高二化学教案-知识讲解_离子反应的应用(基础).doc

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1、离子反应的应用编稿：宋杰 审稿:张灿丽【学习目标】1、能列举出离子反应的应用实例，体会离子反应在生产、生活以及科学研究领域的重要应用价值；2、知道酸碱中和反应的实质是离子反应，利用酸碱中和反应原理通过滴定的方法可以测定强酸、强碱的浓度；3、了解酸碱中和滴定的原理，学会利用中和滴定法测定强酸、强碱的浓度。【要点梳理】要点一、离子的检验 常见阴离子的检验方法离子检验试剂实验现象化学方程式或离子方程式ClAgNO3溶液，稀HNO3生成白色沉淀，此沉淀不溶于稀HNO3Ag+Cl=AgClBrAgNO3溶液，稀HNO3生成淡黄色沉淀，此沉淀不溶于稀HNO3Ag+Br=AgBrI（1）AgNO3溶液，稀H

2、NO3生成黄色沉淀，此沉淀不溶于稀HNO3Ag+I=AgI（2）淀粉溶液，氯水溶液变蓝色Cl2+2I=2Cl+I2（I2遇淀粉变蓝）SO42稀盐酸，BaCl2溶液生成白色沉淀，此白色沉淀不溶于盐酸Ba2+SO42=BaSO4SO32BaCl2溶液，盐酸生成白色沉淀，此沉淀溶于盐酸，放出有刺激性气味的气体Ba2+SO32=BaSO3BaSO3+2H+=Ba2+H2O+SO2NO3试液浓缩后加浓H2SO4和铜片，加热有红棕色气体放出Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2H2O+2NO2PO43AgNO3溶液，稀HNO3生成黄色沉淀，此沉淀溶于稀HNO33Ag+PO43=Ag3PO4Ag3PO4

3、+3H+=3Ag+H3PO4CO32（1）BaCl2溶液，稀HNO3生成白色沉淀，此沉淀溶于稀HNO3，放出无色无刺激性气味的气体Ba2+CO32=BaCO3BaCO3+2H+=Ba2+H2O+CO2（2）盐酸，石灰水加入盐酸，放出无色、无味、使石灰水变浑浊的气体CO32+2H+=H2O+CO2Ca2+2OH+CO2=CaCO3+H2OHCO3BaCl2溶液，稀HNO3，石灰水不产生白色沉淀，放出无色、无味、使石灰水变浑浊的气体HCO3+H+=H2O+CO2Ca2+2OH+CO2=CaCO3+H2O常见阳离子的检验方法离子检验试剂实验现象化学方程式K+进行焰色反应实验火焰呈浅紫色（透过蓝色钴玻

4、璃观察）Na+进行焰色反应实验火焰呈黄色Al3+NaOH溶液先产生白色沉淀后沉淀溶解Al3+3OH=Al(OH)3Al(OH)3+OH=Al(OH)4Ba2+硫酸或硫酸盐溶液，稀HNO3产生不溶于稀HNO3的白色沉淀Ba2+SO42=BaSO4Fe3+（水溶液呈黄色）（1）KSCN溶液试液变红色Fe3+3SCN=Fe(SCN)3（2）NaOH溶液生成红褐色沉淀Fe3+3OH=Fe(OH)3Fe2+（水溶液呈浅绿色）NaOH溶液生成白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变成红褐色Fe2+2OH=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3H+紫色石蕊试液石蕊试液变红Cu2+（水溶液呈

5、蓝色）NaOH溶液生成蓝色沉淀Cu2+2OH=Cu(OH)2Ag+盐酸或氯化物溶液和稀HNO3生成不溶于稀HNO3的白色沉淀Ag+Cl=AgClNH4+NaOH溶液、加热产生刺激性气味气体，该气体使湿润的红色石蕊试纸变蓝NH4+OHNH3+H2O要点二、测定溶液中离子的浓度 1沉淀法。一定体积含待测定离子的溶液沉淀计算所测离子的浓度。2氧化还原滴定法。利用氧化还原反应原理，用已知准确浓度的离子通过滴定法来测定未知浓度的离子的浓度。如：溶液中MnO4的浓度可以用已知准确浓度的Fe2+溶液滴定的方法获得。3中和滴定法。（1）原理用已知浓度的酸（或碱）与未知浓度的碱（或酸）恰好完全反应，测出恰好中和

