高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 电解质的电离 离子反应导学案

这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 电解质的电离 离子反应导学案，共12页。
离子反应的应用和与量有关的离子方程式书写探 究 任 务1．掌握常见离子(Cl－、SO、CO)的检验方法及离子共存的判断方法，能基于证据对物质变化提出可能假设，并通过分析推理加以证实，培养证据推理与模型认知能力。2．掌握粗盐的提纯方法，学会利用离子反应进行物质的除杂与提纯，能从问题和假设出发，确定探究目的设计实验方案，培养科学探究与创新意识。3．通过书写与量有关的离子方程式，体会反应物质的相对量不同，所得产物不同，培养化学学科中的变化观念。离子的检验和推断1．氯离子(Cl－)的检验(1)反应原理：Ag＋＋Cl－===AgCl↓(白色)。(2)可能存在的干扰离子：CO、SO。因为CO＋2Ag＋===Ag2CO3↓(白色)、SO＋2Ag＋===Ag2SO4(微溶)，但Ag2CO3、Ag2SO4能与硝酸反应而溶解：Ag2CO3＋2H＋===2Ag＋＋CO2↑＋H2O、Ag2SO4＋H＋===HSO＋2Ag＋。(3)试剂：AgNO3溶液、稀硝酸。(4)检验方法：―→2．硫酸根离子(SO)的检验(1)反应原理：Ba2＋＋SO===BaSO4↓。(2)可能存在的干扰离子：Ag＋、SO、CO。因为Ag＋＋Cl－===AgCl↓、Ba2＋＋SO===BaSO3(微溶)、Ba2＋＋CO===BaCO3↓。但Ag＋、SO、CO均可用稀盐酸排除掉。(3)试剂：稀盐酸、BaCl2溶液。(4)检验方法：―→[注意]　检验SO时一定是先加盐酸后加BaCl2溶液，不能将两种试剂的顺序颠倒，防止Ag＋干扰。3．CO、HCO的检验(1)反应原理：Ba2＋＋CO===BaCO3↓。CO＋2H＋===H2O＋CO2↑、HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，CO2＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋H2O。(2)试剂：BaCl2溶液、稀盐酸和澄清石灰水。(3)可能存在的干扰离子：SO、HSO。SO＋2H＋===H2O＋SO2↑、HSO＋H＋===H2O＋SO2↑，但SO2有刺激性气味，可以通过生成的气体是否有刺激性气味排除掉干扰离子。(4)检验方法：【例1】　对于某些常见离子的检验及结论一定正确的是(　　)A．加入碳酸钠溶液产生白色沉淀，再加盐酸白色沉淀消失，一定有Ba2＋B．加氯化钡溶液有白色沉淀产生，再加盐酸沉淀不消失，一定有SOC．加入氯化钠溶液有白色沉淀产生，再加稀硝酸沉淀不消失，一定有Ag＋D．加稀盐酸产生无色气体，将气体通入澄清石灰水中，溶液变浑浊，一定有COC　[A中白色沉淀可能是碳酸钡、碳酸钙等，故无法判断原溶液存在的离子，故A错误；B中产生的沉淀可能是硫酸钡，还可能是氯化银，原溶液不一定有硫酸根存在，故B错误；C中产生的沉淀一定是氯化银，故原溶液中一定存在Ag＋，故C正确；D中无色气体可能是二氧化碳，也可能是二氧化硫，原溶液不一定有碳酸根存在，故D错误。]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．CO——气体法   B．SO——沉淀法C．H＋——显色法   D．Cl－——气体法D　[Cl－的检验用AgNO3、HNO3，发生离子反应为Ag＋＋Cl－===AgCl↓，该方法为沉淀法。]2．下列“实验结论”与“实验操作及现象”相符的一组是(　　)选项实验操作及现象实验结论A向某溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成该溶液中一定含有Cl－B向某溶液中加入稀盐酸，产生无色气体该溶液中一定含有COC向某溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成该溶液中一定含有SOD室温下向某溶液中加入几滴酚酞溶液，溶液变红该溶液一定呈碱性D　[向某溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成，可能有碳酸根离子、硫酸根离子等，故A错误；向某溶液中加入稀盐酸，产生无色气体，该溶液中可能含有CO、SO、HCO、HSO等，故B错误；向某溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，该溶液中可能含有SO、CO、Ag＋等，故C错误；室温下向某溶液中加入几滴酚酞溶液，溶液变红，则该溶液一定呈碱性，故D正确。]某溶液中只可能含有K＋、Ag＋、Ba2＋、Cu2＋、Cl－、OH－、CO、SO中的一种或几种，对其进行如下实验操作：1．取少量溶液，滴加无色酚酞溶液，酚酞变红；由此可肯定含有什么离子，肯定没有什么离子？[提示]　肯定有OH－，肯定没有Ag＋、Cu2＋。2．另取少量溶液，加入足量BaCl2溶液，产生白色沉淀；过滤向所得沉淀中加足量盐酸，沉淀部分溶解，并有无色气体生成；由此可肯定含有什么离子，肯定没有什么离子？[提示]　BaCO3可溶于HCl，BaSO4不可溶于HCl，故CO、SO均存在，原溶液中肯定没有Ba2＋，因为溶液要保持电中性，故原溶液肯定有K＋。