新教材2023-2024学年高中化学第3章物质在水溶液中的行为第4节离子反应第2课时离子反应的应用课件鲁科版选择性必修1

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的化学核心素养。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的化学核心素养。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。基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升目录索引

基础落实•必备知识全过关必备知识一、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溶液现象有不溶于稀硝酸的黄色沉淀生成红色溶液离子反应I-+Ag+==AgI↓Fe3++3SCN-==Fe(SCN)32.测定溶液中离子的浓度

(2)酸碱中和滴定:强酸中H+的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

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的离子反应:2Cl-+2H2O2OH-+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

、Mg2+、Ca2+,需要的试剂及加入的顺序一般是NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、盐酸(合理即可)。

(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_____________________________________________________________。自我检测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溶液和稀盐酸。(

)(2)向某溶液中加入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℃、25mL”字样的滴定管内装液体到刻度1.00mL时,滴定管内液体的体积大于24.00mL。(

)(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25mL碱式滴定管量取20.00mLKMnO4溶液。(

)×√√×重难探究•能力素养全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。那么如何检验溶液中是否存在Fe3+?提示

可以用KSCN溶液检验Fe3+。

归纳拓展1.常见阳离子的检验(1)常规检验法。①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,白色沉淀又会溶解共热,生成使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体②焰色试验。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)利用某些特征反应检验。I-:滴入淀粉溶液和氯水,溶液变蓝色。应用体验视角1简单溶液中离子的检验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C解析

硫酸银也是一种白色沉淀,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,不能说明一定含有

,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。

D解析

根据②可知,乙溶液为H2SO4溶液;根据①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③可知,丙溶液中含有Cl-,则丙为MgCl2,丁为NH4HCO3,D项错误。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C.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D.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+A解析

A项不正确,因为如果溶液中存在

时也会出现类似的现象;B项、C项、D项正确。4.(2023江西丰城中学高二期中)下列实验操作、现象和结论均正确的是(

)选项操作现象结论A两块相同的未经打磨的铝片,在相同温度下分别投入5.0mL等浓度的CuSO4溶液和CuCl2溶液中前者无明显现象,后者剧烈反应Cl-能加速破坏铝片表面的氧化膜B向AgNO3溶液中加入足量NaCl后再加入少量NaI溶液白色沉淀转化为淡黄色沉淀Ksp(AgCl)<Ksp(AgI)C取少量溶液置于试管中,先加入KSCN溶液,再滴加过量酸性高锰酸钾溶液溶液变红色溶液中含Fe2+D向铜与浓硫酸反应后的溶液中加入适量水稀释溶液呈蓝色溶液中存在Cu2+A解析

未经打磨的铝片表面有氧化铝,氧化铝与硫酸铜溶液、氯化铜溶液均不反应,而氯化铜溶液中的Cl-可破坏铝片表面的氧化膜,暴露出来的铝可以与氯化铜溶液反应,而硫酸铜溶液不能破坏铝片的氧化膜,A正确;向硝酸银溶液中加入足量氯化钠溶液产生白色的氯化银沉淀,再加入少量碘化钠溶液,白色氯化银沉淀转化为黄色的碘化银沉淀,说明碘化银的溶解度比氯化银小,即Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),B错误;若溶液中本身含有的是Fe3+,先加KSCN溶液再加过量酸性高锰酸钾溶液,溶液也变红,C错误;铜与浓硫酸反应后的溶液还有未反应的浓硫酸,稀释时要将其加入水中,而不能向其中直接加水,以免发生危险,D错误。视角2复杂溶液中离子的检验5.某试样溶液中可能含有,且阴离子的物质的量浓度相等。某同学利用该试样溶液进行实验,现象如下。下列说法正确的是(

)A.气体X和气体Y均属于电解质B.该试样溶液中至少有5种离子存在,其中Na+一定存在,且c(Na+)<0.4mol·L-1C.滤液M在酸性条件下与铜片的反应中,还原产物是NO2D.将上述实验产生的气体Y全部通入10mL1.2mol·L-1的NaOH溶液中,所得溶液中的阴离子主要为D6.某化学兴趣小组用粗盐水(含有Ca2+、Mg2+、)制备精盐水,设计如下方案:下列说法正确的是(

)A.A中主要含有Mg(OH)2和BaSO4,也可能含有Ca(OH)2B.②加入过量Na2CO3溶液的主要目的是除去Mg2+、Ca2+C.D中只含有

、Cl-、Na+三种离子D.采用降温结晶的方法从精盐水中获得食盐晶体A7.Ⅰ.某化工厂排放的污水中,溶有某些对人体有害的物质,初步认为可能含有Fe3+、Ba2+、K+、OH-、Cl-、

