2024-2025学年高中化学第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学案鲁科版选修4

PAGE8-第2课时离子反应的应用目标与素养：1.了解常见阳离子和阴离子的检验方法。(科学探究)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。(科学探究与创新意识)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。(社会责任)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①沉淀法：如溶液中SOeq\o\al(2－,4)的浓度，用Ba2＋将其转化为BaSO4沉淀，再称量沉淀的质量求得。②酸碱中和滴定法：强酸溶液中H＋的浓度可以用已知精确浓度的强碱溶液滴定的方法获得。③氧化还原滴定法：如溶液中MnOeq\o\al(－,4)的浓度可以用已知精确浓度的Fe2＋溶液滴定获得。2．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。①氯碱工业生产烧碱和氯气的离子方程式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通电))2OH－＋Cl2↑＋H2↑。②试验室制取CO2的离子方程式：CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O。(2)物质的纯化①制高纯度的氯化钠：除去其中少量的SOeq\o\al(2－,4)、Mg2＋、Ca2＋，须要引入的试剂离子分别为Ba2＋、OH－、COeq\o\al(2－,3)。②除去污水中的重金属离子：将其转化为沉淀而除去。3．生活中常见的离子反应(1)胃酸过多的治疗①服用胃舒平[主要成分是Al(OH)3]，离子反应为Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O。②服用小苏打片，离子方程式为HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=CO2↑＋H2O。(2)硬水及其软化①硬水的含义：自然界里含Ca2＋、Mg2＋较多的水。②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＋、Mg2＋进入水中形成，离子方程式为CaCO3＋CO2＋H2O=Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)，MgCO3＋CO2＋H2O=Mg2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)。③硬水的软化方法a．加热法：加热可使HCOeq\o\al(－,3)分解，生成的COeq\o\al(2－,3)与Ca2＋、Mg2＋结合成沉淀，发生反应如下：Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，Mg2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MgCO3↓＋CO2↑＋H2O。b．加沉淀剂法：在硬水中加入Na2CO3等沉淀剂也可以降低水中Ca2＋、Mg2＋的浓度，发生反应如下：Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓，Mg2＋＋COeq\o\al(2－,3)=MgCO3↓。1．推断对错(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肯定是CO2。 ()(2)中和滴定时为了节约时间，不须要重复2～3次试验。 ()(3)可以用铁粉除去FeCl3中的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。 ()[提示](1)√(2)×为了削减滴定误差，须进行2～3次试验。(3)×Fe＋2FeCl3=3FeCl2，无法除去FeCl2。(4)×烧碱具有强腐蚀性。(5)×NaHCO3、Na2CO3与石灰水均产生CaCO3沉淀。2．下列有关反应方程式正确的是()A．试验室制备Al(OH)3：Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓B．试验室制氨气：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－△,NH3↑＋H2OC．试验室制取Cl2：MnO2＋4HCl△,Mn2＋＋Cl2↑＋2Cl－＋2H2OD．除去FeCl3中含有的FeCl2：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－D[A项，应为Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)；B项，应为2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up8(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O；C项，应为MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up8(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。]3．下列说明事实的方程式精确的是()A．测0.1mol·L－1氨水的pH为11：NH3·H2O=NHeq\o\al(＋,4)＋OH－B．