3．将“2”所得白色沉淀过滤，向滤液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成，原溶液中一定存在Cl－吗？[提示]　不能，因为步骤中引进了BaCl2溶液，含Cl－。4．在上述各步推断过程中分别运用了哪些方法和原则？[提示]　①肯定性原则：根据现象推断肯定存在或肯定不存在的离子。②互斥性原则：如溶液中含有CO、SO，则不存在大量的Ba2＋。③进出性原则：要注意所加试剂引入什么离子，是否造成干扰。④守恒原则(电中性原则)：阳离子和阴离子同时存在于溶液中且正负电荷总量相等。食盐的精制1．物质除杂和分离的基本原则(1)不增(不引入新的杂质)。(2)不减(不减少被提纯的物质)。(3)易分离(被提纯的物质与杂质易分离)。(4)易复原(被提纯的物质易复原)。2．物质除杂和分离注意的问题(1)除杂试剂要过量。(2)后续试剂应能除去过量的前一试剂。(3)尽可能将杂质转化为所需物质。(4)除去多种杂质时考虑加入试剂的合理顺序。【例2】　实验探究：食盐的精制(1)实验目的：除去粗食盐水中的Ca2＋、Mg2＋、SO、泥沙等杂质。(2)实验方案设计与实施写出上述各步反应的离子方程式①____________________________________________________________；②____________________________________________________________；③____________________________________________________________，_______________________________________________________________。[答案]　①Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓②Ba2＋＋SO===BaSO4↓③Ca2＋＋CO===CaCO3↓Ba2＋＋CO===BaCO3↓1．海盐经溶解、过滤后仍含有Ca2＋、Mg2＋、SO，为了得到纯净的NaCl，可向滤液中依次加入过量的下列溶液，其中不合理的是(　　)A．BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶B．Ba(OH)2溶液→Na2CO3溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶C．Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶D．BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶C　[粗盐提纯时，所加的试剂有NaOH溶液(除去Mg2＋)、BaCl2溶液(除去SO)、Na2CO3溶液(除去Ca2＋和过量的Ba2＋)，过滤后，加入盐酸(除去过量的OH－、CO)，注意Na2CO3溶液一定要在BaCl2溶液之后加入，盐酸在过滤后加入，故A、D项正确，C项错误；加入过量的Ba(OH)2溶液，可除去SO、Mg2＋，再加入过量的Na2CO3溶液，除去Ca2＋和过量的Ba2＋，过滤，向滤液中加入稀盐酸，除去过量的CO和OH－，蒸发结晶得到纯净的NaCl，B项正确。]2．通过海水晾晒可得粗盐，粗盐中除含有NaCl外，还含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质。制备精盐的各步操作流程如下： (1)在第⑦步蒸发过程中要用玻璃棒搅拌，目的是___________________________________________________________________。(2)第②、④步操作的目的分别是除去粗盐中的Na2SO4和CaCl2，需要加入的试剂依次是________(填化学式)。(3)第⑥步操作中发生反应的化学方程式为___________________________________________________________________。(4)在第③步操作中，选择的除杂试剂不能是KOH溶液，理由是_____________________________________________________________。(5)第⑤步操作中，需要的玻璃仪器有____________________________________________、________、________。[答案]　(1)防止液体局部受热温度过高，造成液体飞溅(2)BaCl2、Na2CO3(3)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O、Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑(4)会引入新杂质K＋(5)漏斗　烧杯　玻璃棒1．在粗食盐水提纯的实验中，为保证后加试剂能将前面过量的新杂质离子除去，Na2CO3溶液和BaCl2溶液所加顺序应满足什么要求？[提示]　Na2CO3溶液的作用不但是除去溶液中的Ca2＋，另一个作用是除去溶液中的过量Ba2＋，因此Na2CO3溶液必须在BaCl2溶液的后面加入。2．如何检验食盐水中杂质离子已除干净？[提示]　①取少许滤液于试管中，加入稀盐酸，再加BaCl2溶液，如无白色沉淀生成，证明SO除净。