3.4.2 离子反应的应用 教学案

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1、第 2课时 离子反应的应用学习目标：1.了解常见阳离子和阴离子的检验方法。(重点)2.理解利用酸碱中和滴定法测强酸、强碱溶液浓度的原理、方法和误差分析。(难点)3.通过离子反应在生产、生活中的广泛应用，体会化学在人类生产、生活中的作用和贡献。自 主 预 习探 新 知1物质检验与含量测定(1)离子检验利用离子的特征反应来检验一些常见离子。如利用 Fe3 与 SCN 反应生成血红色溶液检验 Fe3 ，离子方程式为Fe3 3SCN =Fe(SCN)3(血红色)；利用 I 与 Ag 反应生成黄色沉淀检验 I ，离子方程式为 Ag I =AgI(黄色)。(2)测定溶液中离子的浓度沉淀法：如溶液中 SO

2、的浓度，用 Ba2 将其转化为 BaSO4沉淀，再称量沉淀质量24求得。酸碱中和滴定法：强酸溶液中 H 的浓度可以用已知准确浓度的强碱溶液滴定的方法获得。氧化还原滴定法：如溶液中 MnO 的浓度可以用已知准确浓度的 Fe2 溶液滴定获得。42物质制备与纯化(1)物质的制备：离子反应可以用于制备一些酸、碱、盐、气体等。氯碱工业生产烧碱和氯气的离子方程式：2Cl 2H 2O 2OH Cl 2H 2。= = = = =通 电 实验室制取 CO2的离子方程式：CaCO32H =Ca2 CO 2H 2O。(2)物质的纯化制高纯度的氯化钠：除去其中少量的 SO 、Mg 2 、Ca 2 ，需要引入的试剂离子

3、分24别为 Ba2 、OH 、CO 。除去污水中的重金属离子：将其转化为沉淀而除去。233生活中的离子反应(1)胃酸过多的治疗服用胃舒平主要成分是 Al(OH)3，离子反应为 Al(OH)33H =Al3 3H 2O。服用小苏打片，离子方程式为 HCO H =CO2H 2O。3(2)硬水及其软化硬水的含义：自然界里含 Ca2 、Mg 2 较多的水。硬水的形成：水中的二氧化碳与岩石中的 CaCO3和 MgCO3发生反应生成可溶性碳酸氢盐而使 Ca2 、Mg 2 进入水中形成，离子方程式为CaCO3CO 2H 2O=Ca2 2HCO ，MgCO 3CO 2H 2O=Mg2 2HCO 。3 3硬水的

4、软化方法a加热法：加热可使 HCO 分解，生成的 CO 与 Ca2 、Mg 2 结合成沉淀，发生反3 23应如下：Ca2 2HCO =CaCO3CO 2H 2O，3Mg2 2HCO =MgCO3CO 2H 2O。3b加沉淀剂法：在硬水中加入 Na2CO3等沉淀剂也可以降低水中 Ca2 、Mg 2 的浓度，发生反应如下：Ca2 CO =CaCO3，23Mg2 CO =MgCO3。23基础自测1判断对错(对的在括号内打“”，错的在括号内打“”。)(1)能使石灰水变浑浊的无色无味气体一定是 CO2。( )(2)中和滴定时为了节省时间，不需要重复 23 次实验。( )(3)可以用铁粉除去 FeCl3中

5、的 FeCl2。( )(4)治疗胃酸过多的胃药中含有烧碱。( )(5)用石灰水鉴别 NaHCO3和 Na2CO3。( )(6)用 BaCl2溶液鉴别 Na2SO4和 Na2CO3。( )(7)用足量稀硝酸除去铁粉中的 Cu。( )(8)将混有 HCl的 CO2通入饱和 NaHCO3溶液中除去 HCl。( )提示 (1)(2) 为了减少滴定误差，须进行 23 次实验。(3) Fe2FeCl 3=3FeCl2，无法除去 FeCl2。(4) 烧碱具有强腐蚀性。(5) NaHCO 3、Na 2CO3与石灰水均产生 CaCO3沉淀。(6) BaCl 2溶液与 Na2SO4、Na 2CO3均产生白色沉淀。

6、(7) Fe、Cu 均溶于足量的稀硝酸。(8)2下列有关反应方程式正确的是( )A实验室制备 Al(OH)3：Al 3 3OH =Al(OH)3B实验室制氨气：NH OH NH3H 2O4 = = = = C实验室制取 Cl2：MnO 24HCl Mn2 Cl 22Cl 2H 2O= = = = D除去 FeCl3中含有的 FeCl2：2Fe 2 Cl 2=2Fe3 2Cl D A 项，应为 Al3 3NH 3H2O=Al(OH)33NH ；B 项，应为 2NH4ClCa(OH) 24CaCl22NH 32H 2O；C 项，应为= = = = MnO24H 2Cl Mn2 Cl 22H 2O。

