高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第4节 离子反应导学案

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课时2 离子反应的应用课标解读课标要求素养要求1.了解常见阳离子和阴离子的检验方法。2.理解利用酸碱中和滴定法测强酸、强碱溶液浓度的原理、方法和误差分析。3.通过离子反应在生产、生活中的广泛应用，体会化学在人类生产、生活中的作用和贡献。1.变化观念与平衡思想：了解酸碱中和滴定的原理，知道酸碱中和滴定中溶液 的突变是判断滴定终点的依据，了解指示剂的选择方法。2.科学探究与创新意识：知道酸碱中和滴定的主要仪器及用途，掌握酸碱中和滴定的实验操作、数据处理、误差分析及其在定量测定中的迁移应用。自主学习·必备知识知识点 离子反应的应用1.物质检验与含量测定（1）离子检验——利用离子的特征反应来检验一些常见离子被检验的离子试剂中所含离子现象离子方程式 或 或①      有不溶于稀硝酸的白色沉淀    ②  （白色）    或 或③      有不溶于稀盐酸的白色沉淀    （白色）④     有不溶于稀硝酸的黄色沉淀    ⑤  （黄色）    ⑥      溶液变成血红色    ⑦  （血红色）      （2）测定溶液中离子的浓度方法实例沉淀法溶液中 的浓度，用⑧   将其转化为 #沉淀，再称量⑨      沉淀的质量       来获得酸碱中和滴定法强酸溶液中 的浓度可以用已知准确浓度的⑩      强碱       溶液滴定的方法获得氧化还原滴定法如溶液中 的浓度可以用已知准确浓度的⑪     溶液滴定的方法来获得想一想1  菠菜是我们日常生活中经常食用的蔬菜，菠菜中含有丰富的铁元素，那么，菠菜中含有的铁元素是以什么形态存在的呢？如何检验？答案：铁在菠菜中的存在形态是三价铁，可以用 溶液检验。2.物质的制备与纯化物质的制备通电氯碱工业生产烧碱和氯气的离子方程式：⑫ 物质的纯化除去粗盐中含有的少量 、 、 ，需要引入的试剂离子分别为⑬ 、、除去污水中的重金属离子：将其转化为⑭     沉淀     而除去想一想2下图是从海水中提取二氧化碳的装置，请分析 室、 室和 室的反应并解释二氧化碳是如何产生的。答案： 室为阳极室，发生反应 ，生成大量的氢离子，透过离子交换膜进入 室，与 室中的碳酸氢根离子反应生成二氧化碳，离子方程式为 ， 室为阴极室，发生反应 。3.生活中常见的离子反应（1）胃酸过多的治疗服用胃舒平[主要成分是 ]，发生的离子反应为⑮     。（2）硬水及其软化 .硬水的含义：自然界里含⑯     较多的水。 .硬水的形成：水中的二氧化碳与岩石中的碳酸钙和碳酸镁发生反应生成碳酸氢盐，使⑰     进入水中形成硬水，发生的主要离子反应为⑱     ，⑲     。c.硬水的软化方法方法原理加热法加热可使 分解，生成的 与 结合成沉淀，发生的离子反应如下：⑳  ， ㉑  加沉淀剂法在硬水中加入㉒  等沉淀也可以降低水中 的浓度，发生的离子反应如下：㉓ ，㉔ 想一想3 矿泉水是从地下深处自然涌出的或者是经人工发掘的、未受污染的地下矿水，含有一定量的矿物盐，微量元素锂、锶、锌、硒等。因矿泉水一般含钙、镁较多，常温下钙、镁呈离子状态，极易被人体所吸收，起到很好的补钙作用。想一想，矿泉水的最佳饮用方法是加热喝还是常温喝？答案：煮沸时，钙、镁离子易与碳酸根离子生成水垢析出，这样既丢失了钙、镁离子，还造成了感官上的不适，所以矿泉水最佳饮用方法是在常温下饮用。互动探究·关键能力探究点一 离子的检验与推断知识深化1.