複分解反應

四大基本反應類型之一

複分解反應是由兩種化合物互相交換成分,生成另外兩種化合物的反應,其實質是發生複分解反應的兩種化合物在水溶液中交換離子,結合成難電離的沉澱、氣體或弱電解質(最常見的為水),使溶液中離子濃度降低,化學反應向著離子濃度降低的方向進行的反應。

概念


複分解反應是重要的四種基本化學反應類型之一,同時它也是酸、鹼、鹽相互反應的核心內容。
即:AB+CD=AD+CB
生成物中有沉澱或有氣體或有水。這是能夠觀察到的宏觀現象,生成沉澱、氣體或水都會使溶液中離子濃度減小,反應沿著正向進行。複分解反應的特點:化合物反應物與生成物均為化合物;相交換,反應物相互交換成分;價不變,反應物,生成物的化合價都不變。

實質


從宏觀角度來說,反應能否發生是有特定條件的。對生成物而言,兩種化合物之間進行成分交換後生成的另外兩種化合物中必有水、氣體或沉澱;對反應物而言,當反應物中沒有酸時,反應物要均可溶於水時反應才能發生。
依據概念和反應條件進行微觀探析:複分解反應只是兩種化合物之間相互交換離子成分,反應前反應物中各離子是以一定比例共存的,在反應前後各元素化合價不變,離子種類和個數不變,但隨反應的持續發生,溶液中自由移動的離子濃度不斷減小。即複分解反應是電解質在溶液中發生的離子間相互反應。當溶液中存在的某些離子能互相結合而使其濃度迅速減小的話,那麼離子就向減小離子濃度的方向進行。

發生條件


複分解反應共可以分為以下五種類型,實質上,除了對生成物有要求外,複分解反應的發生對反應物也有一定的要求,即當反應物中沒有酸時,反應物要均可溶於水,現歸納對比如下:
①酸+金屬氧化物→鹽+水
②酸+鹼→鹽+水
③酸+鹽→新酸+新鹽
④鹼+鹽→新鹼+新鹽(反應物要均可溶於水)
⑤鹽+鹽→新鹽+新鹽(反應物要均可溶於水)
複分解反應能夠發生的三個條件(即生成物中有沉澱或有氣體或有水),長期以來有效地指導了科學實驗和生產實踐。通過實踐表明:反應中因溫差或濃度的原因能析出一種物質或復鹽,複分解反應也能發生。
複分解反應不僅僅發生在酸鹼鹽中,在有機化學中也有複分解反應的應用,2005年諾貝爾化學獎授予了三位科學家,以表彰他們在烯烴複分解反應研究方面所取得的成績。這三位科學家分別是法國石油學院的伊夫.肖萬、美國麻省理工學院的羅伯特.格拉布和加利福尼亞州加州理工學院的理查德.施羅克。他們發現了烯烴複分解反應的“交換舞伴”的肖萬機理,即:烯烴複分解反應是金屬卡賓化合物的催化作用下,烯烴里的碳碳雙鍵被拆散、交換、重組,形成新分子的過程。

相關示例


複分解反應是指由兩種化合物互相交換成分,生成另外兩種化合物的反應。複分解反應主要是酸、鹼、鹽之間發生的化學反應,某些金屬氧化物跟酸也能發生複分解反應。即
AB+CD=AD+CB
(1)酸與鹼的中和反應。例如:
HCI+NaOH=NaCl+H2O
H2SO4+2KOH=K2SO4+2H2O
(2)鹼與鹽反應生成另一種鹼和另一種鹽。例如:
2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4
3KOH-+FeCl3=3KCI+Fe(OH)3↓
(3)酸與鹽反應生成另一種酸和另一種鹽。例如:
BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCI
(4)鹽與鹽反應生成另兩種新鹽。例如:
AgNO3+NaCI=AgCl↓+NaNO3
BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl
可見,中和反應一定是複分解反應,但複分解反應不一定是中和反應。

