2024-2025学年新教材高中化学第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择性必修1

PAGEPAGE10第2课时离子反应的应用发展目标体系构建1.了解水溶液中的离子反应与平衡在物质检测、化学反应规律探讨、物质转化中的应用。2.了解溶液pH的调控在工农业生产和科研中的应用。3.通过酸碱中和滴定试验，知道化学定量分析试验在工农业生产中的重要作用。1．物质检验与含量测定eq\a\vs4\al(1离子检验,写出离子,方程式)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(利用Fe3＋与SCN－反应检验Fe3＋：,Fe3＋＋3SCN－FeSCN3,利用I－与Ag＋反应检验I－：Ag＋＋I－=AgI))(2)测定溶液中某些离子的浓度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＋溶液滴定的方法来获得。2．物质制备与纯化(1)物质的制备：离子反应可以用于制备物质。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)eq\o(=,\s\up8(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，Mg2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up8(△))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．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。]3．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－eq\o(=,\s\up8(△))NH3↑＋H2OC．试验室制取Cl2：MnO2＋4HCleq\o(=,\s\up8(△))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，加热固体混合物，没有离子参与反应，不能写离子反应；C项，应为MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up8(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。]离子的检验(素养养成——宏观辨识与微观探析)某同学为检验溶液中是否含有常见的四种无机离子，进行了下图所示的试验操作，其中检验过程中产生的气体能使潮湿的红色石蕊试纸变蓝。1．该同学能否通过第①、②、③步确定原溶液中含有SOeq\o\al(2－,4)、Cl－和Fe3＋？为什么？提示：不能。第①步在溶液中加Ba(NO3)2溶液和稀盐酸，若溶液中存在SOeq\o\al(2－,3)或Ag＋，也能产生白色沉淀，故不能检验SOeq\o\al(2－,4)存在与否；第②步在滤液中加AgNO3溶液虽然生成白色沉淀，但由于第①步加入稀盐酸，引入了Cl－，故原溶液中是否存在Cl－也无法确定；第③步在滤液中加KSCN溶液能检验出此时滤液中含有Fe3＋，但原溶液中也可能只含Fe2＋，在第①步后被氧化为Fe3＋。2．通过第④步试验，你能确定原溶液中含有哪种离子？提示：NHeq\o\al(＋,4)。第④步加NaOH产生能使潮湿的红色石蕊试纸变蓝的气体肯定是NH3，说明原溶液中肯定含有NHeq\o\al(＋,4)。1．离子检验的类型(1)生成沉淀；(2)生成气体；(3)显示特别颜色。2．检验方法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褪色—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)。2．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[不能解除SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)等离子的干扰，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。]酸碱中和滴定试验(素养养成——科学探究与创新意识)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．常用酸碱指示剂及其变色范围指示剂变色范围的pH石蕊<5.0红色5.0～8.0紫色>8.0蓝色甲基橙<3.1红色3.1～4.4橙色>4.4黄色酚酞<8.2无色8.2～10.0粉红色>10.0红色3．试验用品(1)仪器酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管架(铁架台和蝴蝶夹)、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。(2)试剂：标准液、待测液、指示剂、蒸馏水。4．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：检漏→洗涤→润洗→装液→排气泡→调液面→记录。②锥形瓶：注碱液→记读数→加指示剂。(2)滴定(3)终点推断：等到滴入最终一滴标准液，指示剂变色，且半分钟内不变原色，视为滴定终点并记录消耗标准液的体积。5．