接，电解质的定义是从导电性角度给出的，很多教师据此认为电解质的定义是唯一的，教学过程也只根据课本定义进行设计。事实上课本关于电解质概念给出了两条线索：一种是从导电性角度给出的，课本有明确的定义；另一条线索是从电离角度讲解电解质，课本没有给出明确的定义，但这才是电解质的本质定义。在教学中要不要引入这隐性的本质的定义，是一个值得探讨的问题。笔者认为，电解质概念的本质定义应该引入。理由如下：①从学生的认知心理规律来看，由于课本所下定义不能反映电解质的本质，导致学生对电解质概念的认识肤浅、模糊，特别是当学生遇到CO2类物质（完全符合电解质课本定义，但不是电解质却是非电解质），内心自然产生疑惑甚至对课本定义有不满情绪，因此也必然充满对电解质本质定义的渴求；②从知识的衔接教学来看，电解质概念是进一步学习强弱电解质、离子反应的基础，引入电解质本质定义的学习，有利于与强弱电解质概念的自然衔接，有利于学生对离子反应的透彻理解和全面掌握；③从概念的发展来看，电解质概念有两个定义充分体现了概念发展的阶段性与规律性，以及概念组成的完整性。显然只有引入电解质本质定义，才能帮助学生实现认识的飞跃，全面深入地理解、掌握电解质概念。

那么，如何从电解质的本质定义设计教学呢？下面是我的两个设计（见下页表）。

2.关于电解质相关概念教学深广度的思考

在必修阶段教学中，许多教师对电解质相关概念教学的深广度把握不准，究其原因，是广大教师对电解质相关概念认识不清，对电解质相关概念在高中课本中的螺旋呈现把握不准，现分析之：

根据高中化学课程标准，电解质相关概念主要分布在必修的化学l、化学2以及选修的化学反应原理模块。根据教材中电解质相关概念的分布，我们发现，在化学1对电解质相关概念并没有完整的章节，而是穿插在各个专题中，要求也不是很高。电离、电解质概念初中不要求，出现在高中化学1，但是在化学1电离只要求强电解质电离方程式书写，要求明白电解质和非电解质的概念，但是淡化了二者的概念辨析。在化学1要求重点落实酸碱盐是电解质以及强酸强碱及其盐的电离。对于强电解质、弱电解质的概念在化学1中完全没有出现，电解质相关概念的深化和应用则出现在化学反应原理模块。

3.必修阶段弱电解质定义要不要引入的困惑

必修阶段，弱电解质定义要不要引入？这个问题一直困惑着许多一线教师，这里拿出来与大家一起探讨，一方面必修教材完全没有出现强电解质、弱电解质的概念，弱电解质概念在化学反应原理模块才要求；另一方面由于没有引入弱电解质的概念，给后面的教学带来了很大困难。例如：化学l主要安排了电解质和电离的概念，其主要任务是让学生建立起离子反应的概念，清楚物质在水溶液中的三种存在形式：“分子，离子，离子与分子共存”。因教材没有引入弱电解质的定义（部分电离的观念），教师在解释氨水、醋酸为什么是弱碱、弱酸，氨水、醋酸溶液中为什么是离子与分子共存时颇费周折，许多教师只能将弱酸、弱碱的概念及其水溶液的粒子存在形式强行塞给学生。再如：离子之间反应的条件是：生成沉淀、生成气体、生成弱电解质。由于没有学弱电解质的概念，有的教师将它改成生成像水一样的物质。但如何解释像水一样的物质呢？又如：在离子反应方程式书写中是依据该物质在水溶液中的主要存在形式来决定写成离子形式，还是写成化学式，但学生没有很好地理解清楚物质在水溶液中的三种存在形式，造成错误百出。因此，笔者以为，在教学中不要过于拘泥教材内容，要创造性地使用教材，从完全电离和不完全电离的角度适度地引入强弱电解质概念不失为明智之举。

二、关于离子反应教学的困惑与思考

1.离子反应微粒观构建的思考

离子反应不仅仅是要求学生掌握离子反应的概念，更重要的是教会学生从微粒的角度认识酸、碱、盐在水溶液中的存在形式及行为。认识物质在水溶液中的反应实质是离子之间的反应。使学生初步建立起研究水溶液的思维方法，这无疑是离子反应教学的重点和难点。近几年，笔者多次观摩了离子反应的公开课，发现许多教师针对这个问题，要么一笔带过、避而不谈，要么避重就轻、蜻蜓点水。那么，如何在离子反应教学中构建微粒观？下面是我整理出来的几种设计，供老师们探讨。

2.复分解反应的发生条件迁移到离子反应条件教学的困惑与思考

在高二的水平测试中，经常有同学认为离子之间反应的条件是初中所学的复分解反应发生的条件，即生成沉淀气体和水，为什么高二的学生还会出现这样看似简单的错误？为什么初中所学的旧概念的消极影响如此之深呢？这个问题困惑我很长时间。细究其原因，主要是老师错误地认为离子反应的条件学生容易掌握，没有重视旧概念同化为新概念所要运用的教学策略。旧概念如何无障碍迁移到新概念上来呢？

三、关于离子反应方程式书写相关问题的思考

1.离子反应方程式书写第二步“拆”的思考

广大化学教师都明白，离子反应方程式书写教学中最难的是第二步“拆”。老师教得非常辛苦，而学生还是拆得千疮百孔。为什么会这样呢？多次施教离子反应方程式书写和多次反思之后，我发现原因在于老师过分地强调学生死记硬背，而没有给学生一个明确的理解和记忆思路，死记硬背的结果造成学生就是记不住。书写离子方程式实际上是依据该物质在水溶液中的主要存在形式来决定写成离子形式，还是写成化学式。因此，我们的教学要围绕帮助学生理解和记忆物质在水溶液中的主要存在形式来展开。下面是我的设计：

2.离子反应方程式书写“三步法”与“四步法”的思考

传统的离子反应方程式书写已成了一种经典的模式，大家习惯称之为“四步法”。山东版教材中出现了一种写法只要三步，称之为“三步法”。那么，哪一种书写方法更适合学生，学习效果更好呢？这是一线教师关心和思考的问题。

笔者曾选择两个基础较好的平行班进行测查，测查结果表明：“三步法”耗时显著少于“四步法”，应当说这在教学预测之内，“三步法” 是从电离和溶解性出发，考虑离子之间可能的反应，步骤少，思维长度短，因而耗时少。而“三步法” 成功率更高于“四步法”，这是我预设之外的发现，这可能是“三步法”所需要的准备知识主要是电离方程式等知识，程序简单，符合学生的最近发展区。“四步法”因程序复杂，在 “写、拆、删” 三步中都出现了较多的错误点。

