高中化学第3章物质在水溶液中的行为第4节第2课时离子反应的应用课件鲁科版选择性必修1

1、第2课时离子反应的应用第3章2021内容索引0102课前篇 素养初探课堂篇 素养提升素养目标1.了解酸碱中和滴定的原理,知道酸碱中和滴定中,溶液pH的突变是判断滴定终点的依据,了解指示剂的选择方法,形成变化观念与平衡思想。2.知道酸碱中和滴定的主要仪器及用途,掌握酸碱中和滴定的实验操作、数据处理、误差分析及其在定量测定中的迁移应用,培养科学探究与创新意识。3.知道离子反应在生活生产中的应用,培养科学态度与社会责任的化学核心素养。课前篇 素养初探必备知识一、物质检验与含量测定1.离子的检验可利用离子的特征反应来检验一些常见离子。待检验离子I-Fe3+试剂AgNO3溶液,稀硝酸KSCN溶液现象有不

2、溶于稀硝酸的黄色沉淀生成红色溶液离子反应I-+Ag+=AgIFe3+3SCN-=Fe(SCN)32.测定溶液中离子的浓度 (2)酸碱中和滴定:强酸中的H+浓度可以用已知准确物质的量浓度的强碱溶液滴定的方法求得。(3)氧化还原滴定法:如溶液中Mn 的浓度可用已知准确浓度的Fe2+溶液滴定求得。二、物质制备与纯化1.物质的制备(1)氯碱工业生产烧碱和氯气:2Cl-+2H2O 2OH-+H2+Cl2。(2)实验室制取CO2发生的离子反应:CaCO3+2H+=Ca2+H2O+CO2。2.物质的纯化(1)制高纯度的氯化钠:除去其中少量的S 、Mg2+、Ca2+,需要的试剂及加入的正确顺序一般是NaOH溶

3、液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、盐酸。(2)除去污水中的重金属离子:用沉淀剂将重金属离子转化为沉淀而除去,达到净水的目的。(3)从海水中提取CO2。利用如图所示装置从海水中提取CO2,有利于减少温室气体含量。a室为阳极,发生氧化反应,电极反应为2H2O-4e-=4H+O2,氢离子通过阳离子交换膜进入b室,发生的反应为H+HC =CO2+H2O,达到从b室中提取CO2的目的,c室是阴极,电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2,得到的气体是氢气,得到的溶液中含有NaOH,用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至接近装置入口海水的pH。三、生活中常见的离子反应1.胃酸过多的治疗(1)服

4、用小苏打片:反应的离子方程式为H+HC =CO2+H2O。(2)服用胃舒平:反应的离子方程式为Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O。2.硬水的形成及软化(1)硬水:自然界里含有Ca2+、Mg2+较多的水。(2)硬水的形成(暂时硬水)。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碳酸氢盐,使Ca2+、Mg2+进入水中而形成,主要反应的离子方程式为(3)硬水的软化。 沉淀法:在硬水中加入Na2CO3等沉淀剂也可以降低其中Mg2+、Ca2+浓度,起到软化硬水的作用。正误判断判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。(1)检验某溶液是否含有S 时,应取少量该溶液,依次加入BaCl2溶

5、液和稀盐酸。()(2)某溶液中加入CCl4,振荡、静置,分层后CCl4层显紫色,证明原溶液中存在I-。()(3)向某溶液中滴加稀NaOH溶液,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸不变蓝,原溶液中无N 。() (4)确定NaCl溶液中是否混有Na2CO3,取少量溶液滴加CaCl2溶液,观察是否出现白色沉淀。()(6)一支标有“20 、25 mL”字样的滴定管内装液体到刻度1.00 mL时,滴定管内液体的体积大于24.00 mL。()(7)中和滴定实验中,锥形瓶用蒸馏水洗净后即可使用,滴定管用蒸馏水洗净后,必须润洗后方可使用。()(8)可用25 mL碱式滴定管量取20.00 mL KMnO4溶液。

