高中化学高考一轮复习一轮复习 离子反应的理解与应用 教学设计2023届高三化学一轮复习

《离子反应的理解与应用》教学设计一、课程标准1.认识离子反应及其发生的条件；2.结合实例书写离子方程式；3.了解常见离子的检验方法。二、主要内容：(1)离子方程式的书写、(2)离子方程式的正误判断、(3)离子大量共存的判断、(4)溶液中离子的推断（一）离子方程式的书写1.离子方程式书写应注意的问题：(1)分析实际参加反应的离子；(2)易溶且易电离的物质（可溶性强电解质，包括强酸、强碱、可溶性盐）以实际参加反应的离子符号表示；(3)多元弱酸的酸式酸根不能拆写成离子形式，如HCO3-、HS－、HSO3-等；(4)微溶物的澄清溶液要写成离子形式，呈浑浊状态或沉淀时要写成化学式，如澄清石灰水表示为“Ca2++2OH-”，而石灰乳表示为“Ca(OH)2”。2.类型I—与“量”有关的离子方程式（1）与“量”有关的离子反应=1\*GB3①OH-CO32-HCO3-CO32-HCO3-CO2=2\*GB3②Al3+Al(OH)3AlO2-AlO2-Al(OH)3Al3+=3\*GB3③Cu2+Cu(OH)2Cu(NH3)42+=4\*GB3④HNO3Fe(NO3)3Fe(NO3)2【例题1】(1)Ca(OH)2溶液与少量CO2反应的离子方程式：Ca2++2OH-+CO2=CaCO3↓+H2OCa(OH)2溶液与过量CO2反应的离子方程式：OH-+CO2=HCO3-(2)AlCl3溶液与少量NaOH溶液反应的离子方程式：Al3++3OH-=Al(OH)3↓AlCl3溶液与过量NaOH溶液反应的离子方程式：Al3++4OH-=AlO2-+2H2O(3)稀HNO3与少量Fe反应的离子方程式：Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O稀HNO3与过量Fe反应的离子方程式：3Fe+8H++2NO3-=3Fe2++2NO↑+4H2O【例题2】Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液反应至恰好中和的离子方程式：Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2OBa(OH)2溶液与NaHSO4溶液反应至Ba2+恰好沉淀完全的离子方程式：Ba2++OH-+H++SO42-=BaSO4↓+H2O【讲解】在该反应中Ba2+与SO42-反应生成BaSO4沉淀，H+与OH-反应生成水分子。反应恰好中和时，H+与OH-恰好完全反应，因此Ba(OH)2与NaHSO4的物质的量之比为1:2。书写离子方程式时，2molH+与2molOH-反应生成2molH2O，1molBa2+与2molSO42-反应，生成1molBaSO4。反应至Ba2+恰好沉淀完全时，Ba2+与SO42-恰好完全反应，因此Ba(OH)2与NaHSO4的物质量之比为1:1。书写离子方程式时，1molBa2+与1molSO42-反应，生成1molBaSO4，1molH+与1molOH-反应生成1molH2O。【例题3】Ca(OH)2溶液与少量NaHCO3溶液反应的离子方程式：Ca2++OH-+HCO3-=CaCO3↓+H2OCa(OH)2溶液与过量NaHCO3溶液反应的离子方程式：Ca2++2OH-+2HCO3-=CaCO3↓+CO32-+2H2O【讲解】在该反应中OH-与HCO3-反应生成CO32-和H2O。当溶液中有两组离子发生反应时，主要类型是酸式盐与碱的反应，书写离子方程式时，按照“少定多变”的原则，将少量的物质设为1mol，根据少量物质中离子的物质的量，确定过量物质中实际参加反应的离子的物质的量。Ca(OH)2与少量NaHCO3反应时，HCO3-的物质量设为1mol，根据HCO3-的物质量确定参加反应的OH-的物质的量为1mol，1molHCO3-与1molOH-反应生成1molCO32-和1molH2O，1molCO32-与1molCa2+反应生成1molCaCO3。Ca(OH)2与过量NaHCO3反应时，Ca(OH)2的物质量设为1mol，即1molCa2+和2molOH-参加反应，根据OH-的物质量确定参加反应的HCO3-的物质的量为2mol，2molOH-与2molHCO3-反应生成2molCO32-和2molH2O，1molCO32-与1molCa2+反应生成1molCaCO3。（2）类型II—与反应顺序有关的离子方程式【例题1】(1)FeBr2溶液与少量Cl2反应的离子方程式：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-FeBr2溶液与过量Cl2反应的离子方程式：2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-【讲解】注意：还原性顺序：Fe2+>Br-。