笔者也曾选择两个基础较差的平行班进行测查，结果除“三步法”耗时显暑少于“四步法”，与前次测试一致。而“三步法”成功率却低于“四步法”。这可能是因为“四步法”是基于化学技能的教学，是一种记忆性的教学，灵活性小，学生易于掌握。而“三步法”是基于微粒观的教学，一种理解性的教学，灵活性大，需要学生建立起从微观的视角来看某个离子反应的实质，整体把握离子反应的真实面貌，才能顺利地写出表示其反应实质的离子方程式。对于基础较差的学生短时间内建立微粒观，整体把握离子反应的实质可能有些难度。

因此，对于基础较好的学生选择“三步法”，不仅省时，正答率高，更能培养学生以粒子观的视角思考问题，符合基础较好的学生喜欢使用灵活方法的特点。“四步法”的书写规则简单，思维强度不大，学生容易入手，对于基础较差的学生选择“四步法”有利初学时培养信心。

参考文献

[1] 李顺友. “离子反应”两个概念教学的问题及对策[J]. 教学与管理，2009，（10）

浅谈高中化学的离子反应 篇3

一、离子反应的基本条件

在学习离子反应时,第一步应该先弄清楚它要在什么的条件下才能发生反应,教师应该要解释清楚。不然学生在做题的时候,明明这道题不会发生离子反应,但学生一直在思考着离子反应,这样就会导致学生无法正确审题,直接影响考试成绩。

离子反应的条件主要有以下4种:(1)生成难溶性物质, 如:Ba SO4、Ag Cl、Ca CO3等沉淀物。(2)生成挥发性物质,如: 生成CO2、H2、O2、SO2等气体。(3)生成难电离的物质,如H2O等。(4)络合反应,由于必修一中还没有学到络合反应,所以教师在此处只需提到络合反应的概念就可以了。分子或者离子与金属离子结合,形成很稳定的新的离子的过程就叫络合反应,生成的物质叫络合物。

二、离子反应方程式的正确书写

1.离子反应方程式的书写基本步骤

(1)写:书写完全正确的化学方程式;

(2)拆:将能拆的化学式(完全电离的酸、碱、盐及融化态的金属氧化物)拆为离子符号;

(3)删:将未参加离子反应的离子从两边删掉(等个数),整理(系数应为最简整数比);

(4)查:1质量守恒2电荷守恒3注明“↑”“↓”4为氧化还原反应时、氧化剂与还原剂得失电子数应相等。例:写出硫酸和氢氧化钠溶液反应的离子方程式:

(1)写:H2SO4+2Na OHNa2SO4+2H2O

(2)拆:2H++SO2-4+2Na++2OH-2Na++SO2-4+2H2O

(3)删:2H++2OH-2H2O

(4)查:H++OH-H2O方程式前系数为最简单整数比

教师通过一个例子,可以让学生了解到如何去运用这些步骤来正确书写方程式,这样给学生示范的目的是规范学生书写的步骤,这样对初学者来说比较容易上手。

2.常见的与量有关的离子方程式的书写

考试中常考的不是这些简单的反应的方程的书写,而是爱考与量有关的离子方程式的书写,其中最为常见的是氧化还原类反应以及复合解型的离子反应。教师可以以氧化还原类反应为例进行讲解。氧化还原反应实际上就是指氧化剂和还原剂的反应,由于在反应过程中投入的物质的量不一样, 导致氧化剂和还原剂的氧化性和还原性的强弱也不一样。 例:把不同量的CO2通入Na OH溶液中,量少时:CO2+OH-HCO3-HCO3-+OH-=CO3(2-)+H2O;量大时:CO2+OH-=HCO3-。通过这个例子可以让学生明白氧化还原中向某溶液加入不同量的某物质,究竟有什么不同。

三、离子共存问题

离子共存问题一直困扰着很大高中生,教师在这个知识点的教学应该注重方法的讲解,而不是在于讲解题目的数量的多少。因为每次考试的题目都是会变化的,只能把方法技巧教给学生,才能帮助他们应付各种形式的离子共存问题。

教师可以给学生进行各种试题类型的归纳:(1) 无色透明溶液中能大量共存的离子,此解题关键就是找出有颜色的离子,把他们先排除。这需要让学生在平时记住有颜色的离子分别有:Mn O-4(紫色)、Cu2+(蓝色)、Fe2+(浅绿色)、Fe3+(黄色)。 (2)碱性溶液PH=14时能大量共存的离子,这道题比较特别,教师要提醒学生,这里的解题关键是背熟不能在碱性溶液共存的离子,利用排除法解题。不能在碱性溶液共存的离子分别是弱酸的酸式酸根离子(如:HCO-3、HSO-3、HS-等等) 和弱碱阳离子(如:NH+4以及除了K+、Na+、Ba2+以外的金属活动顺序表中的其他金属阳离子都不能在碱性溶液中共存)。 (3)酸性溶液中能大量共存的离子,解题方法和碱性一样,也是要背熟那些不能共存的离子,如弱酸根CO2-3、Cl O-、SO2-3、 Al O-2等等。(4)氧化还原反应不能大量共存的,学生只需要牢记哪些离子之间可以发生氧化还原反应即可轻易判断出来。

高中化学 离子反应专题三教案 篇4

（三）学习目标

1、离子共存,增加限制条件：如强酸（碱）性、无色透明、pH=

1、甲基橙呈红色、发生氧化还原反应等。

2、定性中有定量，如“由水电离出的H+或OH-浓度为1×10-amol/L的溶液中，（a可以大于7或小于7）……”等。

三、判断溶液中离子共存的规律

1.同一溶液中若离子间符合下列任意一个条件就会发生离子反应，离子便不能在同一溶液中大量共存.(1)生成难溶物或微溶物：如Ba2+与CO32-、Ag+与Br-、Ca2+与SO42-等不能大量共存。

（2）生成气体或挥发性物质：如NH4+与OH-、H+与CO32-、HCO3-、S2-、HS-、HSO3-、SO32-等不能大量共存。

(3)生成难电离的物质：如H+与CH3COO-、CO32-、S2-、SO32-等生成弱酸；OH-与NH4+、Cu2+、Fe3+等生成弱碱或沉淀；H+与OH-生成水，这些离子不能大量共存。

(4)发生氧化还原反应：氧化性离子（如Fe3+、NO3-、ClO-、MnO4-等）与还原性离子（如S2-、I-、Fe2+、SO32-等）因在溶液中（特别是在酸性溶液中）发生氧化还原反应而不能大量共存。

（5）形成配合物：如Fe3+与SCN-反应生成配合物而不能大量共存。

2.附加隐含条件的应用规律

⑴溶液无色透明时，则溶液肯定无有色离子。如Cu2+（蓝色）、Fe3+（棕黄色）、Fe2+（浅绿色）、MnO4-（紫红色）等都有颜色，若无色溶液则说明这些离子不存在。⑵强碱性溶液中肯定不存在与OH-起反应的离子。⑶强酸性溶液中肯定不存在与H+起反应的离子

