化学离子反应思维导图
中心主题：化学离子反应
第一分支：核心概念
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1 电解质与非电解质
- 定义： 在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物。
- 本质： 自身能电离出自由移动的离子。
- 类别：
- 强电解质： 在水溶液中完全电离。
- 强酸： HCl, H₂SO₄, HNO₃, HClO₄, HBr, HI 等。
- 强碱： NaOH, KOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂ 等。
- 大多数盐： 如 NaCl, KNO₃, CuSO₄, BaCl₂ 等。
- 弱电解质： 在水溶液中部分电离，存在电离平衡。
- 弱酸： CH₃COOH (醋酸), H₂CO₃ (碳酸), H₂S (氢硫酸), HF 等。
- 弱碱： NH₃·H₂O (一水合氨), Cu(OH)₂, Fe(OH)₃ 等。
- 强电解质： 在水溶液中完全电离。
- 非电解质： 在水溶液和熔融状态下都不能导电的化合物。
- 举例： 非金属氧化物 (SO₂, CO₂, SiO₂)、大多数有机物 (蔗糖、酒精 CH₃CH₂OH)、部分气态氢化物 (NH₃)。
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2 电离
- 定义： 电解质在水溶液中或熔融状态下，离解成自由移动的阴离子和阳离子的过程。
- 表示方法： 电离方程式。
- 强电解质： 用“=”表示，如 NaCl = Na⁺ + Cl⁻
- 弱电解质： 用“⇌”表示，可逆，如 CH₃COOH ⇌ CH₃COO⁻ + H⁺
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3 离子反应
- 定义： 有离子参与的化学反应。
- 本质： 反应体系中离子浓度的减小。
第二分支：离子反应的类型与发生条件
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1 复分解反应 (最常见)
- 定义： 由两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应。
- 核心条件 (至少满足其一)：
- 生成沉淀 (↓)： 反应中有难溶性物质生成。
- 常见沉淀： BaSO₄, AgCl, CaCO₃, BaCO₃, Cu(OH)₂, Fe(OH)₃ 等。
- 生成气体 (↑)： 反应中有挥发性物质生成。
- 常见气体： CO₂ (碳酸盐与强酸), SO₂ (亚硫酸盐与强酸), H₂S (硫化物与强酸), NH₃ (铵盐与强碱)。
- 生成水 (H₂O)： 反应中有难电离的弱酸或弱碱生成。
- 典型： 强酸与强碱的中和反应，如 H⁺ + OH⁻ = H₂O。
- 生成沉淀 (↓)： 反应中有难溶性物质生成。
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2 氧化还原反应
- 定义： 有电子转移（化合价升降）的离子反应。
- 特征： 反应前后有元素的化合价发生变化。
- 举例：
- 置换反应：Zn + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂↑
- 部分化合/分解反应：2Fe³⁺ + Fe = 3Fe²⁺
- 原电池/电解池反应。
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3 络合反应
- 定义： 生成复杂离子（络合物或配离子）的反应。
- 特征： 离子结合形成更稳定的结构。
- 举例：
- Fe³⁺ + SCN⁻ = [Fe(SCN)]²⁺ (血红色溶液，用于检验 Fe³⁺)
- Ag⁺ + 2NH₃·H₂O = [Ag(NH₃)₂]⁺ + 2H₂O (银镜反应的基础)
第三分支：离子反应的表示方法
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1 离子方程式
- 定义： 用实际参加反应的离子符号来表示离子反应的式子。
- 书写步骤 (四步法)：
- 写： 写出正确的化学方程式。
- 拆： 将易溶于水、易电离的物质（强酸、强碱、可溶性盐）拆写成离子形式；难溶、难电离、气体、单质、氧化物等不拆。
- 删： 删去方程式两边不参加反应的离子（即“旁观者离子”）。