7、= = = = 3下列解释事实的方程式准确的是 ( )A测 0.1 molL1 氨水的 pH为 11：NH 3H2O=NH OH 4B碳酸钠溶液显碱性：CO H 2O=HCO OH 23 3C钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极被氧化：Fe3e =Fe3D向污水中投放明矾，生成能凝聚悬浮物的胶体：Al 3 3H 2O Al(OH)3(胶体)3H D 0.1 molL 1 NH3H2O的 pH11，说明 NH3H2O不完全电离，若完全电离pH13，A 错；CO 水解是可逆反应，B 错；铁发生吸氧腐蚀时负极反应生成的是23Fe2 ，C 错；明矾能够凝聚悬浮物是因为生成了 Al(OH)3胶体，反应的离子方程

8、式为Al3 3H 2O Al(OH)3(胶体)3H ，D 对。合 作 探 究攻 重 难离子的检验1.常见阴离子的检验离子 鉴定方法 产生现象 OH在试管中取少量试液滴加紫色石蕊(或无色酚酞)试液；用玻璃棒蘸取试液于红色石蕊试纸紫色石蕊试液变蓝(或酚酞变红)；红色石蕊试纸变蓝Cl在试管中取少量试液，滴加 AgNO3溶液，再加稀HNO3生成白色沉淀，不溶于稀HNO3Br在试管中取少量试液，滴加 AgNO3溶液，再加稀HNO3生成浅黄色沉淀，不溶于稀HNO3I在试管中取少量试液，滴加 AgNO3溶液，再加稀HNO3生成黄色沉淀，不溶于稀HNO3CO23在试管中取少量试液，先加 BaCl2产生白色沉淀

9、，另取少量溶液于试管中加入稀盐酸或稀硝酸，将生成的气体通入澄清的石灰水产生无色、无味的气体，此气体能使澄清的石灰水变浑浊SO24 在试管中，取少量试液，滴加盐酸无明显现象，再 生成白色沉淀加 BaCl2SO23在试管中，取少量试液，先加 BaCl2产生白色沉淀，另取少量溶液加盐酸生成气体，把气体通入品红溶液生成无色有刺激性气味的气体，品红溶液退色2.常见阳离子的检验离子 鉴定方法 产生现象NH4在试管中，取少量试液，加浓 NaOH微热，用润湿的红色石蕊试纸靠近管口有刺激性气味，使润湿的红色石蕊试纸变蓝Al3在试管中取少量试液加适量 NaOH溶液；加过量 NaOH溶液有白色絮状沉淀；上述沉淀消失

10、Fe3在试管中取少量试液，加 KSCN溶液；在试管中取少量试液，加入 NaOH溶液溶液呈血红色；产生红褐色沉淀Fe2 在试管中取少量试液加入 NaOH溶液生成白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色思考交流下面是对溶液中有无 SO 检验的实验方案，请评价各方案是否严密？分别说明理由。241方案甲：试液 白色沉淀 沉淀不溶解 BaCl2溶 液 足 量 稀 HNO3 提示 不严密。如果试液中含有 Ag (或 Pb2 、Hg 2 )而不含 SO ，当加入 BaCl224时同样产生白色沉淀，并且加入稀 HNO3后沉淀不溶解，故方案甲不严密(Ag 等干扰)。2方案乙：试液 无沉淀 白色沉淀 足 量 稀

11、HCl BaCl2溶 液 提示 严密。只有含 SO 的无色透明溶液才会出现此方案的现象，故方案乙严密。243方案丙：试液 无沉淀 白色沉淀 足 量 稀 HNO3 Ba NO3 2 提示 不严密。如果试液中含有 SO 而不含 SO ，当加入足量稀 HNO3溶液后，23 24SO 被氧化成 SO ，再加入 Ba(NO3)2试液后出现不溶于稀 HNO3的白色沉淀，故方案丙23 24不严密(SO 干扰)。23对点训练题组 1 物质的检验1有关溶液中所含离子的检验，下列判断正确的是( )A加入 AgNO3溶液后生成的白色沉淀不溶于稀盐酸，则原溶液中一定有 Cl 存在B加入氨水时生成白色沉淀，当氨水过量时