6、()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6) (7)(8)课堂篇 素养提升探究一离子的检验问题探究菠菜是我们日常生活中经常食用的蔬菜,菠菜中含有丰富的铁元素,那么,菠菜中含有的铁元素是以什么形态存在的呢?如何检验?提示铁在菠菜中的存在形态是三价铁,可以用KSCN溶液检验三价铁。 深化拓展1.常见阳离子的检验(1)常规检验法。用NaOH溶液能检验出Cu2+、Fe3+、Fe2+、Al3+、N 。Cu2+产生蓝色沉淀Fe3+产生红褐色沉淀Fe2+先产生白色沉淀,然后迅速变成灰绿色,最终变为红褐色Al3+产生白色沉淀,继续加入NaOH溶液,白色沉淀又会溶解N共热,生成使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体焰色

7、试验。用焰色试验可检验出溶液中的K+和Na+。 K+火焰呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)Na+火焰呈黄色(2)特殊检验法。 Fe3+加入KSCN溶液呈红色Fe2+加入KSCN溶液无明显现象,再滴加新制氯水后溶液呈红色2.常见阴离子的检验(1)利用酸碱指示剂检验。 (2)利用盐酸和其他试剂检验。 加入BaCl2或CaCl2溶液后生成白色沉淀,再加稀盐酸沉淀溶解,并放出无色无味的气体。先加入足量稀盐酸,无沉淀生成,再加入BaCl2溶液,产生白色沉淀。 加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加稀盐酸,放出无色有刺激性气味且能使品红溶液褪色的气体。(3)利用AgNO3(HNO3酸化)溶液检验。 (4)利用某

8、些特征反应检验。I-:滴入淀粉溶液和氯水,溶液变蓝色。素能应用典例1(2020辽宁瓦房店高级中学高二期末)某强酸性溶液X中可能含有中的若干种,现取X溶液进行连续实验,实验过程及产物如下:下列说法正确的是() D.沉淀I只有Al(OH)3 答案B (2)对含多种离子的溶液进行离子检验时需要选择合适的顺序。 变式训练1-1下列关于离子检验叙述正确的是()A.向某溶液中加入足量稀硫酸,无明显现象,再加入AgNO3溶液,出现白色沉淀,则溶液中有Cl-B.向某溶液中滴加浓硫酸,将产生的气体通入品红溶液中,品红褪色,则溶液中一定有C.用洁净的铂丝蘸取某溶液在火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色,则溶液

9、中有K+D.在某溶液中,先加入足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成;再加入足量稀盐酸,沉淀不溶解,则证明该溶液中含答案C 解析硫酸银也是不溶于水的白色沉淀,不能说明含有Cl-,A错误;B项反应中有二氧化硫生成,也可能是浓硫酸被还原为二氧化硫,不能说明含有S ,错误;观察钾的焰色必须透过蓝色钴玻璃,C正确;D项也可能含有Ag+,错误。变式训练1-2甲、乙、丙、丁四种易溶于水的物质,分别由 的不同阳离子和阴离子各一种组成。已知:将甲溶液分别与其他三种物质的溶液混合,均有白色沉淀生成;0.1 molL-1乙溶液中H+的浓度大于0.1 molL-1;向丙溶液中滴入AgNO3溶液有不溶于稀硝酸的白色沉淀生

10、成。下列结论不正确的是()A.甲溶液含有Ba2+B.乙溶液含有SC.丙溶液含有Cl-D.丁溶液含有Mg2+答案D 解析根据可知,乙溶液为H2SO4溶液;根据可知,只有Ba(OH)2才能与 反应均产生白色沉淀,所以甲为Ba(OH)2;根据可知,丙溶液中含有Cl-,则丙为MgCl2,丁为NH4HCO3,D项错误。探究二酸碱中和滴定问题探究1.现在有一瓶失去标签的盐酸,为了测出其真实浓度,请设计实验方案并分析方案的可行性。提示可利用气体法、沉淀法、pH试纸法、中和法等测定该盐酸的浓度。气体法难以准确测量气体的体积,沉淀法操作麻烦,pH试纸法不够准确,中和法具有可行性。2.滴定终点时酸的物质的量与碱的

