2024-2025學年高中化學第3章物質在水溶液中的行為第4節(jié)第2課時離子反應的應用學案魯科版選修4

PAGE8-第2課時離子反應的應用目標與素養(yǎng)：1.了解常見陽離子和陰離子的檢驗方法。(科學探究)2.理解利用酸堿中和滴定法測強酸、強堿溶液濃度的原理、方法和誤差分析。(科學探究與創(chuàng)新意識)3.通過離子反應在生產、生活中的廣泛應用，體會化學在人類生產、生活中的作用和貢獻。(社會責任)1．物質檢驗與含量測定(1)離子檢驗利用離子的特征反應來檢驗一些常見離子。如利用Fe3＋與SCN－反應生成血紅色溶液檢驗Fe3＋，離子方程式為Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3(血紅色)；利用I－與Ag＋反應生成黃色沉淀檢驗I－，離子方程式為Ag＋＋I－=AgI↓(黃色)。(2)測定溶液中離子的濃度①沉淀法：如溶液中SOeq\o\al(2－,4)的濃度，用Ba2＋將其轉化為BaSO4沉淀，再稱量沉淀的質量求得。②酸堿中和滴定法：強酸溶液中H＋的濃度可以用已知精確濃度的強堿溶液滴定的方法獲得。③氧化還原滴定法：如溶液中MnOeq\o\al(－,4)的濃度可以用已知精確濃度的Fe2＋溶液滴定獲得。2．物質制備與純化(1)物質的制備：離子反應可以用于制備一些酸、堿、鹽、氣體等。①氯堿工業(yè)生產燒堿和氯氣的離子方程式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))2OH－＋Cl2↑＋H2↑。②試驗室制取CO2的離子方程式：CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O。(2)物質的純化①制高純度的氯化鈉：除去其中少量的SOeq\o\al(2－,4)、Mg2＋、Ca2＋，須要引入的試劑離子分別為Ba2＋、OH－、COeq\o\al(2－,3)。②除去污水中的重金屬離子：將其轉化為沉淀而除去。3．生活中常見的離子反應(1)胃酸過多的治療①服用胃舒平[主要成分是Al(OH)3]，離子反應為Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O。②服用小蘇打片，離子方程式為HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=CO2↑＋H2O。(2)硬水及其軟化①硬水的含義：自然界里含Ca2＋、Mg2＋較多的水。②硬水的形成：水中的二氧化碳與巖石中的CaCO3和MgCO3發(fā)生反應生成可溶性碳酸氫鹽而使Ca2＋、Mg2＋進入水中形成，離子方程式為CaCO3＋CO2＋H2O=Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)，MgCO3＋CO2＋H2O=Mg2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)。③硬水的軟化方法a．加熱法：加熱可使HCOeq\o\al(－,3)分解，生成的COeq\o\al(2－,3)與Ca2＋、Mg2＋結合成沉淀，發(fā)生反應如下：Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，Mg2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MgCO3↓＋CO2↑＋H2O。b．加沉淀劑法：在硬水中加入Na2CO3等沉淀劑也可以降低水中Ca2＋、Mg2＋的濃度，發(fā)生反應如下：Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓，Mg2＋＋COeq\o\al(2－,3)=MgCO3↓。1．推斷對錯(對的在括號內打“√”，錯的在括號內打“×”。)(1)能使石灰水變渾濁的無色無味氣體肯定是CO2。 ()(2)中和滴定時為了節(jié)約時間，不須要重復2～3次試驗。 ()(3)可以用鐵粉除去FeCl3中的FeCl2。 ()(4)治療胃酸過多的胃藥中含有燒堿。 ()(5)用石灰水鑒別NaHCO3和Na2CO3。 ()[提示](1)√(2)×為了削減滴定誤差，須進行2～3次試驗。