新教材2023版高中化学第3章物质在水溶液中的行为第4节离子反应第1课时离子反应发生的条件学生用书鲁科版选择性必修1

第4节离子反应第1课时离子反应发生的条件核心微网络素养新目标1.了解离子反应发生的条件是生成沉淀、生成弱电解质、生成气体或发生氧化还原反应。2．综合运用电解质电离、离子反应发生的条件，进行离子方程式正误判断。学业基础——自学·思记·尝试一、离子反应状元随笔(1)水溶液中存在的几种常见平衡：电离平衡、水解平衡或沉淀溶解平衡。(2)电解质在水溶液中参与的反应是以离子形式进行的，离子反应体现了这类反应的实质。(3)离子反应会改变溶液中微粒的种类和数量，从而对溶液体系及其中的平衡产生影响。二、离子反应发生的条件1．复分解型离子反应发生的条件(1)生成沉淀a．Na2SO4溶液与Ba(OH)2溶液混合的离子反应：________________________________________________________________________。b．向MgCO3悬浊液中加入NaOH溶液的离子反应：________________________________________________________________________。(2)生成弱电解质a．NaOH与盐酸混合：________________________________________________________________________。b.盐酸与CH3COONa混合：________________________________________________________________________。c．向NH4NO3稀溶液中加入NaOH溶液：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)生成气体(或挥发性物质)a．Na2CO3溶液与稀硫酸混合：________________________________________________________________________。b．浓NH4NO3溶液中加入浓NaOH溶液：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．氧化还原型离子反应(1)非原电池、电解池的反应在溶液中，具有________性和________性的离子相遇时，二者能发生氧化还原反应而使离子浓度________，例如：a．向FeCl2溶液中加入酸性KMnO4溶液，离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。b．向CuSO4溶液中加入锌片，离子方程式为________________________________________________________________________。c．FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板，离子方程式为________________________________________________________________________。(2)原电池、电解池反应a．原电池：Cu—Zn—CuSO4。电极反应式：负极：________________________________________________________________________，正极：________________________________________________________________________，总反应：________________________________________________________________________。b．电解池：电解饱和食盐水。阳极：________________________________________________________________________，阴极：________________________________________________________________________，总反应：________________________________________________________________________。状元随笔(1)某些物质在熔融状态时也可以发生离子反应。(2)离子反应的实质是溶液中某种或某些离子的浓度降低，并不是所有的离子浓度都降低。【即学即练】1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)所有的化学反应都能写成离子方程式。()(2)H＋＋OH－=H2O不可以表示所有强酸和强碱的中和反应。()(3)酸碱中和反应，恰好反应，不一定是中性。()2．下列有关溶液组成的描述合理的是()A．无色溶液中可能大量存在Al3＋、NH4+、Cl－、SB．酸性溶液中可能大量存在Na＋、ClO－、SO42-C．弱碱性溶液中可能大量存在Na＋、K＋、Cl－、HCOD．