11、物质的量相等且溶液的pH=7吗?提示不是。酸碱完全反应时,酸提供的H+与碱提供的OH-的物质的量相等。即n(H+)=n(OH-),但是酸的物质的量与碱的物质的量不一定相等,且滴定终点是靠酸碱指示剂的颜色变化判断的,常用的酸碱指示剂甲基橙或酚酞变色时pH不等于7。3.滴定管在装反应液之前,是否需要用待装液润洗?锥形瓶在装待测液前,是否需要用待测液润洗?提示滴定管在装反应液之前,需要用待装液润洗;锥形瓶在装待测液前,不能用待测液润洗。深化拓展1.实验原理在中和反应中虽然表面上没有明显现象,但pH发生很大变化,在滴定过程中会发生pH突变而使指示剂颜色发生变化,通过溶液颜色来判定终点,主要用于测定酸或

12、碱的浓度。计算公式:c(H+)V(H+)=c(OH-)V(OH-)2.仪器酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、锥形瓶。(1)酸式滴定管:可盛放酸性溶液、强氧化性溶液,不能盛放碱性溶液,因为碱性物质易腐蚀玻璃,致使玻璃活塞无法打开。碱式滴定管:可盛放碱性溶液,不能盛放酸性溶液、强氧化性溶液,因为酸性和强氧化性物质易腐蚀橡胶。(2)滴定管的上端都标有规格大小、使用温度、0刻度;滴定管的精确度为0.01 mL。3.实验操作(以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例)(1)滴定前的准备。滴定管:查漏洗涤润洗装液调液面记读数。锥形瓶:洗涤注液(待测液)记读数加指示剂。润洗时:滴定管要用所要盛装的溶液润洗

13、23次,锥形瓶禁止用所装溶液润洗;调液面时:调节活塞(或挤压玻璃球),赶走气泡使滴定管尖嘴部分充满溶液,并使液面处于“0”刻度以下某一刻度处。记读数时:视线与溶液凹液面最低处相平,记录到0.01位。加指示剂:加入23滴指示剂(酚酞溶液)。(2)滴定。左手控制活塞,右手不断摇动锥形瓶,眼睛注视锥形瓶内溶液颜色及滴定流速。(3)终点判断。等到滴入最后一滴标准盐酸,溶液由红色变至无色且半分钟内不恢复红色,视为滴定终点。(4)记录终点读数。4.数据处理将上述操作重复23次,求出用去标准盐酸体积的平均值,根据5.中和滴定误差分析酸碱中和滴定的误差分析关键是根据c(待)= 进行分析,计算中V(待)与c(标

14、)均为确定值,只有V(标)影响着c(待)的计算结果,故在误差分析时应归结为各种操作对V(标)的影响:若V(标)增大,实验结果偏高;若V(标)减小,实验结果偏低。具体影响结果如下表: 产生误差的操作滴定结果仪器洗涤产生的误差锥形瓶用蒸馏水洗净后又用待测液润洗偏高滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗偏高滴定管未用待测液润洗偏低读数带来的误差用滴定管量取待测液,先俯视后仰视偏低用滴定管量取待测液,先仰视后俯视偏高用标准液滴定前后,先俯视后仰视偏高用标准液滴定前后,先仰视后俯视偏低操作不当产生的误差盛标准液的滴定管滴定前有气泡,滴定后无气泡偏高盛待测液的滴定管量取前有气泡,量取后无气泡偏低滴定过程中,振