⑷与水反应的离子，如O2-、N3-、P3-等在水溶液中不存在。

一、离子方程式的正误判断

点拨：

1.看物质能否被拆成离子。

在溶液中不能被拆成离子的有：单质，气体；氧化物；难溶物（如：BaSO4、BaCO3、CaCO3、AgCl、Mg(OH)

2、Al(OH)3、Fe(OH)3、Fe(OH)2、Cu(OH)2 等）；弱电解质其包括弱酸（如：CH3COOH、H2CO3、H2SiO3、H2S、H2SO3、H3PO4、HClO、HF等），弱碱（如：NH3•H2O、Fe(OH)3、Cu(OH)2 等）和其它物质：（如：Pb(CH3COO)

2、HgCI2、H2O等）；微溶物（如：CaSO4、AgSO4、Ca(OH)2 等）作为反应物若是浑浊的和作为生成物；还有特殊的物质如：浓硫酸。

2.看离子反应是否符合客观事实，不可主观臆造产物及反应。例如稀盐酸中加入铁片的离子方程式为：2Fe + 6H+ == 2Fe3+ + 3H2↑(错误)分析：稀盐酸的氧化性是由H+引起的，H+的氧化性不是很强只能将Fe氧化为Fe2+而不是Fe3+，因此这个离子方程式不符和客观事实，所以正确的离子方程式为：Fe + 2H+ == Fe2+ + H2↑（正确）

3.看“＝＝”“

” “↑”“↓”等运用是否正确。

”而且生成物不能有气体符号 对于盐的单水解因为水解程度小，要用可逆号““↑”和沉淀符号“↓”；但对于盐的双水解因为离子相互促进使水解趋向于完全，这时要用“==”而且生成物要用相应的气体符号“↑”和沉淀符号“↓”；对于生成胶体的反应，由于离子水解完全要用“＝＝”但生成的胶体没有发生聚沉不能有沉淀符号 “↓”。

4.看质量、电荷是否守恒，若是氧化还原反应还要看电子是否守恒。

即离子方程式两边的原子个数和电荷总数均应相等。氧化还原反应还应看转移的电子个数是否相等。

例如氯化亚铁溶液中通入氯气反应的离子方程式为： Fe2+ + Cl2＝＝ Fe3+ + 2Cl—(错误)分析：Fe2+确实被Cl2氧化为Fe3+，Cl2自身被还原为Cl—，看反应前后原子个数和种类没变而且相等，质量确实守恒但是反应前后电荷总数不相等及电荷不守恒，所以正确的离子方程式为：2Fe2+ + Cl2 ＝＝ 2Fe3+ + 2Cl—(正确)5.看反应物和产物的配比是否正确。

例如稀硫酸与氢氧化钡溶液反应的离子方程式为： Ba2+ + SO42— + H+ + OH—＝＝ BaSO4↓ + H2O(错误)分析：可以看出该离子反应前后原子个数和种类没变而且相等及质量确实守恒，而且该离子反应前后电荷总数相等及电荷也守恒。但稀硫酸是二元强酸，氢氧化钡是二元强碱，反应前后H+、OH—、H2O的配比错误，它们的系数应该的为2。所以正确的离子方程式为：

Ba2+ + SO42— + 2H+ + 2OH—＝＝ BaSO4↓ + 2H2O(正确)[来源:学科网ZXXK] 6.看反应物用量的要求。

它包括过量、少量、等物质的量、适量、任意量以及滴加顺序等对离子方程式的影响。如往NaOH溶液中滴入几滴AlCl3溶液的离子方程式为： Al3+ + 3 OH—＝＝Al(OH)3↓(错误)可以看出该离子反应前后原子个数和种类没变而且相等及质量确实守恒，而且该离子反应前后电荷总数相等及电荷也守恒。但没有注意到反应物的用量问题，由于AlCl3溶液只有几滴，所以相当于AlCl3溶液的用量为少量，所以应该以AlCl3溶液的用量来写离子方程式及正确的离子方程式为： Al3+ + 4 OH—＝＝AlO2— + 2H2O(正确)【典题训练1】（2010·江苏高考·T3·2分）下列离子方程式表达正确的是 A．用惰性电极电解熔融氯化钠： 2Cl+ 2H2O

—

Cl2↑+ H2↑+2OH

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—B．用氢氧化钠溶液出去铝表面的氧化膜：Al2O3+2OH=2AlO—2+ H2O C．用稀氢氧化钠吸收二氧化氮：2OH+2NO2= NO—3+NO↑+H2O

—D．用食醋除去水瓶中的水垢：CO23+2CH3COOH=2CH3COO+CO2↑+ H2O

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-【命题立意】本题考查离子方程式的正误判断，注重审题能力和不能改写成离子的物质的考查。

【思路点拨】注意反应的物质是什么、哪些物质能改写成离子，哪些物质不能改写成离子。

【规范解答】选B。

A项，电解熔融氯化钠，没有水，A项错；B项，铝表面的氧化膜为氧化铝，氧化铝与氢氧化钠溶液反应，B项正确；C项，反应方程式为：2NO2+2NaOH=NaNO2+ NaNO3+H2O,离子方程式

高中化学中的离子反应 篇5

离子反应是中学化学的一个重要知识点, 涉及内容广泛 (几乎包括所有元素化合物知识和部分基本理论等) , 综合性强 (体现了学科内综合) , 因此是历年高考的常客, 在高考中的考查方式更是灵活多变.

一、离子共存

例1 (广东理基卷29) 下列各组离子一定能大量共存的是 ( )

(A) 在含有大量[Al (OH) 4]-的溶液中:NH+4、Na+、Cl-、H+

(B) 在强酸溶液中:Na+、K+、CO${}_3^{2-}$、NO-3

(C) 在pH=2的溶液中:NH+4、Na+、SO${}_4^{2-}$、Cl-

(D) 在 c (H+) =0.1 mol/L的溶液中:K+、I-、Cl-、NO-3

解析: (A) 中[Al (OH) 4]-和H+, (B) 中CO${}_3^{2-}$和H+, (D) 中I-和H+、NO-3不能大量共存.选 (C) .

点评:离子共存问题是高考中重现率很高的题型, 解答此类问题的关键是注意题目的特殊要求、限制条件和相互影响等.

二、离子方程式正误判断

例2 (天津理综卷11) 下列离子方程式书写正确的是 ( )

(A) 石灰乳与Na2CO3溶液混合:

Ca2++CO${}_3^{2-}$=CaCO3↓

(B) NH4HSO3溶液与足量NaOH溶液混合加热:

$\begin{array}{l}\text{Ν}\text{Η}{}_4^{+}+\text{Η}\text{S}\text{Ο}{}_3^{-}+2\text{Ο}\text{Η}{}^{-}\underset{}{\overset{△}{=}}\\ \text{Ν}\text{Η}{}_3\uparrow +\text{S}\text{Ο}{}_3^{2-}+2\text{Η}{}_2\text{Ο}\end{array}$

(C) 酸性条件下KIO3溶液与KI溶液反应生成I2:

IO-3+5I-+3H+=3I2+6OH-

(D) AgNO3溶液中加入过量氨水:

Ag++NH3·H2O=AgOH↓+NH+4

解析: (A) 中石灰乳不能拆, (C) 中酸性条件下产物应为水, (D) 中氨水过量不能产生AgOH.选 (B) .