12、白色沉淀消失，则原溶液中一定有 Al3存在C加入 NaOH溶液并加热，有能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体生成，则原溶液中一定有 NH 存在4D加入盐酸有能使澄清石灰水变浑浊的气体生成，则原溶液中一定有大量的 CO 存23在C 若原溶液中含有 CO ，Ag 2CO3与盐酸反应会转化为 AgCl，A 项不正确；Al(OH) 323不溶于氨水，B 项不正确；该溶液中还可能有 HCO 、HSO 或 SO ，D 项不正确。3 3 232如图是某学生设计的探究铁及其化合物的某些化学性质的流程图。下列有关叙述正确的是( )Fe2O3 HCl 甲 溶 液 足 量 Fe粉 乙 溶 液 NaOH 丙A反应的离子方

13、程式为 Fe2O36H =2Fe3 3H 2OB检验乙溶液中的金属阳离子可用 KSCN溶液C反应可制得一种红褐色的胶体D物质丙在空气中能稳定存在A A 项，甲、乙、丙分别为 FeCl3、FeCl 2和 Fe(OH)2，Fe 2O3溶于酸生成 Fe3 ，A 项正确。B 项，KSCN 溶液可检验 Fe3 ，不能检验 Fe2 ，B 项错误。C 项，Fe(OH) 2为白色沉淀，C项错误。D 项，Fe(OH) 2不稳定，在空气中易被氧化为 Fe(OH)3，D 项错误。题组 2 物质推断3某白色粉末由两种物质组成，为鉴别其成分进行如下实验：取少量样品加入足量水仍有部分固体未溶解；再加入足量稀盐酸，有气泡产

14、生，固体全部溶解；取少量样品加入足量稀硫酸有气泡产生，振荡后仍有固体存在。该白色粉末可能为( ) ANaHCO 3、Al(OH) 3 BAgCl、NaHCO 3CNa 2SO3、BaCO 3 DNa 2CO3、CuSO 4C A 项中，NaHCO 3、Al(OH) 3加入足量水中，NaHCO 3溶解，Al(OH) 3不溶解；加入稀盐酸，固体全部溶解，且有气泡产生；NaHCO 3、Al(OH) 3均能与 H2SO4反应，最后不会有固体剩余。B 项中，NaHCO 3溶于水，AgCl 不溶于水，加入足量稀盐酸，AgCl 仍不溶解。C 项中 Na2SO3溶于水，BaCO 3不溶于水，BaCO 3能溶于

15、稀盐酸：BaCO32HCl= =BaCl2H 2O CO2，Na 2SO3、BaCO 3均能与稀 H2SO4反应：Na2SO3H 2SO4=Na2SO4SO 2 H 2O、BaCO 3H 2SO4=BaSO4H 2OCO 2。D 项中，CuSO 4和 Na2CO3都能溶于稀硫酸。4某无色透明溶液中，可能含有以下离子中的若干种：K 、Mg 2 、Al 3 、Fe 2 、Ba 2 、NO 、SO 、CO 、I 和 Cl ，取该溶液进行如下实验：3 24 23将溶液滴在 pH试纸上，呈红色。将少许溶液浓缩后加入铜片和硫酸，有无色气体逸出，通入空气则立即变成红棕色。取少许溶液滴入 BaCl2溶液，则产

16、生白色沉淀。取实验中的澄清溶液，滴入 AgNO3溶液，产生不溶于稀 HNO3的白色沉淀。另取少许溶液，滴入 NaOH溶液，有白色沉淀生成，当 NaOH过量时，又有部分白色沉淀溶解。根据以上现象判断原溶液中( )A肯定不存在的离子是 Ba2 、Fe 2 、CO 、I 23B肯定存在的离子是 Al3 、SO 、Cl 、NO 、Mg 224 3C不能作出判断的离子是 KD以上判断都不正确A 无色透明溶液中无 Fe2 ；说明溶液呈酸性，可判断无 CO ；可以判断有 NO23；结合，酸性溶液中 NO 有强氧化性，可判断无还原性较强的 I ；中产生白色3 3沉淀，溶液中应该有 SO ，进而推断溶液中无 B

17、a2 ；滴入 BaCl2溶液，引入了24Cl ；中检验出的 Cl 不一定是原溶液的；沉淀部分溶解，可确定有 Al3 、Mg 2 。综上所述，溶液中一定有 Mg2 、Al 3 、NO 、SO ，可能有 K 、Cl ，一定无3 24Fe2 、Ba 2 、CO 、I 。23酸碱中和滴定滴定操作(以标准盐酸滴定待测氢氧化钠溶液为例)：(1)滴定前的准备滴定管：检漏洗涤润洗装液排气泡调液面记录。锥形瓶：注碱液记读数加指示剂。 (2)滴定(3)终点判断等到滴入最后一滴标准液，指示剂变色，且半分钟内不变色，视为滴定终点并记录消耗标准液的体积。思考交流1滴定管 a、b 的名称分别是什么？提示 a 是酸式滴定管