②取少许滤液于试管中，加入NaOH溶液，如无白色沉淀生成，证明Mg2＋除净。③取少许滤液于试管中，加入Na2CO3溶液，如无白色沉淀生成，证明Ca2＋已除净。与量有关的离子方程式书写向溶液中所加入反应物的量不同，所发生的离子反应可能不同，类型如下：(1)连续型：主要指反应生成的离子又能与过量的反应物继续反应而导致其离子方程式与用量有关。此类离子方程式的书写应首先分析判断出物质是否过量，再根据反应原理书写。(2)先后型：指由于离子反应的先后顺序不同而导致其离子方程式与用量有关。此类离子方程式的书写应首先判断反应发生的先后顺序，再根据反应物量的多少来书写。【例3】　写出下列离子方程式(1)可溶性多元弱酸(或其酸酐)与碱溶液反应。如CO2通入NaOH溶液中：碱过量：____________________________________________________；碱不足：___________________________________________________。(2)NH4HSO4溶液与NaOH溶液的反应NaOH不足：_______________________________________________；NaOH过量：__________________________________________________。[解析]　(1)向NaOH溶液中通入CO2依次发生反应：①2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O②Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3将①②合并可得：NaOH＋CO2===NaHCO3。(2)OH－既可与H＋反应，又可和NH反应，但加OH－少量时，如先发生NH＋OH－===NH3·H2O，NH3·H2O还可与H＋反应生成NH，所以可认定反应的先后顺序为H＋＞NH。[答案]　(1)2OH－＋CO2===CO　OH－＋CO2===HCO　(2)H＋＋OH－===H2O　NH＋H＋＋2OH－===H2O＋NH3·H2O1．多元弱酸盐与强酸反应。如Na2CO3溶液与稀盐酸：盐酸不足：_________________________________________________；盐酸过量：________________________________________________。[解析]　向Na2CO3溶液中逐滴加盐酸，依次发生Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl、NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，合并得：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑。[答案]　CO＋H＋===HCO　CO＋2H＋===H2O＋CO2↑2．向含有OH－、CO的溶液中，逐滴加入稀盐酸至过量，反应的离子方程式依次为_______________________________________________________。[解析]　H＋先和OH－反应，后与CO反应。[答案]　OH－＋H＋===H2O　CO＋H＋===HCO　HCO＋H＋===H2O＋CO2↑1．写出下列反应的离子方程式(1)Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液混合恰好呈中性。(2)Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液混合恰好使Ba2＋沉淀完全。[提示]　(1)溶液呈中性，则n(OH－)＝n(H＋)，故需n[Ba(OH)2]∶n(NaHSO4)＝1∶2。离子方程式为Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4↓＋2H2O。(2)Ba2＋恰好沉淀完全，故需n[Ba(OH)2]∶n(NaHSO4)＝1∶1。离子方程式为Ba2＋＋OH－＋H＋＋SO===BaSO4↓＋H2O。2．写出下列离子方程式Ca(HCO3)2溶液与NaOH溶液反应(1)NaOH不足：______________________________________________。(2)NaOH过量：__________________________________________________。[提示]　此类方程式的书写即涉及到先后，又涉及到配比。常用定一法书写，即把少量物质定为1 mol。(1)把NaOH定为1 mol，OH－＋HCO＋Ca2＋===H2O＋CaCO3↓。(2)把Ca(HCO3)2定为1 mol，Ca2＋＋2HCO＋2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O。1．向某无色溶液中加入BaCl2溶液，生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，则有关溶液中含有的离子说法正确的是(　　)A．一定有SOB．一定没有SOC．一定有Ag＋D．可能是SO，也可能是Ag＋，但二者不能同时存在D　[加入BaCl2溶液即加入了Ba2＋和Cl－，因而生成的不溶于稀硝酸的白色沉淀可能是AgCl或BaSO4。