点评:离子方程式正误判断问题也是高考中重现率很高的题型, 其书写错误主要有以下情况:①违背客观事实;②化学符号书写错误;③原子或电荷或得失电子不守恒;④化学计量数错误;⑤反应物的量不同, 产物可能不同;⑥反应条件不同, 产物可能不同.

三、离子浓度大小判断

例3 (北京理综卷11) 下列叙述正确的是 ( )

(A) 将稀氨水逐滴加入稀硫酸中, 当溶液pH=7时, c (SO${}_4^{2-}$) >c (NH+4)

(B) 两种醋酸溶液的物质的量浓度分别为 c1 和 c2, pH分别为 a 和 a+1, 则 c1=10c2

(C) pH=11的NaOH溶液与pH=3的醋酸溶液等体积混合, 滴入石蕊溶液呈红色

(D) 向0.1 mol/L的氨水中加入少量硫酸铵固体, 则溶液中$\frac{c(\text{Ο}\text{Η}{}^{-})}{c(\text{Ν}\text{Η}{}_3\cdot \text{Η}{}_2\text{Ο})}$增大

解析: (A) 中溶液pH=7时, 根据电荷守恒:c (SO${}_4^{2-}$) =c (NH+4) ; (B) 中因醋酸是弱酸, 所以pH分别为 a 和 a+1, 则应该 c1>10c2; (D) 中加入硫酸铵固体, c (NH+4) 增大, 抑制氨水电离, 使 c (OH-) 减小, 因此$\frac{c(\text{Ο}\text{Η}{}^{-})}{c(\text{Ν}\text{Η}{}_3\cdot \text{Η}{}_2\text{Ο})}$减小.选 (C) .

点评:解答离子浓度大小比较问题的关键有两点:①分析清楚溶液中存在的离子种类和关系;②熟练运用多种守恒关系列等式.

四、离子检验和推断

例4 (四川理综卷26) 某固体混合物可能含有MgCO3、Al2 (SO4) 3、Na2SO4、Ba (NO3) 2、AgNO3和CuSO4.将该混合物进行如下实验, 根据所给实验现象完成表格 (对于能确定的物质在相应位置写化学式, 暂不能确定的物质在相应位置填“无”) :

(1) 将少许混合物放入水中得到无色溶液和白色沉淀.

(2) 取溶液进行焰色反应, 火焰呈黄色;

(3) 取白色沉淀加入稀盐酸, 沉淀完全溶解并放出气体.

(4) 通过上述实验仍无法确定的物质是__.

解析:本题主要考查离子的检验和共存.

(1) 混合物放入水中得到无色溶液, 肯定无CuSO4, 因为CuSO4溶液是蓝色的.因为BaCO3、BaSO4、MgCO3等都是不溶于水的白色沉淀, 所以无法确定存在哪些物质.

(2) 焰色反应呈黄色, 说明存在钠盐, 即混合物中肯定含有Na2SO4.不能确定哪种物质肯定不存在.

(3) 在 (2) 中通过焰色反应, 确定混合物中含有Na2SO4, 则混合物中一定不含Ba (NO3) 2溶液, 否则和Na2SO4生成BaSO4, 不溶于盐酸;另外混合物中也一定不含AgNO3溶液, 否则加入盐酸生成白色AgCl沉淀.

白色沉淀溶于盐酸, 并放出气体, 则一定为MgCO3.

(4) 通过上述试验仍无法确定是否含有Al2 (SO4) 3.

答案: (1)

(2)

(3)

(4) Al2 (SO4) 3

点评:离子检验和推断问题是利用离子的特征性质 (具有明显现象) 和不同离子的性质差异 (实验现象不同) 加以鉴定、鉴别和判断.今年的题型和内容与往年变化不大.此类试题涉及知识点多, 不仅需要扎实的基础知识, 更需要审题、分析能力及能迅速找出与题意要求相符的关键处, 既要注意题给限制条件和推断范围, 又要根据离子能否共存及如何反应, 生成物性质来推断没有可能存在的离子.最重要的是必须熟练掌握各种离子反应的特征.

五、离子间的氧化还原反应

例5 (天津理综卷29) (1) 配平氧化还原反应方程式:

__C2O${}_4^{2-}$+__MnO-4+__H+=

__CO2+__Mn2++__H2O

(2) 称取6.0 g 含H2C2O4·2H2O、KOH、KHC2O4和K2SO4的试样, 加水溶解, 配成250 mL溶液.量取两份此溶液各25 mL, 分别置于两个锥形瓶中.

①第一份溶液中加入酚酞试液, 滴加

0.25 mol/L NaOH溶液至20 mL时, 溶液由无色变为浅红色.该溶液被中和的H+的物质的量为__mol.

②第二份溶液中滴加0.10 mol/L的酸性高锰酸钾溶液至16 mL时反应完全, 此时溶液颜色由__变为__.该溶液中还原剂的物质的量为__mol.

③原试样中H2C2O4·2H2O的质量分数为__.KHC2O4的质量分数为__.

解析:从C2O${}_4^{2-}$到CO2转移2个电子, 从MnO-4到Mn2+转移5个电子, 根据氧化还原反应中转移电子数目相等 (即升降总价数相等) 可以配平该反应:

5C2O${}_4^{2-}$+2MnO-4+16H+=

10CO2+2Mn2++8H2O

根据加入NaOH后发生的反应为H++OH-=H2O, 得:

n (H+) =n (NaOH) =0.25 mol/L×0.02L=0.005 mol

根据已配平的化学反应和 n (KMnO4) =0.10 mol/L×0.016L可以求得该反应中还原剂C2O${}_4^{2-}$的物质的量为0.004 mol;当达到滴定终点时再加入高锰酸钾, 溶液会由无色变为紫红色.

可以设H2C2O4·2H2O和KHC2O4的物质的量分别为 x 和 y, 则

$\{\begin{array}{l}x+y=0.004\times 250/25\\ 2x+y=0.005\times 250/25\end{array}$

解得

$\{\begin{array}{l}x=0.01(\text{m}\text{o}\text{l})\\ y=0.03(\text{m}\text{o}\text{l})\end{array}$

故求得H2C2O4·2H2O的质量分数为

(126×0.01/6) ×100%=21%

同理求得KHC2O4的质量分数为64%.

答案: (1) 5 2 16 10 2 8

(2) ①0.005 ②无色 紫红色 0.004 ③21% 64%

点评:解答离子间的氧化还原反应试题一般都要依据几个“守恒”关系.