中性溶液中可能大量存在Fe3＋、K＋、Cl－、SO3．下列物质混合后不能发生离子反应的是()A．FeCl3溶液中加入KSCN溶液B．稀硫酸与NaCl溶液C．Cu粉投入FeCl3溶液D．SO2通入氯水中4．(双选)对于离子反应，下列说法正确的是()A．参加离子反应的一定都是电解质B．任何一种离子的浓度在离子反应中一定变小C．自由离子之间的反应不能在固态物质中进行D．没有沉淀、气体、水生成的反应有可能是离子反应5．(双选)下列表示对应化学反应的离子方程式不正确的是()A．FeCl3溶液与Cu的反应：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋B．NO2与水的反应：3NO2+H2C．醋酸溶液与水垢中的CaCO3反应：CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋H2O＋CO2↑D．向Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2：2AlOH4-+CO26．某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究。(1)如表是“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分：实验步骤实验现象将打磨过的铝片(过量)放入一定浓度的CuCl2溶液中产生气泡，析出疏松的红色固体，溶液逐渐变为无色反应结束后分离出溶液备用红色固体用蒸馏水洗涤后，置于潮湿空气中一段时间后固体由红色变为绿色[视其主要成分为Cu2(OH)2CO3]按反应类型写出实验中发生反应的化学方程式各一个(是离子反应的只写离子方程式)置换反应：________________________________________________________________________；化合反应：________________________________________________________________________。(2)用石墨作电极，电解上述实验分离出的溶液，两极均产生气泡。持续电解，在阴极附近的溶液中还可观察到的现象是________________________________。解释此现象的离子方程式是________________________。(3)工业上可用铝与软锰矿(主要成分为MnO2)反应来冶炼金属锰。①用铝与软锰矿冶炼锰的原理是(用化学方程式表示)________________________________。②MnO2在H2O2分解反应中是催化剂。若将适量MnO2加入酸化后的H2O2溶液中，MnO2溶解产生Mn2＋，该反应的离子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。核心素养——合作·探究·分享目标一离子共存问题例1某无色溶液中可能含有I－、NH4+、Cu2＋、SO32-①肯定不含I－；②肯定不含Cu2＋；③肯定含有SO32-；④可能含有A．①③B．①②③C．①②D．②③④状元随笔离子共存题中的常见“陷阱”条件类型题目中的常见表述注意事项常见的限制条件“无色”有色离子不能大量存在“pH＝1”或“pH＝13”溶液显酸性或碱性“因发生氧化还原反应而不能共存”具有氧化性的离子和还原性的离子不共存常见的易错点“透明”“透明”也可“有色”“不能共存”易看成“能共存”常见的隐含条件“与Al反应放出H2”溶液既可能显酸性也可能显碱性“由水电离出的c(H＋)＝1×10－12mol·L－1”溶液既可能显酸性也可能显碱性“通入足量的NH3”与NH3·H2O反应的离子不能存在“通入足量的SO2”具有氧化性的离子和OH－不能大量存在“加入Na2O2固体”具有还原性的离子和H＋不能大量存在常见题干要求(1)“一定大量共存”；(2)“可能大量共存”；(3)“不能大量共存”审清关键字[提升1]下列各组离子，在指定环境中一定能大量共存的是________(填序号)。(1)在含有大量I－的溶液中：Cl－、Fe3＋、Al3＋、Cu2＋(2)pH＝0的溶液中：Fe3＋、Mg2＋、Cl－、SO(3)使pH试纸变红的溶液中：Fe2＋、Na＋、SO42-(4)在加入Al单质后能放出大量H2的溶液中：NH4+、SO42-(5)0.1mol·L－1Ca(ClO)2溶液：K＋、Na＋、I－、Cl－(6)加入KSCN显血红色的溶液：Na＋、Mg2＋、Cl－、SO(7)c(H＋)＝1×10－13mol·L－1的溶液中：Mg2＋、Cu2＋、SO42(8)常温下cH+cOH-＝1×10－12的溶液：K＋、[Al(OH)4]－(9)中性溶液：Fe3＋、Al3＋、NO3-(10)含有大量NO3-的溶液：H＋、Fe2＋、Cl－状元随笔离子间不能大量共存的原因有：(1)离子间发生复分解反应生成水、沉淀或气体；(2)离子间发生氧化还原反应；(3)离子间发生相互促进的水解反应，如Al3＋与HCO3-等；(4)离子间发生络合反应，如Fe3＋与SCN－等；(5)注意题中附加条件的影响，如NO3-在酸性条件下会表现强氧化性等。