由于Ag2SO4是微溶物，因而Ag＋和SO不能大量共存，D正确。]2．关于粗盐提纯的下列说法正确的是(　　)A．溶解粗盐时，应尽量让溶液稀些，防止食盐不完全溶解B．将制得的食盐晶体转移到新制过滤器中用大量水进行洗涤C．当蒸发到剩余少量液体时，停止加热，利用余热将液体蒸干D．为除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO，可依次向溶液中加入足量的碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液(或氯化钡溶液、氢氧化钠溶液)、稀盐酸C　[溶解时不是越稀越好，如果溶液太稀，蒸发时就要消耗很长时间才能蒸干，A错误；晶体应该用少量水洗涤，否则制得的晶体会有很多溶于水，B错误；蒸发时，当有大量晶体析出时应停止加热，利用余热蒸干，以免晶体受热后飞溅出来，不仅造成损失，而且可能因此发生意外事故，C正确；由于过量的钡离子需要碳酸钠除去，则为除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO，可依次向溶液中加入足量的氢氧化钠溶液、氯化钡溶液(或氯化钡溶液、氢氧化钠溶液)、碳酸钠溶液，然后过滤，再向滤液中加入稀盐酸，D错误。]3．下列离子方程式书写正确的是(　　)A．少量的CO2通入足量的澄清石灰水中：CO2＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋H2OB．向澄清石灰水中滴入过量的NaHCO3溶液：HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2OC．向NaHCO3溶液中滴入足量的澄清石灰水：Ca2＋＋OH－＋2HCO===CaCO3↓＋CO＋H2OD．向NH4Fe(SO4)2溶液中滴入足量的NaOH溶液：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓A　[B项Ca(OH)2定为1 mol，则有Ca2＋＋2OH－＋2HCO===CaCO3↓＋CO＋2H2O；C项NaHCO3定为1 mol，则有HCO＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O；D项NaOH足量，OH－与NH、Fe3＋均发生反应。]4．某无色、澄清溶液中只可能含有①Na＋、②SO、③Cl－、④HCO、⑤CO、⑥H＋、⑦Cu2＋中的几种，且每种离子的物质的量浓度均为0.1 mol/L。依次进行下列实验，每步所加试剂均过量，观察到的现象如下：步骤操作现象(1)用紫色石蕊试液检验溶液变红(2)向溶液中滴加BaCl2溶液和稀盐酸有白色沉淀生成(3)将(2)中所得混合物过滤，向滤液中加入AgNO3溶液和稀硝酸有白色沉淀生成下列结论正确的是(　　)A．该实验无法确定是否含有③B．肯定含有的离子是①②⑥C．可能含有的离子是①③D．肯定没有的离子只有④⑤⑦B　[因溶液是无色的，则溶液中不含Cu2＋；(1)用紫色石蕊试液检验，溶液变红，说明溶液显酸性，溶液中含有H＋，不含CO和HCO；(2)向溶液中滴加BaCl2溶液和稀盐酸，有白色沉淀生成，此沉淀为BaSO4，说明溶液中含有SO；(3)将(2)中所得混合物过滤，向滤液中加入AgNO3溶液和稀硝酸，有白色沉淀生成，此沉淀为AgCl，但无法说明溶液中是否含有Cl－，因实验(2)中引入了Cl－；由于每种离子的物质的量浓度均为0.1 mol/L，且溶液呈电中性，则溶液中一定含有Na＋，一定不含Cl－；结合以上分析可知，溶液中一定含有①Na＋、②SO、⑥H＋，一定不含③Cl－、④HCO、⑤CO、⑦Cu2＋。]5．为了将混有K2SO4、MgSO4的KNO3固体提纯，并制得纯净的KNO3溶液，某同学设计了如下实验方案： (1)操作①为____________________________。(2)操作②～④加入的试剂依次为_________________________________。(3)判断SO已除尽的方法是_______________________________。(4)实验过程中多次产生的沉淀________(填“需要”或“不需要”)多次过滤，其理由是_______________________________。(5)该同学的实验设计方案是否严密？________(填“是”或“否”)；请说明理由_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)写出上述提纯过程中可能涉及的反应的离子方程式：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案]　(1)加水溶解(2)Ba(NO3)2、K2CO3、KOH[或KOH、Ba(NO3)2、K2CO3或Ba(NO3)2、KOH、K2CO3](3)静置，在上层澄清溶液中再加入少量Ba(NO3)2溶液，若不变浑浊，表明SO已除尽(4)不需要　几个沉淀反应互不干扰，因此最后只过滤一次即可，可减少操作程序(5)否　因为加入盐酸调节溶液pH会引入Cl－，应加入稀硝酸(6)Ba2＋＋SO===BaSO4↓，Ba2＋＋CO===BaCO3↓，2OH－＋Mg2＋===Mg(OH)2↓，CO＋2H＋===H2O＋CO2↑，OH－＋H＋===H2O