离子的检验方法离子试剂现象注意沉淀法 、 、 溶液和稀硝酸白色沉淀 、淡黄色沉淀 、黄色沉淀—稀盐酸和 溶液白色沉淀先用稀盐酸酸化 溶液白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀— 溶液红褐色沉淀— 溶液白色沉淀→溶解—气体法浓 溶液和湿润的红色石蕊试纸产生有刺激性气味的气体，且气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝要加热稀盐酸和澄清石灰水澄清石灰水变浑浊 、 、 有干扰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—显色法氯水（少量），下层为紫色— 溶液和氯水先是无变化，滴加氯水后溶液变血红色先加 溶液，无变化，再加氯水 溶液血红色—焰色试验法 、 丝和稀盐酸火焰分别呈黄色、紫色要透过蓝色钴玻璃片观察 焰色2.离子推断的四个原则题组过关1.下列根据实验现象所得出的结论中，一定正确的是(     )A.某无色溶液能使红色石蕊试纸变蓝，结论：该溶液一定是碱溶液B.某无色溶液加稀硝酸酸化的 产生白色沉淀，结论：该溶液中一定含有C.某无色溶液焰色呈黄色，结论：该溶液中一定含有D.某无色溶液加入 溶液产生白色沉淀，结论：该溶液中一定含答案： 解析：A项中可能是强碱弱酸盐溶液；B项溶液中可能含 ；D项}溶液中也可能含 。2.（★）某固体混合物中可能含有 等离子，将该固体溶解于蒸馏水，对所得溶液进行如下实验，下列推断正确的是(     )A.该混合物一定是 和B.该混合物可能是 和C.该混合物可能是 和D.该混合物一定是 和答案： 解析：溶液中加入过量 ，出现白色沉淀，加入过量盐酸，沉淀溶解，因此该白色沉淀为 ，说明原溶液中一定含有 ，一定不含有 ，滤液中加入硝酸酸化的 溶液，出现白色沉淀，该沉淀为 ，说明原溶液中一定含有 ；焰色试验为黄色，则原溶液中一定含有 ，可能含有 。由上述分析知，一定含 ，不含 ，不能确定是否含 ，则该混合物可能为 和 ，故选项B正确。易错警示 物质的焰色为黄色说明一定有钠元素，因为黄色能遮盖紫色，所以可能有钾元素。探究点二 酸碱中和滴定情境探究问题1：现在有一瓶失去标签的盐酸，为了测出其真实浓度，你可采用哪些实验方法，其中较好的是哪种？答案：提示 可利用气体法、沉淀法、 试纸法、中和法等测定该盐酸的浓度。气体法难以准确测量气体的体积，沉淀法操作麻烦， 试纸法不够准确，中和法具有可行性。问题2：缺铁性贫血是体内铁的储存不能满足正常红细胞生成需要而发生的贫血，铁是合成血红蛋白必需的元素，当铁摄入量不足、吸收量减少、需要量增加、铁利用障碍或丢失过多时，会导致血红蛋白合成减少，形态学表现为小细胞低色素性贫血。临床症状为乏力、心悸、头晕等。现有一种补铁口服液，为测定其中二价铁的含量，你可采用哪些实验方法，其中较好的是哪种？答案：提示 可以用沉淀法、氧化还原滴定法等。沉淀法操作麻烦，数据不稳定，所以氧化还原滴定法具有可行性。探究归纳酸碱中和滴定实验Ⅰ.实验设计原理酸和碱反应的实质是 。用已知浓度的盐酸（标准液）来滴定未知浓度的 溶液（待测液）的计算公式为 （一元酸、碱）仪器酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、锥形瓶实验操作（以标准盐酸滴定待测 溶液为例）（1）滴定前的准备①滴定管：查漏→洗涤→润洗→装液→调液面→记读数②锥形瓶：洗涤→注液（待测液） 记滴定管读数→加指示剂（2）加液①量取待测的 溶液加入锥形瓶，把标准液装入酸式滴定管并调整液面至0或以下某刻度②在待测液中加入指示剂（酚酞）2~3滴（3）滴定终点判断等到滴入最后一滴标准盐酸，溶液变至无色且半分钟内不恢复红色，视为滴定终点记录读数等液面稳定后记录下酸式滴定管最后的刻度数据处理按上述操作重复2~3次，以 为消耗的标准液的体积，求出用去标准盐酸体积的平均值，依据 （一元酸、碱）计算待测液的物质的量浓度Ⅱ.实验感悟1.酸碱中和滴定误差分析（1）误差分析依据（一元酸、碱的中和滴定）中和滴定实验中，产生误差的途径主要有操作不当、读数不准等，分析误差要根据计算式分析， ，当用标准酸溶液滴定待测碱溶液时， 均为定值， 的大小取决于 的大小。（2）常见的误差分析以用标准盐酸滴定待测氢氧化钠溶液（以酚酞为指示剂）为例。