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第二节 离子反应与离子方程式(考点考法剖析)-【高考引领教学】高考化学一轮针对性复习方案(全国通用)
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第二节 离子反应与离子方程式
【必备知识要求】
1.了解电解质的概念,了解强电解质和弱电解质的概念。
2.理解电解质在水中的电离以及电解质溶液的导电性。
3.了解离子反应的概念、离子反应发生的条件。
4.能正确书写离子方程式,并能进行有关计算。
【关键能力及高考要求】
关键能力要求:微观想象能力、理解辨析能力
高考要求:本节内容为高频命题热点,考查三点能力。
一.考查离子方程式的书写能力,试题以填空为主,工艺流程题和实验综合题中都可能出现。利用题目信息书写陌生离子方程式,并学会陌生离子方程式的配平方法。
二、离子方程式的正误判断,正误判断能力在选择题中考查。
三、离子能否共存的判断能力。在选择题中考查。
【学科核心素养解析】
宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识化学反应和离子反应的异同点;能从微观的角度认识溶液中离子导电的规律,能从宏观和微观相结合的视角理解化学反应和离子反应,并运用离子反应解决实际问题。
证据推理与模型认知:具有证据意识,能基于不同电解质溶液导电性的差异分析推理,理解溶液中电解质的电离特点和导电规律;通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征;能运用正确的模型理解离子方程式的书写方法。
必备知识点1 电解质及电离
一.电解质及其分类
1.电解质与非电解质的比较
电解质
非电解质
相同点
均为化合物
不同点
水溶液或熔融状态能导电(离子化合物和某些极性共价化合物)
水溶液和熔融状态都不能导电(都是共价化合物)
本质区别
在水溶液或熔融状态下自身能电离
在水溶液中和熔融状态下自身不能电离
所含物质类型
酸:如H2SO4、HCl、HNO3等
共价化合物
非金属氧化物:SO2、SO3、CO2、CO、P2O5
都是共价化合物
碱:如NaOH、Ca(OH)2等
盐:如NaCl、KNO3、NaHSO4、CaCO3等;离子化合物
非酸性气态氢化物:NH3
金属氧化物:如Na2O、CaO、MgO等(离子化合物)
水H2O(共价化合物)
部分有机物:蔗糖、酒精、CCl4
2.电解质的导电性
(1)金属导电与电解质溶液导电原因对比
金属导电是由于自由电子在电场作用下的定向移动,温度高、金属阳离子振动幅度大,自由电子定向移动阻力增大,金属导电性变弱。
电解质溶液之所以导电,是由于溶液中有自由移动的离子存在。温度升高时,弱电解质电离程度增大、离子浓度增大、导电性会增强。
(2)电解质溶液导电能力的大小,决定于溶液中自由移动离子的浓度和离子的电荷数,和电解质的强弱没有必然联系。
3.强电解质和弱电解质
(1)强电解质:在溶液中能够全部电离的电解质。则强电解质溶液中不存在电离平衡。
(2)弱电解质:在溶液中只是部分电离的电解质。则弱电解质溶液中存在电离平衡。
(3)强电解质与弱电解质的比较:
强电解质
弱电解质
定义
溶于水后几乎完全电离的电解质
溶于水后只有部分电离的电解质
化合物类型
离子化合物及具有强极性键的共价化合物
某些具有弱极性键的共价化合物。
电离程度
几乎100%完全电离
只有部分电离
电离过程
不可逆过程,无电离平衡
可逆过程,存在电离平衡
溶液中存在的微粒(水分子不计)
只有电离出的阴阳离子,不存在
电解质分子
既有电离出的阴阳离子,又有电解质分子
实例
绝大多数的盐(包括难溶性盐)
强酸:H2SO4、HCl、HClO4等
强碱:Ba(OH)2 Ca(HO)2等
弱酸:H2CO3 、CH3COOH等。
弱碱:NH3·H2O、Cu(OH)2 Fe(OH)3等。
电离方程式
用“=”表示:KNO3=K++NO
H2SO4=2H++SO
用“”表示:NH3·H2ONH+OH-
H2SH++ HS-
HS- H++S2-
二.电解质的电离
1.电离
①概念:电解质在水溶液中或熔融状态下,离解成自由移动离子的过程。
②电离条件:酸的电离条件是溶于水,盐和碱的电离条件是溶于水或熔融。
2.电离方程式的书写
(1)强电解质
完全电离,用“===”表示。如H2S4O的电离方程式为:H2SO4===H++SO42-。
(2)弱电解质
部分电离,用“”表示。如HClO的电离方程式为:HClOH++ClO-。
多元弱酸分步电离 ,且电离程度逐步减弱,以第一步电离为主。如H3PO4的电离方程式为
H2PO4H++H2PO4-;H2PO4-H++HPO42-;HPO24-H++PO43-
.多元弱碱分步电离,但一步写出。
如Cu(OH)2的电离方程式为:Cu(OH)2Cu2++2OH-。
.两性氢氧化物双向电离。
如Al(OH)3的电离方程式:H++AlO+H2OAl(OH)3Al3++3OH-。
(3)酸式盐
.强酸酸式盐完全电离,一步写出。
如NaHSO4在水溶液中的电离方程式为:NaHSO4===Na++H++SO,在熔融状态下的电离方程式为:NaHSO4===Na++HSO。
