离子反应和离子共存-教案

离子反应和离子共存适用学科高中化学适用年级高中三年级适用区域人教版适用地区课时时长（分钟）60知识点电解质、非电解质、强电解质、弱电解质；书写电离方程式；判断电解质溶液的导电能力强弱；离子反应的本质；离子共存的先决条件。教学目标离子方程式的书写及正误判断、溶液中的离子共存都是高考的热点，属于每年高考必考的内容。在高考试题中，既可以以选择、填空的形式独立命题，直接考查离子方程式的书写、溶液中的离子共存，也可以穿插到工业流程题、实验题之中，以社会生活中的热点问题为切入点，以新知识介绍为载体，考查学生对离子反应、离子方程式的掌握程度，考查学生用离子反应、离子方程式的知识去分析、解释、处理新问题的能力。在复习中，要注意通过对比、归纳的方法，熟练掌握相应的知识规律，要注意提高运用知识分析处理新情景下问题的能力。教学重点能正确判断电解质、非电解质、强电解质、弱电解质；能正确书写电离方程式；正确判断电解质溶液的导电能力强弱。理解离子反应的本质；能正确书写离子方程式，分析离子共存的先决条件，正确判断溶液中的离子共存。本专题高考分值约为10-20分。教学难点能正确判断电解质、非电解质、强电解质、弱电解质；能正确书写电离方程式；正确判断电解质溶液的导电能力强弱。理解离子反应的本质；能正确书写离子方程式，分析离子共存的先决条件，正确判断溶液中的离子共存。本专题高考分值约为10-20分。教学过程一、复习引入1.复习电解质的概念。了解强电解质和弱电解质的概念。2.复习电解质在水溶液中的电离，以及电解质溶液的导电性。3.复习弱电解质在水溶液中的电离平衡。4.复习水的电离，离子积常数。5.复习溶液pH的定义。了解测定溶液pH的方法，能进行pH的简单计算。6.复习盐类水解的原理、影响盐类水解程度的主要因素、盐类水解的应用。7.复习离子反应的概念、离子反应发生的条件。了解常见离子的检验方法。8.复习难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质。二、知识讲解考点1：电解质的有关概念1、判断是否为电解质：电解质：在水溶液中或熔融状态时能够导电的化合物。非电解质：在水溶液中和熔融状态都不能导电的化合物。（1）离子化合物在熔化状态时都能导电，因此都是电解质。有些离子化合物因难溶于水而使其水溶液难导电，如BaSO4、AgCl等。（2）共价化合物在水溶液中可电离的为电解质，相反为非电解质。如HCl、H2SO4、HNO3等，在液态时虽不导电，但水溶液能导电，是电解质。（3）有些化合物如SO2、SO3、NH3、PCl3等，其水溶液也可导电，但它们却是非电解质，原因是它们在水溶液中并不能电离出离子，只是与水发生反应产生电解质而引起导电。（4）氯水、铁、石墨等尽管能导电，但既不是电解质，又不非电解质。2、强电解质和弱电解质（1）强电解质如NaCl、HCl、NaOH等在水溶液中是完全电离的，在溶液中不存在电解质分子，溶液中的离子浓度可根据电解质浓度计算出来。（2）弱电解质在水溶液中是少部分发生电离的。强酸：HCl、H2SO4、HNO3、HBr、HI、HClO4HClO3……………强电解质强碱：NaOH、KOH、Ba(OH)2Ca(OH)2………………大多数盐（含难溶盐）：NaCl、CaSO4、KNO3、BaSO4、AgCl…………弱酸：HF、HClO、H2SO3、H2CO3、H3PO4、CH3COOH、……弱电解质弱碱：NH3·H2O、Cu(OH)2、Fe(OH)3、………………少数盐：Pb(CH3COO)2Hg2Cl2…………水是一种极弱的电解质。【特别提醒】：1.判断电解质注意点电解质与非电解质的相同点是研究的对象都是化合物，二者的主要不同是在水溶液里或熔融状态下能否导电。要注意：①电解质不一定导电，如固态NaCl、液态HCl等；导电物质不一定是电解质，如铁、铝等金属单质。②非电解质不导电，但不导电的物质不一定是非电解质，如金刚石、单质硫等一些非金属单质。③电解质必须是化合物本身电离出的离子导电，否则不属于电解质。如CO2、NH3、Cl2等物质的水溶液虽能导电，但它们并不是电解质，因为它们是与水反应后生成了电解质，才使溶液导电的。