15、荡锥形瓶时,不小心将溶液溅出偏低滴定结束时滴定管尖端挂一滴液体未滴入偏高素能应用典例2(2020辽宁抚顺六校协作体高二期末)用酸式滴定管准确移取25.00 mL某未知浓度的盐酸置于一洁净的锥形瓶中,然后用0.200 0 molL-1的氢氧化钠溶液(指示剂为酚酞溶液)滴定。滴定结果如下所示:滴定次数NaOH溶液起始读数NaOH终点读数第一次0.10 mL18.60 mL第二次0.30 mL19.00 mL(1)准确配制0.200 0 molL-1的氢氧化钠溶液250 mL,需要的主要仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外,还必须用到的玻璃仪器有。(2)根据以上数据可以计算出盐酸的物质的量浓度为 molL-1

16、。(保留4位有效数字)(3)用0.200 0 molL-1标准氢氧化钠溶液滴定待测盐酸,滴定时左手控制碱式滴定管的玻璃球,右手不停摇动锥形瓶,眼睛注视,直到滴定终点。(4)达到滴定终点的标志是。(5)以下操作可能造成测定结果偏高的是(填字母代号)。A.未用标准液润洗碱式滴定管B.滴定终点读数时,俯视滴定管的刻度,其他操作均正确C.盛装未知液的锥形瓶用蒸馏水洗过,未用待测液润洗D.滴定到终点读数时发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液答案(1)250 mL容量瓶、胶头滴管(2)0.144 8(3)锥形瓶内溶液颜色的变化(4)滴入最后一滴NaOH溶液,溶液颜色由无色变为浅红色,且半分钟内不恢复原色(5)AD

17、解析(1)中和滴定按照检漏、洗涤、润洗、装液、滴定等顺序操作,使用的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外,还必须选用250 mL容量瓶、胶头滴管。(3)用0.20 molL-1标准氢氧化钠溶液滴定待测盐酸,滴定时左手控制碱式滴定管的玻璃球,右手不停摇动锥形瓶,眼睛注视锥形瓶中溶液颜色变化,便于及时判断滴定终点。(4)本实验是用NaOH溶液滴定盐酸,用酚酞溶液作指示剂,所以终点时的现象是溶液由无色变为浅红色,且在半分钟内不褪色。易错警示 (1)中和滴定时选择指示剂应注意以下几个方面:指示剂的变色范围越窄越好,由于石蕊溶液变色范围较宽,且在滴定终点时颜色的变化不易观察,所以在中和滴定中不采用。强酸和强碱中和

18、时,酚酞溶液和甲基橙溶液都可以作为指示剂。(2)滴定终点的判断:当滴入最后一滴标准液,溶液颜色突变,且半分钟内不恢复原色,即为滴定终点,读数并记录。滴定终点是根据指示剂的颜色变化来确定的,滴定终点时酸和碱并不是恰好完全反应。但在滴定过程中pH的变化有一个突变的过程,而指示剂的变色范围恰好在突变范围内,所以用指示剂指示的终点与恰好反应的点十分接近,误差很小。变式训练2-1(2020辽宁丹东高二期末)利用间接酸碱滴定法可测定Ba2+的含量,实验分两步进行。步骤:移取x mL一定浓度的Na2CrO4溶液置于锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用b molL-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V0 m

19、L。步骤:移取y mL BaCl2溶液置于锥形瓶中,加入x mL与步骤相同浓度的Na2CrO4溶液,待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用b molL-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V1 mL。滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管,“0”刻度位于滴定管的(填“上方”或“下方”)。BaCl2溶液的浓度为 molL-1,若步骤中滴加盐酸时有少量待测液溅出,Ba2+浓度测量值将(填“偏大”或“偏小”)。变式训练2-2用中和滴定法测定某烧碱样品的纯度,试根据实验回答下列问题:(1)准确称量8.2 g含有少量中性易溶杂质的样品,配成500 mL待测溶液。称量时,样品可放在(填编号字母)称量。