.多元弱酸酸式盐,第一步完全电离,其余部分电离。如NaHSO3在水溶液中的电离方程式为:NaHSO3===Na++HSO,HCOH++SO。
【知识理解提点】
1.单质和混合物既不是电解质也不是非电解质,如Cu、NaCl溶液。电解质和电解质溶液是不同的,如:HCl和盐酸,盐酸即不是电解质又不是非电解质。
2.电解质不一定能导电,如固态NaCl、液态HCl等;常温下,大多数电解质本身不能导电。能导电的物质不一定是电解质,如铁、铝等金属单质。
3.本身电离而导电的化合物才是电解质,如CO2、SO2、SO3、NH3的水溶液虽能导电,但均是非电解质。
4.电解质的强弱与电解质溶液导电能力的强弱、溶解性的大小没有直接关系,如碳酸钙,其溶解度小,溶液导电性差,但其属于强电解质。
5.强电解质溶液的导电能力不一定强,弱电解质溶液的导电能力不一定弱,如极稀的NaCl溶液的导电能力不如浓氨水的导电能力强。溶液的导电能力取决于离子浓度的大小和离子所带电荷的多少,离子浓度越大,离子所带电荷数越多,则导电能力越强。
6.依据元素周期表,突破强、弱电解质的记忆
ⅠA:除LiOH外其余都是强碱。
ⅡA:除Mg(OH)2、Be(OH)2外其余都是强碱。
ⅢA:Al(OH)3是两性氢氧化物。
ⅣA:H2CO3、H2SiO3均为弱酸。
ⅤA:强酸:HNO3;中强(或弱)酸:HNO2、H3PO4。
ⅥA:强酸:H2SO4;弱酸:H2SO3、H2S。
ⅦA:强酸:HCl、HBr、HI、HClO4等;弱酸:HF、HClO等。
过渡元素中的常见弱碱:Fe(OH)3、Fe(OH)2、Cu(OH)2等。
【惑点辨析】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
1.H2SO4是强电解质,浓硫酸具有很强的导电性。( )
2.KNO3溶液在电流作用下电离成K+和NO3-。( )
3.CaCO3、AgCl均难溶于水,均为非电解质。( )
4.氯气不导电,氯水导电是因为氯气与水反应生成的电解质电离而导电,故氯气是非电解质。( )
5.浓度大的溶液一定比浓度小的溶液导电能力强。( )
6.Na2O溶于水和水反应生成NaOH,NaOH电离出离子,所以NaOH是电解质,而Na2O是非电解质。( )
【夯基例析·跟踪演练】
【基础例析】电解质及其电离的正误判断
例1.(2021·上海高三)关于电解质的说法错误的是
A.能电离的物质是电解质 B.强电解质在水溶液中完全电离
C.能导电的物质不一定是电解质 D.水是一种极弱的电解质
【跟踪演练】
1.下列各组关于强电解质、弱电解质、非电解质的归类,完全正确的是( )
A
B
C
D
强电解质
Fe
NaCl
CaCO3
HNO3
弱电解质
CH3COOH
NH3
H3PO4
Fe(OH)3
非电解质
C12H22O11(蔗糖)
BaSO4
C2H5OH
H2O
2.下列说法正确的是( )
A.NaHCO3是强电解质,故NaHCO3的电离方程式为NaHCO3===Na++H++CO
B.室温下,0.1 mol·L-1的BOH溶液的pH=11,则BOH的电离方程式为BOHB++OH-
C.25 ℃ NaA溶液的pH>7,则HA的电离方程式为HA===H++A-
D.CaCO3的饱和水溶液导电性很弱,故CaCO3的电离方程式为CaCO3Ca2++CO
3.下列叙述中,正确的是
A.强电解质的导电性一定比弱电解质的导电性强
B.溶解度小的物质的导电性一定比溶解度大的物质的导电性弱
C.纯水的导电性很差,但水也是电解质
D.电解质一定能导电
必备知识点2 离子反应及离子方程式
一.离子反应
1.概念:凡是在水溶液中进行的有离子参加或生成的反应都是离子反应。
2.类型:
(1)复分解反应类型
(2)氧化还原反应类型,强氧化性物质+强还原性物质===弱氧化性物质+弱还原性物质。
(3)络合反应类型,如向FeCl3溶液中滴入KSCN溶液时反应的离子方程式为Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3。
(4)盐类的水解反应:在溶液中盐电离出的离子与水电离出的H+或OH-结合生成弱电解质。如NH4Cl水解离子方程式为NH+H2ONH3·H2O+H+。
(5)电化学反应:实质为氧化还原反应,但需要添加电解或通电条件。
二.离子方程式
1.意义:离子方程式不仅表示一定物质间的某个反应,而且可以表示所有同一类型的离子反应。如:H++ OH-=H2O可以表示强酸与强碱反应生成可溶性盐的中和反应。
2.离子方程式书写步骤
书写离子方程式按照“写—拆—删—查”的步骤书写。
第二步“拆”是关键:拆写成离子形式:易溶于水、易电离的物质,
用化学式表示:难溶、难电离、气体、单质、氧化物、过氧化物、碳化物等
3.书写步骤(以CaCO3与盐酸的反应为例)。
【知识理解提点】
1.书写离子方程式的注意事项
(1)微溶物处理方式有三种情况:出现在生成物中写化学式;作反应物处于溶液状态写离子符号;作反应物处于浊液或固态时写化学式。
(2)单一离子水解的离子方程式不要忘记“”。
(3)NH与OH-在稀溶液中反应生成NH3·H2O,在浓溶液中并加热时生成NH3(g)和H2O。
