复分解反应

化学反应

复分解反应是由两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应，其实质是发生复分解反应的两种化合物在反应体系中（大部分情况为水溶液）交换离子，结合成难电离的沉淀、气体或弱电解质（最常见的为水），使反应体系中离子浓度降低，化学反应向着离子浓度降低的方向进行的反应。在这种反应中，原有化合物的化学键断裂，在产物中形成新的化学键。复分解反应常发生在酸、碱、盐之间。

概念

复分解反应是重要的四种基本化学反应类型之一（基本反应还包括化合反应、分解反应、置换反应），同时它也是酸、碱、盐之间相互反应的核心内容。

即：AB+CD=AD+CB

生成物中有沉淀或有气体或有弱电解质。复分解反应的特点：化合物反应物与生成物均为化合物，反应物相互交换成分，反应物和生成物的元素价态都不变。

实质

从宏观角度来说，反应能否发生是有特定条件的。对生成物而言，两种化合物之间进行成分交换后生成的另外两种化合物中必有沉淀、气体或弱电解质（例：H2O），从体系中脱离；对反应物而言，当反应物中没有酸时，要发生离子交换，需要反应物要均可溶于水，反应才能发生。依据概念和反应条件进行微观探析：复分解反应只是两种化合物之间相互交换离子成分，在反应前，反应物中各离子是以一定比例共存的，在反应前后各元素化合价不变，离子种类和个数不变，但随反应的持续发生，溶液中自由移动的离子浓度不断减小。即复分解反应是电解质在溶液中发生的离子间重新组合。当溶液中存在的某些离子能互相结合而使其浓度迅速减小的话，那么反应就向离子浓度减小的方向进行。

发生条件

复分解反应需生成物有沉淀、气体、水中至少有一种生成。反应物有酸可不溶，无酸都得溶。例如：

“反应物有酸可不溶”是指如果反应物中有酸参与，那么其他物质的水溶性可不考虑，反应时可以是沉淀，也可以是溶液。例如：

AgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

“无酸都得溶”是指如果反应物中没有酸，那么要求参与反应的物质都必须能溶于水，常是两种溶液进行反应。例如：

BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl

FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl

CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4

示例

复分解反应是指由两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应。复分解反应主要是酸、碱、盐之间发生的化学反应，某些金属氧化物跟酸也能发生复分解反应。即

AB+CD=AD+CB

(1)酸与碱的中和反应。例如：

HCI+NaOH=NaCl+H2O

H2SO4+2KOH=K2SO4+2H2O

CaO+2HCl=CaCl2+H2O

(2)碱与盐反应生成另一种碱和另一种盐。例如：

2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4

3KOH+FeCl3=3KCI+Fe(OH)3↓

(3)酸与盐反应生成另一种酸和另一种盐。例如：

BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl

(4)盐与盐反应生成另两种新盐。例如：

AgNO3+NaCI=AgCl↓+NaNO3

BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl

由此可见，酸碱中和反应一定是复分解反应，但复分解反应不一定是中和反应。

因为复分解反应只是离子间的相互交换，并没有化合价的变化，所以复分解反应一定不是氧化还原反应。如图所示为复分解反应与化合反应、分解反应、置换反应、氧化还原反应关系图：

溶解性与复分解反应

熟练掌握部分酸碱盐的溶解性，可据此快速判断一个复分解反应能否发生。

在实际应用中，溶解性表包括的物质较多，单纯记忆其溶解性就显得比较混乱。但只要将其归类，并找出表中的异同之处，编成口诀，那么，溶解性表的工具使用就会被很好的体现，且用途广泛。

注：此为20℃的情况。“溶”表示那种物质可溶于水，“不”表示不溶于水，“微”表示微溶于水，“挥”表示挥发性，“-”表示那种物质不存在或遇到水就分解了）溶解性表口诀1：