步骤操作洗涤未用标准溶液润洗滴定管偏高锥形瓶用待测溶液润洗偏高未用待测溶液润洗取用待测液的滴定管偏低锥形瓶洗净后瓶内还残留有少量蒸馏水无影响读数滴定前仰视读数或滴定后俯视读数偏低滴定前俯视读数或滴定后仰视读数偏高滴定溶液褪色后立即读数，半分钟内溶液又恢复红色偏低滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后气泡消失偏高滴定过程中振荡时有液滴溅出偏低滴定过程中，锥形瓶内加少量蒸馏水无影响2.中和滴定指示剂的选择（1）常用酸碱指示剂及其变色范围指示剂变色范围的石蕊溶液＜5.0红色 紫色＞8.0蓝色甲基橙溶液＜3.1红色 橙色＞4.4黄色酚酞溶液＜8.2无色 粉红色＞10.0红色  （2）指示剂的选择滴定种类指示剂强酸——强碱酚酞或甲基橙强酸——弱碱（滴定完全后溶液呈酸性）甲基橙强碱——弱酸（滴定完全后溶液呈碱性）酚酞3.滴定管（1）酸式滴定管：可盛放酸性溶液、强氧化性溶液，不能盛放碱性溶液，因为碱性物质易腐蚀玻璃，使玻璃活塞无法打开。（2）碱式滴定管：可盛放碱性溶液，不能盛放酸性溶液、强氧化性溶液，因为酸性和强氧化性物质易腐蚀橡胶。（3）滴定管的上端都标有规格、使用温度、0刻度； 滴定管的精确度为 。Ⅲ.实验拓展——氧化还原滴定法中和滴定操作不仅适用于酸碱中和反应，也可以迁移应用于氧化还原反应。（1）原理：以氧化剂（或还原剂）为滴定剂，直接滴定一些具有还原性（或氧化性）的物质。（2）实例①酸性 溶液滴定 溶液原理指示剂酸性 溶液本身呈紫色，不用另外选择指示剂终点判断当滴入最后一滴酸性 溶液后，溶液由无色变为浅紫色，且半分钟内不褪色，说明到达滴定终点  ② 溶液滴定碘液原理指示剂用淀粉作指示剂终点判断当滴入最后一滴 溶液后，溶液的蓝色褪去，且半分钟内不恢复原来的颜色，说明到达滴定终点探究应用迁移应用1.（2021辽宁抚顺高二期末）现用标准 溶液来测定盐酸的浓度。实验操作如下：①向溶液中加入 滴指示剂②取 盐酸放入锥形瓶中③用氢氧化钠溶液滴定至终点④重复以上操作⑤配制 标准 溶液⑥根据实验数据计算盐酸的物质的量浓度（1）实验过程中正确的操作顺序是  （填序号），上述操作②中除锥形瓶外，还需要的仪器是  ，用  作指示剂。（2）滴定并记录 的初、终读数。数据记录如表所示：滴定次数123420.0020.0020.0020.00 （初读数）0.100.300.000.20 （终读数）20.0820.3020.8020.22 （消耗）19.9820.0020.8020.02某同学在处理数据过程中计算得到平均消耗 溶液的体积 。他的计算  （填“合理”或“不合理”），理由是  。答案：（1）⑤②①③④⑥ ; 酸式滴定管;   酚酞（2）不合理 ; 第3次滴定时消耗 溶液的体积明显偏大，该值应舍去解析：（1）在用已知浓度的 溶液滴定未知浓度的盐酸的操作中，正确的操作顺序是⑤②①③④⑥。操作②取 盐酸放入锥形瓶中，使用的仪器除锥形瓶外，还需要酸式滴定管；为了使滴定结果准确，可用酚酞作指示剂。（2）该同学的计算不合理，原因是第3次滴定时消耗 溶液的体积明显偏大，偏离真实值，应舍去。2.已知： 在酸性条件下均能将草酸钠 氧化。测定软锰矿中 质量分数的方法是：称取 软锰矿样品，加入 草酸钠固体，再加入足量的稀硫酸并加热（杂质不参加反应），充分反应后冷却，滤去杂质，将所得滤液转移到 容量瓶中并定容，从中取出 待测液放入锥形瓶中，再用 标准溶液进行滴定，当滴入 溶液时恰好完全反应。回答下列问题：（1）在酸性条件下， 将 氧化的离子方程式为  。（2） 标准溶液应选用下图中的  （填“甲”或“乙”）盛装；将锥形瓶置于滴定管下方进行滴定时，眼睛注视  直至滴定终点；判断到达滴定终点的现象是  。（3）软锰矿中 的质量分数为  。（4）若在实验过程中存在下列操作，其中会使所测 的质量分数偏小的是  （填字母）。A.溶液转移至容量瓶中，未将烧杯、玻璃棒洗涤B.滴定前尖嘴部分有一气泡，滴定终点时气泡消失C.定容时，俯视刻度线D.滴定前仰视读数，滴定后俯视读数答案：（1）（2）甲; 锥形瓶中溶液颜色的变化 ; 锥形瓶中溶液恰好由无色变成浅紫色，且30秒内溶液颜色不再变化 （3）（4）解析：（1）酸性条件下， 将 氧化的离子方程式为 。