2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第3章物質(zhì)在水溶液中的行為第4節(jié)第2課時離子反應(yīng)的應(yīng)用學(xué)案魯科版選擇性必修1

PAGEPAGE10第2課時離子反應(yīng)的應(yīng)用發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1.了解水溶液中的離子反應(yīng)與平衡在物質(zhì)檢測、化學(xué)反應(yīng)規(guī)律探討、物質(zhì)轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用。2.了解溶液pH的調(diào)控在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研中的應(yīng)用。3.通過酸堿中和滴定試驗，知道化學(xué)定量分析試驗在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要作用。1．物質(zhì)檢驗與含量測定eq\a\vs4\al(1離子檢驗,寫出離子,方程式)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(利用Fe3＋與SCN－反應(yīng)檢驗Fe3＋：,Fe3＋＋3SCN－FeSCN3,利用I－與Ag＋反應(yīng)檢驗I－：Ag＋＋I(xiàn)－=AgI))(2)測定溶液中某些離子的濃度①沉淀法：如溶液中SOeq\o\al(2－,4)的濃度，用Ba2＋將其轉(zhuǎn)化為BaSO4沉淀，再稱量沉淀的質(zhì)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＋溶液滴定的方法來獲得。2．物質(zhì)制備與純化(1)物質(zhì)的制備：離子反應(yīng)可以用于制備物質(zhì)。①氯堿工業(yè)生產(chǎn)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(zhì)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(zhuǎn)化為沉淀而除去。3．生活中常見的離子反應(yīng)(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(yīng)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(yīng)生成可溶性碳酸氫鹽而使Ca2＋、Mg2＋進(jìn)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(jié)合成沉淀，發(fā)生反應(yīng)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(yīng)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(nèi)打“√”，錯的在括號內(nèi)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(fù)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(jìn)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(chǎn)生CaCO3沉淀。2．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(yīng)選用50mL的酸式滴定管。]3．下列有關(guān)反應(yīng)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－eq\o(=,\s\up8(△))NH3↑＋H2OC．試驗室制取Cl2：MnO2＋4HCleq\o(=,\s\up8(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2Cl－＋2H2OD．除去FeCl3中含有的FeCl2：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－D[A項，應(yīng)為Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)；B項，應(yīng)為2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up8(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，加熱固體混合物，沒有離子參與反應(yīng)，不能寫離子反應(yīng)；C項，應(yīng)為MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up8(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。]離子的檢驗(素養(yǎng)養(yǎng)成——宏觀辨識與微觀探析)某同學(xué)為檢驗溶液中是否含有常見的四種無機離子，進(jìn)行了下圖所示的試驗操作，其中檢驗過程中產(chǎn)生的氣體能使潮濕的紅色石蕊試紙變藍(lán)。1．該同學(xué)能否通過第①、②、③步確定原溶液中含有SOeq\o\al(2－,4)、Cl－和Fe3＋？為什么？提示：不能。第①步在溶液中加Ba(NO3)2溶液和稀鹽酸，若溶液中存在SOeq\o\al(2－,3)或Ag＋，也能產(chǎn)生白色沉淀，故不能檢驗SOeq\o\al(2－,4)存在與否；第②步在濾液中加AgNO3溶液雖然生成白色沉淀，但由于第①步加入稀鹽酸，引入了Cl－，故原溶液中是否存在Cl－也無法確定；第③步在濾液中加KSCN溶液能檢驗出此時濾液中含有Fe3＋，但原溶液中也可能只含F(xiàn)e2＋，在第①步后被氧化為Fe3＋。2．通過第④步試驗，你能確定原溶液中含有哪種離子？提示：NHeq\o\al(＋,4)。第④步加NaOH產(chǎn)生能使潮濕的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體肯定是NH3，說明原溶液中肯定含有NHeq\o\al(＋,4)。1．