慧眼独具跳出离子反应中的“陷阱” 篇6

一、由于反应物的相对量变化对离子反应产生影响, 导致离子反应方程式变化

1.CO2与NaOH的反应:

NaOH溶液中通入CO2时首先反应生成Na2CO3, 再通入的CO2时, CO2要与先前生成的Na2CO3反应生成NaHCO3。所以CO2与NaOH的反应, 由于CO2的量不同产物可能是Na2CO3也可能是NaHCO3。

2.FeBr2溶液与Cl2的反应:

在FeBr2溶液中通入Cl2, 由于还原性Fe2+﹥Br-, 当FeBr2溶液中通入的是少量Cl2时, 少量Cl2只氧化还原性较强的Fe2+, 将Fe2+氧化成Fe3+。若Fe2+全部被氧化成Fe3+, 当继续通入Cl2时, 此时再通入的Cl2就要将Br-氧化成Br2。因此FeBr2溶液中通入的是少量Cl2时, 离子方程式为:

FeBr2溶液中通入过量的Cl2, 离子方程式为:

3.NaHCO3溶液与澄清石灰水的反应:

NaHCO3溶液与澄清石灰水反应的实质是:HCO3-与OH-反应生成CO32-, 生成的CO32-再与原溶液中的Ca2+反应生成CaCO3沉淀。这类题易错的原因是:1molCa (OH) 2能电离出2molOH-。若Ca (OH) 2中加入的是过量NaHCO3, 那么1molCa (OH) 2能电离出的2molOH-都要参加反应, 反应要2mol NaHCO3电离出的2mol HCO3-。离子方程式为:

若Ca (OH) 2中加入的是少量的NaHCO3, 那么1molCa (OH) 2能电离出的2molOH-中只有1mol参加反应, 反应要1mol NaHCO3电离出的1mol HCO3-。离子方程式为:

二、题目中涉及到一些隐含反应

1.足量的SO2通入到Ba (NO3) 2溶液中。

SO2溶于水生成H2SO3呈酸性, Ba (NO3) 2溶液中的NO3-遇到溶液中H2SO3电离出的H+, 体现了强氧化性, 会把SO32-氧化为SO42-。因此正确的离子方程式为:

而不是简的写成:H2O+ SO2+Ba2+=Ba SO3↓+2H+。

2.少量SO2通入到漂白粉溶液中, 错误的写法是:

H2O+ SO2+Ca2++2ClO-=Ca SO3↓+2 H ClO。错是错在忽略了反应生成的H ClO的有强氧化性, 它要将SO32-氧化为SO42-。正确的离子方程式为:

3.Mg (HCO3) 2溶液中加入过量澄清石灰水有好多学生写成:

Mg2++2HCO3-+Ca2++2OH-==CaCO3↓+ 2H2O+ Mg CO3↓。这是忽略了Mg (OH) 2的溶解性比Mg CO3更小, 反应应生成更难溶的Mg (OH) 2而不是Mg CO3。正确的离子方程式为:

离子液体在烷基化反应中的应用 篇7

1 Friedel-Craft烷基化反应的种类

离子液体由各种各样的阴阳离子组合而成。可以用于烷基化反应的离子液体按阳离子可分为4类:烷基季铵离子[NRXH4-X]+;烷基季鳞离子[PRXH4-X]+;l,3-二烷基取代的咪唑离子或称N,N-二烷基取代的咪唑离子,简记为[RR'im]+;N-烷基取代的吡啶离子,简记为[RPy]+。按阴离子可分为2类:卤化盐(Al Cl3+,Al Br3+),还有BF4-、PF4-、CP3COO-、C3F7COO-、CF3SO3-、C4H9SO3-、(CF3SO2)2 N-、Sb F6-、Zn Cl3-等等。其结构如下:

2 离子液体在合成上的应用

Friedel-Craft烷基化反应是离子液体应用的重要领域。由烷基铵类离子液体和三氯化铝组成的复合离子液体中含有丰富的傅氏烷基化反应所需的活性物种[Al2Cl7]-。对于Friedel-Craft烷基化反应来说具有Lewis酸性的离子液体可以作为具有双重功能的催化溶剂体系,在这些离子液体中,离子液体不仅代替了溶剂,而且替代了催化剂。

2.1 烷烃与烯烃的烷基化反应

Friedel-Craft烷基化反应多采用传统方法——浓硫酸或氢氟酸为催化剂,但是传统的催化剂与产物分离困难,暴露在空气中容易失活,对环境有一定的污染,所以采用腐蚀性小、对环境污染小、能反复利用的经济的催化剂替代强酸催化剂已成为该领域发展的重要发展方向。氯铝酸室温离子液体作为催化效果较好、对环境友好的催化剂体系,已引起了普遍关注[1]。

刘鹰、刘植昌等[2]应用无水Al Cl3与Et3NHCl为原料合成离子液体,当Al Cl3与Et3NHCl的摩尔比为2∶1时,烷基化油中C8组分提高到46.5%,离子液体表现出了较好的催化剂活性,Al2Cl7-与Al Cl4-构成了2Al Cl3/Et3NHCl阴离子的主体。在合成好的离子液体中按照参与合成的三氯化铝的量加入一定比例的过渡金属盐类,选择的过渡金属离子包括Cu2+,Cu+产率会得到一定的提高。

贺丽丽、丁洪生等[3]以1-乙基-3-甲基咪唑溴盐([Emim]Br-Al Cl3-HCl)酸性离子液体为催化体系,反应温度为120℃、催化剂与1-癸烯的质量比为5∶100、反应时间3h,在常压下,1-癸烯齐聚产物的转化率达到80%以上,并且符合聚烯烃性能要求。

乔焜、邓友全等[4]选用氯化-1-丙基-3-甲基咪唑(PMIm Cl)、氯化-1-丁基-3-甲基咪唑(BMIm Cl)、氯化-1-丁基吡啶(BPCl)及溴化乙基吡啶(EPBr)季铵盐Al Cl3构成的室温离子液体为反应介质。离子液体重复使用5次后,仍保持有11.2%的高转化率和81.3%的高选择性,说明氯铝酸离子液体具有较好的重复使用性。

熊燕、刘克成等[5]利用含有聚乙氧基链的季铵盐型离子液体与有机溶剂构成了具有高温均相,低温分相功能的温控离子液体/有机两相体系。在此体系中进行了烯烃催化加氢反应,取得了成功。含聚乙氧基链的季铵盐型离子液体结构如下:

董斌琦等[6]在常温下采用三氯化铝摩尔分数为0.67的[Bmim]Cl/Al Cl3离子液体为催化剂,在苯与烯烃的摩尔比为6,三氯化铝与烯烃摩尔比为0.04的条件下,30min内烯烃转化率可达到98%。离子液体的Lewis酸性并结合烷基化反应结果表明,离子液体中三氯化铝摩尔分数增大,Lewis酸性增强,催化活性增高。