(6)常见有颜色的离子：Fe2＋：浅绿色Fe3＋：黄色Cu2＋：蓝色MnO关键能力1.一色：即溶液颜色若限制溶液为无色，则Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋、MnO42．二性：即溶液的酸碱性(1)强酸性溶液①题干中限制溶液呈酸性的方式有多种，如pH＝1、pH试纸变红、紫色石蕊溶液变红；②在强酸性溶液中，OH－及弱酸根离子(如CO32-、HCO3-、SO32-、ClO－(2)强碱性溶液①题干中限制溶液呈碱性的方式有多种，如pH＝14、pH试纸变蓝、紫色石蕊溶液变蓝；②在强碱性溶液中，H＋、弱酸的酸式酸根离子(如HCO3-)及弱碱的阳离子(如NH4+、Fe3＋、Al3(3)可能是强酸性溶液也可能是强碱性溶液①与Al反应生成H2；②常温下由水电离出的c(H＋)或c(OH－)为10－10mol·L－1。3．三特殊：即三种特别注意的情况(1)“NO3-＋H＋2NH4+与CH3COO－、CO3(3)[Al(OH)4]－与HCO3-水解均显碱性，但在溶液中不能大量共存：AlOH4-+HCO3-4．四反应：指离子间通常发生的四种反应类型(1)复分解反应型如①生成气体：如H＋与CO32-、SO32-、S2－、HCO3-、HSO3②生成沉淀；③生成弱电解质：常见的与H＋结合的弱酸根离子有F－、ClO－、S2－、HS－、SO32-、HSO3-、HPO42-、H2PO4-、CO32-、HCO3-、CH3COO－、AlOH4-、SiO32-等；常见的与OH－(2)氧化还原型如①MnO4-与Cl－、Br－、I－、S2－、HS－、Fe2＋、SO3②NO3-(H＋)与Br－、I－、S2－、HS－、Fe2＋、SO3③ClO－与Br－、I－、S2－、HS－、Fe2＋、SO32-④Fe3＋与I－、S2－、HS－、SO32-(3)水解相互促进型如①Fe3＋与CO32-、HCO3-、ClO－、[Al(OH)4②Al3＋与S2－、HS－、CO32-、HCO3-、ClO－、[Al(OH)4③NH4+与ClO－、[Al(OH)4]－、④Mg2＋与S2－、HS－、[Al(OH)4]－、SiO3(4)络合型如Fe3＋与SCN－、Ag＋与NH3·H2O等。目标二离子方程式的书写及正误判断例2下列离子方程式书写正确的是()A．向硫酸酸化的FeSO4溶液中加入过量的H2O2溶液：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2OB．用小苏打治疗胃酸过多：CO32-＋2H＋=CO2↑＋C．碳酸镁与盐酸反应：CO32-＋2H＋=CO2↑＋D．向Ca(HCO3)2溶液中加入过量的NaOH溶液：Ca2++HCO3-＋OH－=CaCO3状元随笔与量有关的离子方程式的三种类型及解题方法(1)连续反应型：即反应生成的离子因又能跟剩余(过量)的反应物继续反应而跟用量有关。采用分步书写法：如向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液，按照反应顺序分别写出两步反应：①Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓，②Al(OH)3＋OH－=[Al(OH)4]－，由①＋②可得：Al3++4OH-(2)先后反应型：即一种反应物的两种或两种以上的组成离子，都能跟另一种反应物的组成离子反应，但因反应次序不同而跟用量有关。这类反应要明确离子反应的先后顺序。采用假设定序法：在不明确离子反应的先后顺序时，可先假设其中一种离子先反应，然后分析产物与另一种离子是否反应，从而确定反应的先后顺序。如FeBr2和Cl2反应。可假设Cl2先与Br－反应，则生成的溴单质还要氧化Fe2＋生成Fe3＋，这样就可确定Cl2先与Fe2＋后与Br－反应，然后再根据量的关系书写即可。(3)离子配比型：当一种反应物中有两种或两种以上组成离子参与反应时，因其组成比例不协调(一般为复盐或酸式盐)，当一种组成离子恰好完全反应时，另一种组成离子不能恰好完全反应(有剩余或不足)而跟用量有关。采用“少定多变”法：①“定”量少的反应物，按1mol分析，其离子的化学计量数根据化学式确定。②“变”过量的反应物，其离子的化学计量数根据反应实际需要量来确定，不受化学式中比例的制约，是可变的。[提升2]下列事实对应的离子方程式不正确的是()A．用碳酸钠溶液处理锅炉中的硫酸钙水垢：CaSO4s+B．用加热的方法降低自来水中钙离子浓度：Ca2++2HCO3-≜CaCO3↓＋C．用醋酸清洗热水壶中的碳酸钙水垢：2H＋＋CaCO3=Ca2＋＋H2O＋CO2↑D.用肥皂(主要成分为C17H35COONa)检验含有较多钙离子的硬水：2C17H35COO－＋Ca2＋=(C17H35COO)2Ca↓状元随笔离子方程式的正误判断(1)看离子反应是否符合客观事实，不可主观臆造产物及反应。如2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2↑就不符合客观事实。(2)看“=”“⇌”“↑”“↓”等是否正确。