18、，b 是碱式滴定管。2为什么酸式滴定管不能用来盛装碱液，碱式滴定管不能盛放酸性溶液？提示 酸式滴定管有磨砂的玻璃活塞，容易被碱液腐蚀。碱式滴定管有橡胶管，容易被酸性溶液腐蚀。3滴定管和量筒读数时有什么区别？提示 滴定管的“0”刻度在上面，越往下刻度值越大，而量筒无“0”刻度，并且越往上刻度越大。记录数据时滴定管一般到 0.01 mL，而量筒仅为 0.1 mL。4中和滴定原理是酸的物质的量与碱的物质的量相等时，二者恰好反应吗？提示 不是。酸碱完全反应时， n(H ) n(OH )，但酸与碱的物质的量不一定相等，因为酸有一元酸、多元酸之分，碱也有一元碱和多元碱之别。5用盐酸滴定氨水，选什么作指示剂

19、？怎样描述滴定终点？提示 可选择甲基橙作指示剂，滴定终点时溶液由黄色变为橙色且半分钟内不再变化。6酸碱恰好完全反应的点与滴定终点是否相同？提示 不相同。酸碱恰好完全反应是指酸与碱按照物质系数恰好完全反应，酸和碱都不剩余，此时溶液可能为中性，也可能为酸性或碱性；而滴定终点是指指示剂颜色恰好变化的点，二者不相同。酸碱恰好完全反应与滴定终点特别接近，在一般科学研究中不会造成大的误差。对点训练题组 1 酸碱中和滴定教师备选在盐酸滴定 NaOH溶液的实验中，用甲基橙作指示剂，滴定到终点时，溶液的颜色变化是( )A由黄色变为红色B由黄色变为橙色C由橙色变为红色D由红色变为橙色B 甲基橙在 NaOH溶液中显

20、黄色，滴定到终点时，由黄色变为橙色。1下列有关叙述正确的是( )A下端连有橡胶管的滴定管为酸式滴定管B在进行滴定时，左手操作锥形瓶，右手操作滴定管C滴定前应排除滴定管尖嘴部分的气泡D滴定过程中两眼应注意滴定管内液面的变化C A 选项中所指滴定管是碱式滴定管；B 选项中应右手操作锥形瓶，左手操作滴定管；D选项，滴定过程中两眼应观察锥形瓶内颜色的变化。2用已知浓度的 NaOH溶液测定某 H2SO4溶液的浓度，参考下图，判断表中组合正确的是( )选项锥形瓶中溶液滴定管中溶液选用指示剂选用滴定管A 碱液 酸液 石蕊 乙B 酸液 碱液 酚酞 甲C 碱液 酸液 甲基橙 甲D 酸液 碱液 石蕊 甲C 甲为酸

21、式滴定管，乙为碱式滴定管，若锥形瓶中装入一定体积的 NaOH溶液(标准液)，则选用甲滴定管装 H2SO4溶液，若锥形瓶中装入一定体积的 H2SO4溶液(待测液)，则选用乙滴定管装 NaOH溶液。题组 2 酸碱中和滴定的有关计算及误差分析3常温下，用 0.1 molL1 的 HCl溶液滴定未知浓度的 a mL NaOH稀溶液，滴定至终点时，消耗 HCl溶液 b mL。此时溶液中OH 是( ) A110 7 molL1 B0 molL 1C无法计算 D molL10.1baA 由于进行的是一元强酸与一元强碱的中和滴定实验，故当滴定至终点时，溶液呈中性，常温下溶液的 pH为 7，OH 110 7 m

22、olL1 。4下列实验操作一般不会引起误差的是( )A酸碱中和滴定时，用待测液润洗锥形瓶B酸碱中和滴定时，用冲洗干净的滴定管盛装标准溶液C用 NaOH标准溶液滴定未知浓度的稀盐酸，实验时不小心多加了几滴酚酞指示剂D用标准盐酸滴定未知浓度的 NaOH稀溶液，实验结束时，酸式滴定管尖嘴部分有气泡，实验开始时无气泡C A 项，锥形瓶不能用待测液润洗，否则使消耗的标准溶液体积偏大，从而使所测浓度偏大。B 项，冲洗干净的滴定管无论是用于盛装标准溶液，还是用于量取待测液，都必须用待装溶液润洗 23 次，否则会将标准溶液或待测液稀释，引起误差。C 项，在滴定过程中，指示剂多加了几滴，一般不影响实验结果。D