(4)浓HCl、浓HNO3在离子方程式中写离子符号,浓H2SO4不写离子符号。
(5)HCO、HS-、HSO等弱酸的酸式酸根离子不能拆开写。
(6)易溶、易电离的物质(可溶性强电解质,包括强酸、强碱、可溶性盐)以实际参加反应的离子符号表示;非电解质、弱电解质、难溶物、气体、单质、氧化物均用化学式表示。
(7)离子方程式要遵循质量守恒、电荷守恒,是氧化还原反应的还要遵循得失电子守恒。
2.记住常见酸、碱、盐的溶解性
①钾、钠、铵盐水中溶,硝酸盐入水无影踪,硫酸盐不溶钡和铅,盐酸盐不溶银亚汞,碳酸、硅酸、磷酸盐,钾钠铵外多不溶。
②常见的四种微溶物:Ag2SO4、CaSO4、MgCO3、Ca(OH)2。
③常见的难溶于稀强酸的物质:AgCl、AgBr、AgI、BaSO4、CaSO4。
3.记住两种电离顺序
①H+电离顺序:H2SO3>CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO>H2SiO3>Al(OH)3>H2O。在形成这些物质时,越靠后的越优先,如在含有OH-、AlO、CO的溶液中,逐滴加入盐酸直至过量,反应的先后顺序为OH->AlO>CO。
②OH-电离顺序:NaOH>NH3·H2O>难溶氢氧化物>H2O。如在含有H+、Al3+、NH的溶液中,逐滴加入NaOH溶液直至过量,反应的先后顺序为H+>Al3+>NH>Al(OH)3。
4.记住常见的强酸、弱酸、强碱、弱碱
①常见的强酸:HNO3、H2SO4、HClO4、HCl、HBr、HI。
②常见的弱酸:H2CO3、H2SiO3、HClO、HF、H2S、H2SO3、H2C2O4、Al(OH)3。
③常见的强碱:NaOH、KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2。
④常见的弱碱:NH3·H2O、Mg(OH)2、Fe(OH)3、Cu(OH)2、Al(OH)3。
3.特殊情况的处理
特殊情况
处理方式
举例
氨水为反应物和不加热的稀溶液中生成物
写成NH3·H2O
硫酸铝溶液中加入氨水:Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH
氨水为加热条件或很浓溶液中的生成物
写成NH3↑+H2O
浓NaOH溶液中加入硫酸铵固体并加热:OH-+NHNH3↑+H2O
微溶性反应物呈澄清溶液形式
拆写成离子符号
澄清石灰水和盐酸反应:OH-+H+===H2O
微溶性生成物和反应物呈悬浊液形式
仍写化学式
用石灰乳制漂白粉的反应:Ca(OH)2+Cl2===Ca2++Cl-+ClO-+H2O
未处于自由移动离子状态的反应
仍写化学式形式
铜和浓硫酸加热反应,氯化铵和氢氧化钙固体反应
【惑点辨析】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
1.离子反应一定使溶液中所有离子的浓度都发生变化。( )
2.CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O可表示CaCO3和可溶性酸的反应。( )
3.Cl2与水反应的离子方程式可表示为Cl2+H2OH++Cl-+HClO。( )
4.Fe和稀硫酸反应的离子方程式为2Fe+6H+2Fe3++3H2↑。( )
5.有水生成的反应一定是离子反应。( )
6.Fe(OH)3和HI的反应可表示为Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O。( )
【夯基例习·跟踪演练】
【基础例析】离子方程式的书写
例1.基础反应类离子方程式的书写
(1)向水中加入一小块钠
________________________________________________________________________。
(2)向NaHSO3溶液中加入过量NaHSO4溶液
________________________________________________________________________。
例2.多重反应类离子方程式的书写
(1)Ba(OH)2溶液与(NH4)2SO4溶液混合:
________________________________________________________________________。
(2)CuSO4溶液与Ba(OH)2溶液混合:
________________________________________________________________________。
【跟踪演练】
1.基础反应类离子方程式的书写
(1)小苏打溶液与乙酸溶液混合
________________________________________________________________________。
(2)氧化镁溶于稀硫酸
________________________________________________________________________。
(3)澄清石灰水中加入稀盐酸
________________________________________________________________________。
(4)石灰乳与Na2CO3溶液反应