刘植昌、张睿等[7]在搅拌速率大于1500r·min-1,反应低于20℃,烃与酸的摩尔比2∶1~3∶1,烷烃与烯烃的摩尔比大于15,反应停留5~10min,使用2-丁烯为C4烯烃反应原料时,复合离子液体催化碳四烷基化所得烷基化油的研究法辛烷值(RON)很高,明显优于常规氯铝酸离子液体催化所得烷基化油的质量。

王鹏、张镇等[8]采用季胺化反应-复分解,季胺化反应-质子化两步法设计合成了系列阴离子为BF4-或CF3S03-的咪唑类、吡啶类的功能化离子液体。系列功能化离子液体与三氟甲磺酸耦合催化1-丁烯/异丁烷的烷基化反应,并获得了C8选择性81.1%的良好催化效果,耦合催化剂在不降低催化活性的条件下可循环使用6次。

2.2 芳香烃的烷基化反应

刘晓飞等[9]研究了吗啉基磺酸功能化离子液体催化苯酚与叔丁醇的烷基化反应,表明离子液体与苯酚的摩尔比为1∶1.5,在最佳优化条件下苯酚的转化率和选择性分别为92.4%和64.1%,离子液体重复使用3次,其催化活性不变。

方云进等[10]以Et3NHCl与Zn Cl2形成的离子液体为催化剂,在酸性条件下离子液体对苯与环己烯的烷基化反应进行催化。在催化剂(离子液体)用量为4%,苯与环己烯的摩尔比为1∶15及常压反应条件下,环己烯的转化率达100%,环己基苯的选择性可达到89.63%。

吴伟等[11]应用三乙胺氯铝酸盐(Et3NHCl-Al Cl3)为催化剂,以环己烷为溶剂,在2-甲基萘与四甲基苯的摩尔比为1∶1和室温20℃的条件下反应6h,2-甲基萘的转化率可达48.8%,2-甲基萘的选择性和2,6-二甲基萘占2-甲基萘的摩尔百分比分别达到81.2%和52.4%,2,6-二甲基萘的收率可达20.8%。特别需要指出的是,在此优化条件下反应2h,2-甲基萘的转化率为3.7%时,2,6-二甲基萘占2-甲基萘的摩尔百分比达到100%。

汪显阳等[12]以离子液体氯化甲基丁基咪唑-三氯化铁([bmim]Cl-Fe Cl3)作催化剂,催化苯与1-十二烯烷基化反应,在离子液体的Fe Cl3/[bmim]Cl摩尔比2.0∶1、1-十二烯0.02mol、Fe Cl3/1-十二烯摩尔比为0.2∶1、苯/1-十二烯摩尔比10∶1、反应温度80℃、反应时间60min的条件下,1-十二烯转化率为100%。

陈继华等[13]以苯和混合α-烯烃为原料、[bmim]Cl/Fe Cl3离子液体为催化剂,结果表明,酸性的离子液体具有较高的活性与选择性,较强的酸性对反应更有利,但对于烷基化反应并不需要酸性太强的离子液体,适宜的酸强度有助于提高目的产物的选择性。在优化的反应条件下,α-烯烃的转化率近100%。

王莉、罗国华等[14]在Al Cl3/Et3NHCl摩尔比为2的离子液体的催化作用下,苯和氯乙烷的烷基化反应在温度为70℃、苯/氯乙烷摩尔比为10∶1、催化剂用量为苯和氯乙烷总质量10%的条件下,苯转化率为9.48%,乙苯选择性为93.65%,离子液体可循环使用10次,苯的转化率和乙苯的选择性均无明显变化。其反应方程式如下:

郜蕾、刘民等[15]以烷基胺、吡啶、咪唑等为原料合成了磺酸基功能化的离子液体,表明以N-(4-磺酸基)丁基三乙胺硫酸氢盐离子液体为催化剂,在优化条件下,邻甲酚的转化率、6-叔丁基邻甲酚的选择性可分别达到80.9%和44.1%,优于液体酸和固体酸的催化效果。

董聪聪、孙爱军等[16]以盐酸三乙胺季铵盐和三氯化铝形成的氯铝酸盐离子液体为催化剂,离子液体中Al Cl3物质的量分数为66.7%、催化剂用量为苯的质量的10%、苯与烯烃物质的量比为10、反应温度为40℃及常压反应条件下,10 min时丙烯转化率和异丙苯选择性均可达到97.6%,离子液体催化剂重复使用8次后仍能基本保持新催化剂的性能。

2.3 其他的烷基化反应

曹少庭、方东等[17]以N,N,N",N"-四甲基乙二胺、1,3-丙磺酸内酯为原料,经酸化合成了功能化离子液体N,N,N",N"-四甲基-N,N"-二磺丙基二硫酸氢盐(TSIL)。TSIL离子液体兼具Brcnsted酸性官能团和季铵盐相转移催化剂的结构,能够实现水相中芳醛与5,5-二甲基-1,3-环己二酮反应,得到氢化氧杂蒽衍生物。合成的TSIL具有较高的催化活性,在水相中于100℃下回流2~3h即可完成反应,产率可达80%~93%。

陈敏等[18]将氯代1-甲基-3-丁基咪唑([Bmim]Cl)与Fe Cl3组成离子液体[Bmim]Cl/Fe Cl3,成功合成了3,3-联苊,从结构上看3,3-联苊可用于制备更多环新型主链型芳香族聚合物,这为合成新型功能高分子提供了途径。该偶联反应的反应式如下:

在最优化条件(选用[Bmim]Cl/Fe Cl3离子液体催化剂,催化剂与苊的摩尔比为3∶1,反应4h,硝酸苯为溶剂)下,苊均能发生偶联反应生成3,3-联苊,但不同条件下3,3-联苊收率和选择性不同。

杨玉莲、刘丹等[19]应用离子液体[HSO3-Bmim]HSO4(氯化-1-甲基-3-乙基咪唑与三氯化铝构成的室温离子液体)为催化剂,苯酚、环己酮与催化剂的摩尔比为10∶10∶1,在200℃下反应6h,然后用正己烷萃取,分离产物与离子液体。在此反应条件下,苯酚转化率为75.7%,对环己基苯酚的选择性为61.6%,且离子液体重复使用3次后,其催化活性没有明显变化。

吴田田等[20]应用三氯化铝和氯代乙基吡啶为原料合成离子液体,催化邻二甲苯与1,2-二氯乙烷烷基化反应,反应产物为1,2-双(3,4-二甲基苯基)乙烷。短碳链季铵盐氯代乙基吡啶或氯代丁基吡啶与无水Al Cl3形成的离子液体具有与产物易于分离的优点,1,2-双(3,4-二甲基苯基)乙烷的分离产率为40%~60%。催化剂重复使用4次,目标产物的产率和纯度没有明显的变化。