6、时二者的体积，由c (H+)V (H+)=c (OH)V (OH)即可计算出未知溶液的浓度。（2）主要仪器 酸式滴定管（不能盛放碱性溶液） 碱式滴定管（不能盛放酸性溶液、强氧化性溶液及有机溶剂） 锥形瓶、铁架台、滴定管夹等 （3）操作 以用已知浓度的盐酸（0.1000 molL1）滴定25.00 mL未知浓度的NaOH溶液，测定NaOH的物质的量浓度为例。图示如下。 a检查滴定管是否漏水。 b洗涤：用蒸馏水将滴定管、锥形瓶洗涤干净。 c润洗：用标准盐酸润洗酸式滴定管23次，用待测NaOH溶液润洗碱式滴定管23次。 d装液调整：酸式滴定管装盐酸标准液，碱式滴定管装NaOH待测液，至“0”刻度上方

7、23 cm处。 e调节活塞（碱式滴定管挤压玻璃球），赶走气泡使滴定管尖嘴部分充满溶液，并使液面处于“0”刻度（或“0”刻度以下某一刻度处），记录刻度（保留两位小数）。 f滴定：用碱式滴定管（或移液管）取一定体积的待测液于锥形瓶中，滴入23滴酚酞。用左手控制活塞，右手不断旋转振荡锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内溶液颜色，当滴入一滴盐酸溶液变至无色且半分钟内不再恢复红色，记下刻度。 g计算：重复滴定23次，取其平均值按下式计算：。 4物质的制备与纯化。 （1）物质的制备 离子反应可用于制备一些酸、碱、盐、气体等，如制备Ca(OH)2、FeSO4、CO2、SO2的反应原理如下： Ca2+2OH=Ca(OH)

8、2 Fe+2H+=Fe2+H2 CaCO3+2H+=Ca2+H2O+CO2 SO32+2H+=SO2+H2O （2）物质的纯化NaCl的精制粗盐中的主要成分是NaCl，此外还会有泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42等杂质，其纯化的过程如下。 粗盐水 盐水 精制食盐水 精制食盐 涉及到的离子方程式： Ba2+SO42=BaSO4 Mg2+2OH=Mg(OH)2 Ca2+CO32=CaCO3 Ba2+CO32=BaCO3 OH+H+=H2O CO32+2H+=H2O+CO2 5生活中的离子反应。 在生活中，离子反应随处可见。 （1）治胃酸过多，服用胃舒平成分A1(OH)3，其反应的离子方程式为Al(

9、OH)3+3H+=Al3+3H2O。 （2）硬水的形成与软化 硬水的形成 硬水是由于水中的二氧化碳与岩石中的碳酸钙和碳酸镁发生反应，生成可溶性碳酸氢盐而使Ca2+、Mg2+进入水中： CaCO3+CO2+H2O=Ca2+2HCO3 MgCO3+CO2+H2O=Mg2+2HCO3 硬水的软化 加热法：加热可以使HCO3分解成CO32、与Ca2+、Mg2+结合或沉淀。 Ca2+2HCO3CaCO3+CO2+H2O Mg2+2HCO3MgCO3+CO2+H2O 沉淀法：在硬水中加入Na2CO3等沉淀剂，使Mg2+、Ca2+转化为沉淀而除去。 Ca2+CO32=CaCO3 Mg2+2OH=Mg(OH)

10、2要点三、离子检验中误区警示 1检验某溶液中同时含有Cl和SO42，应先加入过量Ba(NO3)2溶液和稀HNO3，检验出SO42，过滤除去不溶物，再加入AgNO3溶液和稀HNO3检验Cl-，因为Ag2SO4也微溶于酸，对Cl的检验产生干扰。 2为了鉴定某盐中含SO32或CO32，可以直接加酸（非氧化性酸，如盐酸），根据放出气体的气味及与石灰水作用的现象等，判定气体是CO2或SO2，进而确定物质中含CO32或SO32。若加硝酸，因它的氧化性和SO32的还原性，它们之间因发生氧化还原反应有时会干扰检验，故最好使用盐酸，不用硝酸。 3灵活运用阴离子检验的知识，有时可以解决某些阳离子的鉴别问题。例如，

11、在一定条件下，可考虑用卤离子（如Cl）检出Ag+，用SO42检出Ba2+。 4使用AgNO3溶液和稀HNO3检验PO43时，若被检验的溶液本身酸性较强，在加AgNO3溶液之前，应加少量碱溶液（NaOH），再加入AgNO3溶液，否则，不能析出黄色沉淀。【典型例题】类型一、离子的检验 例1 对于某些离子的检验及结论一定正确的是（ ） A加入稀盐酸产生无色气体，将气体通入澄清石灰水中，溶液变浑浊，原溶液一定有CO32 B加入氯化钡溶液有白色沉淀产生，再加盐酸，沉淀不消失，原溶液一定有SO42 c加入氢氧化钠溶液并加热，产生的气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝，原溶液一定有NH4+ D加入碳酸钠溶液产生白色