(3)×Fe＋2FeCl3=3FeCl2，無法除去FeCl2。(4)×燒堿具有強腐蝕性。(5)×NaHCO3、Na2CO3與石灰水均產生CaCO3沉淀。2．下列有關反應方程式正確的是()A．試驗室制備Al(OH)3：Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓B．試驗室制氨氣：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－△,NH3↑＋H2OC．試驗室制取Cl2：MnO2＋4HCl△,Mn2＋＋Cl2↑＋2Cl－＋2H2OD．除去FeCl3中含有的FeCl2：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－D[A項，應為Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)；B項，應為2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up8(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O；C項，應為MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up8(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。]3．下列說明事實的方程式精確的是()A．測0.1mol·L－1氨水的pH為11：NH3·H2O=NHeq\o\al(＋,4)＋OH－B．碳酸鈉溶液顯堿性：COeq\o\al(2－,3)＋H2O=HCOeq\o\al(－,3)＋OH－C．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，鐵作負極被氧化：Fe－3e－=Fe3＋D．向污水中投放明礬，生成能凝合懸浮物的膠體：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋D[0.1mol·L－1NH3·H2O的pH＝11，說明NH3·H2O不完全電離，若完全電離pH＝13，A錯；COeq\o\al(2－,3)水解是可逆反應，B錯；鐵發(fā)生吸氧腐蝕時負極反應生成的是Fe2＋，C錯；明礬能夠凝合懸浮物是因為生成了Al(OH)3膠體，反應的離子方程式為Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋，D對。]離子的檢驗依據離子性質不同而在試驗中所表現(xiàn)出的現(xiàn)象不同，可把檢驗離子的方法歸納為三種類型：①生成沉淀；②生成氣體；③顯現(xiàn)特別顏色。方法離子試劑現(xiàn)象留意沉淀法Cl－、Br－、I－AgNO3溶液和稀硝酸AgCl(白色)、AgBr(淡黃色)、AgI(黃色)—SOeq\o\al(2－,4)稀鹽酸和BaCl2溶液白色沉淀先用稀鹽酸酸化Fe2＋NaOH溶液白色沉淀→灰綠色沉淀→紅褐色沉淀—Fe3＋NaOH溶液紅褐色沉淀—Al3＋NaOH溶液白色沉淀→溶解—氣體法NHeq\o\al(＋,4)濃NaOH溶液和潮濕的紅色石蕊試紙產生有刺激性氣味的氣體，且氣體能使潮濕的紅色石蕊試紙變藍要加熱COeq\o\al(2－,3)稀鹽酸和澄清石灰水澄清石灰水變渾濁SOeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)、HSOeq\o\al(－,3)有干擾SOeq\o\al(2－,3)稀硫酸和品紅溶液產生有刺激性氣味的氣體，且氣體能使品紅溶液退色—顯色法I－氯水(少量)，CCl4下層為紫色—Fe2＋KSCN溶液和氯水先是無改變，滴加氯水后變紅色先加KSCN溶液，無改變，再加氯水Fe3＋KSCN溶液紅色—焰色反應法Na＋、K＋Pt(Fe)絲和稀鹽酸火焰分別呈黃色、紫色K＋要透過藍色鈷玻璃片視察焰色【例1】下列依據試驗現(xiàn)象所得出的結論中，肯定正確的是()A．某無色溶液能使紅色石蕊試紙變藍，結論：該溶液肯定是堿溶液B．某無色溶液加稀硝酸酸化的BaCl2產生白色沉淀，結論：該溶液中肯定含有SOeq\o\al(2－,4)C．