________________________________________________________________________。
(5)将浓硝酸滴到CaCO3固体上
________________________________________________________________________。
(6)Na2SO4溶液与AgNO3溶液混合
________________________________________________________________________。
(7)NH4Cl与NaOH两稀溶液混合
________________________________________________________________________。
(8)AlCl3溶液中加入过量氨水
________________________________________________________________________。
2.多重反应类离子方程式的书写
(1)Ba(OH)2与H2SO4两稀溶液混合:
________________________________________________________________________。
(2)Fe(OH)3溶于HI溶液中:
________________________________________________________________________。
(3)向FeBr2溶液中通入过量Cl2:
________________________________________________________________________。
(4)FeO溶于稀HNO3中:
________________________________________________________________________。
【基础例析】离子方程式正误判断
例3.(2022·河北邯郸市·高三二模)下列反应的离子方程式书写正确的是
A.1mol的溶液与4molNaOH的溶液混合:
B.将硫酸酸化的溶液暴露在空气中:
C.苯甲酸与过量溶液反应:2+→2+CO2↑+H2O
D.向溶液中通入少量气体:
【跟踪演练】
1.(2022·湖南高三二模)下列反应的离子方程式书写正确的是
A.将少量氯气通人Fel2溶液中;
B.向稀硝酸银溶液中滴加稀氨水至过量:
C.往2.0mL。1.0mol/L的AlCl3,溶液中加人7.0mL1.0mol/L的NaOH溶液充分反应:
D.将等浓度的NaHCO3溶液和Ba(OH)2溶液等体积充分混合:
2.(2021·湖南常德市·高三一模)下列离子方程式书写正确的是
A.Cl2遇冷的NaOH溶液:3Cl2+6OH-=5Cl-+ClO+3H2O
B.向NH4Al(SO4)2溶液滴入过量NaOH溶液:Al3++3OH-=Al(OH)3↓
C.向Na2CO3溶液中通入过量SO2:CO+2SO2+H2O=CO2+2HSO
D.将H2C2O4溶液滴入酸性KMnO4溶液:5C2O+2MnO+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
3.(2022·上海崇明区·高三二模)下列离子方程式书写正确的是
A.钠投入水中的离子方程式:Na + 2H2O= ++ H2↑
B.氯气溶于水的离子方程式:Cl2 + H2O =++
C.制印刷电路板的反应:+ Cu =+
D.Ba(OH)2溶液中加入过量的NaHSO4溶液:+++= BaSO4↓ + 2H2O
必备知识点3 离子共存、检验和推断
一.离子共存的本质
几种离子在同一溶液中能大量共存,就是指离子之间不发生任何反应;若离子之间能发生反应,则不能大量共存。
二.离子不能大量共存的原因
1.离子之间发生复分解反应:
(1)离子之间相互结合生成难溶物质。如Ca2+和CO32-生成CaCO3,H+和SiO32-生成H2SiO3,Cu2+和OH-生成Cu(OH)2等。
(2)离子之间相互结合生成弱电解质或气体。
不存在
存在
强酸性溶液(H+)
氢氧根:OH-
弱酸根:S2-、CO、SiO、AlO、CH3COO-、PO43-、ClO-、SO 、
弱酸酸式根:HCO、HSO、HS-、
阳离子:Fe3+、Cu2+、Fe2+、Al3+、Zn2+、NH4+
、Na+
强碱性溶液(OH-)
氢离子:H+
弱碱阳离子:Fe3+、Cu2+、Fe2+、Al3+、Zn2+、NH4+
阴离子:S2-、CO、SiO、AlO、CH3COO-、PO43-、ClO-、Cl-、SO42-
有些弱电解质分解成气体;如H2CO3分解为CO2。
有些弱电解质是沉淀;如:Al(OH)3是沉淀。
弱酸酸式根只能在弱酸性(或弱碱性)条件下存在,强酸性或强碱性条件下均不能存在。
2.离子之间相互促进的水解反应:如Al3+、Fe3+分别与ClO-、AlO2-、HCO3-、CO32-、S2-等发生相互促进的水解反应生成沉淀或气体。
3.离子之间发生氧化还原反应。
(1)Fe2+、S2-、I-、SO32-分别与MnO4-、NO3-(H+)、ClO-因发生氧化还原反应而不能大量共存;