碳酸钠溶液显碱性：COeq\o\al(2－,3)＋H2O=HCOeq\o\al(－,3)＋OH－C．钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极被氧化：Fe－3e－=Fe3＋D．向污水中投放明矾，生成能凝合悬浮物的胶体：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋D[0.1mol·L－1NH3·H2O的pH＝11，说明NH3·H2O不完全电离，若完全电离pH＝13，A错；COeq\o\al(2－,3)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Fe2＋，C错；明矾能够凝合悬浮物是因为生成了Al(OH)3胶体，反应的离子方程式为Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，D对。]离子的检验依据离子性质不同而在试验中所表现出的现象不同，可把检验离子的方法归纳为三种类型：①生成沉淀；②生成气体；③显现特别颜色。方法离子试剂现象留意沉淀法Cl－、Br－、I－AgNO3溶液和稀硝酸AgCl(白色)、AgBr(淡黄色)、AgI(黄色)—SOeq\o\al(2－,4)稀盐酸和BaCl2溶液白色沉淀先用稀盐酸酸化Fe2＋NaOH溶液白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀—Fe3＋NaOH溶液红褐色沉淀—Al3＋NaOH溶液白色沉淀→溶解—气体法NHeq\o\al(＋,4)浓NaOH溶液和潮湿的红色石蕊试纸产生有刺激性气味的气体，且气体能使潮湿的红色石蕊试纸变蓝要加热COeq\o\al(2－,3)稀盐酸和澄清石灰水澄清石灰水变浑浊SOeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)、HSOeq\o\al(－,3)有干扰SOeq\o\al(2－,3)稀硫酸和品红溶液产生有刺激性气味的气体，且气体能使品红溶液退色—显色法I－氯水(少量)，CCl4下层为紫色—Fe2＋KSCN溶液和氯水先是无改变，滴加氯水后变红色先加KSCN溶液，无改变，再加氯水Fe3＋KSCN溶液红色—焰色反应法Na＋、K＋Pt(Fe)丝和稀盐酸火焰分别呈黄色、紫色K＋要透过蓝色钴玻璃片视察焰色【例1】下列依据试验现象所得出的结论中，肯定正确的是()A．某无色溶液能使红色石蕊试纸变蓝，结论：该溶液肯定是碱溶液B．某无色溶液加稀硝酸酸化的BaCl2产生白色沉淀，结论：该溶液中肯定含有SOeq\o\al(2－,4)C．某无色溶液焰色反应呈黄色，结论：该溶液中肯定含有Na＋D．某无色溶液加入Na2CO3溶液产生白色沉淀，结论：该溶液中肯定含Ca2＋C[A项中可能是强碱弱酸盐溶液；B项中可能含SOeq\o\al(2－,3)、Ag＋；D项中也可能含Ba2＋。]进行离子检验时，需解除干扰离子的影响。如检验SOeq\o\al(2－,4)时，不能干脆或间接引入NOeq\o\al(－,3)，防止SOeq\o\al(2－,3)的干扰，为解除COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、Ag＋等的干扰，正确的操作是：先向溶液中加稀盐酸没有白色沉淀，再加BaCl2溶液有白色沉淀，证明溶液中肯定含有SOeq\o\al(2－,4)。有关溶液中所含离子的检验，下列推断正确的是()A．加入AgNO3溶液后生成的白色沉淀不溶于稀盐酸，则原溶液中肯定有Cl－存在B．加入氨水时生成白色沉淀，当氨水过量时白色沉淀消逝，则原溶液中肯定有Al3＋存在C．加入NaOH溶液并加热，有能使潮湿的红色石蕊试纸变蓝的气体生成，则原溶液中肯定有NHeq\o\al(＋,4)存在D．加入盐酸有能使澄清石灰水变浑浊的气体生成，则原溶液中肯定有大量的COeq\o\al(2－,3)存在C[若原溶液中含有COeq\o\al(2－,3)，Ag2CO3与盐酸反应会转化为AgCl，A项不正确；Al(OH)3不溶于氨水，B项不正确；该溶液中还可能有HCOeq\o\al(－,3)、HSOeq\o\al(－,3)或SOeq\o\al(2－,3)，D项不正确。]酸碱中和滴定1.原理酸和碱反应的实质是H＋＋OH－=H2O。用已知浓度的盐酸(标准液)来滴定未知浓度的NaOH溶液(待测液)的计算公式为c待＝eq\f(c标·V标,V待)。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、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、氧化性溶液，因为酸性和氧化性物质易腐蚀橡胶。(2)滴定管的上端都标有规格大小、运用温度、0刻度；滴定管的精确度为0.01mL。3．试验操作(以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例)(1)滴定前的打算①滴定管：查漏→洗涤→润洗→装液→调液面→记读数。②锥形瓶：洗涤→注液(待测)→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：一是调整液面至滴定管0刻度线以上2～3mL处，二是调整活塞(或挤压玻璃球)，赶走气泡使滴定管尖嘴部分充溢溶液，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2～3滴指示剂。(2)滴定左手限制活塞，右手不断摇动锥形瓶，眼睛凝视锥形瓶内溶液颜色及滴定流速。(3)终点推断等到滴入最终一滴标准盐酸，溶液变至无色且半分钟内不变色，视为滴定终点。(4)记录刻度读数。4．