離子檢驗的類型(1)生成沉淀；(2)生成氣體；(3)顯示特別顏色。2．檢驗方法方法離子試劑現(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(chǎn)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(lán)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(chǎn)生有刺激性氣味的氣體，且氣體能使品紅溶液褪色—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(yīng)法Na＋、K＋Pt(Fe)絲和稀鹽酸火焰分別呈黃色、紫色K＋要透過藍(lán)色鈷玻璃片視察焰色1．下列依據(jù)試驗現(xiàn)象所得出的結(jié)論中，肯定正確的是()A．某無色溶液能使紅色石蕊試紙變藍(lán)，結(jié)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(chǎn)生白色沉淀，結(jié)論：該溶液中肯定含有SOeq\o\al(2－,4)C．某無色溶液焰色反應(yīng)呈黃色，結(jié)論：該溶液中肯定含有Na＋D．某無色溶液加入Na2CO3溶液產(chǎn)生白色沉淀，結(jié)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(jìn)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)。2．有關(guān)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(dāng)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(lán)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[不能解除SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)等離子的干擾，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。]酸堿中和滴定試驗(素養(yǎng)養(yǎng)成——科學(xué)探究與創(chuàng)新意識)1．原理酸和堿反應(yīng)的實質(zhì)是H＋＋OH－=H2O。用已知濃度的鹽酸(標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)·V標(biāo),V待)。2．常用酸堿指示劑及其變色范圍指示劑變色范圍的pH石蕊<5.0紅色5.0～8.0紫色>8.0藍(lán)色甲基橙<3.1紅色3.1～4.4橙色>4.4黃色酚酞<8.2無色8.2～10.0粉紅色>10.0紅色3．試驗用品(1)儀器酸式滴定管、堿式滴定管、滴定管架(鐵架臺和蝴蝶夾)、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(zhì)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(zhì)易腐蝕橡膠。②滴定管的上端都標(biāo)有規(guī)格大小、運用溫度、0刻度；滴定管的精確度為0.01mL。(2)試劑：標(biāo)準(zhǔn)液、待測液、指示劑、蒸餾水。4．試驗操作(以標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定待測NaOH溶液為例)(1)滴定前的打算①滴定管：檢漏→洗滌→潤洗→裝液→排氣泡→調(diào)液面→記錄。②錐形瓶：注堿液→記讀數(shù)→加指示劑。(2)滴定(3)終點推斷：等到滴入最終一滴標(biāo)準(zhǔn)液，指示劑變色，且半分鐘內(nèi)不變原色，視為滴定終點并記錄消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積。5．?dāng)?shù)據(jù)處理將上述操作重復(fù)2～3次，求出用去標(biāo)準(zhǔn)鹽酸體積的平均值，依據(jù)c(NaOH)＝eq\f(cHCl·VHCl,VNaOH)計算。6．中和滴定誤差分析酸堿中和滴定的誤差分析關(guān)鍵是依據(jù)c待＝eq\f(c標(biāo)·V標(biāo),V待)進(jìn)行分析，計算中V待與c標(biāo)均為確定值，只有V標(biāo)影響著c待的計算結(jié)果，故在誤差分析時應(yīng)最終歸結(jié)為對V標(biāo)的影響：V標(biāo)增大，試驗結(jié)果偏高；V標(biāo)減小，試驗結(jié)果偏低。1．滴定試驗時，必須要按以下要求做的是()A．錐形瓶用蒸餾水洗凈后要烘干B．酸式或堿式滴定管用水洗凈后用相應(yīng)溶液潤洗C．待測液肯定要放在錐形瓶中，標(biāo)準(zhǔn)液肯定要放在滴定管中D．滴定前讀數(shù)要求精確，凹液面的最低點在平視時必需在“0”刻度或“0”刻度以上的某一刻度B[滴定前錐形瓶用蒸餾水洗凈后無須干燥，其中的蒸餾水不計入?yún)⑴c反應(yīng)的試劑的體積，也就不影響滴定結(jié)果，A項不符合題意；酸式或堿式滴定管用水洗凈后肯定要用相應(yīng)的待裝溶液潤洗，否則會稀釋溶液，B項符合題意；待測液和標(biāo)準(zhǔn)液都可以放在錐形瓶中，盛放在錐形瓶中的溶液的體積為已知量，C項不符合題意；滴定前，滴定管中液體的凹液面在“0”刻度或“0”刻度以下的某一刻度，滴定管的“0”刻度以上沒有刻度，D項不符合題意。]2．用中和滴定法測定某燒堿樣品的純度，試依據(jù)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(zhì)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(yīng)凝視________________________________________；在鐵架臺上墊一張白紙，其目的是___________________________________________________________________________________________________。(4)依據(jù)下表數(shù)據(jù)，計算被測燒堿溶液的物質(zhì)的量濃度是________mol·L－1，燒堿樣品的純度是________。