该反应中Cl2氧化Fe2+生成Fe3+，Cl2氧化Br-生成Br2。根据还原性顺序：Fe2+>Br-，Cl2先氧化Fe2+再氧化Br-。FeBr2与少量Cl2反应时，Cl2只能氧化FeBr2中的Fe2+，即2molFe2+与1molCl2反应生成2molFe3+和2molCl-。FeBr2与过量Cl2反应时，Cl2可以全部氧化FeBr2中的Fe2+和Br-，即2molFe2+、4molBr-与3molCl2反应，生成2molFe3+、2molBr2和6molCl-。(2)FeBr2溶液与等物质的量Cl2反应的离子方程式：2Fe2++2Br-+2Cl2=2Fe3++Br2+4Cl-【讲解】FeBr2与等物质的量的Cl2反应时，2molFe2+与1molCl2反应生成2molFe3+和2molCl-。根据Fe2+的物质的量确定FeBr2和Cl2的物质的量均为2mol，第一步反应剩余的1molCl2与2molBr-反应生成1molBr2和2molCl-。将两步反应的离子方程式合并，即2molFe2+、2molBr-与2molCl2反应，生成2molFe3+、1molBr2和4molCl-。【例题2】NH4Al(SO4)2溶液中滴加NaOH溶液依次发生反应的离子方程式(1)Al3++3OH-=Al(OH)3↓(2)NH4++OH-=NH3·H2O(3)Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O【讲解】根据图像判断，第一步反应：Al3+与OH-反应生成Al(OH)3，第二步反应：NH4+与OH-反应生成NH3·H2O，第三步反应：Al(OH)3与OH-反应生成AlO2-和H2O。若不根据图象，我们如何判断反应顺序？先写出发生的三个反应的离子方程式，再判断反应顺序。若假设第一步反应：NH4+与OH-反应生成NH3·H2O，Al3+与NH3·H2O继续反应生成Al(OH)3，由此推断出第一步反应：Al3+与OH-反应生成Al(OH)3。若假设第二步反应：Al(OH)3与OH-反应生成AlO2-和H2O，NH4+与AlO2-发生双水解反应，生成NH3·H2O和Al(OH)3，由此推断出第二步反应：NH4+与OH-反应生成NH3·H2O。（3）类型III—氧化还原反应离子方程式氧化还原离子方程式的书写方法：第1步，写出有化合价变化的反应物和生成物，即氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物；第2步，根据化合价升高降低总数相等，配平氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物的化学计量数；第3步，根据溶液的酸碱性，用H+或OH-配平电荷；第4步，根据原子守恒配平其它物质，一般是H2O。【例题1】酸性条件下，NaHSO3将废液中的Cr2O72-还原成Cr3+的离子方程式：3HSO3-+Cr2O72-+5H+=3SO42-+2Cr3++4H2O【讲解】该反应中，HSO3-作还原剂生成SO42-，Cr2O72-作氧化剂生成Cr3+。第1步，写出HSO3-与Cr2O72-反应，生成SO42-和Cr3+。第2步，根据化合价升高降低总数相等，确定HSO3-的化学计量数为3，Cr2O72-的化学剂量数为1，SO42-的化学计量数为3，Cr3+的化学计量数为2。第3步，在方程式的左边用5个H+配平电荷。第4步，在方程式右边用4个H2O配平。【例题2】碱性条件下，Fe(NO3)3溶液与NaClO溶液反应制取Na2FeO4的离子方程式：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O【讲解】该反应中，Fe3+作还原剂生成FeO42-，ClO-作氧化剂生成Cl-。第1步，写出Fe3+与ClO-反应，生成FeO42-和Cl-。第2步，根据化合价升高降低总数相等，确定Fe3+的化学计量数为2，ClO-的化学计量数为3，FeO42-的化学计量数为2，Cl-的化学计量数为3。第3步，在方程式的左边用10个H+配平电荷，第4步，在方程式右边用5个H2O配平。（二）离子方程式的正误判断1.离子方程式的正误判断的方法：(1)是否符合反应原理（注意反应物的量和溶液的酸碱性）；(2)是否合理拆分化学式；(3)是否满足原子守恒和电荷守恒；(4)“=”和“”使用是否正确。【例题】判断下列离子方程式是否正确(1)氧化亚铁溶于稀硝酸：FeO+2H+=Fe2++H2O不正确(2)NH4HCO3溶液与过量NaOH溶液反应：HCO3-+OH-=CO32-+H2O不正确(3)NaClO溶液中滴入少量FeSO4溶液：2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O不正确(4)用高锰酸钾标准溶液滴定草酸：2MnO4-+16H++5C2O42-=2Mn2++10CO2↑+8H2O不正确(5)SO2使酸性高锰酸钾溶液褪色：3SO2+2MnO4-+4H+=3SO42-+2Mn2++2H2O不正确（三）离子大量共存的判断1.