- 查： 检查原子守恒、电荷守恒，并注明反应条件（如“↑”、“↓”）。
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2 离子方程式的意义
- 表示某一个具体的反应： 如 Ba²⁺ + SO₄²⁻ = BaSO₄↓ (表示可溶性钡盐与可溶性硫酸盐的反应)。
- 表示一类反应： 如 H⁺ + OH⁻ = H₂O (表示强酸与强碱生成可溶性盐的中和反应)。
第四分支：离子反应的应用
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1 物质制备与提纯
- 除杂： 利用生成沉淀或气体除去杂质离子。
- 原则： 不引入新杂质；不减少主要物质；最好能将杂质离子转化为沉淀过滤除去。
- 示例： 除去 NaCl 溶液中的 Na₂SO₄ 杂质，可加入适量 BaCl₂ 溶液。
- 除杂： 利用生成沉淀或气体除去杂质离子。
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2 物质检验与鉴别
- 利用特征反应： 根据离子反应产生的特殊现象（沉淀、颜色变化、气体）来鉴别物质。
- Cl⁻ 的检验： 加 AgNO₃ 溶液，产生白色沉淀，再加稀硝酸沉淀不溶解。
- SO₄²⁻ 的检验： 先加稀盐酸酸化（排除 CO₃²⁻ 等干扰），再加 BaCl₂ 溶液，产生白色沉淀。
- NH₄⁺ 的检验： 加浓 NaOH 溶液并加热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。
- 利用特征反应： 根据离子反应产生的特殊现象（沉淀、颜色变化、气体）来鉴别物质。
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3 溶液中离子共存问题
- 定义： 在同一溶液中，离子之间不发生任何化学反应，可以大量共存。
- 不能共存的情况 (即能发生反应的情况)：
- 生成沉淀： 如 Ag⁺ 与 Cl⁻, Ba²⁺ 与 SO₄²⁻。
- 生成气体： 如 H⁺ 与 CO₃²⁻, NH₄⁺ 与 OH⁻。
- 生成水： 如 H⁺ 与 OH⁻。
- 发生氧化还原反应： 如 Fe³⁺ 与 I⁻, MnO₄⁻ (H⁺) 与 Fe²⁺。
- 发生双水解反应： 如 Al³⁺ 与 CO₃²⁻/HCO₃⁻/AlO₂⁻/ClO⁻ 等。
- 发生络合反应： 如 Fe³⁺ 与 SCN⁻。
第五分支：思维导图中心补充要点
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1 常见“不拆”物质清单
- 难溶物： CaCO₃, BaSO₄, AgCl, Cu(OH)₂ 等。
- 难电离物（弱电解质）： 弱酸、弱碱、水 (H₂O)。
- 气体： CO₂, SO₂, NH₃ 等。
- 单质： H₂, O₂, Fe, Cu 等。
- 氧化物： Na₂O, CaO, SiO₂, SO₂ 等。
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2 关键技巧与易错点
- “拆”的依据： 看物质在反应体系中的状态和性质，而不是其本身是否可溶，CaCO₃ 不溶于水，与盐酸反应时也不拆。
- “查”的必要性：
- 原子守恒： 反应前后各原子种类和数目相等。
- 电荷守恒： 反应前后离子所带正电荷总数等于负电荷总数，这是检验离子方程式是否正确的重要方法。
- “量”的问题： 当涉及“少量”、“过量”或“足量”时，离子方程式的书写会变得复杂，需要特别注意离子的配比关系。
- 示例： 少量 NaOH 滴入 Ca(HCO₃)₂ 溶液：Ca²⁺ + HCO₃⁻ + OH⁻ = CaCO₃↓ + H₂O
- 示例： 足量 NaOH 滴入 Ca(HCO₃)₂ 溶液：Ca²⁺ + 2HCO₃⁻ + 2OH⁻ = CaCO₃↓ + CO₃²⁻ + 2H₂O
如何使用这份思维导图
- 绘制与填充： 拿一张大纸，将“化学离子反应”写在中心，然后按照上述分支画出主干和分支，并填充关键内容，这个过程本身就是一次很好的复习。
- 关联记忆： 理解各个分支之间的联系。“电解质”是“离子反应”的基础，“离子方程式”是“离子反应”的表示方法，“应用”是“离子反应”价值的体现。
- 重点突破： 将“离子方程式的书写”和“离子共存”作为核心重点进行反复练习和应用。
- 查漏补缺： 对照这份导图，检查自己哪些知识点还不熟悉，然后进行专项巩固。
希望这份详细的思维导图能帮助你构建起清晰、完整的离子反应知识体系！