刘福生、王晟等[21]采用廉价的硫酸分别部分交换咪唑型和吡啶型季铵盐中的氯离子,得到在室温下为液体的混合离子液体2[BMIM]Cl/[BMIM]2SO4与2[BPy]Cl/[BPy]2SO4,并在所合成的混合离子液体中,进行了乙酸钠与苄氯反应合成乙酸苄酯的研究,将2种混合离子液体2[BMIM]Cl/[BMIM]2SO4和2[BPy]Cl/[BPy]2SO4进一步混合,得到的乙酸苄酯的产率高于单独使用2[BMIM]Cl/[BMIM]2SO4或2[BPy]Cl/[BPy]2SO4混合离子液体时的值,且当2种混合离子液体的摩尔比为1∶1时,乙酸苄酯的产率达到最大值。该反应的化学方程式如下:

刘艳梅等[22]以[Bmim]Cl/Fe Cl3(三氯化铁/氯化丁基甲基咪唑)离子液体作为反应介质和催化剂,结果表明离子液体的催化活性与其酸强度密切相关,离子液体的酸性越强,其对此糖基化反应催化活性越高。在Fe Cl3与[Bmim]Cl物质的量比为2的[Bmim]Cl/Fe Cl3离子液中,α-生育酚与β-D-五乙酰吡喃型葡萄糖在45℃下反应3h,可以得到较高的转化率,α-生育酚的转化率最高可达70.2%。

王玉丰、陆建辉等[23]用1,3-烷基咪唑、烷基季铵盐和三氯化铝制备二苯醚烷基化反应的离子液体催化剂。该种催化剂用于合成烷基二苯醚反应具有反应温度温和,反应转化率和选择性远远超过使用三氯化铝的催化结果,目标产物产率高,产品和催化剂易于分离,操作简单,并且无环境污染。

于心玉、刘彩华等[24]在[Bmim]Cl/Fe Cl3离子液体中由异戊醛合成2,4,6-三异丁基-1,3,5-三氧嗯烷,转化率76%,选择性95%。优化反应条件为:异戊醛25g,[Bmim]Cl/Fe Cl3[(Fe Cl3)]=0.672g,室温反应1h,离子液体能重复使用5次。

柯明、汤奕婷等[25]研究在复配催化剂作用下,噻吩与异戊二烯的烷基化反应,相对烯烃之间的聚合反应,芳烃的烷基化反应具有较高的选择性。在非常缓和的反应条件下,共轭二烯烃与噻吩的物质的量比为4时,噻吩的转化率即可达90%以上,而单烯烃基本不变化。

3 结语

离子液体在烯烃环氧化反应中的应用 篇8

1 实验部分

1.1 原材料与试剂

1-甲基咪唑,化学试剂,百灵威科技有限公司进口。高氯酸铁,分析纯,上海晶纯试剂有限公司生产。1,10-菲啰啉、乙腈和正己烷,均为分析纯,均由国药集团化学试剂有限公司生产。双氧水溶液,H2O2质量分数为30%,分析纯,上海远大过氧化物有限公司生产。其余试剂均由上海化学试剂公司生产,分析纯。没有特别说明者均未进一步提纯。

1.2 离子液体1-甲基-3-丙酸咪唑硫酸氢盐的合成

向烧瓶中加入15.8mL(200mmo1)1-甲基咪唑,60mL由21.71g(200mmo1)3-氯丙酸和无水氯仿组成的溶液,搅拌,40℃反应50h。过滤,用无水乙醇洗涤滤饼,真空干燥,可获得白色固体1-甲基-3-丙酸咪唑氯盐,产率98%,热分解温度243℃。核磁共振氢谱(1H-NMR δ)数据(t代表三重峰,s代表单峰):undefined。C7H11O2N2Cl的理论计算值为C 44.13,H 5.77,N 14.70;其实际值为C 44.23,H 5.59,N 14.88。

先向烧瓶中加入20mL由19.06g(100mmol)1-甲基-3-丙酸咪唑氯盐和二氯甲烷组成的溶液,然后逐渐加入等摩尔浓硫酸(H2SO4质量分数为97%),40℃回流反应48h。反应过程中形成的副产物HCl通过干燥氮气蒸馏出冷凝管,溶解于去离子水中。蒸出二氯甲烷后,分别用乙醚和甲苯洗涤剩余物,真空干燥,可获得黄色黏稠液体1-甲基-3-丙酸咪唑硫酸氢盐,反应方程式如图1所示,产率96.0%,热分解温度为251.3℃。1H-NMR(D2O) δ:undefined;C7H12O6N2S的理论计算值为C 38.19,H 5.45,N 12.12;其实际值为C 38.23,H 5.49;N 12.37。

1.3 催化剂的制备

将0.197g(0.56mmol)高氯酸铁溶于0.5mL水中。将0.2g(1.1mmol)1,10-菲啰啉溶于4.5mL乙腈中。将配制好的2种溶液混合后加入到50mL反应瓶中,室温下在加热磁力搅拌器中搅拌10min,可获得催化剂([[(phens)2(H2O)FeⅢ]2(μ-O)](ClO4)4,用化合物A表示)。-4℃下放置备用。

1.4 烯烃的环氧化反应

将0.5mL离子液体1-甲基-3-丙酸咪唑硫酸氢盐和1mL双氧水溶液(H2O2质量分数为30%)加入50mL反应瓶中,室温下在加热磁力搅拌器中搅拌一定时间,在选定温度下加入0.28mmol化合物A,向反应瓶中滴加1-辛烯(2.8mmol),剧烈搅拌(转速不低于1000r/min)。反应结束后在0～5℃下静置分层,用正己烷萃取上层油相5次,每次1mL,在0～5℃下静置分层,下层为含有离子液体的水相,上层为油相。取上层有机液,在Q-Mass 910 GC/MS型气相色谱-质谱联用仪上进行定性分析,在SP-3400型气相色谱仪上进行定量分析,并由仪器自带的软件系统根据不同组分的峰面积直接给出定量数据,质量分数小于0.5%的产物未计算在内。

2 结果与讨论

2.1 工艺条件对1-辛烯环氧化反应的影响

2.1.1 反应时间

由图2可以看出,反应时间延长时1-辛烯转化率逐渐升高,当反应时间超过15min时,继续延长反应时间1-辛烯转化率基本保持不变。最佳反应时间为15min。

2.1.2 反应温度

由图3可以看出,反应温度升高时1-辛烯转化率先升高后降低,反应温度为5℃时1-辛烯转化率达到最大值,为99%。实验结果表明,最佳反应温度为5℃。

2.2 催化体系循环使用

反应结束后在0～5℃下静置分层,下层为含有离子液体的水相,上层为油相。用正己烷萃取油相5次,正己烷用量为1mL/次。减压抽滤下层滤液,先用旋转蒸发仪浓缩到1mL,然后加入1mL双氧水溶液(H2O2质量分数为30%),反应15min,加入1-辛烯进行环氧化反应,如此反复进行,催化体系循环使用对1-辛烯转化率的影响如表1所列。由表1可以看出,虽然催化活性随催化体系重复使用次数的增加而逐渐下降,但下降幅度只有13个百分点,重复使用7次后1-辛烯转化率仍高达85%,表明选用的催化体系重复使用性能较好。

