高中化學(xué)必修1：2.2.3 離子反應(yīng)的應(yīng)用

高中化學(xué)必修課程PAGEPAGE1第3課時(shí)離子反應(yīng)的應(yīng)用[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.掌握常見(jiàn)離子(Cl－、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3))的檢驗(yàn)方法，能基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)變化提出可能假設(shè)，并通過(guò)分析推理加以證實(shí)，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力。2.掌握粗鹽的提純方法，學(xué)會(huì)利用離子反應(yīng)進(jìn)行物質(zhì)的除雜與提純，能從問(wèn)題和假設(shè)出發(fā)，確定探究目的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)。一、常見(jiàn)離子(Cl－、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3))檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象滴加AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，再滴加稀硝酸，沉淀不溶解滴加足量稀鹽酸無(wú)沉淀，再滴加BaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀先加入CaCl2溶液，如果產(chǎn)生沉淀，再加入稀鹽酸，沉淀溶解，產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味的氣體，將該氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁實(shí)驗(yàn)結(jié)論溶液中存在Cl－溶液中存在SOeq\o\al(2－,4)溶液中存在COeq\o\al(2－,3)寫(xiě)出上述反應(yīng)中的離子方程式：實(shí)驗(yàn)①：Ag＋＋Cl－=AgCl↓；實(shí)驗(yàn)②：Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓；實(shí)驗(yàn)③：Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓，CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O，Ca2＋＋2OH－＋CO2=CaCO3↓＋H2O。(1)檢驗(yàn)Cl－時(shí)，加入稀HNO3，目的是什么？提示排除溶液中COeq\o\al(2－,3)等離子的干擾。(2)為什么在檢驗(yàn)SOeq\o\al(2－,4)時(shí)，先加足量稀鹽酸，后加BaCl2溶液，順序能顛倒嗎？提示加入足量的稀鹽酸，是防止Ag＋、COeq\o\al(2－,3)等干擾，若先加BaCl2，如有Ag＋，會(huì)生成AgCl白色沉淀，干擾SOeq\o\al(2－,4)檢驗(yàn)，不能顛倒順序。(3)在檢驗(yàn)COeq\o\al(2－,3)時(shí)，若先加入稀鹽酸，生成無(wú)色無(wú)味氣體，則溶液中一定含有COeq\o\al(2－,3)嗎？提示不一定含有COeq\o\al(2－,3)，若有HCOeq\o\al(－,3)也會(huì)和鹽酸反應(yīng)生成CO2，因此先加CaCl2防止HCOeq\o\al(－,3)干擾。相關(guān)鏈接離子檢驗(yàn)試題答題模板(1)取樣：(若為固體樣品)取某固體樣品少許，溶于水配成溶液，取溶液少許于試管中。(若為液體樣品)取溶液少許于試管中。(2)操作：加入××××溶液(或物質(zhì))。(3)現(xiàn)象：看到有××色氣體生成(或××色沉淀產(chǎn)生)等。(4)結(jié)論：證明有(或無(wú))××離子存在。二、食鹽的精制1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模撼ゴ质雏}水中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)、泥沙等雜質(zhì)。2.選擇除雜試劑雜質(zhì)離子離子性質(zhì)(離子方程式)選擇試劑Ca2＋Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓Na2CO3溶液Mg2＋Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓NaOH溶液SOeq\o\al(2－,4)Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓BaCl2溶液3.實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)(1)實(shí)驗(yàn)流程圖(2)粗鹽提純時(shí)加試劑的先后順序?yàn)槭闺s質(zhì)離子完全除去，要加入過(guò)量的試劑。后續(xù)試劑要能夠?qū)⑶懊嫠舆^(guò)量的試劑除去，由此可知碳酸鈉溶液要在氯化鋇溶液之后加入。通常加入試劑的幾種順序：①BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→鹽酸；②NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→鹽酸；③BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→鹽酸。4.實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施(1)向粗食鹽水中首先加入過(guò)量的NaOH溶液，有白色沉淀生成，除去Mg2＋。(2)然后再向溶液中加入過(guò)量BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，除去SOeq\o\al(2－,4)。(3)再向溶液中加入過(guò)量的Na2CO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，除去Ca2＋和過(guò)量的Ba2＋。(4)將粗食鹽水過(guò)濾，除去泥沙及生成的Mg(OH)2、BaSO4、CaCO3、BaCO3沉淀。(5)最后向過(guò)濾后的濾液中加入稀鹽酸并用pH試紙測(cè)定溶液的pH，使溶液呈中性，即得到精制食鹽水。(1)在實(shí)驗(yàn)中加入稀鹽酸的目的是什么？提示除去溶液加入的過(guò)量的OH－和COeq\o\al(2－,3)。(2)如何檢驗(yàn)食鹽水中雜質(zhì)離子已除干凈？提示①取少許濾液于試管中，加入稀鹽酸，再加BaCl2溶液，如無(wú)白色沉淀生成，證明SOeq\o\al(2－,4)除凈。②取少許濾液于試管中，加入NaOH溶液，如無(wú)白色沉淀生成，證明Mg2＋除凈。③取少許濾液于試管中，加入Na2CO3溶液，如無(wú)白色沉淀生成，證明Ca2＋已除凈。(1)物質(zhì)除雜和分離的基本原則①不增(不引入新的雜質(zhì))。②不減(不減少被提純的物質(zhì))。③易分離(被提純的物質(zhì)與雜質(zhì)易分離)。④易復(fù)原(被提純的物質(zhì)易復(fù)原)。(2)物質(zhì)除雜和分離注意的問(wèn)題①除雜試劑要過(guò)量。②后續(xù)試劑應(yīng)能除去過(guò)量的前一試劑。③盡可能將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為所需物質(zhì)。④除去多種雜質(zhì)時(shí)考慮加入試劑的合理順序。相關(guān)鏈接分離和提純的比較項(xiàng)目分離提純概念把混合物中各組成成分分離開(kāi)，得到純凈的原狀態(tài)的各物質(zhì)把被提純物質(zhì)中的雜質(zhì)除去，并分離出純凈的被提純物區(qū)別和聯(lián)系分離和提純都是依據(jù)混合物中各物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的區(qū)別設(shè)計(jì)方案，即二者原理相同。提純過(guò)程也包含分離過(guò)程，只是雜質(zhì)部分通常要棄去原則與注意事項(xiàng)分離或提純一般應(yīng)遵循不增、不減、易得、易分的“兩不兩易”原則，即不增加雜質(zhì)，不減少所需物質(zhì)，所選試劑便宜易得，欲得物質(zhì)易于分離1.(2019·哈爾濱校級(jí)期中)下列物質(zhì)的檢驗(yàn)所選用的試劑正確的是()A.COeq\o\al(2－,3)—NaOH溶液B.Cl－—硝酸酸化的AgNO3溶液C.SOeq\o\al(2－,4)—BaCl2溶液D.H＋—酚酞溶液[答案]B[解析]COeq\o\al(2－,3)與NaOH不反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Cl－與Ag＋反應(yīng)生成不溶于硝酸的AgCl沉淀，B項(xiàng)正確；檢驗(yàn)SOeq\o\al(2－,4)時(shí)，只加入BaCl2溶液不能排除COeq\o\al(2－,3)等離子的干擾，應(yīng)再加入稀鹽酸觀察生成的沉淀是否溶解，C項(xiàng)錯(cuò)誤；酸溶液中加入酚酞溶液無(wú)現(xiàn)象，應(yīng)加入紫色石蕊溶液鑒別，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.下列檢驗(yàn)試樣中有無(wú)SOeq\o\al(2－,4)的操作及結(jié)論正確的是()A.滴加BaCl2有白色沉淀生成，一定有SOeq\o\al(2－,4)B.