数据处理按上述操作重复二至三次，以(V终－V始)为消耗的标准液的体积，求出用去标准盐酸体积的平均值，依据c待＝eq\f(c标·V标,V待)(一元酸碱)计算待测液的物质的量浓度。5．中和滴定误差分析酸碱中和滴定的误差分析关键是依据c待＝eq\f(c标·V标,V待)进行分析，计算中V待与c标均为确定值，只有V标影响着c待的计算结果，故在误差分析时应最终归结为对V标的影响：V标增大，试验结果偏高；V标减小，试验结果偏低。【例2】用中和滴定法测定某烧碱样品的纯度，试依据试验回答下列问题：(1)精确称量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________(填编号字母)称量。A．小烧杯中B．干净纸片上C．托盘上(2)滴定时，用0.2000mol·L－1的盐酸来滴定待测溶液，不行选用________(填编号字母)作指示剂。A．甲基橙B．石蕊C．酚酞D．甲基红(3)滴定过程中，眼睛应凝视______________________________；在铁架台上垫一张白纸，其目的是________________________________________________________________________________________(4)依据下表数据，计算被测烧碱溶液的物质的量浓度是________mol·L－1，烧碱样品的纯度是________。滴定次数待测溶液体积(mL)标准酸体积滴定前的刻度(mL)滴定后的刻度(mL)第一次10.000.4020.50其次次10.004.1024.00[解析](1)称量氢氧化钠等易潮解、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、酚酞等颜色改变较明显的指示剂，石蕊在酸或碱溶液中颜色改变不明显，易造成误差。(4)依据c(NaOH)＝eq\f(cHCl·VHCl,VNaOH)分别求第一、二次的值，再求平均值，解得c(NaOH)＝0.4000mol·L－1，w(NaOH)＝eq\f(0.4×0.5×40,8.2)×100%≈97.56%。[答案](1)A(2)B(3)锥形瓶内溶液颜色的改变便于视察锥形瓶内液体颜色的改变，减小滴定误差(4)0.400097.56%1．用已知浓度的NaOH溶液测定某H2SO4溶液的浓度，从下表中选出正确选项()序号锥形瓶中溶液滴定管中溶液选用指示剂选用滴定管①碱酸石蕊甲②酸碱酚酞甲③碱酸甲基橙甲④酸碱酚酞乙A．①② B．②③C．③④ D．②④C[酸碱中和滴定中一般不选用石蕊溶液作指示剂，①错误；酸式滴定管不能盛放碱液，②错误。]2．当用酸滴定碱时，下列操作中会使测定结果(碱的浓度)偏低的是()A．酸式滴定管滴至终点后，俯视读数B．碱液移入锥形瓶后，加了10mL蒸馏水再滴定C．酸式滴定管用蒸馏水润洗后，未用标准液润洗D．酸式滴定管注入酸液后，尖嘴留有气泡即起先滴定，滴定终点时气泡消逝A[A项，俯视读数，则读数偏小，结果偏低，正确；B项，加水不会影响测定结果，错误；C项，相当于稀释酸使标准液的浓度变小，消耗酸的体积偏大，结果偏高，错误；D项，酸式滴定管注入酸液后，尖嘴留有气泡即起先滴定，滴定终点时气泡消逝相当于消耗酸的体积偏大，结果偏高，错误。]1．精确量取24.90mL高锰酸钾溶液，可选用的仪器是()A．50mL量筒 B．10mL量筒C．50mL酸式滴定管 D．50mL碱式滴定管C[KMnO4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0.1mL，故应选用50mL的酸式滴定管。]2．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．滴定前应解除滴定管尖嘴部分的气泡D．滴定过程中两眼应留意滴定管内液面的改变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，滴定过程中两眼应视察锥形瓶内颜色的改变。]3．下列操作对应的离子方程式不正确的是()A．漂白粉溶液中通入过量的CO2：Ca2＋＋2ClO－＋2CO2＋2H2O=Ca(HCO3)2＋2HClOB．硫酸亚铁的酸性溶液中加入H2O2溶液：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2OC．碳酸氢钙溶液中加入少量的氢氧化钠溶液：Ca2＋＋HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=CaCO3↓＋H2OD．硫酸工业的尾气处理中用氨水汲取过量的SO2：NH3·H2O＋SO2=NHeq\o\al(＋,4)＋HSOeq\o\al(－,3)A[Ca(HCO3)2为易溶性盐，在离子方程式中应拆分。]4．能将分别含有Cu2＋、Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、NHeq\o\al(＋,4)、Na＋、Fe2＋等离子的七种硫酸盐溶液一次鉴别开来的是()A．NaOH溶液 B．KSCN溶液C．NaHCO3溶液 D．NH3·H2O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、先有白色沉淀后快速变为灰绿色最终变为红褐色。NH3·H2O不能区分Al3＋和Mg2＋以及NHeq\o\al(＋,4)和Na＋。]5．水体中的含氮化合物是引起富养分化的主要污染物，分析监测水体中的硝酸(盐)和亚硝酸(盐)含量，限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(HNO2)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