20、A.小烧杯中B.洁净纸片上C.托盘上(2)滴定时,用0.200 0 molL-1的盐酸来滴定待测溶液,不可选用(填编号字母)作为指示剂。A.甲基橙B.石蕊C.酚酞(3)滴定过程中,眼睛应注视;在铁架台上垫一张白纸,其目的是。(4)根据下表数据,计算被测烧碱溶液的物质的量浓度是 molL-1,烧碱样品的纯度是。 滴定次数待测溶液的体积/mL标准酸溶液的体积滴定前的刻度/mL滴定后的刻度/mL第一次10.000.4020.50第二次10.004.1024.00答案(1)A(2)B(3)锥形瓶内溶液颜色的变化便于观察锥形瓶内液体颜色的变化,减小滴定误差(4)0.400 097.56%解析(1)称量氢

21、氧化钠等易潮解、腐蚀性强的试剂时,样品应放在小烧杯中。(2)酸碱中和滴定时,一般应选甲基橙、酚酞等颜色变化较明显的指示剂,石蕊在酸或碱溶液中颜色变化不明显,造成误差较大。素养脉络随堂检测1.酸碱恰好完全中和时()A.酸所能提供的H+与碱所能提供的OH-的物质的量相等B.溶液呈现中性C.酸与碱的物质的量浓度相等D.酸与碱的物质的量一定相等答案A解析由酸碱中和反应的实质可知酸碱恰好完全中和时,酸所能提供的H+与碱所能提供的OH-的物质的量相等,A正确;酸碱恰好中和时生成的盐有可能水解显一定的酸性或碱性,B不正确;由于酸碱的体积未知,酸、碱各是几元的也未知,所以C、D错误。2.下列实验中,由于错误操

22、作导致所测出的数据一定偏低的是()A.用量筒量取液体时,俯视读数B.用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液,酸式滴定管未用标准盐酸润洗,所测出的碱液的浓度值C.同一滴定实验,一般要做三次,取三次实验的平均值进行计算,但某同学只做了一次D.滴定管装标准溶液进行滴定,达到滴定终点时,俯视读数答案D解析用量筒量取液体,若读数时俯视,会使所读取的数值大于液体的实际体积,故A不符合题意;滴定管未用标准盐酸润洗,会导致浓度偏低,所消耗体积偏大,则测定结果偏大,故B不符合题意;中和滴定实验中如果只做一次,可能会造成实验误差,但不能确定是偏高还是偏低,C不符合题意;达到滴定终点时,俯视读数,则读数偏小,消耗的标

23、准液体积偏小,结果偏低,D符合题意。3.下列叙述不正确的是()A.向某溶液中加入稀盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,该溶液一定是碳酸盐溶液B.向某溶液中滴加盐酸酸化无明显现象,再滴加BaCl2溶液出现白色沉淀,说明该溶液中一定有SC.向某溶液中加入浓NaOH溶液,加热后生成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体,说明该溶液中一定含有ND.向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,该溶液中一定含Fe2+答案A 4.(2020陕西西安中学高二上学期期末)某研究小组为测定食用白醋中醋酸的含量进行如下操作,正确的是()A.用碱式滴定管量取一定体积的待测白醋放入锥形瓶中B.

24、称取4.0 g NaOH放到1 000 mL容量瓶中,加水至刻度,配成1.00 molL-1 NaOH标准溶液C.用NaOH溶液滴定白醋,使用酚酞作指示剂,溶液颜色恰好由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色时,为滴定终点D.滴定时眼睛要注视着滴定管内NaOH溶液的液面变化,防止滴定过量答案C解析白醋是一种酸,则应该用酸式滴定管量取一定体积的待测白醋放入锥形瓶中,A操作错误;称取4.0 g NaOH放到小烧杯中溶解,恢复至室温时转移到1 000 mL容量瓶中,加水至刻度,配成1.00 molL-1 NaOH标准溶液,B操作错误;用NaOH溶液滴定白醋,使用酚酞作指示剂,溶液颜色恰好由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色时,为滴定终点,现象明显易观察,C操作正确;滴定时眼睛要注视着锥形瓶内溶液的颜色变化,D操作错误。5.某化工厂排放的污