如用饱和FeCl3溶液制备胶体的离子方程式不能写为Fe3＋＋3H2O△Fe(OH)3↓＋3H＋，应该写为Fe3＋＋3H2O≜Fe(OH)3(胶体)＋3H＋。(3)看表示各物质的化学式是否正确，如HCO3-不能写成CO32-+H＋，HSO4(4)看是否漏掉离子反应。如Ba(OH)2溶液与CuSO4溶液反应，既要写Ba2＋与SO42-的反应，又要写Cu2＋与(5)看是否遵循“两等”。即离子方程式两边的原子个数和电荷总数均应相等。氧化还原反应还应看转移的电子个数是否相等。如FeCl2溶液与Cl2反应，不能写成Fe2＋＋Cl2=Fe3＋＋2Cl－，而应写成2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。(6)看反应物或产物的配比是否正确。如稀硫酸与Ba(OH)2溶液反应不能写成H++OH-+SO42-＋Ba2＋⇌BaSO4↓＋H2O，应写成2H++2OH(7)看是否符合题设条件要求。如“过量”“少量”“等物质的量”“适量”“任意量”以及滴加顺序等对反应的影响。如向FeBr2溶液中通入少量Cl2的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－；向FeBr2溶液中通入过量Cl2的离子方程式为2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2=2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－；向Na2CO3溶液中通入过量SO2的离子方程式为CO32-+2SO2＋H2(8)对于微溶物的处理归纳为三种情况。①在反应产物中有微溶物析出时，微溶物用化学式表示。如向Na2SO4溶液中加入AgNO3溶液：2Ag++SO42-②当反应物里有微溶物处于溶液状态(稀溶液)时，应写成离子的形式，如少量CO2气体通入澄清石灰水中：CO2＋Ca2＋＋2OH－=CaCO3↓＋H2O。③当反应物里有微溶物处于浊液或固态时，应写成化学式，如向石灰乳中加入Na2CO3溶液：CaOH2+CO32-关键能力1.书写要点：抓住一易、两等、三查(1)一易：易溶的强电解质(强酸、强碱和大多数可溶性盐)以实际参加反应的离子符号表示；其他物质(非电解质、弱电解质、难溶物、气体、单质、氧化物等)用化学式表示。(2)两等：离子方程式两边的原子个数、电荷总数均应相等。(3)三查：检查各项是否有公约数，是否漏写必要的反应条件，是否漏写离子反应。2．与量有关的离子方程式的书写注意问题(1)要注意“过量”“少量”“等物质的量”“适量”“任意量”以及滴加顺序对离子方程式的影响。(2)以量少的为标准，一般将少量物质的物质的量先定为“1mol”，确定另一种物质参加反应的离子的物质的量。同时少量物质参加反应的离子的化学计量数之比要符合化学式。当堂评价——夯实·测控·演练1．常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是()A．H2O2溶液中：Na＋、F－、SOB．c平OH-c平H+＝1012的溶液中：Fe2＋C．由水电离的c平(H＋)＝1×10－14mol·L－1的溶液中：K＋、Ba2＋、Cl－、NOD．pH＝1的溶液中：Na＋、K＋、Cl－、S2．下列反应属于离子反应的是()A．高锰酸钾受热分解生成氧气B．在空气中点燃镁条C．FeCl3溶液和NaOH溶液反应D．氢气还原氧化铜3．(双选)在如图所示点滴板上进行四种溶液间反应的小实验，其对应反应的离子方程式书写正确的是()A．a反应：2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2OB．b反应：HCO3-+OH－=COC．c反应：H＋＋OH－=H2OD．d反应：Al3++3NH4．下列各组试剂在溶液中反应，当两种试剂的量发生改变时，不能用同一离子方程式表示的是()A．氯化镁、氢氧化钠B．硫酸钠、氢氧化钡C．氯化铝、氨水D．溴化亚铁、氯水5．下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是()A．用FeCl3溶液腐蚀铜线路板：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋B．Na2O2与H2O反应制备O2：Na2O2＋H2O=2Na＋＋2OH－＋O2↑C．将氯气溶于水制备次氯酸：Cl2＋H2O=2H＋＋Cl－＋ClO－D．用浓盐酸酸化的KMnO4溶液与H2O2反应，证明H2O2具有还原性：2MnO4-＋6H＋＋5H2O2=2Mn2＋＋5O2↑＋8H6．2020年全球爆发的新型冠状病毒肺炎威胁着人们的健康。乙醚、75%酒精、含氯的消毒剂都可以有效地灭活病毒。世界卫生组织将二氧化氯列为A级高效安全灭菌消毒剂。(1)二氧化氯可由KClO3在H2SO4存在下与Na2SO3反应制得。请写出反应的离子方程式________________________________。(2)某无色溶液只含有下列8种离子中的某几种：Na＋、H＋、Mg2＋、Ag＋、Cl－、OH－、HCO3-、NO3-。