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，依据c(NaOH)＝eq\f(cHCl·VHCl,VNaOH)计算。6．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。1．滴定试验时，必须要按以下要求做的是()A．锥形瓶用蒸馏水洗净后要烘干B．酸式或碱式滴定管用水洗净后用相应溶液润洗C．待测液肯定要放在锥形瓶中，标准液肯定要放在滴定管中D．滴定前读数要求精确，凹液面的最低点在平视时必需在“0”刻度或“0”刻度以上的某一刻度B[滴定前锥形瓶用蒸馏水洗净后无须干燥，其中的蒸馏水不计入参与反应的试剂的体积，也就不影响滴定结果，A项不符合题意；酸式或碱式滴定管用水洗净后肯定要用相应的待装溶液润洗，否则会稀释溶液，B项符合题意；待测液和标准液都可以放在锥形瓶中，盛放在锥形瓶中的溶液的体积为已知量，C项不符合题意；滴定前，滴定管中液体的凹液面在“0”刻度或“0”刻度以下的某一刻度，滴定管的“0”刻度以上没有刻度，D项不符合题意。]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(0.4000×0.5×40,8.2)×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．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。]2．(双选)下列有关滴定操作的说法正确的是()A．滴定前应将液面调到“0”刻度或“0”刻度以下位置B．用KOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸，洗净碱式滴定管后干脆取KOH标准溶液进行滴定，则测定结果偏低C．用KOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸，配制标准溶液的固体KOH中含有NaOH杂质，则测定结果偏高D．用未知浓度的盐酸滴定KOH标准溶液时，若读取读数时，滴定前仰视，滴定到终点后俯视，会导致测定结果偏高AD[滴定前，应将液面调“0”，A正确；用KOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸，洗净碱式滴定管后干脆取KOH标准溶液进行滴定，由于没有润洗，标准液浓度减小，消耗标准液体积增加，则测定结果偏高，B错误；所用的固体KOH中混有NaOH杂质，相同质量的NaOH和KOH，NaOH的物质的量大于KOH的物质的量，故所配的溶液中OH－浓度偏大，导致消耗标准液的体积V碱偏小，依据c酸＝eq\f(c碱×V碱,V酸)可知c酸偏小，C错误；用未知浓度的盐酸滴定KOH标准溶液时，若滴定前仰视读数，滴定至终点后俯视读数，导致读取的盐酸体积偏小，依据c酸＝eq\f(c碱×V碱,V酸)可知测定c酸偏高，D正确。]3．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＋。]4．试验室需配制一种仅含五种离子(水电离出的离子可忽视)的混合溶液，且在混合溶液中五种离子的物质的量浓度均为1mol·L－1，则下列各组离子能满意上述条件的是()A．Mg2＋、K＋、OH－、Cl－、NOeq\o\al(－,3)B．Fe2＋、H＋、Br－、NOeq\o\al(－,3)、Cl－C．Na＋、K＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－D．Al3＋、Na＋、Cl－、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)D[Mg2＋与OH－能形成氢氧化镁沉淀，不能大量共存，A项错误；Fe2＋、H＋与NOeq\o\al(－,3)发生氧化还原反应：3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，所以该组离子不能大量共存，B项错误；C项中的离子之间不反应，能大量共存，由于溶液呈电中性，所以阳离子Na＋、K＋所带的正电荷总数应等于阴离子SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－所带的负电荷总数，又因溶液的体积肯定，所以应有c(Na＋)＋c(K＋)＝c(Cl－)＋c(NOeq\o\al(－,3))＋2c(SOeq\o\al(2－,4))，已知题述混合溶液中五种离子的物质的量浓度均为1mol·L－1，则c(Na＋)＋c(K＋)＝2mol·L－1，c(Cl－)＋c(NOeq\o\al(－,3))＋2c(SOeq\o\al(2－,4))＝4mol·L－1，阳离子Na＋、K＋所带的正电荷总数不等于阴离子SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－所带的负电荷总数，C项错误；D项中的离子之间不反应，能大量共存，在题述混合溶液中五种离子的物质的量浓度均为1mol·L－1，则3c(Al3＋)＋c(Na＋)＝4mol·L－1，c(Cl－)＋c(NOeq\o\al(－,3))＋2c(SOeq\o\al(2－,4))＝4mol·L－1，即阳离子Al3＋、Na＋所带的正电荷总数等于阴离子Cl－、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)所带的负电荷总数，D项正确。]5．(素养题)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