钾钠铵盐硝酸盐，均可溶于水中间。

硫酸盐中钡不溶，氯化盐中银不溶。

碳酸钾钠铵盐溶，氢氧钾钠钙钡溶。

溶解性表口诀2：

酸除硅酸全可溶，碱溶钾钠铵钡钙。

钾钠铵盐硝酸盐，全部溶解不困难。

氯化银和硫酸钡，两种沉淀记心间。

碳酸盐除钾钠铵，其余皆不溶于水。

溶解性表口诀3：

钾钠铵盐皆可溶，硝酸盐入水影无踪。

氯化物不溶氯化银，硫酸盐不溶硫酸钡。

碳酸盐只溶钾钠铵，可溶碱有四位钾钠和钙钡。

应用

1．复分解反应用于常见离子的检验

1）碳酸根离子/碳酸氢根离子的检验

滴加稀盐酸，现象：有气泡产生。将气体通入澄清石灰水，现象：生成白色浑浊。如：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑，NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。

如果需要进一步区分是碳酸根离子还是碳酸氢根离子，可直接将氢氧化钙溶液加入溶液中，有沉淀则为碳酸根离子（Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH），没有沉淀是碳酸氢根离子。

2）硫酸根离子的检验

滴加硝酸钡，现象：生成白色沉淀。滴加稀硝酸，现象：沉淀不溶解。如：Ba(NO3)2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaNO3。

3）氯离子的检验

滴加硝酸银，现象：生成白色沉淀。滴加稀硝酸，现象：沉淀不溶解。如：AgNO3+NaCl=AgCl↓+NaNO3。

4）铵根离子的检验

滴加氢氧化钠溶液，现象：有气泡产生。用红色石蕊试纸检验，现象：试纸变蓝。如：NaOH+NH4Cl=H2O+NaCl+NH3↑。

2．侯德榜制碱法

在中国化学工业史上，有一位杰出的科学家，他为祖国的化学工业事业奋斗终生，并以独创的制碱工艺闻名于世界，他就是侯德榜。侯德榜制碱就用了到复分解反应，方程式如下：

NH3+H2O+CO2=NH4HCO3（首先通入氨气，然后再通入二氧化碳）

NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓（NaHCO3↓溶解度最小，所以析出）

3.复分解电渗析技术

复分解电渗析(electrodialysis metathesis, EDM)是以电渗析技术为基础，利用阴、阳离子交换膜不同组合方式，使两种盐溶液中的阴离子和阳离子相互交换，形成2种新盐的过程。复分解电渗析技术与传统的仅有1个脱盐室和1个浓缩室的电渗析相区别，复分解电渗析有2个脱盐室和2个浓缩室。近年来，国内外已有不少研究人员将复分解电渗析技术应用到资源回收、高盐废水处理、污染零排放等过程，在无机盐合成、处理工业废水、海水淡化等方面具有一定的优越性。

4.烯烃复分解反应

复分解反应能够发生的三个条件（即生成物中有沉淀或有气体或有弱电解质），长期以来有效地指导了科学实验和生产实践。通过实践表明：反应中因温差或浓度的原因能析出一种物质或复盐，复分解反应也能发生。复分解反应不仅仅发生在酸碱盐中，在有机化学中也有复分解反应的应用，2005年诺贝尔化学奖授予了三位科学家，以表彰他们在烯烃复分解反应研究方面所取得的成绩。这三位科学家分别是法国石油学院的伊夫.肖万、美国麻省理工学院的罗伯特.格拉布和加利福尼亚州加州理工学院的理查德.施罗克。他们发现了烯烃复分解反应的“交换舞伴”的肖万机理，即：烯烃复分解反应是金属卡宾化合物的催化作用下，烯烃里的碳碳双键被拆散、交换、重组，形成新分子的过程。

综上所述，复分解反应在许多化学和生物化学过程中具有重要的应用。在实验室中，它们常用于合成新的化合物或分离混合物中的组分。在工业上，复分解反应用于生产化学品、药物、材料等。通过研究复分解反应，化学家们可以深入理解化学反应的机理和原理。这种理解对于开发新的反应过程、改进现有的化学合成方法以及探索新的应用领域非常重要。综上所述，复分解反应在化学、生物化学、环境科学和能源领域具有广泛的应用，对于推动科学和技术的发展起着重要作用。

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