已知该溶液可与Al2①若该溶液与Al2O3反应后有Al3＋生成，则原溶液中一定含有________，一定不会含有大量的________。②若该溶液与Al2O3反应后有[Al(OH)4]－生成，则原溶液中一定含有________，可能含有大量的________。③写出该溶液与Al2O3反应生成[Al(OH)4]－的离子方程式________________________________。练后反思(1)离子反应的实质是使溶液中离子浓度减小，溶液中的离子之间可以通过复分解反应或氧化还原反应而达到降低离子浓度的目的。因此溶液中的离子只要发生反应，则这些离子就不能大量共存。(2)反应环境问题：能写成离子反应方程式的必须是在溶液中进行的反应，不是在溶液中进行的反应，不能写成离子方程式，如NaCl固体与浓硫酸的反应，实验室制备氨气、铜与浓硫酸反应等。(3)约分问题：写完离子方程式除了注意检查是否元素守恒、电荷守恒及转移电子守恒外，还要检查方程式是否能约分，能约分的化到最简。(4)顺序问题：两种或两种以上的离子被同一种氧化剂氧化或还原剂还原，要注意氧化还原的顺序问题，如FeI2溶液通入少量Cl2、过量Cl2时参加反应的离子不同。第3章物质在水溶液中的行为第4节离子反应第1课时离子反应发生的条件学业基础一、离子原子或分子浓度降低离子方程式二、1．(1)Ba2＋＋SO42-MgCO3＋2OH－=Mg(OH)2＋CO(2)H＋＋OH－=H2OH＋＋CH3COO－=CH3COOHNH4+＋OH－=NH3·H(3)CO32-＋2H＋=H2O＋NH4+＋OH－=NH3↑＋H2．(1)氧化还原降低5Fe2＋＋MnO4-＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4HZn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(2)Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=CuCu2＋＋Zn=Zn2＋＋Cu2Cl－－2e－=Cl2↑2H＋＋2e－=H2↑2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑【即学即练】1．答案：(1)×(2)√(3)√2．解析：Al3＋和S2－能够发生比较彻底的水解反应，不能大量共存，A错误；酸性溶液，H＋和ClO－结合生成弱酸次氯酸，且ClO－能够氧化I－，不能大量共存，B错误；Na＋、K＋、Cl－、HCO3-相互之间不反应，HCO3-水解造成溶液显弱碱性，C正确；Fe3＋在中性溶液中可完全沉淀，故中性溶液中不可能存在大量Fe答案：C3．解析：C、D为氧化还原反应，依据事实，可以发生反应；A中Fe3＋与SCN－反应生成Fe(SCN)3，Fe(SCN)3难电离，可以发生反应；B中不符合复分解反应发生的条件，故不可以发生离子反应。答案：B4．解析：离子反应是指离子和离子、离子和原子或分子之间的反应，其中有电解质，也可能有非电解质或其他物质，故A错误；离子反应可生成沉淀、气体、弱电解质等，使溶液中某种或某些离子浓度降低，但不一定都降低，B错误；固态物质中一定无自由离子存在，C正确；没有沉淀、气体、水生成的反应也可能是离子反应，例如有弱酸(CH3COOH)生成的反应，D正确。答案：CD5．解析：C项，醋酸是弱酸，应写成分子形式；D项，通入过量CO2，应生成HCO3答案：CD6．解析：(1)CuCl2溶液中由于Cu2＋水解使溶液呈酸性，Al与H＋、Cu2＋发生置换反应，置换生成的铜置于潮湿的空气中，与空气中CO2、O2、H2O反应：2Cu＋CO2＋O2＋H2O=Cu2(OH)2CO3。(2)用石墨作电极，电解AlCl3溶液，阳极电极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极电极反应为2H＋＋2e－=H2↑，破坏了H2O的电离平衡，使溶液呈碱性，Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－=[Al(OH)4]－。(3)①Al与MnO2发生铝热反应：4Al＋3MnO22Al2O3＋3Mn。②在酸性条件下MnO2具有氧化性，把H2O2氧化成O2，MnO2被还原为Mn2＋，反应的离子方程式为MnO2＋H2O2＋2H＋=Mn2＋＋2H2O＋O2↑。答案：(1)2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑(或2Al＋3Cu2＋=2Al3＋＋3Cu)2Cu+O2+(2)有白色沉淀生成，后沉淀逐渐溶解至消失Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－=[Al(OH)4]－(3)①3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3②MnO2＋H2O2＋2H＋=Mn2＋＋O2↑＋2H2O核心素养[例1]解析：反应前后均无色，确定没有Cu2＋；能被溴水氧化的有I－、SO32-，其还原性：I-<SO32