溶液中离子不能大量共存的情况(1)生成难溶物或微溶物，例如Ba2+与CO32-、SO32-、SO42-，Ca2+与CO32-、SO32-，Ag+与Cl-、Br-、I-、CO32-，Fe3+、Fe2+、Cu2+、Mg2+、Al3+与OH-，Cu2+、Pb2+、Ag+与S2-生成难溶物而不能大量共存，Ag+与SO42-，Ca2+与SO42-，Mg与CO32-生成微溶物而不能大量共存。(2)生成气体，例如H+与CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-生成气体而不能大量共存。(3)生成弱电解质，例如CH3COO-、F-、S2-、ClO-、SiO32-与H+，NH4+与OH-生成弱电解质而不能大量共存。(4)生成配合物，例如Fe3+与SCN-生成Fe(SCN)3配合物而不能大量共存。(5)多元弱酸的酸式酸根离子与H+和OH-不共存，例如HCO3-、HSO3-、HS-既不能与H+共存，也不能与OH-共存。(6)弱碱阳离子与弱酸根离子发生强烈的相互促进的水解反应，例如Al3+与HCO3-、CO32-、S2-、HS-，Fe3+与HCO3-、CO32-因发生强烈的相互促进的水解反应而不能大量共存。(7)发生氧化还原反应，例如MnO4-、ClO-、NO3-(H+)与Fe2+、I-、S2-、SO32-，Fe3+与I-、S2-、SO32-因发生氧化还原反应而不能大量共存。我们需要注意的是NO3-在酸性条件下具有强氧化性，ClO-、MnO4-在酸性、中性和碱性条件下均有强氧化性。2.常见的限定条件(1)无色溶液中，不能存在Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnO4-、Cr2O72-、CrO42-；(2)溶液的酸碱性，考虑与H+或OH-共存，常见表述为：“强酸性溶液或强碱性溶液”“与Al反应放出H2”—酸性溶液或碱性溶液“常温下，由水电离出的c(H+)=1×10-12mol·L-1“—酸性溶液或碱性溶液“中性溶液”—Fe3+不能共存【例题】常温下，判断下列离子在指定溶液中是否一定能大量共存(1)·L-1HCl溶液：Ba2+、K+、CH3COO-、SO42-不能(2)无色溶液：Al3+、NH4+、Cl-、S2-不能(3)·L-1FeCl3溶液：Fe2+、NH4+、SCN-、SO42-不能(4)使酚酞变红的溶液：Na+、Al3+、SO42-、Cl-不能(5)水电离的c(H+)=1×10-13mol·L-1的溶液：K+、Na+、AlO2-、CO32-不能(6)酸性溶液：Na+、MnO4-、SO42-、I-不能（四）溶液中的离子判断1.离子推断的基本原则：(1)肯定性原则：根据实验现象推出溶液中肯定存在或肯定不存在的离子；(2)互斥性原则：在肯定某些离子存在的同时，结合离子共存规律，否定一些离子的存在；(3)电中性原则：溶液呈电中性，溶液中有阳离子，必有阴离子，且溶液中阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷总数相等；(4)进出性原则：实验过程中引入的离子对后续实验的干扰。【例题1】某溶液中含有K+、NH4+、Cl-、Ca2+、Ba2+、CO32-、SO42-中的几种，取三份100mL溶液进行如下实验：(1)第一份溶液中加入AgNO3溶液有沉淀产生；(2)第二份溶液中加入足量NaOH溶液加热后，收集到气体；(3)第三份溶液中加入足量BaCl2溶液后，过滤、洗涤、干燥后得到沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，剩余。推断溶液中的离子组成？【讲解】第一份溶液中加入AgNO3溶液有沉淀产生，可以推断出溶液中存在Cl-、CO32-、SO42-中的一种或几种。第二份溶液中加入足量NaOH溶液加热后，收集到气体，推断出溶液中存在NH4+，且n(NH4+)=。第三份溶液中加入足量BaCl2溶液后，得到沉淀，经足量盐酸洗涤后，剩余，推断中溶液中存在CO32-、SO42-，且n(CO32-)=，n(SO42-)=。根据互斥性原则推断出中一定不存在Ca2+、Ba2+。根据计算出的NH4+、CO32-、SO42-的物质的量，阴离子所带的负电荷总数大于阳离子所带的正电荷总数，推断出溶液中一定存在K+。无法判断出溶液中是否存在Cl-。因此我们得出的结论为溶液一定存在NH4+、CO32-、SO42-、K+，一定不存在Ca2+、Ba2+，可能存在Cl-。【例题2】某酸雨样品中可能含有的离子如下表所示。取一定量该酸雨样品，分成A、B、C、D四份，进行如下探究：(1)该酸雨中肯定存在的离子有__________。(2)不能确定是否存在的阴离子是__________，能证明该阴离子是否存在的