2.判断电解质强、弱的注意点①电解质的强弱是由物质内部结构决定的，与任何外界因素无关。②电解质的强弱与其溶解性无关。某些盐如BaSO4等虽难溶于水，但溶于水的部分却是完全电离的，所以它们是强电解质；相反，能溶于水的未必都是强电解质，如CH3COOH、NH3·H2O等虽然能溶于水，但溶解时只有部分电离，故这些是弱电解质。③电解质溶液之所以导电，是由于溶液中有自由移动的离子存在。电解质溶液导电能力的大小，决定于溶液中自由移动的离子的浓度和离子的电荷数，和电解质的强弱没有必然联系，如1mol·L－1的醋酸溶液的导电能力就大于0.00001mol·L－1的盐酸，所以说盐酸的导电能力一定大于醋酸是错误的。考点2：离子反应1、定义：从本质上看，凡是有自由离子参加或生成的反应都属于离子反应。离子反应必须在水溶液中或熔融状态下进行。如固体之间或浓H2SO4与固体的反应不属于离子反应。2、类型：①离子发生复分解反应；②离子发生氧化还原反应。3、条件：①离子发生复分解反应的条件：生成沉淀、气体、弱电解质。弱电解质包括弱酸、弱碱、弱盐和水四类物质。如醋酸铅(CH3COO)2Pb、草酸铵(NH4)2C2O4等极少数盐属于弱电解质。其中(NH4)2C2O4是弱电解质，在选修“实验化学②离子发生氧化还原反应的条件：能生成弱氧化性、弱还原性的物质。考点3：离子共存问题离子在溶液中能否大量共存，涉及到离子的性质及溶液的酸碱性等综合知识。离子间能发生复分解反应或发生氧化还原反应，则离子不能大量共存。离子不能大量共存一般可从以下几方面考虑：（一）由于发生复分解反应，离子不能大量共存1．若阴、阳离子能相互结合生成难溶或微溶性的盐，则不能大量共存。如Ag+、Pb2+与Cl-；Ba2+、Ca2+、Ag+、Pb2+与SO42－；Ag+与Br-、I-、PO43-；Ca2+与F-、C2O42-等均不能大量共存。2．若阴、阳离子能相互结合生成气体，则不能大量共存。如CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-、S2-、HS-等易挥发的弱酸阴离子与H+均不能大量共存。3．若阴、阳离子能相互结合生成弱电解质，则不能大量共存。（1）CO32-、SiO32-、CH3COO－、C6H5O-、C17H35COO-、C2O42-、NO2-、PO43-、S2-、SO32-、F-、ClO-等与H+；PO43-与H2PO4-；AlO2-与HCO3-等因生成弱酸而不能大量共存。（2）NH4+、Mg2+、Fe2+、Ag+、Al3+、Cu2+、Fe3+等与OH-因生成弱碱而不能大量共存。（3）CH3COO－与Pb2+、NH4+与C2O42-等因生成易溶于水且难电离的盐而不能大量共存。（4）OH－与H+；HCO3－、HPO42－、H2PO4－、HS－、HSO3－与OH－等因生成水而不能大量共存。（5）Al3+与CO32-、HCO3-、S2-、HS-、AlO2-；Fe3+与CO32-、HCO3-、AlO2-、ClO-、C6H5O-；NH4+与AlO2-等因发生双水解反应而不能大量共存。（6）Fe3+与F-、SCN-、、C6H5O－；Al3+与F-；Cu2+、Ag+与NH4+、OH-等因发生络合反应而不能大量共存。（二）由于发生氧化还原反应，离子不能大量共存1．具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存。如Fe3+与S2-、HS-、SO32-、I-；MnO4-与I-、Br-、Cl-、S2-、SO32-、Fe2+等不能大量共存。2．在酸性或碱性的介质中由于发生氧化还原反应而不能大量共存。Fe2+与NO3-能大量共存，但在强酸性条件下因发生反应3Fe2++NO3-+4H+==3Fe3++NO↑+2H2O而不能大量共存；SO32-和S2-在碱性条件下可以大量共存，但在酸性条件下因发生归中反应2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O而不能大量共存。S2O32-与H+因发生歧化反应S2O32-+2H+==S↓+SO2+H2O不能大量共存。