2.3 烯烃种类对环氧化反应的影响

在其他工艺条件均相同的情况下,反应时间和烯烃种类对环氧化反应的影响如表2所列。由表2可以看出,在最优化工艺条件下,环己烯、庚烯、辛烯、壬烯等多种烯烃的转化率均达到90%以上。

续表2

3 结论

在离子液体1-甲基-3-丙酸咪唑硫酸氢盐中,以H2O2质量分数为30%的双氧水溶液为氧化剂,以[[(phens)2(H2O)FeⅢ]2(μ-O)](ClO4)4为催化剂使多种烯烃发生环氧化反应。研究结果表明,在n(反应物)/n(催化剂)为10,反应温度为5℃,反应时间为15min的最优化工艺条件下,1-辛烯转化率可达99%;离子液体循环使用7次后催化活性降幅不太大,说明选用的催化体系重复使用性能较好。

摘要：研究了1-辛烯、环辛烯等多种烯烃的环氧化反应,考察了反应温度、反应时间、催化体系循环使用次数等因素对环氧化反应的影响。结果表明,在离子液体1-甲基-3-丙酸咪唑硫酸氢盐中,以H2O2质量分数为30%的双氧水溶液为氧化剂,以[[(phens)2(H2O)FeⅢ]2(μ-O)](ClO4)4为催化剂,在反应温度为5℃,反应时间为15 min的最佳工艺条件下,1-辛烯转化率可达99%;催化活性随催化体系循环使用次数的增加而逐渐下降。

高中化学中的离子反应 篇9

(一)大量离子共存的规律

离子共存即离子之间不能发生反应,判断离子能否大量共存,也就是判断离子之间能否发生反应,如果能够发生反应,则说明离子不能大量共存;若不反应,则离子能大量共存。

(二)离子不能共存的反应情况

1.结合成难溶物或微溶物质的离子不能大量共存。例如:(1)CO32-与Ca2+、Ba2+、Ag+等,SO42-与Ba2+,Ag+与Cl-、I-、Br-、CO32-,(2)Fe3+、Al3+、Fe2+、Al3+、Mg2+与OH-等等。

2.结合成易挥发物质的离子不能大量共存。例如:H+与CO32-、S2-、HCO3-、SO32-、HSO3-等等。

3.结合成难电离的物质不能大量共存。例如:弱酸、弱碱以及水等等(H+与CH3COOH-,H+与ClO-,NH4+和OH-以及结合成H2O等等)

总结以上三点,也就是满足复分解反应发生的条件离子不能大量共存。

4.因发生氧化还原反应不能大量共存

(1)强氧化性离子:MnO4-、Fe3+、ClO-、H+与NO3-

(2)强还原性离子:Fe2+、S2-、SO2-3、I-

如果强氧化性离子与强还原性离子结合,离子就不能大量共存。

5.因发生络合反应离子不能共存例如:Fe3+与SCN-(血红色)

(三)离子共存解题步骤和方法

1.首先要弄清题目要表达的意思:看问题问的是“能”、“可能”、“一定”等等

2.其次找出题中的隐含条件:看溶液的酸碱性以及是否说在无色溶液中、或者给出与XX反应等等

3.再次判断反应能否发生:看发生反应的基本类型

(1)复分解反应;(2)氧化还原反应;(3)双水解互促反应;(4)络合反应。

4.最后选择出结果:根据以上三种情况,进行确定离子是否共存,确定粒子存在情况。

(四)离子共存经常出现错误的原因分析

1.没有正确领悟离子间相互反应的规律。双水解互促相关要点掌握不清晰,对于弱酸的酸根离子和弱碱阳离子概念模糊不清等等。还有就是对于氧化性离子和还原性离子不是明显的分清楚。

2.对于所给题干没有领会其中要意以及审题不严谨。若题中给出在酸性条件和在碱性条件下都不能大量共存,一定要明确题干给的含义。也就是在解题时要涉及H+和OH-来解题,这正是学生忽视的要点。

若题中强调无色溶液,一定要加以把握初中学过的带颜色的离子不能共存。还要看清是“都能”、“都不能”以及相关字眼。

3.没有注意到试题中所给的隐含条件。例如上面所说离子反应不能共存反应类型中的第7点所列举的:

(1)加入Al能放出H2的溶液,可能显酸性也可能显碱性;

(2)无色溶液中:有色离子不能大量共存(Cu2+:蓝色;Fe3+:棕黄色;Fe2+:浅绿色;MnO4-:紫红色;Fe3+与SCN-(血红色);Cr2O72-:橙黄色)等等。

例题分析:

这类是题干没有隐含条件的例题:

1、(2012·广东卷)8、在水溶液中能大量共存的一组离子是()

A、Fe2+、Al3+、ClO-、Cl-B、K+、Cu2+、OH-、NO-3

C、NH+4、Na+、Br-、SO2-4D、Mg2+、H+、SiO2-3、SO2-4

解析:A选项中,Fe2+与ClO-发生氧化还原反应

B选项中,Cu2+与OH-反应产生沉淀

D选项中,H+与SiO2-3反应生成H2SiO3,所以答案为C。

这类是选项包含隐含条件的典型例题:例如:

2、室温下,强酸性和强碱性溶液中都不能大量共存的离子组是()

A、NH+4、Cu2+、Cl-、NO-3

B、K+、Na+、SO2-3、S2-

C、K+、Na+、CO2-3、SO2-4

D、Ba2+、Fe2+、NO-3、Br-

解析:A选项中:NH4+,Cu2+在碱性溶液中不能共存,而在酸性溶液中可以共存。

B选项中,SO32-、S2-在酸性溶液中不能共存,因为会和OH-发生反应,而在碱性条件下可以共存。

C选项中,CO32-在酸性条件下不能共存

D选项中,在酸性条件下Fe2+被NO3-氧化而不能共存。然而在碱性条件下,又和OH-形成沉淀不能共存。

所以答案为D。

总之,离子共存相关的选择题在高考中出现的频率很高,尽管每年出题的类型、方式都会有所变动,但是最基本的考查形式也就是题目很直接明显的说明了要表达的含义,仍然是学生关注的重点,例如上面所例举的两种例题类型,给定题干,但是题干中包含了要表达的隐含条件,要审清题干,这类题型看起来主题干简单,但是仔细研究每个选项,实际上是包含了离子共存中相关知识点的考核,实则增加了试题难度。因此,选项中的隐含条件正是考生值得注意的重要内容。

参考文献