的双取代,双置换或复分解反应是一个在其中发生两种化合物之间的双离子交换,而无需其中任何被氧化或还原。这是最基本的化学反应之一。
新键是由离子之间的巨大静电吸引力形成的。同样,该反应有利于最稳定物质的形成,主要是水分子。下图显示了双取代反应的一般化学方程式。
初始化合物AX和BY通过交换“其伙伴”而反应,从而形成两个新化合物:AY和BX。当且仅当A和Y的亲和力比A和B高,或者BX键比BY的键更稳定时,才会发生此反应。由于该反应是简单的离子交换,因此离子均不会获得或失去电子(氧化还原反应)。
因此,如果A是化合物AX中带有+1电荷的阳离子,它将在化合物AY中具有相同的+1电荷。其余的“字母”也是如此。这种类型的反应是酸碱反应和沉淀物形成的支持。
种类
中和
强酸与强碱反应生成可溶性盐和水。当酸或碱中的一种弱时,所产生的盐不会被完全电离。即在能够水解的水性介质中。同样,酸或碱可以用盐中和。
以上可以再次由化学方程式用字母AXBY表示。然而,由于布朗斯台德酸度由H表示只+和OH -离子,这些然后来代表字母A和Y:
HX + BOH => HOH + BX
该化学方程式对应于中和作用,中和作用只是HX酸与BOH碱之间产生HOH(H 2 O)和BX盐的反应,它们可能或不溶于水。
它的骨架可以根据化学计量系数或酸的性质(如果是有机或无机的)而变化。
沉淀
在这种类型的反应中,一种产物不溶于通常为水性的介质中,并沉淀(固体从溶液的其余部分沉降)。
该方案如下:将两种可溶性化合物AX和BY混合,然后沉淀其中一种产物AY或BX,这取决于溶解度规则:
AX + BY => AY(s)+ BX
AX + BY => AY + BX(s)
如果AY和BX均不溶于水,则呈现最强静电相互作用的一对离子将沉淀出来,这可以定量地反映在它们的溶解度常数(Kps)值上。
但是,在大多数沉淀反应中,一种盐可溶,而另一种沉淀。两种反应-中和沉淀-可以在相同的物质混合物中发生。
例子
例子1
HCl(水溶液)+ NaOH(水溶液)=> H 2 O(l)+ NaCl(水溶液)
这是什么反应?盐酸与氢氧化钠反应,生成水和氯化钠。由于NaCl非常易溶于水介质,并且还形成了水分子,因此实施例1中的反应是中和反应之一。
例子2
Cu(NO 3)2(aq)+ Na 2 S(aq)=> CuS(s)+ 2NaNO 3(aq)
无论是ħ +也不是OH -离子的存在在该反应中,也不是在化学方程式的右手侧上的水分子。
硝酸铜(II)或硝酸铜与硫化钠交换离子。硫化铜不溶,与硝酸钠(一种可溶性盐)不同,它会沉淀。
Cu(NO 3)2溶液是带蓝色的,而Na 2 S 溶液是带黄色的。当两者混合时,颜色消失并且CuS沉淀,这是一种黑色固体。
例子3
CH 3 COOH(水溶液)+ NaOH(水溶液)=> CH 3 COONa(水溶液)+ H 2 O(l)
同样,这是另一个中和反应。乙酸与氢氧化钠反应形成乙酸钠盐和水分子。
与示例1不同,乙酸钠不是完全离子化的盐,因为阴离子会被水解:
CH 3 COO - (水溶液)+ H 2 O(升)<=> CH 3 COOH(水溶液)+ OH - (水溶液)
例子4
2HI(水溶液)+ CaCO 3(s)=> H 2 CO 3(水溶液)+ CaI 2(水溶液)
在该反应中-尽管似乎没有被中和-但氢碘酸与石灰石完全反应生成碳酸和碘化钙。此外,放热(放热反应)将碳酸分解为二氧化碳和水:
H 2 CO 3(水溶液)=> CO 2(g)+ H 2 O(l)
总体反应如下:
2HI(水溶液)+ CaCO 3(s)=> CO 2(g)+ H 2 O(l)+ CaI 2(水溶液)
另外,碱性盐碳酸钙可中和氢碘酸。
例子5
AgNO 3(水溶液)+ NaCl(水溶液)=> AgCl(s)+ NaNO 3(水溶液)
硝酸银与氯化钠交换离子,从而形成不溶性盐氯化银(白色沉淀)和硝酸钠。
例子6
2H 3 PO 4(水溶液)+ 3Ca(OH)2(水溶液)=> 6H 2 O(l)+ Ca 3(PO 4)2(s)
磷酸被氢氧化钙中和,从而形成不溶性盐磷酸钙和六摩尔水分子。
这是两种类型的双取代反应的一个例子:酸的中和和不溶性盐的沉淀。
例子7
K 2 S(水溶液)+ MgSO 4(水溶液)=> K 2 SO 4(水溶液)+ MgS(s)
硫化钾与硫酸镁反应,将溶液中的S 2–和Mg 2+离子聚集在一起,形成不溶性硫化镁盐和可溶性硫酸钾盐。
例子八
Na 2 S(水溶液)+ HCl(水溶液)→NaCl(水溶液)+ H 2 S(克)
硫化钠中和盐酸,生成氯化钠和硫化氢。
在该反应中,不会形成水(与最常见的中和反应不同),而是形成非电解分子硫化氢,其腐烂鸡蛋的气味非常难闻。H 2 S以气态形式从溶液中逸出,其余物质保持溶解状态。
参考文献
- 惠特顿,戴维斯,佩克和斯坦利。化学。(第8版)。CENGAGE Learning,第150-155页。
- Quimicas.net(2018)。双重取代反应的例子。取自2018年5月28日,来自:quimicas.net
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- 可汗学院。(2018)。双重置换反应。取自2018年5月28日,从:khanacademy.org
- Helmenstine,Anne Marie博士 (2016年5月8日)。双重置换反应定义。取自2018年5月28日,来自:Thoughtco.com