（三）审题时应注意题中给出的附加条件1．介质。酸性溶液（该溶液存在大量H+）；碱性溶液（该溶液存在大量OH-）；能在加入铝粉后产生氢气的溶液（该溶液呈酸性或碱性，需分这两种情况考虑）；由水电离出的H+或OH-浓度小于1×10-7mol·L-1的溶液（该溶液加入了酸或碱而呈酸性或碱性，需分这两种情况考虑）；由水电离出的H+或OH-浓度大于1×10-7mol·L-1的溶液（该溶液加入了弱碱盐或弱酸盐而呈酸性或碱性，需分这两种情况考虑）。2．颜色。如果指明是无色溶液，则有色离子不能共存其中。中学常见的有色离子如下：MnO4-紫红色，Fe3+棕黄色，Fe2+浅绿色，Cu2+蓝色。3．要求。注意选项要求，是“能大量共存的离子组”，还是“不能大量共存的离子组”，是“一定能大量共存的离子组”，还是“可能大量共存的离子组”。考点4：离子方程式1．概念：用实际参加反应的离子符号来表示离子反应的方程式。化学方程式只能表示一个具体的反应，而离子方程式能从本质上表示一类反应。电离方程式表示的不是化学反应，而是属于物理变化的电离过程。2．书写步骤：①写（基础）；②拆（关键）；③删（途径）；④查（保证）。3．能否拆开的原则：溶质在水中，若主要存在形式是离子，则拆开写成离子。若主要存在形式是分子，则不拆开。所以，难溶的物质（如沉淀、气体），不拆。易溶的物质，如果易电离（如强酸、强碱、绝大多数可溶性盐），拆；易溶的物质，如果难电离（如弱酸、弱碱、极少数可溶性盐、水），不拆。4．正误判断离子方程式遵循电荷守恒和元素守恒，若是氧化还原反应的离子方程式还遵循电子守恒。所以检查内容有：电子得失总数、电荷总数、原子总数、反应条件、生成物状态、微粒符号、系数约简、组成关系、试剂加入的先后顺序、反应是否在溶液或熔化状态下进行、微溶性物质是反应物（稀溶液写成离子；悬浊液写成分子）还是生成物（生成物直接写成分子）、酸式酸根离子是强酸的还是弱酸的、试剂的用量是少量还是过量、离子反应是否符合客观事实等。三、例题精析【例题1】下列各组离子中，能在强酸溶液里大量共存，并且溶液呈无色透明的是()A．MnO4-、K+、Na+、SO42-B．Na+、K+、HCO3-、Cl-C．Mg2+、NH4+、Cl-、NO3-D．Ba2+、K+、S2-、SO42-【答案】C【解析】A中，MnO4-有颜色；B中HCO3-在强酸性中不能大量共存；D中Ba2+与SO42-不能大量共存。据以上分析得此题正确选项为C。【例题2】在由水电离产生的H+浓度为1×10－13mol·L－1的溶液中，一定能大量共存的离子组是（）①K+、Cl－、NO3－、S2－②K+、Fe2+、I－、SO42－③Na+、Cl－、NO3－、SO42－④Na+、Ca2+、Cl－、HCO3－⑤K+、Ba2+、Cl－、NO3－A．①③ B．③⑤ C．③④ D．②⑤【答案】B【解析】由水电离产生的H+浓度为1×10－13mol·L－1，说明水的电离受到了抑制，所以，此溶液可能为酸性或碱性。①中NO3－与S2－离子在酸性中不能共存，在碱性中可以共存；②中Fe2+在碱性溶液中不能共存，Fe2+会与OH生成白色沉淀；在酸性溶液中可以共存。③中各离子无论在酸性还是在碱性溶液中都能共存；④中HCO3－无论在酸性还是在碱性溶液中都不能共存；⑤中各离子无论在酸性还是在碱性溶液中都能共存。四、课堂运用【基础】1、为防止流感病毒的传播，许多公共场所都注意环境消毒，以下消毒药品属于强电解质的是()2、下列解释事实的方程式不准确的是()A.用浓盐酸检验氨：NH3+HCl＝NH4ClB.碳酸钠溶液显碱性：CO2-3+H2OHCO-3+OH-C.钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极被氧化：Fe-3e-＝Fe3+D.长期盛放石灰水的试剂瓶内壁出现白色固体：Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O【巩固】1、铁、稀盐酸、澄清石灰水、氯化铜溶液是中学化学中常见物质，四种物质间的反应关系如右图所示。