加鹽酸酸化的BaCl2溶液有白色沉淀生成，一定有SOeq\o\al(2－,4)C.滴加硝酸酸化的AgNO3溶液沒(méi)有白色沉淀生成，一定沒(méi)有SOeq\o\al(2－,4)D.先加鹽酸無(wú)明顯現(xiàn)象，再加BaCl2溶液有白色沉淀生成，一定有SOeq\o\al(2－,4)[答案]D[解析]A中可能為COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)或Ag＋；B中可能為Ag＋；Ag2SO4是微溶物，只有當(dāng)濃度較大時(shí)才出現(xiàn)沉淀，所以C選項(xiàng)中不能排除有SOeq\o\al(2－,4)存在的可能。3.下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案中可行的是()A.向某無(wú)色溶液中僅加入AgNO3溶液，以檢驗(yàn)未知溶液中的Cl－B.用洗氣瓶中的NaOH溶液除去CO2氣體中混有的HCl氣體C.向某無(wú)色溶液中僅加入BaCl2溶液，以檢驗(yàn)未知溶液中的SOeq\o\al(2－,4)D.用加入適量銅粉的方法除去Cu(NO3)2溶液中的AgNO3雜質(zhì)[答案]D[解析]A項(xiàng)，加入AgNO3溶液后，應(yīng)再加入稀HNO3，如果沉淀不溶解，則證明含Cl－；B項(xiàng)，NaOH與CO2、HCl都能發(fā)生反應(yīng)；C項(xiàng)，應(yīng)先加入稀鹽酸，再加入BaCl2溶液；D項(xiàng)，加入銅粉后：Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋，再過(guò)濾可除去AgNO3雜質(zhì)。4.(2018·宿遷高一檢測(cè))對(duì)一份稀溶液做初步分析發(fā)現(xiàn)，溶液無(wú)色、澄清，其中可能含有SOeq\o\al(2－,4)、Na＋、COeq\o\al(2－,3)、H＋、HCOeq\o\al(－,3)、Cl－等離子中的若干種，然后又做了如下實(shí)驗(yàn)，以確定這些離子是否大量共存。①用pH試紙測(cè)溶液pH，pH試紙顯紅色。②取2mL溶液，用氯化鋇溶液和稀硝酸進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果生成了白色沉淀。③將②中所得混合物充分靜置后，取上層清液用硝酸銀溶液和稀硝酸檢驗(yàn)，結(jié)果又生成了白色沉淀?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)原溶液中一定存在的離子是________；一定不存在的離子是________。(2)上述實(shí)驗(yàn)中不能肯定是否存在的離子是__________。[答案](1)H＋、SOeq\o\al(2－,4)COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)(2)Na＋、Cl－[解析]由①知溶液呈酸性，則含有H＋，COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)不能大量共存。由②知和BaCl2反應(yīng)后生成沉淀，沉淀不溶于稀HNO3，則一定含SOeq\o\al(2－,4)，但BaCl2帶入了Cl－，因此第③步無(wú)法得知原淀液中是否含有Cl－，由信息也無(wú)法肯定Na＋是否存在。5.通過(guò)海水晾曬可得粗鹽，粗鹽中除含有NaCl外，還含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等雜質(zhì)。制備精鹽的各步操作流程如下：(1)在第⑦步蒸發(fā)過(guò)程中要用玻璃棒攪拌，目的是_____________________________________________________________________________________________________。(2)第②、④步操作的目的分別是除去粗鹽中的Na2SO4和CaCl2，需要加入的試劑依次是________________(填化學(xué)式)。(3)第⑥步操作中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________。(4)在第③步操作中，選擇的除雜試劑不能是KOH溶液，理由是_____________________________________________________________________。(5)第⑤步操作中，需要的玻璃儀器有______、________、________。[答案](1)防止液體局部受熱溫度過(guò)高，造成液滴飛濺(2)BaCl2、Na2CO3(3)NaOH＋HCl=NaCl＋H2O，Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑(4)會(huì)引入新雜質(zhì)K＋(5)漏斗燒杯玻璃棒[解析](1)在第⑦步蒸發(fā)過(guò)程中要用玻璃棒攪拌，目的是防止液體局部受熱