离子反应发生条件

把一勺食盐溶入水中，溶液透明清澈，无任何变化。再把少量硝酸银溶液滴入这杯盐水，瞬间出现白色浑浊——氯化银沉淀就这样生成了。为什么前者没有反应，后者却发生了明显变化？关键就在于：溶液中的离子能否找到“离开溶液”的出路。

离子反应能否发生，取决于溶液中自由移动的离子之间能否结合，生成难溶沉淀、挥发性气体或难以电离的弱电解质。只要满足其中一个条件，离子就会从溶液中“逃离”，反应便得以进行。

强电解质与离子的存在形式

溶液中的离子并非凭空出现——它们来自电解质的溶解与电离。掌握哪些物质在水中以离子形式存在，是判断离子反应的基础。

强电解质在水中几乎完全电离，溶液中以自由离子的形式存在。常见的强电解质包括强酸、强碱和大多数可溶性盐。例如盐酸：

氯化钠：

弱电解质在水中只有部分电离，溶液中同时存在分子和离子，电离程度远不完全。以醋酸为例：

非电解质如蔗糖、酒精，溶于水后以分子形式存在，不产生离子，也不参与离子反应。

离子反应发生的本质

两种溶液混合，其中大量离子相互接触。大多数情况下，离子各行其道，溶液中没有净反应。但如果某些离子能够结合，生成一种“更稳定”的形态——沉淀、气体或弱电解质——这些离子的浓度就会大幅降低，反应便向正方向自发进行。

用一句话概括：离子反应发生的本质，是自由离子浓度的降低。离子从溶液中“消失”的三种方式，对应三类驱动力。

生成沉淀——第一类驱动力

当两种溶液混合时，若溶液中的阳离子与阴离子能结合成难溶物，沉淀就会从溶液中析出，对应离子的浓度迅速降低，反应持续进行。

例题 1

向氯化钡溶液中加入硫酸钠溶液，发生了什么？

两种溶液中的离子分别是：

混合后，$\text{Ba}^{2+}$ 与 $\text{SO}_4^{2-}$ 结合生成难溶的硫酸钡白色沉淀：

而 $\text{Na}^+$ 和 $\text{Cl}^-$ 不参与反应，继续留在溶液中，称为旁观离子，在离子方程式中不出现。

常见阴离子的沉淀规律如下：

例题 2

向硝酸银溶液中滴入稀盐酸，写出离子方程式，并指出哪些是旁观离子。

溶液中的离子：

$\text{Ag}^+$ 与 $\text{Cl}^-$ 结合生成白色氯化银沉淀，离子方程式为：

旁观离子为 $\text{H}^+$ 和 $\text{NO}_3^-$，它们不参与反应。

生成气体——第二类驱动力

当离子结合后能生成挥发性气体，气体逸出溶液，该离子的浓度持续减小，反应向生成气体的方向进行。常见的挥发性气体有 $\text{CO}_2$、$\text{H}_2\text{S}$、$\text{SO}_2$、$$ 等。

例题 3

向碳酸钠溶液中加入足量稀盐酸，写出离子方程式。

碳酸根 $\text{CO}_3^{2-}$ 与 $\text{H}^+$ 结合，最终生成 $\text{CO}_2$ 气体和水：

注意：$\text{CO}_2$ 为气体，需要标注“↑”符号（但若反应在敞口容器中进行且溶液中无气体时才标“↑”）。

例题 4

向氯化铵溶液中加入浓氢氧化钠溶液并加热，产生有刺激性气味的气体，写出离子方程式。

$\text{NH}_4^+$ 与 $\text{OH}^-$ 结合，加热后生成 $\text{NH}_3$ 气体逸出：

这里 $\text{Na}^+$ 和 $\text{Cl}^-$ 为旁观离子。

生成弱电解质——第三类驱动力

若离子结合后形成弱电解质（如水、弱酸、弱碱），由于弱电解质只有少量电离，对应离子浓度显著降低，反应同样向正方向进行。

在所有弱电解质中，水是最重要的一种。酸碱中和反应能发生，正是因为 $\text{H}^+$ 与 $\text{OH}^-$ 结合生成了难以电离的水分子。

例题 5

盐酸与氢氧化钠溶液混合，写出离子方程式。

$\text{H}^+$ 与 $\text{OH}^-$ 结合生成水（弱电解质）：

$\text{Na}^+$ 和 $\text{Cl}^-$ 为旁观离子。这就是酸碱中和反应的离子方程式，无论酸和碱的种类如何变化，只要都是强酸强碱，其实质都是这一方程。