某無色溶液焰色反應呈黃色，結論：該溶液中肯定含有Na＋D．某無色溶液加入Na2CO3溶液產生白色沉淀，結論：該溶液中肯定含Ca2＋C[A項中可能是強堿弱酸鹽溶液；B項中可能含SOeq\o\al(2－,3)、Ag＋；D項中也可能含Ba2＋。]進行離子檢驗時，需解除干擾離子的影響。如檢驗SOeq\o\al(2－,4)時，不能干脆或間接引入NOeq\o\al(－,3)，防止SOeq\o\al(2－,3)的干擾，為解除COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、Ag＋等的干擾，正確的操作是：先向溶液中加稀鹽酸沒有白色沉淀，再加BaCl2溶液有白色沉淀，證明溶液中肯定含有SOeq\o\al(2－,4)。有關溶液中所含離子的檢驗，下列推斷正確的是()A．加入AgNO3溶液后生成的白色沉淀不溶于稀鹽酸，則原溶液中肯定有Cl－存在B．加入氨水時生成白色沉淀，當氨水過量時白色沉淀消逝，則原溶液中肯定有Al3＋存在C．加入NaOH溶液并加熱，有能使潮濕的紅色石蕊試紙變藍的氣體生成，則原溶液中肯定有NHeq\o\al(＋,4)存在D．加入鹽酸有能使澄清石灰水變渾濁的氣體生成，則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與鹽酸反應會轉化為AgCl，A項不正確；Al(OH)3不溶于氨水，B項不正確；該溶液中還可能有HCOeq\o\al(－,3)、HSOeq\o\al(－,3)或SOeq\o\al(2－,3)，D項不正確。]酸堿中和滴定1.原理酸和堿反應的實質是H＋＋OH－=H2O。用已知濃度的鹽酸(標準液)來滴定未知濃度的NaOH溶液(待測液)的計算公式為c待＝eq\f(c標·V標,V待)。2．儀器酸式滴定管、堿式滴定管、滴定管夾、鐵架臺、錐形瓶。(1)酸式滴定管：可盛放酸性溶液、氧化性溶液，不能盛放堿性溶液，因為堿性物質易腐蝕玻璃，致使玻璃活塞無法打開。堿式滴定管：可盛放堿性溶液，不能盛放酸性溶液、氧化性溶液，因為酸性和氧化性物質易腐蝕橡膠。(2)滴定管的上端都標有規(guī)格大小、運用溫度、0刻度；滴定管的精確度為0.01mL。3．試驗操作(以標準鹽酸滴定待測NaOH溶液為例)(1)滴定前的打算①滴定管：查漏→洗滌→潤洗→裝液→調液面→記讀數。②錐形瓶：洗滌→注液(待測)→記讀數→加指示劑。潤洗時：滴定管要用所要盛裝的溶液潤洗2～3次，錐形瓶禁止用所裝溶液潤洗；調液面時：一是調整液面至滴定管0刻度線以上2～3mL處，二是調整活塞(或擠壓玻璃球)，趕走氣泡使滴定管尖嘴部分充溢溶液，并使液面處于“0”刻度以下某一刻度處。記讀數時：視線與溶液凹液面最低處相平，記錄到0.01位。加指示劑：加入2～3滴指示劑。(2)滴定左手限制活塞，右手不斷搖動錐形瓶，眼睛凝視錐形瓶內溶液顏色及滴定流速。(3)終點推斷等到滴入最終一滴標準鹽酸，溶液變至無色且半分鐘內不變色，視為滴定終點。(4)記錄刻度讀數。4．數據處理按上述操作重復二至三次，以(V終－V始)為消耗的標準液的體積，求出用去標準鹽酸體積的平均值，依據c待＝eq\f(c標·V標,V待)(一元酸堿)計算待測液的物質的量濃度。5．中和滴定誤差分析酸堿中和滴定的誤差分析關鍵是依據c待＝eq\f(c標·V標,V待)進行分析，計算中V待與c標均為確定值，只有V標影響著c待的計算結果，故在誤差分析時應最終歸結為對V標的影響：V標增大，試驗結果偏高；V標減小，試驗結果偏低?！纠?】用中和滴定法測定某燒堿樣品的純度，試依據試驗回答下列問題：(1)精確稱量8.2g含有少量中性易溶雜質的樣品，配成500mL待測溶液。稱量時，樣品可放在________(填編號字母)稱量。A．小燒杯中B．干凈紙片上C．托盤上(2)滴定時，用0.2000mol·L－1的鹽酸來滴定待測溶液，不行選用________(填編號字母)作指示劑。A．甲基橙B．石蕊C．酚酞D．甲基紅(3)滴定過程中，眼睛應凝視______________________________；在鐵架臺上墊一張白紙，其目的是________________________________________________________________________________________(4)依據下表數據，計算被測燒堿溶液的物質的量濃度是________mol·L－1，燒堿樣品的純度是________。