(2)Fe3+与S2-、I-等因发生氧化还原反应而不能大量共存。
4.离子之间能发生络合反应。如Fe3+和SCN-不能大量共存。
【知识理解提点】
一、判断离子能否大量共存的“五个要点”
1.一色——溶液颜色
几种常见离子的颜色:
离子
Cu2+
Fe3+
Fe2+
MnO
溶液颜色
蓝色
棕黄色
浅绿色
紫红色
2.常见表示可能呈酸性也可能呈碱性的溶液
①与铝粉反应放出氢气的溶液;
②常温下水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1的溶液;
③与NH4HCO3反应能产生气体的溶液。(附:常见既与酸反应又与碱反应的离子:HCO、HS-、HSO、H2PO。)
3.三特殊——三种特殊情况:
①AlO与HCO不能大量共存:AlO+HCO+H2O===Al(OH)3↓+CO。不是水解。
②“NO+H+”组合具有强氧化性,能与S2-、Fe2+、I-、SO等还原性的离子发生氧化还原反应而不能大量共存。
③NH与CH3COO-、CO,Mg2+与HCO等组合中,虽然两种离子都能水解且水解相互促进,但总的水解程度仍很小,它们在溶液中仍能大量共存。
4.注意特定情况下的隐含因素
充分考虑指定微粒或物质对溶液酸碱性、氧化性和还原性的影响,如:
①含有大量Fe3+的溶液,隐含溶液呈酸性,并具有较强氧化性。中性溶液,Fe3+不存在。
②含有大量NO的酸性溶液,隐含溶液具有强氧化性。
③含有大量S2-、SO的溶液,隐含不是酸性溶液;含有大量AlO的溶液,隐含是碱性溶液。
5.掌握6种氧化性离子与7种还原性离子不能共存在
氧化性离子
还原性离子
ClO-、MnO(H+)、NO(H+)、Fe3+、Cr2O、FeO
Fe2+(可与Fe3+共存)、S2-、I-、SO、HS-、HSO
二、依据“4项”基本原则,确定思考方向
(1)肯定原则:根据实验现象,推出肯定存在或肯定不存在的离子。
(2)互斥原则:即相互反应的离子不能大量共存。
①根据“互斥原则”,若推出溶液中已存在某离子,那么能与该离子反应的离子则不能大量存在。
②可以根据“互斥原则”,先确定离子间的组合,这样可以大大减少思维量。
(3)进出原则:即加入试剂时带入(“进”)的离子和发生反应时消耗(“出”)的离子,对后续实验是否有影响。
(4)守恒原则:即溶液中电荷守恒。
【惑点辨析】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
1.加入稀盐酸酸化的BaCl2溶液,出现白色沉淀,则溶液中可能有SO42-或Ag+。( )
2.加入CaCl2溶液,有白色沉淀生成,溶液中一定存在CO32-。( )
3.滴入硝酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀,溶液中一定存在SO42-。( )
4.加入稀硫酸,产生使品红褪色的无色有刺激性气味的气体,则溶液中一定存在SO32-。( )
5.某溶液的焰色反应呈黄色,则溶液中一定有钠元素,不能确定是否有钾元素。( )
6.无色溶液加入CCl4无现象,滴加氯水后CCl4层呈紫红色,则溶液中一定存在I-。( )
【夯基例习·跟踪演练】
【基础例析】离子大量共存的判断
例1.(2022·辽宁高三二模)下列各组离子中,在指定环境中一定能大量共存的是
A.加入酚酞变红的溶液中:、、、、
B.能使试纸变深红的溶液中:、、、
C.溶液中:、、、
D.澄清透明的中性溶液:、、、
【跟踪演练】
1.(2021·湖南株洲市·高三一模)常温下,无色溶液能大量共存的离子是
A.Ba2+、MnO、K+、Cl- B.OH–、Na+、Al3+、SO
C.H+、 NO、CO、K+ D.SO 、Mg2+、Br–、NH
2.(2021·全国高三)常温下,下列各组离子在指定溶液中可能大量共存的是
A.的溶液中:、、、
B.的溶液中:、、、
C.使酚酞变红色的溶液:、、、
D.由水电离的的溶液中:、、、
3.(2022·辽宁沈阳市·高三一模)向、的混合溶液中逐滴加入稀盐酸,生成气体的量随的量的变化关系如图所示,则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是
A.点对应的溶液中:、、、
B.点对应的溶液中:、、、
C.点对应的溶液中:、、、
D.点对应的溶液中:、、、
【基础例析】 考查离子检验的规范表达
例2.(NH4)2SO4是常用的化肥和化工原料,受热易分解。某兴趣小组拟探究其分解产物。
【查阅资料】(NH4)2SO4在260 ℃和400 ℃时分解产物不同。
【实验探究】该小组拟选用下图所示装置进行实验(夹持和加热装置略)。
连接装置A→D→B,检查气密性,按图示重新加入试剂。通入N2排尽空气后,于400 ℃加热装置A至(NH4)2SO4完全分解无残留物,停止加热,冷却,停止通入N2。观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。经检验,该白色固体和装置D内溶液中有SO,无SO。进一步研究发现,气体产物中无氮氧化物。
检验装置D内溶液中有SO,无SO的实验操作和现象是_______________________。