例题 6

向醋酸溶液中加入氢氧化钠溶液，写出离子方程式。

醋酸是弱酸，不完全电离，写离子方程式时保留分子式：

这里醋酸分子与 $\text{OH}^-$ 反应，生成醋酸根和水。与强酸强碱中和不同，$\text{H}^+$ 的浓度始终由弱酸分子补充，不能将醋酸直接写成 $\text{H}^+$。

三类驱动力的对比总结

判断离子反应能否发生的步骤

面对一道离子反应题，可以按照以下顺序逐步分析：

第一步：写出所有离子

将溶液中所有强电解质拆成离子，弱电解质和难溶物保留分子（化学式）形式。

第二步：找能结合的离子对

检查阳离子与阴离子之间，是否存在能生成沉淀、气体或弱电解质的组合。

第三步：写出离子方程式

将参与反应的离子写出，标注沉淀符号“↓”或气体符号“↑”，旁观离子不写入方程式。

第四步：检验是否满足守恒

离子方程式两边的原子个数相等，电荷总量也相等（电荷守恒）。

例题 7

向含有 $\text{Na}^+$、$\text{Mg}^{2+}$、$\text{SO}_4^{2-}$ 的混合溶液中加入足量 $$ 溶液，判断是否发生反应并写出离子方程式。

离子共存问题

“离子能否大量共存”是离子反应知识的延伸应用。若两种离子在同一溶液中会发生反应，它们便不能大量共存。

判断依据：若任意两种离子之间能生成沉淀、气体或弱电解质，则这两种离子不能大量共存。

例题 8

以下各组离子能否在同一溶液中大量共存？

综合例题：多条件判断

例题 9

某溶液中含有以下离子：$\text{Ag}^+$、$\text{Ba}^{2+}$、$\text{Cu}^{2+}$。向该溶液中加入足量的稀硫酸，判断发生的反应并写出离子方程式。

练习题

选择题

第 1 题 下列各组离子在溶液中能大量共存的是（　　）

A. $\text{Na}^+$、$\text{Ca}^{2+}$、$\text{SO}_4^{2-}$、$$

B. $\text{K}^+$、$\text{Na}^+$、$\text{NO}_3^-$、$\text{Cl}^-$

C. $\text{Ba}^{2+}$、$\text{Na}^+$、$\text{CO}_3^{2-}$、$$

D. $\text{H}^+$、$\text{Fe}^{3+}$、$\text{OH}^-$、$\text{Cl}^-$

第 2 题 向含有 $\text{Na}^+$、$\text{Ba}^{2+}$、$\text{Cl}^-$ 的混合溶液中，加入足量的 $\text{Na}_2\text{SO}_4$ 溶液，发生反应的离子方程式正确的是（　　）

A. $\text{Ba}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} + 2\text{Na}^+ \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{Na}^+$

B. $\text{Ba}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow$

C. $\text{Ba}^{2+} + \text{Na}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{Na}^+$

D. $\text{Ba}^{2+} + 2\text{Na}^+ + \text{SO}_4^{2-} + 2\text{Cl}^- \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{NaCl}$

第 3 题 下列反应中，属于“生成弱电解质”驱动离子反应发生的是（　　）

A. $\text{Na}_2\text{CO}_3$ 溶液与足量盐酸反应

B. $\text{BaCl}_2$ 溶液与 $\text{Na}_2\text{SO}_4$ 溶液反应

C. $\text{NaOH}$ 溶液与盐酸反应

D. $\text{NH}_4\text{Cl}$ 溶液与 $\text{NaOH}$ 溶液加热反应

第 4 题 下列离子方程式书写正确的是（　　）

A. 碳酸钙与盐酸反应：$\text{CO}_3^{2-} + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \uparrow$

B. 铁与稀硫酸反应：$\text{Fe} + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Fe}^{2+} + \text{H}_2 \uparrow$

C. 氯化银溶于盐酸：$\text{AgCl} + \text{H}^+ + \text{Cl}^- \rightarrow \text{Ag}^+ + 2\text{Cl}^- + \text{H}^+$

D. 氢氧化铁与盐酸反应：$\text{Fe(OH)}_3 + \text{H}^+ \rightarrow \text{Fe}^{3+} + \text{H}_2\text{O}$

计算题

第 5 题 向含有 $\text{Na}^+$、$\text{Mg}^{2+}$、$\text{Cl}^-$ 的混合溶液中，加入足量 $\text{NaOH}$ 溶液，生成白色沉淀 $$。已知溶液中 的物质的量为 ，计算：