滴定次數待測溶液體積(mL)標準酸體積滴定前的刻度(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)稱量氫氧化鈉等易潮解、腐蝕性強的試劑時，樣品應放在小燒杯中。(2)酸堿中和滴定時，一般應選甲基橙、酚酞等顏色改變較明顯的指示劑，石蕊在酸或堿溶液中顏色改變不明顯，易造成誤差。(4)依據c(NaOH)＝eq\f(cHCl·VHCl,VNaOH)分別求第一、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)錐形瓶內溶液顏色的改變便于視察錐形瓶內液體顏色的改變，減小滴定誤差(4)0.400097.56%1．用已知濃度的NaOH溶液測定某H2SO4溶液的濃度，從下表中選出正確選項()序號錐形瓶中溶液滴定管中溶液選用指示劑選用滴定管①堿酸石蕊甲②酸堿酚酞甲③堿酸甲基橙甲④酸堿酚酞乙A．①② B．②③C．③④ D．②④C[酸堿中和滴定中一般不選用石蕊溶液作指示劑，①錯誤；酸式滴定管不能盛放堿液，②錯誤。]2．當用酸滴定堿時，下列操作中會使測定結果(堿的濃度)偏低的是()A．酸式滴定管滴至終點后，俯視讀數B．堿液移入錐形瓶后，加了10mL蒸餾水再滴定C．酸式滴定管用蒸餾水潤洗后，未用標準液潤洗D．酸式滴定管注入酸液后，尖嘴留有氣泡即起先滴定，滴定終點時氣泡消逝A[A項，俯視讀數，則讀數偏小，結果偏低，正確；B項，加水不會影響測定結果，錯誤；C項，相當于稀釋酸使標準液的濃度變小，消耗酸的體積偏大，結果偏高，錯誤；D項，酸式滴定管注入酸液后，尖嘴留有氣泡即起先滴定，滴定終點時氣泡消逝相當于消耗酸的體積偏大，結果偏高，錯誤。]1．精確量取24.90mL高錳酸鉀溶液，可選用的儀器是()A．50mL量筒 B．10mL量筒C．50mL酸式滴定管 D．50mL堿式滴定管C[KMnO4具有強氧化性，能腐蝕堿式滴定管中的橡膠管，而量筒只能精確到0.1mL，故應選用50mL的酸式滴定管。]2．下列有關敘述正確的是()A．下端連有橡膠管的滴定管為酸式滴定管B．在進行滴定時，左手操作錐形瓶，右手操作滴定管C．滴定前應解除滴定管尖嘴部分的氣泡D．滴定過程中兩眼應留意滴定管內液面的改變C[A選項中所指滴定管是堿式滴定管；B選項中應右手操作錐形瓶，左手操作滴定管；D選項，滴定過程中兩眼應視察錐形瓶內顏色的改變。]3．下列操作對應的離子方程式不正確的是()A．漂白粉溶液中通入過量的CO2：Ca2＋＋2ClO－＋2CO2＋2H2O=Ca(HCO3)2＋2HClOB．硫酸亞鐵的酸性溶液中加入H2O2溶液：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2OC．碳酸氫鈣溶液中加入少量的氫氧化鈉溶液：Ca2＋＋HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=CaCO3↓＋H2OD．硫酸工業(yè)的尾氣處理中用氨水汲取過量的SO2：NH3·H2O＋SO2=NHeq\o\al(＋,4)＋HSOeq\o\al(－,3)A[Ca(HCO3)2為易溶性鹽，在離子方程式中應拆分。]4．能將分別含有Cu2＋、Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、NHeq\o\al(＋,4)、Na＋、Fe2＋等離子的七種硫酸鹽溶液一次鑒別開來的是()A．NaOH溶液 B．KSCN溶液C．NaHCO3溶液 D．NH3·H2O溶液A[加入NaOH溶液后分別會看到藍色沉淀、紅褐色沉淀、先有白色沉淀后溶解、白色沉淀、氣體、無明顯現(xiàn)象、先有白色沉淀后快速變?yōu)榛揖G色最終變?yōu)榧t褐色。NH3·H2O不能區(qū)分Al3＋和Mg2＋以及NHeq\o\al(＋,4)和Na＋。]5．水體中的含氮化合物是引起富養(yǎng)分化的主要污染物，分析監(jiān)測水體中的硝酸(鹽)和亞硝酸(鹽)含量，限制水體中的含氮污染物，對水資源的循環(huán)利用意義重大。(1)亞硝酸(HNO2)是一種弱酸，其電離平衡常數的表達式為__________________。(2)水體中亞硝酸的含量可以利用KI溶液進