【跟踪演练】
为了探究AgNO3的氧化性,某化学兴趣小组设计了如下实验。
将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中,一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物,将溶液中的Ag+除尽后,进行了如下实验,可选用试剂:KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。
请完成下表:
操作
现象
结论
取少量除尽Ag+后的溶液于试管中,加入KSCN溶液,振荡
存在Fe3+
取少量除尽Ag+后的溶液于试管中,加入________,振荡
存在Fe2+
【实验结论】 Fe的氧化产物为Fe2+和Fe3+。
【基础例析】 离子推断
例3.(2020·海南三亚中学模拟)某无色溶液中可能含有①Na+、②Ba2+、③Cl-、④Br-、⑤SO、⑥SO、⑦Fe2+中的几种离子,依次进行下列实验,且每步所加试剂均过量,观察到的现象如下:
步骤
操作
现象
Ⅰ
用pH试纸检验
溶液的pH大于7
Ⅱ
向溶液中滴加氯水,再加入CCl4,振荡,静置
CCl4层呈橙红色
Ⅲ
取Ⅱ的上层溶液,加入Ba(NO3)2溶液和稀硝酸
有白色沉淀产生
Ⅳ
将Ⅲ过滤,向滤液中加入AgNO3溶液和稀硝酸
有白色沉淀产生
下列结论正确的是( )
A.肯定含有的离子是①④⑤
B.肯定没有的离子是②⑤⑦
C.可能含有的离子是①②⑥
D.不能确定的离子是①③⑥
【跟踪演练】
1.(2020·浙江金华市·高三一模)某固体混合物W可能含有NH4Cl、Na2SiO3、Na2SO3、CuSO4、AlCl3、FeCl3、MgSO4中的一种或多种,现进行如下实验:
①往W中加足量浓NaOH溶液,得到白色沉淀A和溶液B,并有刺激性气昧的气体生成;②往溶液B加入一定量的稀硝酸,得到气体C、溶液D与沉淀E。
下列说法合理的是
A.W中一定存在NH4Cl、Na2SiO3、Na2SO3与MgSO4
B.沉淀A与沉淀E可能相同
C.气体C为SO2
D.B、D溶液中阳离子种类可能完全相同
2.(2020·天津静海区·静海一中高三月考)某溶液含有K+、Fe3+、SO、CO、I-中的几种。取样,滴加KSCN溶液后显血红色。为确定该溶液的组成,还需检验的离子是( )
A.K+ B.I- C.SO D.CO
3.(2022·上海市南洋模范中学高三月考)某试液中只可能含有K+、NH、Fe2+、Al3+、Cl-、SO、CO、AlO中的若干种离子,离子浓度均为0.1mol·L−1,某同学进行了如下实验,下列说法正确的是
A.无法确定原试液中是否含有Al3+、Cl-
B.原溶液中存在NH、Fe2+、Cl-、SO
C.无法确定沉淀C的成分
D.滤液X中大量存在的阳离子有NH 、Fe2+和Ba2+
必备知识点4与量有关的离子反应
一.连续型反应
1.反应特点:反应生成的离子因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。
2.书写步骤与方法
首先分析判断出物质过量与否,过量的反应物与反应生成的离子再反应,两个反应相加。
二、配比型反应:
当一种反应物中有两种或两种以上组成离子参与反应时,因其组成比例不同(一般为复盐或酸式盐),当一种组成离子恰好完全反应时,另一种组成离子不能恰好完全反应(有剩余或不足)而跟用量有关。
(1)“少定”就是把相对量较少的物质定为“1 mol”,加入的少量物质中,能反应的离子都参加反应,
(2)“多变”就是过量的反应物,其离子的化学计量数根据反应实际需求量来确定,不受化学式中的比例制约,是可变的。如少量NaHCO3与足量Ca(OH)2溶液的反应:
“少定”——即定HCO的物质的量为1 mol,
“多变”——1 mol HCO能与1 mol OH-发生反应,得到1 mol H2O和1 mol CO、1 mol CO再与1 如如NaHSO4溶液与Ba(OH)2溶液
溶液呈中性时:2H++SO+2OH-+Ba2+===BaSO4↓+2H2O ;
SO完全沉淀时:H++SO+Ba2++OH-===H2O+BaSO4↓ 。
三、先后型反应:一种反应物的两种或两种以上的组成离子,都能跟另一种反应物的组成离子反应,但因反应次序不同而跟用量有关。又可称为竞争型。
1.碱性溶液加酸(H+)
向含有Na+、OH-、CO、AlO的溶液中,逐滴加入盐酸,因为结合质子的能力:OH->AlO>CO,故反应的先后顺序为:
①H++OH-===H2O
②H++AlO+H2O===Al(OH)3↓
③CO+H+===HCO
④HCO+H+===CO2↑+H2O
⑤最后生成Al(OH)3沉淀进一步与H+反应:Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
2.酸性溶液加碱(OH-)
向含有Cl-、H+、NH4+、Al3+的溶液中,逐滴加入氢氧化钠溶液,因为与氢氧根反应的能力:H+>Al3+>NH4+,故反应的先后顺序为:
①H++OH-===H2O
②3OH-+Al3+===Al(OH)3↓
③NH4++OH-===NH3.H2O