图中两圆相交部分(A、B、C、D)表示物质间的反应，其中对应反应的离子方程式书写正确的是()A．OH－＋HCl===H2O＋Cl－B．Ca(OH)2＋Cu2＋===Ca2＋＋Cu(OH)2C．Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋D．Fe＋2H＋===Fe3＋＋H2↑2、(创新题)下列各选项中的两个反应，可用同一个离子方程式表示的是()选项ⅠⅡABa(OH)2溶液与过量NaHCO3溶液混合NaOH溶液与过量NaHCO3溶液混合B少量SO2通入Ba(OH)2溶液中过量SO2通入Ba(OH)2溶液中CBaCl2溶液与Na2SO3溶液混合Ba(NO3)2溶液与H2SO3溶液混合D少量氨水滴入AlCl3溶液中少量AlCl3溶液滴入氨水中【拔高】1、欲将混合液中Al3＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋逐一沉淀出来加以分离，加入试剂①Cl－②SOeq\o\al(2－,4)③OH－④CO2⑤COeq\o\al(2－,3)的正确顺序是()A．①②③④ B．③⑤①②C．②①③⑤ D．①⑤③②2、甲、乙、丙是三种不含相同离子的可溶性强电解质。它们所含离子如表所示：阳离子NHeq\o\al(＋,4)、Na＋、Mg2＋阴离子OH－、NOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,4)取等质量的三种化合物配制相同体积的溶液，其溶质物质的量浓度：c(甲)>c(乙)>c(丙)，则乙物质可能是()①MgSO4②NaOH③(NH4)2SO4④Mg(NO3)2⑤NH4NO3A．①②B．③④C．③⑤ D．①⑤课程小结离子能否大量共存规律总结：一色、二性、三特、四反应。“一色”即溶液颜色，若限定溶液无色，则Fe3+黄色Fe2+浅绿色Cu2+蓝色MnO4-紫色等有色离子不能存在。“二性”即溶液的酸性和碱性。①在强酸性溶液中，OH-和弱酸根离子（CO32-SO32-S2-CH3COO-ClO-F-SiO32-C6H5O-PO43-S2O32-HCO3-HSO3-HS-HPO42-H2PO4-等）不能大量共存；②在强碱性溶液中，H+和弱碱阳离子（如Mg2+Fe2+Fe3+Cu2+Al3+NH4+HCO3-HSO3-HS-HPO42-H2PO4-等）均不能大量共存；③酸式弱酸根离子（HCO3-、HSO3-、HS-、H2PO4-、HPO42-等）在强酸性或强碱性溶液中均不能大量共存。④若题中涉及到水的电离则考虑到a、室温时溶液中由水电离出来的H+浓度如果大于10-7mol/L表示溶液显酸性b、室温时溶液中由水电离出来的H+浓度如果小于10-7mol/L表示溶液显酸性或碱性“三特”指三种特殊情况。①AlO2-与HCO3-不能大量共存：AlO2-+HCO3-+H2O==Al(OH)3↓+CO32-。②“NO3-+H+”和“ClO-”等代表的是强氧化性，能与S2-、HS-、Fe2+、I-等发生氧化还原反应，所以不能大量共存。注意，在酸性的NO3-溶液中，加入铝不放氢气。③NH4+与CH3COO-、CO32-，Mg2+与HCO3-等组合中，虽然存在弱的双水解，但因水解程序很小，在溶液它们仍然可以大量共存。“四反应”指的是离子间通常进行的四种反应类型。※复分解型离子反应：①有气体产生。如CO32—、SO32—、S2—、HCO3—等易挥发的弱酸根与H+不能大量共存。②有沉淀生成或微溶物如Ba2＋和CO32-、Ca2＋和OH—、Ba2＋、Ca2＋、Mg2＋、Ag＋与CO32—、SO42—不能大量共存；Pb2＋、Fe2＋、Al3＋、Zn2＋、Cu2＋、Mg2＋、Ag＋与OH—不能大量共存；Fe2＋与S2—、Ag＋与Cl—、Br—、I—不能大量共存。③有弱酸、弱碱或水生成。如OH—、CH3COO—、PO43—、HPO42—、F—、CN—、H2PO4—、AlO2—、SiO32—、C17H35COO－与H＋不能大量共存；一些酸式根如HCO3—、HSO3—、HS—等不能与OH—大量共存；NH4＋不能与OH—大量共存.