23、项，实验开始时酸式滴定管中无气泡，实验结束时有气泡，会导致所读取的 V(HCl)偏小，依据 V(HCl)c(HCl) V(NaOH)c(NaOH)，可知所测得的 c(NaOH)偏小。教师备选室温下，用 0.1 molL1 的 NaOH溶液滴定 0.1 molL1 的盐酸，若到达滴定终点时不慎多加了 1滴 NaOH溶液(1 滴溶液的体积约为 0.05 mL)，继续加水至溶液的体积为 50 mL，所得溶液的 pH是( )A4 B7.2 C10 D11.3C 由题意知溶液中 c(OH ) 110 4 molL1 ，则 pH10。0.1 molL 10.0510 3L5010 3L根据公式 c 待 进

24、行中和滴定的误差分析时，应注意操作错误会使公式中的c标 V标V待哪些数据发生变化，从而判断最终结果出现的误差。如配制标准溶液时，溶质的损失会使标准溶液浓度偏低，进而在滴定时，会使消耗的标准溶液体积偏大，导致测定结果偏大；量取待测液时读数偏小，会使测得的待测液浓度偏大。当 堂 达 标固 双 基1准确量取 24.90 mL高锰酸钾溶液，可选用的仪器是( )A50 mL 量筒 B10 mL 量筒C50 mL 酸式滴定管 D50 mL 碱式滴定管C KMnO 4具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管中的橡胶管，而量筒只能精确到 0.1 mL，故应选用 50 mL的酸式滴定管。2下列操作对应的离子方程式不正确的

25、是( )A漂白粉溶液中通入过量的 CO2：Ca 2 2ClO 2CO 22H 2O=Ca(HCO3)22HClOB硫酸亚铁的酸性溶液中加入 H2O2溶液：2Fe 2 H 2O22H =2Fe3 2H 2OC碳酸氢钙溶液中加入少量的氢氧化钠溶液：Ca 2 HCO OH =CaCO3H 2O3D硫酸工业的尾气处理中用氨水吸收过量的 SO2：NH 3H2OSO 2=NH HSO4 3A Ca(HCO 3)2为易溶性盐，在离子方程式中应拆分。3能将分别含有 Cu2 、Fe 3 、Al 3 、Mg 2 、NH 、Na 、Fe 2 等离子的七种硫酸盐溶4液一次鉴别开来的是 ( )ANaOH 溶液 BKSC

26、N 溶液CNaHCO 3溶液 DNH 3H2O溶液A 加入 NaOH溶液后分别会看到蓝色沉淀、红褐色沉淀、先有白色沉淀后溶解、白色沉淀、气体、无明显现象、先有白色沉淀后迅速变为灰绿色最后变为红褐色。NH 3H2O不能区分 Al3 和 Mg2 以及 NH 和 Na 。44水体中的含氮化合物是引起富营养化的主要污染物，分析监测水体中的硝酸(盐)和亚硝酸(盐)含量，控制水体中的含氮污染物，对水资源的循环利用意义重大。(1)亚硝酸(HNO 2)是一种弱酸，其电离平衡常数的表达式为_。(2)水体中亚硝酸的含量可以利用 KI溶液进行分析测定。该测定反应中，含氮的生成物可以是 NO、N 2O、NH 2OH、

27、NH 3等。NH 2OH中，氮元素的化合价为_。某水样中含有亚硝酸盐，加入少量稀硫酸酸化后，用 KI溶液测定，且选用淀粉溶液作指示剂，反应中含 N的生成物为 NO，反应的离子方程式为_，其中氧化产物为_(写化学式)。取 20 mL含 NaNO2的水样，酸化后用 0.001 mol/L的 KI标准溶液滴定(反应中含 N的生成物为 NO)，滴定前和滴定后的滴定管内液面高度如图所示，由此可知水样中 NaNO2的浓度为_mg/L。解析 (1)亚硝酸的电离方程式为 HNO2NO H ，因此其电离平衡常数 Ka2。(2)根据化合物中所有元素的化合价代数和为 0可知，NH 2OH中氮元素的H NO2HNO2化合价为1。亚硝酸具有氧化性，被 I 还原，生成 NO，I 被氧化为 I2。由滴定前后的滴定管读数可知消耗的 KI标准溶液为 2.00 mL，反应的关系式为 NaNO2HNO 2I ，故n(NaNO2) n(I )2.0010 3 L0.001 mol/L210 6 mol，则水样中 NaNO2的浓度为2106 mol69 g/mol0.02 L6.910 3 g/L6.9 mg/L。答案 (1) (2)1 2HNO 22I 2H =I22NO2H 2O I 2 H NO2HNO26.9