（1）生成 $\text{Mg(OH)}_2$ 沉淀的质量；

（2）反应中消耗 $\text{NaOH}$ 的质量。

（已知：$M(\text{Mg(OH)}_2) = 58 \text{ g/mol}$，$M(\text{NaOH}) = 40 \text{ g/mol}$）

第 6 题 向 $200 \text{ mL}$ 含有 $\text{AgNO}_3$ 的溶液中，逐滴加入稀盐酸至恰好完全沉淀，过滤后得到白色沉淀 $\text{AgCl}$ 共 $2.87 \text{ g}$。计算：

（1）溶液中原有 $\text{Ag}^+$ 的物质的量；

（2）原 $\text{AgNO}_3$ 溶液的物质的量浓度。

（已知：$M(\text{AgCl}) = 143.5 \text{ g/mol}$，$M(\text{AgNO}_3) = 170 \text{ g/mol}$）

B 中：$\text{K}^+$、$\text{Na}^+$、$\text{NO}_3^-$、$\text{Cl}^-$ 两两组合，均不生成沉淀、气体或弱电解质，能大量共存，选 B。

C 中：$\text{Ba}^{2+}$ 与 $\text{CO}_3^{2-}$ 结合生成 $\text{BaCO}_3 \downarrow$，不能共存，排除 C。

D 中：$\text{H}^+$ 与 $\text{OH}^-$ 生成水（弱电解质），且 $\text{Fe}^{3+}$ 与 $\text{OH}^-$ 生成 $\text{Fe(OH)}_3 \downarrow$，不能共存，排除 D。

C 中 $\text{Na}_2\text{SO}_4$ 是强电解质，应拆开写成 $\text{Na}^+$ 和 $\text{SO}_4^{2-}$，不能保留分子式，排除。

D 中引入了旁观离子 $\text{Cl}^-$，且产物中出现 $\text{NaCl}$ 分子式（应拆开），写法错误，排除。

B 中：$\text{Ba}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow$，主要驱动力是“生成沉淀”，排除。

C 中：$\text{H}^+ + \text{OH}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O}$，水是弱电解质，主要驱动力是“生成弱电解质”，选 C。

D 中：$\text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \xrightarrow{\Delta} \text{NH}_3 \uparrow + \text{H}_2\text{O}$，产物有气体 $\text{NH}_3$ 逸出，主要驱动力是“生成气体”，排除。

B 中：铁是固体（不拆），稀硫酸拆成 $\text{H}^+$，生成 $\text{Fe}^{2+}$（铁与稀硫酸反应生成亚铁离子）和 $\text{H}_2 \uparrow$，写法正确，选 B。

C 中：$\text{AgCl}$ 是难溶物，不能溶于盐酸（$\text{AgCl}$ 不与盐酸反应），该方程式描述的反应不存在，排除 C。

D 中：$\text{Fe(OH)}_3$ 与 $\text{H}^+$ 反应，系数不平衡，应为 $\text{Fe(OH)}_3 + 3\text{H}^+ \rightarrow \text{Fe}^{3+} + 3\text{H}_2\text{O}$，排除 D。

由离子方程式，$\text{Mg}^{2+}$ 与 $\text{Mg(OH)}_2$ 物质的量之比为 $1:1$：

（2）求消耗 $\text{NaOH}$ 的质量：

由离子方程式，$\text{Mg}^{2+}$ 与 $\text{OH}^-$ 物质的量之比为 $1:2$：

$\text{NaOH}$ 完全电离，$1 \text{ mol}$ $\text{NaOH}$ 提供 $1 \text{ mol}$ $\text{OH}^-$，故：

生成 $\text{Mg(OH)}_2$ 沉淀 $17.4 \text{ g}$，消耗 $\text{NaOH}$ $24 \text{ g}$。

由离子方程式，$\text{Ag}^+$ 与 $\text{AgCl}$ 物质的量之比为 $1:1$：

（2）求 $\text{AgNO}_3$ 溶液的物质的量浓度：

$\text{AgNO}_3$ 完全电离，$1 \text{ mol}$ $\text{AgNO}_3$ 提供 $1 \text{ mol}$ $\text{Ag}^+$，故：

溶液体积为 $200 \text{ mL} = 0.2 \text{ L}$：

原 $\text{AgNO}_3$ 溶液的物质的量浓度为 $0.1 \text{ mol/L}$。