。为了进一步确认,取样进行实验检测:①取污水仔细观察,呈无色、透明、均一状态。②向取样的污水中滴入稀硫酸,有大量白色沉淀产生,再加稀硝酸,白色沉淀不消失。③用pH试纸测定污水的pH,试纸显深蓝色。(1)由此可知,该污水中肯定含有的离子是

,肯定没有的离子是

,可能含有的离子是

。

Ba2+、OH-K+、Cl-(2)简述通过实验进一步确定溶液中可能存在离子的操作步骤及现象:

。

用铂丝蘸少量溶液在酒精灯火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察,若发现火焰呈紫色,则说明含有K+。另取少量溶液置于一洁净试管中加入过量稀硝酸后,再加几滴AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,则说明溶液中含有Cl-Ⅱ.实验室为化学兴趣小组的同学准备了四种红色溶液,它们分别可能是酸性KMnO4溶液、滴有酚酞的NaOH溶液、滴有石蕊的稀硫酸和品红溶液。另外还提供了常见的仪器和药品。为了培养同学们的创新精神和实践能力,只允许选用一种试剂对上述四种溶液加以鉴别。(1)甲组同学选用了FeCl2溶液,试写出该组同学鉴别出NaOH溶液的有关离子方程式:___________________________________________________。

(2)乙组同学选用了Na2SO3溶液,他们直接能鉴别出来的溶液及对应的现象分别是_______________________________________________________。(3)丙组同学选用了一种试剂,一次性鉴别出上述四种溶液,他们选择的试剂可能是___________________________________________________。

Fe2++2OH-═Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3酸性KMnO4溶液:紫红色褪去;稀硫酸:产生无色刺激性气味气体

(NH4)2SO3或NH4HSO3或(NH4)2S或NH4HS解析

(1)FeCl2与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2,曝露在空气中又会被氧化成Fe(OH)3。(2)Na2SO3具有还原性,能使酸性KMnO4溶液褪色;Na2SO3能与稀硫酸反应产生有刺激性气味的SO2气体。(3)用(NH4)2SO3、NH4HSO3、(NH4)2S、NH4HS均可以一次性鉴别出题中四种物质。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。归纳拓展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。本实验中锥形瓶不能用烧杯代替,振荡时锥形瓶内液体不易溅出

(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0.01mL。也可用于准确量取一定体积的液态有机物

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。①滴定管:检漏→洗涤→润洗→装液→调液面→记读数。②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2~3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,记录到小数点后第二位。加指示剂:加入2~3滴指示剂(酚酞溶液)。需要检查是否漏水的三类仪器:滴定管、容量瓶、分液漏斗。

(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。等到滴入最后半滴标准盐酸,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2~3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)均为正确值,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溶液滴定前后,先俯视后仰视偏高用标准溶液滴定前后,先仰视后俯视偏低操作不当产生的误差盛标准溶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应用体验视角1酸碱中和滴定的原理及操作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,从而使溶液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.(2020辽宁抚顺六校协作体高二期末)用酸式滴定管准确移取25.00mL某未知浓度的盐酸置于一洁净的锥形瓶中,然后用0.2000mol·L-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0.10mL18.60mL第二次0.30mL19.00mL(1)准确配制0.2000mol·L-1的氢氧化钠溶液250mL,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

mol·L-1。(保留4位有效数字)

250mL容量瓶、胶头滴管

0.1448(3)用0.2000mol·L-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)。

A.未用标准溶液润洗碱式滴定管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滴入最后半滴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锥形瓶内溶液颜色的变化

AD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0.2000

mol·L-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。【变式设问】滴定实验中,滴定管的尖嘴部分能否接触锥形瓶的内壁?提示

可以。如向锥形瓶中滴加半滴溶液的操作:当滴定管尖嘴处的液滴悬而未滴时,让滴定管的尖嘴部分轻触滴定管内壁,让尖嘴处的液滴流入锥形瓶,可加入半滴溶液。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小越好,由于石蕊溶液变色范围较大,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:当滴入最后半滴标准溶液,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。3.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Ⅰ:移取xmL一定浓度的Na2CrO4溶液置于锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用bmol·L-1盐酸标准溶液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V0mL。步骤Ⅱ:移取ymLBaCl2溶液置于锥形瓶中,加入xmL与步骤Ⅰ相同浓度的Na2CrO4溶液,待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用bmol·L-1盐酸标准溶液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V1mL。滴加盐酸标准溶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

mol·L-1,若步骤Ⅱ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”)。

上方

偏大

4.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8.2g含有少量中性易溶杂质的样品,配成500mL待测溶液。称量时,样品可放在________(填字母)称量。

A.小烧杯中B.洁净纸片上C.托盘上(2)滴定时,用0.2000mol·L-1的盐酸来滴定待测溶液,不可选用________(填字母)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________________________________________________。

AB锥形瓶内溶液颜色的变化

便于观察锥形瓶内液体颜