④最后生成Al(OH)3沉淀进一步与OH-反应:Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O
四、氧化还原型的离子反应
对于氧化还原反应,按“先强后弱”的顺序书写,即氧化性(或还原性)强的优先发生反应,氧化性(或还原性)弱的后发生反应,该类型离子方程式的书写步骤如下:
第一步:确定反应的先后顺序:(氧化性:HNO3>Fe3+,还原性:I->Fe2+>Br-)。如向FeI2溶液中通入Cl2,I-先与Cl2发生反应。
第二步:根据用量判断反应发生的程度,
如少量Cl2与FeI2溶液反应时只有I-与Cl2反应:2I-+Cl2===2Cl-+I2。
足量Cl2与FeI2溶液反应时溶液中的I-和Fe2+均与Cl2发生反应:
2Fe2++4I-+3Cl2===2Fe3++2I2+6Cl-。
第三步:用“少量定1法”书写离子方程式,即将“量”少物质的化学计量数定为“1”进行书写。
【知识理解提点】
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,先生成碳酸盐,再生成酸式盐:
①碱过量(CO2少量):CO2+2OH-===CO+H2O ;
②碱不足(CO2过量):CO2+OH-===HCO 。
2.多元弱酸(或其酸酐)与更弱酸的盐溶液。如CO2通入NaAlO2溶液中,先生成碳酸盐,再生成酸式盐:
①NaAlO2过量(CO2少量):2AlO+CO2+3H2O===2Al(OH)3↓+CO ;
②NaAlO2不足(CO2过量):AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO 。
3.多元弱酸盐与强酸反应。如Na2CO3溶液与稀盐酸,先反应生成酸式盐,然后生成二氧化碳:
盐酸不足:CO+H+===HCO ;
盐酸过量:CO+2H+===CO2↑+H2O。
4.铝盐溶液与强碱溶液,如在铝盐中滴入强碱,先生成氢氧化铝沉淀,然后溶解生成偏铝酸根:
铝盐过量(NaOH少量):Al3++3OH-===Al(OH)3↓ ;
强碱过量(NaOH过量):Al3++4OH-===AlO+2H2O 。
5.NaAlO2溶液与强酸溶液,在偏铝酸盐中滴加强酸,先生存氢氧化铝,然后溶解,生成铝离子:NaAlO2过量:AlO+H++H2O===Al(OH)3↓ ;
强酸过量:AlO+4H+===Al3++2H2O 。
6.Fe与稀HNO3溶液,在硝酸中逐渐加入铁,先生存三价铁,铁过量,生成二价铁:
Fe过量:3Fe+2NO+8H+===3Fe2++2NO↑+4H2O ;
HNO3过量:Fe+NO+4H+===Fe3++NO↑+2H2O 。
【夯基例析·跟踪演练】
【基础例析】与量有关的离子方程式
例: 1.磷酸钠溶液与盐酸
(1)按1:1加入:______________________________________
(2)按1:2加入:______________________________________
(3)按1:3加入:_____________________________________
2.硫酸铝铵溶液与氢氧化钠溶液
(1)按1:3加入:_____________________________________
(2)按1:4加入:_____________________________________
(3)按1:5加入:_____________________________________
3.氢氧化钡溶液与亚硫酸氢钠溶液
(1)氢氧化钡过量:_____________________________________
(2)氢氧化钡少量:_____________________________________
4.硫酸铁铵溶液与.氢氧化钡溶液
(1)按2:3加入:_____________________________________
(2)按1:2加入:_____________________________________
【跟踪演练】
一、反应连续型
1.SO2通入NaOH溶液中:
①SO2少量: ;
②SO2过量: 。
2.Na2CO3溶液与稀硫酸:
①硫酸不足: ;
②硫酸过量: 。
3.Al2(SO4)3溶液与NaOH溶液反应。
①Al2(SO4)3过量: ;
②NaOH过量: 。
4.Fe与稀HNO3反应。
①Fe过量: ;
②HNO3过量: 。
二、反应先后型
1.NH4HSO4溶液与NaOH溶液反应。
①NaOH不足: ;
②NaOH过量: 。
2.将Fe(NO3)3溶液与HI溶液混合。
①HI不足: ;
②HI过量: 。
3.向FeBr2溶液中通入Cl2。
①Cl2少量: ;
②FeBr2与Cl2等物质的量: ;
③Cl2足量: 。
4.向含有OH-、CO、AlO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:
。
5.向含有H+、Al3+、NH的溶液中,逐滴加入NaOH溶液至过量,反应的离子方程式依次为:
。
三、物质配比型
1.Ca(HCO3)2溶液与NaOH溶液反应。
①NaOH不足: ;
②NaOH过量: 。
2.NaHCO3溶液与Ca(OH)2溶液反应。
①NaHCO3不足: ;