12、沉淀，再加盐酸沉淀消失，原溶液一定有Ba2+【答案】C 【思路点拨】本题考查离子的检验，注意离子的特征反应。【解析】亚硫酸盐可与稀盐酸反应生成SO2气体，且SO2气体可使澄清石灰水变浑浊，A错；B项中加入氯化钡产生白色沉淀，且不溶于盐酸，该沉淀可能是硫酸钡，也可能是氯化银，B错；能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的只有氨气，故原溶液中含有NH4+，C正确；D项中原溶液也可能含有Ca2+，错误。 【总结升华】离子的检验要抓住离子的特征反应，对于多种离子均具有的反应，不能用于离子的检验。SO42的检验可在溶液中加入适量的盐酸，再加入BaCl2溶液，若产生沉淀，则含有SO42，还可以排除Ag+的存在。举一反

13、三： 【变式1】某溶液中含有较大量的Cl、CO32、OH三种阴离子，如果只取一次该溶液就能够分别将3种阴离子依次检验出来，下列实验操作顺序正确的是（ ） 滴加Mg(NO3)2溶液 过滤 滴加AgNO3溶液 滴加Ba(NO3)2溶液 A B C D 【答案】B【解析】先滴加Ba(NO3)2溶液，检验出CO32，并把CO32全部沉淀完全；滴加Mg(NO3)2溶液，检验出OH，并把OH沉淀完全；最后滴加AgNO3检验出Cl。【变式2】（2015 上海高考）某无色溶液含有下列离子中的若干种：H+、NH4+、Fe3+、Ba2+、Al3+、CO32、Cl、OH、NO3。向该溶液中加入铝粉，只放出H2，则溶

14、液中能大量存在的离子最多有A. 3种B. 4种C. 5种D. 6种【答案】C【解析】溶液为无色，可排除Fe3+；向该溶液中加入铝粉，只放出H2，可能是酸溶液，则CO32、OH不存在，NO3不产生氢气，则溶液中能大量存在的离子最多有5种。如果是强碱溶液，H+、NH4+、Al3+、不能大量共存，则溶液中能大量存在的离子最多也有5种。故选C。类型二、中和滴定 例2 某学生中和滴定实验的过程如下：取一支碱式滴定管；用蒸馏水洗净；立即加入待测的NaOH溶液；记录液面刻度读数；用酸式滴定管精确放出一定量标准酸溶液；置于未经标准酸液润洗的洁净锥形瓶中；加入适量蒸馏水；加入酚酞试液2滴；滴定时，边滴边摇荡；边

15、注视滴定管内液面的变化；当小心滴到溶液由无色变成粉红色时，即停止滴定；记录液面刻度读数；根据滴定管的两次读数得出NaOH溶液体积为22 mL。指出上述实验过程中的错误之处：_（用编号表示）。【思路点拨】本题考查的是酸碱中和滴定，在分析误差时，注意根据计算公式，从根本上分析问题所在。【答案】 【解析】根据题意可知，碱式滴定管盛装待测NaOH溶液，因此在用蒸馏水洗净碱式滴定管后，必须要用待测溶液润洗碱式滴定管23次，如果不润洗的话，那么由于管壁上有水珠的存在，使待测碱液浓度变小，故操作错误；在中和滴定时，眼睛要注视锥形瓶内溶液的颜色变化而不是注视滴定管内液面的变化，故操作有错误；用NaOH溶液滴定

16、标准酸溶液，以酚酞为指示剂时，应滴至溶液中无色变成粉红色并在半分钟内不再退去为止，而不是一变色就立即停止滴定，故操作有错误；在记录NaOH溶液体积时，为保持测量准确度，读数应记录到小数点后两位，不是记录整数值，故操作错误。 【总结升华】中和滴定误差判断的原则： 凡导致滴定液体积增大的因素都会使测定结果偏高。 凡导致滴定液体积减小的因素都会使测定结果偏低。 凡导致被滴定液体积增大的因素都会使测定结果偏高，如用被滴定液润洗锥形瓶。 凡导致被滴定液体积减小的因素都会使测定结果偏低，如摇动锥形瓶时有液体溅出。举一反三：【变式1】实验室现有3种酸碱指示剂，其pH变色范围如下甲基橙：3.14.4、石蕊：5