（2）高锰酸钾具有强氧化性，应盛装在酸式滴定管中，甲是酸式滴定管，乙是碱式滴定管；滴定时眼睛应注视锥形瓶中溶液颜色变化，以准确判断滴定终点。（3） 的物质的量 ，消耗 的总的物质的量 ，根据得失电子守恒有 ，即 ，则 ，所以软锰矿中 的质量分数为 。（4）溶液转移至容量瓶中，未将烧杯、玻璃棒洗涤，会导致配制的样品溶液中溶质的物质的量偏小，消耗的高锰酸钾标准液的体积偏小，会使测定的二氧化锰的质量分数偏大，A错误；滴定前尖嘴部分有一气泡，滴定终点时气泡消失，消耗的高锰酸钾标准液体积偏大，会使测定的二氧化锰的质量分数偏小，B正确；定容时，俯视刻度线，会导致配制的样品溶液的体积偏小，溶液的浓度偏大，用高锰酸钾溶液滴定时，消耗的高锰酸钾标准液的体积偏大，测定的二氧化锰的质量分数偏小，C正确；滴定前仰视读数，滴定后俯视读数，消耗的高锰酸钾标准液的体积偏小，会使测定的二氧化锰的质量分数偏大，D错误。评价检测·素养提升课堂检测1.离子检验的常用方法有三种，如表所示：检验方法沉淀法显色法气体法判断的依据反应中有沉淀产生或溶解反应中有颜色变化反应中有气体产生下列离子检验的方法不合理的是(     )A. ——气体法B. ——沉淀法C. ——显色法D. ——气体法答案： 解析： 与 反应，检验生成的 ，A项正确； 与 反应，检验生成的沉淀，B项正确； 的检验可用酸碱指示剂，C项正确； 与 反应，检验生成的沉淀，D项错误。2.（2021海南三亚高二月考）下列有关反应方程式正确的是(     )A.实验室制备 ：B.实验室制氨气：C.实验室制取 ：D.除去 溶液中含有的 ：答案： 解析：A项，应为 ；B项，应为 ；C项，应为 。易错警示 本题不能只判断方程式正误，制取物质要符合制取原则。3.用标准浓度的 溶液滴定未知浓度的盐酸时,下列情况会使盐酸的物质的量浓度偏低的是(     )A.碱式滴定管用蒸馏水洗净后,直接注入标准浓度的 溶液B.碱式滴定管尖端有气泡,滴定后气泡消失C.记录消耗的碱液,滴定前平视,滴定后俯视凹液面D.锥形瓶用蒸馏水洗净后,直接装入未知浓度的盐酸答案：  解析：未用 溶液润洗滴定管,会使 溶液的浓度偏小,结果偏高,A项错误;未排除滴定管尖端的气泡,使读取的 溶液的体积比实际用量大,结果偏高,B项错误;滴定前平视,滴定后俯视凹液面,这样读取的 溶液的体积比实际用量小,结果偏低,C项正确;锥形瓶中含有蒸馏水对测定结果无影响,D项错误。4.（2020天津河西海河中学高二月考）加碘食盐中的碘以碘酸钾 的形式存在。已知溶液中的 和 发生反应： 。根据此反应,可用试纸和一些生活中常用的物质进行实验,证明食盐中存在 ,除食盐外可供选用的物质有：①自来水  ②蓝色石蕊试纸  ③ 淀粉试纸  ④淀粉  ⑤食糖  ⑥食醋  ⑦白酒进行上述实验时必须使用的物质是(     )A.①③B.③⑥C.②④⑥D.①②④⑤⑦答案： 解析：此为信息题,根据信息可知,在酸性条件下， 可氧化 生成单质碘。由题意知,要证明食盐中有 ,应用到 、淀粉和酸。现给出了 淀粉试纸,包括了前两种试剂,所以再选用食醋便可完成 的检验。向待测液中加入醋酸,然后将溶液滴在 淀粉试纸上,若试纸变蓝,即证明有 。素养视角当孩子出现下面一些症状时,就应考虑是否缺钙:不易入睡、不易进入深睡状态,入睡后爱啼哭、易惊醒,入睡后多汗等。如果缺钙,可在医嘱下服用补钙口服液。测定血液中钙的含量时,可将 血液用蒸馏水稀释,然后向其中加入足量草酸铵 晶体,反应生成 沉淀。将沉淀用稀硫酸处理得到 溶液后,再用酸性 溶液滴定,得到的氧化产物为 ,还原产物为 ,到达滴定终点时用去 的酸性 溶液。（1）写出用酸性 溶液滴定 溶液的离子方程式：  。（2）判断滴定终点的方法是  。（3）计算：血液中含钙离子的浓度为 。答案：（1）（2）当滴入最后一滴酸性 溶液时,溶液由无色变为浅紫色,且半分钟内不褪色（3）解析：（1） 具有氧化性,酸性条件下可将 氧化为 ，自身被还原为 ，发生反应的离子方程式为 。（3）设 血液中含 的物质的量为 ,则： ，血液中 的浓度为 。