應用


熟練掌握部分酸鹼鹽的溶解性,可據此快速判斷一個複分解反應能否發生。在實際應用中,溶解性表包括的物質較多,單純記憶其溶解性就顯得比較混亂。但只要將其歸類,並找出表中的異同之處,編程口訣,那麼,溶解性表的工具使用就會被很好的體現,且用途廣泛。
常見物質溶解性
陽離子\陰離子OHNO3ClSO4CO3
H溶、揮溶、揮溶、揮
NH4溶、揮
K
Na
Ba
Ca
Mg
Al-
Mn
Zn
Fe
Fe-
Cu-
Ag-
(註:此為20℃的情況。“溶”表示那種物質可溶於水,“不”表示不溶於水,“微”表示微溶於水,“揮”表示揮發性,“-”表示那種物質不存在或遇到水就分解了)
溶解性表口訣1:
鉀鈉銨鹽硝酸鹽,均可溶於水中間。
硫酸鹽中鋇不溶,氯化鹽中銀不溶。
碳酸鉀鈉銨鹽溶,氫氧鉀鈉鈣鋇溶。
溶解性表口訣2:
酸除硅酸全可溶,鹼溶鉀鈉銨鋇鈣。
鉀鈉銨鹽硝酸鹽,全部溶解不困難。
氯化銀硫酸鋇,兩種沉澱記心間。
碳酸鹽除鉀鈉銨,其餘皆不溶於水。

複分解反應總結


複分解反應是兩種化合物互相交換成分生成另外兩種化合物的反應。其實質是兩種化合物在溶液中發生離子互換,即同時互換陽離子或同時互換陰離子。可簡記為AB+CD=AD+CB
複分解反應的本質是溶液中的離子結合成難電離的物質(如水)、難溶的物質(如沉澱)或揮發性氣體,而使複分解反應趨於完成。為了準確判別複分解反應的發生,必須熟記常見酸、鹼、鹽的溶解性表,正確地運用物質的溶解性。
1.方法指導:
對複分解反應的理解必須抓住概念中的“兩種化合物”和“互相交換成分”這兩個關鍵詞。酸、鹼、鹽溶液之間發生的反應一般是兩種化合物相互交換成分而形成的,即參加反應的化合物在水溶液中發生電離形成自由移動的離子,離子間重新組合成新的化合物,因此酸、鹼、鹽溶液之間的反應一般都是複分解反應。
2.複分解反應發生的條件
複分解反應的發生是需要一定條件的。下面就從反應物和生成物兩個方面,用以下四類具體的反應來分析複分解反應發生的條件。
(1)酸+鹽→新酸+新鹽
反應物中酸必須是可溶的(鹽是否可溶沒有關係),但生成物中至少有一種物質是氣體或沉澱或水。
氯化鋇和硫酸反應【BaCl2+H2SO4====BaSO4↓+2HCl】
● 碳酸鈣和鹽酸反應【2HCl+CaCO3====CaCl2+H2O+CO2↑】
(2)酸+鹼→鹽+水,反應物中有一種可溶就可以發生反應。
● 硫酸和氫氧化銅反應【H2SO4+Cu(OH)2====CuSO4+2H2O】
● 鹽酸和氫氧化鈉反應【NaOH+HCl====NaCl+H2O】
(3)鹽+鹽→新鹽+新鹽,只需要一種可溶就可能反應,且生成物的兩種鹽中至少有一種是沉澱。
硫酸鈉和氯化鋇反應【Na2SO4+BaCl2====2NaCl+BaSO4↓】
● 氯化鈉和硝酸銀反應【NaCl+AgNO3====AgCl↓+NaNO3】
(4)鹽+鹼→新鹽+新鹼,只需要一種可溶就可能反應,生成物中至少有一種是沉澱或氣體(只有氨鹽跟鹼反應才能生成氣體)。
氫氧化鈉和硫酸銅反應【2NaOH+CuSO4====Na2SO4+Cu(OH)2↓】
● 硫酸鈉和氫氧化鋇反應【Na2SO4+Ba(OH)2====BaSO4↓+2NaOH】
● 氫氧化鈉和氯化銨反應【NaOH+NH4Cl====NaCl+NH3↑+H2O】