17、.08.0、酚酞：8.210.0，现用0.1000 molL1 NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液，反应恰好完全时，下列叙述中正确的是（ ） A溶液呈中性，可选用甲基橙或酚酞作指示剂 B溶液呈中性，只能选用石蕊作指示剂 C溶液呈碱性，可选用甲基橙或酚酞作指示剂 D溶液呈碱性，只能选用酚酞作指示剂 【答案】D 【解析】0.1000 molL1 NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液，反应恰好完全时，生成CH3COONa是强碱弱酸盐，因发生水解而使溶液显碱性，因此，应该选用在碱性范围内变色的酚酞作指示剂。 选择指示剂要求变色明显、灵敏，且指示剂的变色范围要尽可能与恰好完全反应时溶液

18、的pH接近。【变式2】(2015 广东高考)准确移取20.00mL某待测HCl溶液于锥形瓶中，用0.1000molL-1NaOH溶液滴定，下列说法正确的是 A滴定管用蒸馏水洗涤后，装入NaOH溶液进行滴定 B随着NaOH溶液滴入，锥形瓶中溶液PH由小变大 C用酚酞作指示剂，当锥形瓶中溶液由红色变无色时停止滴定 D滴定达终点时，发现滴定管尖嘴部分有悬滴，则测定结果偏小【答案】B【解析】A：滴定管用蒸馏水洗涤后，没有用标准液洗涤，装入NaOH溶液进行滴定会造成NaOH溶液的浓度变小，用量增多，结果偏大。B：酸中滴入碱，溶液的碱性增强，酸性减弱，溶液pH由小变大。C：用酚酞作指示剂，锥形瓶中溶液开始

19、是无色的，当锥形瓶中溶液由无色变红色，而且半分钟内不褪色时，证明滴定达到了滴定终点。D：滴定达终点时，发现滴定管尖嘴部分有悬滴，造成碱的用量偏多，则测定结果偏大。类型三、物质的分离提纯 例3 某同学设计如下实验方案，以分离KCl和BaCl2两种固体混合物。 试回答下列问题。 （1）B物质的化学式为_。 （2）该方案的明显失误是因某一步设计不当而使分离产物不纯，该步正确的方案应是_。 （3）若要测定原混合物中BaCl2的质量分数，除了要准确称量混合物的质量外，至少还要获得的数据是_的质量。【答案】（1）BaCl2（2）步骤应先在滤液中加过量盐酸，然后再蒸发、结晶得固体C （3）沉淀A或固体B 【

20、解析】（1）据已设计的分离路线知，加入过量K2CO3使BaCl2完全转化成BaCO3沉淀。将沉淀洗涤，与盐酸反应后经蒸发干燥得到固体B为BaCl2。 （2）加入过量K2CO3溶液后所得的滤液中有KCl和K2CO3，直接加热蒸发、结晶所得的固体C中有KCl和少量的K2CO3，因此步骤之前应先在滤液中加过量盐酸，使K2CO3转化为KCl后，再蒸发、结晶得到纯净的KCl。 （3）固体B（BaCl2）中的所有钡离子全部来源于原混合物，因此只要测得固体B或沉淀A的质量，据“钡量”守恒可确定BaCl2的质量分数。 【总结升华】分离提纯时，为了保证将混合物分离，时常要将其中的一种物质转化为另一种物质，使其转

21、化为沉淀或难挥发性的物质等，最后再使其还原。为保持其纯净，有时需要多次洗涤或多次蒸馏。举一反三：【变式1】为测定人体血液中Ca2+的含量，有人设计了如下方案： 血液样品样品溶液CaC2O4H2C2O4记录数据。 有关反应的化学方程式为Ca2+C2O42=CaC2O4，CaC2O4+H2SO4=CaSO4+H2C2O4，2KMnO4+5H2C2O4 +3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2+8H2O。 若血液样品为10 mL，为滴定生成的草酸耗0.5 mo1L1 KMnO4溶液1.20 mL，则这种血液中的含钙量为（ ） A2.8 gL1 B3 gL1 C6 gL1 D6.5 gL1【答案】C【解析】本题虽涉及三个反应，而计算中只要利用关系式就很容易确定结果。由所给出的反应可得关系式： 2KMnO4 5H2C2O4 5Ca2+ 2 mol 5 mol 0.5 molL11.20103 L n (Ca2+) =1.5103 mol 10 mL血液样品中含Ca2+的质量为1.5103 mol40 gmol1=6102 g，则1000 mL即1 L血液样品中含Ca2+的质量为6102 g100=6 g。