滴定次數(shù)待測溶液體積(mL)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)放在小燒杯中。(2)酸堿中和滴定時，一般應(yīng)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(jù)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(0.4000×0.5×40,8.2)×100%≈97.56%。[答案](1)A(2)B(3)錐形瓶內(nèi)溶液顏色的改變便于視察錐形瓶內(nèi)液體顏色的改變，減小滴定誤差(4)0.400097.56%1．下列有關(guān)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(jìn)行滴定時，左手操作錐形瓶，右手操作滴定管C．滴定前應(yīng)解除滴定管尖嘴部分的氣泡D．滴定過程中兩眼應(yīng)留意滴定管內(nèi)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(yīng)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(yīng)視察錐形瓶內(nèi)顏色的改變。]2．(雙選)下列有關(guān)滴定操作的說法正確的是()A．滴定前應(yīng)將液面調(diào)到“0”刻度或“0”刻度以下位置B．用KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定未知濃度的鹽酸，洗凈堿式滴定管后干脆取KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，則測定結(jié)果偏低C．用KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定未知濃度的鹽酸，配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的固體KOH中含有NaOH雜質(zhì)，則測定結(jié)果偏高D．用未知濃度的鹽酸滴定KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液時，若讀取讀數(shù)時，滴定前仰視，滴定到終點后俯視，會導(dǎo)致測定結(jié)果偏高AD[滴定前，應(yīng)將液面調(diào)“0”，A正確；用KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定未知濃度的鹽酸，洗凈堿式滴定管后干脆取KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，由于沒有潤洗，標(biāo)準(zhǔn)液濃度減小，消耗標(biāo)準(zhǔn)液體積增加，則測定結(jié)果偏高，B錯誤；所用的固體KOH中混有NaOH雜質(zhì)，相同質(zhì)量的NaOH和KOH，NaOH的物質(zhì)的量大于KOH的物質(zhì)的量，故所配的溶液中OH－濃度偏大，導(dǎo)致消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積V堿偏小，依據(jù)c酸＝eq\f(c堿×V堿,V酸)可知c酸偏小，C錯誤；用未知濃度的鹽酸滴定KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液時，若滴定前仰視讀數(shù)，滴定至終點后俯視讀數(shù)，導(dǎo)致讀取的鹽酸體積偏小，依據(jù)c酸＝eq\f(c堿×V堿,V酸)可知測定c酸偏高，D正確。]3．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(lán)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＋。]4．試驗室需配制一種僅含五種離子(水電離出的離子可忽視)的混合溶液，且在混合溶液中五種離子的物質(zhì)的量濃度均為1mol·L－1，則下列各組離子能滿意上述條件的是()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＋與OH－能形成氫氧化鎂沉淀，不能大量共存，A項錯誤；Fe2＋、H＋與NOeq\o\al(－,3)發(fā)生氧化還原反應(yīng)：3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，所以該組離子不能大量共存，B項錯誤；C項中的離子之間不反應(yīng)，能大量共存，由于溶液呈電中性，所以陽離子Na＋、K＋所帶的正電荷總數(shù)應(yīng)等于陰離子SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－所帶的負(fù)電荷總數(shù)，又因溶液的體積肯定，所以應(yīng)有c(Na＋)＋c(K＋)＝c(Cl－)＋c(NOeq\o\al(－,3))＋2c(SOeq\o\al(2－,4))，已知題述混合溶液中五種離子的物質(zhì)的量濃度均為1mol·L－1，則c(Na＋)＋c(K＋)＝2mol·L－1，c(Cl－)＋c(NOeq\o\al(－,3))＋2c(SOeq\o\al(2－,4))＝4mol·L－1，陽離子Na＋、K＋所帶的正電荷總數(shù)不等于陰離子SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－所帶的負(fù)電荷總數(shù)，C項錯誤；D項中的離子之間不反應(yīng)，能大量共存，在題述混合溶液中五種離子的物質(zhì)的量濃度均為1mol·L－1，則3c(Al3＋)＋c(Na＋)＝4mol·L－1，c(Cl－)＋c(NOeq\o\al(－,3))＋2c(SOeq\o\al(2－,4))＝4mol·L－1，即陽離子Al3＋、Na＋所帶的正電荷總數(shù)等于陰離子Cl－、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)所帶的負(fù)電荷總數(shù)，D項正確。]5．(素養(yǎng)題)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(shù)的表達(dá)式為__________________。(2)水體中