※氧化还原型离子反应：①具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存。如：Fe3＋与S2—、HS—、I—、SO32—不能大量共存。②在酸性或碱性介质中，由于发生氧化还原反应，离子不能大量共存。如在酸性介质中：MnO4—、Cr2O72—、NO3—、ClO—与Fe2＋、S2—、HS—、I—、SO32—不能大量共存；SO32—与S2—在酸性不能大量共存，而碱性介质中能大量共存。※双水解型离子反应：如Al3+与HCO3-CO32-HS-S2-AlO2-等Fe3+与HCO3-CO32-AlO2-等NH4+与AlO2-SiO32-等不能共存；※络合型离子反应：如：Fe2＋、Fe3＋与SCN—、Fe3＋和不能大量共存。课后作业【基础】1、水溶液X中只可能溶有K＋、Mg2＋、Al3＋、[Al(OH)4]－、SiOeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,4)中的若干种离子。某同学对该溶液进行了如下实验：下列判断正确的是()A．气体甲一定是纯净物B．沉淀甲是硅酸和硅酸镁的混合物C．K＋、[Al(OH)4]－和SiOeq\o\al(2－,3)一定存在于溶液X中D．COeq\o\al(2－,3)和SOeq\o\al(2－,4)一定不存在于溶液X中2、下列对各组离子或物质是否能够大量共存解释正确的是()A常温常压下NH3、O2、H2、CO2不能共存NH3为碱性气体、CO2为酸性气体，二者反应生成(NH4)2CO3Bc(OH－)＝1.0×10－13mol/L溶液中，Fe2＋、NOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,4)、Na＋不能共存发生反应：3Fe2＋＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2OC溶液中：K＋、Cu2＋、Cl－、NH3·H2O不能共存发生反应：Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓D溶液中：Al3＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、HCOeq\o\al(－,3)可以共存不能发生反应【巩固】1、下表中评价合理的是()选项化学反应及其离子方程式评价AFe3O4与稀硝酸反应：2Fe3O4＋18H＋===6Fe3＋＋H2↑＋8H2O正确B向碳酸镁中加入稀盐酸：COeq\o\al(2－,3)＋2H＋===CO2↑＋H2O错误，碳酸镁不应写成离子形式C向硫酸铵溶液中加入氢氧化钡溶液：Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)===BaSO4↓正确DFeBr2溶液与等物质的量的Cl2反应：2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2===2Fe3＋＋4Cl－＋Br2错误，Fe2＋与Br－的化学计量数之比应为1∶22、(1)NaHSO4溶液滴加到有酚酞试液的Ba(OH)2溶液中，当溶液的颜色刚好由红色变为无色时，反应的离子方程式为__________________________________。(2)向Ba(HCO3)2溶液中滴入NaHSO4溶液，至沉淀完全，写出反应的离子方程式：________________________________。在上述溶液中继续滴入NaHSO4溶液，此时离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【拔高】1、A、B、C、D、E均是由下列离子组成的可溶性化合物。组成这五种物质的离子有(离子不能重复组合)：阳离子Na＋Mg2＋Al3＋Ba2＋Fe3＋阴离子OH－Cl－COeq\o\al(2－,3)SOeq\o\al(2－,4)HCOeq\o\al(－,3)分别取它们进行实验，结果如下：①A溶液与D溶液混合，没有明显现象；②当B溶液加入到D溶