②NaHCO3过量: 。
3.Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液反应。
①n[Ba(OH)2]∶n(NaHSO4)=1∶1
,
此时溶液呈 性;
②n[Ba(OH)2]∶n(NaHSO4)=1∶2
,
此时溶液呈 性,若向该溶液中再加Ba(OH)2溶液,离子方程式为 。
【高考应用】
高频考点1 离子方程式正误判断
离子方程式的正误判断——“七看”
1.看是否符合客观事实。如Fe和稀盐酸反应的离子方程式写成2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑是错误的,Fe和稀盐酸反应生成Fe2+。
2.看化学式拆写是否正确。这是书写离子方程式时最关键的一步,应注意以下几点:
①易溶于水的强电解质均写成离子形式,如强酸、强碱和大多数盐。其他物质均用化学式表示,如单质、气体、弱电解质(弱酸、弱碱、水等)及难溶性盐。
②微溶物的写法。一般来说,微溶于水的强电解质的澄清溶液(如澄清石灰水)中微溶物写成离子形式,浊液中的微溶物写成化学式。
③可溶性多元弱酸的酸式酸根一律写成酸式酸根离子的形式(如HCO)。
④非溶液状态下的反应,一般不用离子方程式表示。如实验室中制备氨气的反应。
3.看符号使用是否正确。要注意“===”“”“↓”“↑”等符号的正确使用。
4.看是否遵循原子守恒、电荷守恒和得失电子守恒。如Fe3++Cu===Fe2++Cu2+不符合电荷守恒及得失电子守恒,是错误的。
5.看是否漏掉离子反应。如Ba(OH)2溶液与CuSO4溶液反应,既要写Ba2+与SO生成BaSO4沉淀的反应,又不能漏掉Cu2+与OH-生成Cu(OH)2沉淀的反应。
6.看反应物或产物的配比是否正确。如稀硫酸与Ba(OH)2溶液反应,不能写成H++OH-+SO+Ba2+===BaSO4↓+H2O,应写成2H++2OH-+SO+Ba2+===BaSO4↓+2H2O。
7.看是否符合题设条件的要求。如过量、少量、等物质的量、适量、任意量以及滴加顺序等对反应产物的影响。如向溴化亚铁溶液中通入少量Cl2的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;向溴化亚铁溶液中通入过量Cl2的离子方程式为2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++6Cl-+2Br2。
【高考实例】
例1.【2020高考新课标Ⅲ】对于下列实验,能正确描述其反应的离子方程式是
A.用Na2SO3溶液吸收少量Cl2:3+Cl2+H2O = 2+2+
B.向CaCl2溶液中通入CO2:Ca2++H2O+CO2=CaCO3↓+2H+
C.向H2O2溶液中滴加少量FeCl3:2Fe3++H2O2=O2↑+2H++2Fe2+
D.同浓度同体积NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合:+OH-=NH3·H2O
【考点演练】
1.(2021·广东高考试题)宏观辨识与微观探析是化学学科核心素养之一。下列物质性质实验对应的反应方程式书写正确的是
A.放入水中:
B.通过灼热铁粉:
C.铜丝插入热的浓硫酸中:
D.通入酸性溶液中:
2.(2021·全国高考乙卷试题)下列过程中的化学反应,相应的离子方程式正确的是
A.用碳酸钠溶液处理水垢中的硫酸钙:
B.过量铁粉加入稀硝酸中:
C.硫酸铝溶液中滴加少量氢氧化钾溶液:
D.氯化铜溶液中通入硫化氢:
3.(2021.6·浙江高考试题)不能正确表示下列变化的离子方程式是
A.碳酸镁与稀盐酸反应:
B.亚硫酸氢钠的水解:
C.锌溶于氢氧化钠溶液:
D.亚硝酸钠与氯化铵溶液受热反应:
高频考点2离子共存在
【高考实例】
例.(2021·湖南高考试题)对下列粒子组在溶液中能否大量共存的判断和分析均正确的是
粒子组
判断和分析
A
、、、
不能大量共存,因发生反应:
B
、、、
不能大量共存,因发生反应:
C
、、、
能大量共存,粒子间不反应
D
、、、
能大量共存,粒子间不反应
【考点演练】
1.【2020届江苏高考试题】常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是
A.氨水溶液:Na+、K+、OH-、NO
B.盐酸溶液:Na+、K+、SO、SiO
C.KMnO4溶液:NH、Na+、NO、I-
D.AgNO3溶液:NH、Mg2+、Cl-、SO
2.(2019年江苏高考试题) 室温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是
A.0.1 mol·L−1NaOH溶液:Na+、K+、、
B.0.1 mol·L−1FeCl2溶液:K+、Mg2+、、
C.0.1 mol·L−1K2CO3溶液:Na+、Ba2+、Cl−、OH−
D.0.1 mol·L−1H2SO4溶液:K+、、、
高频考点3离子方程式的书写
1.陌生的非氧化还原反应的离子方程式
近年高考出现的陌生的非氧化还原反应的离子方程式:
(1)Mn2++2MnCO3↓+CO2↑+H2O
(2)Mn2++HCO+NH3·H2O=MnCO3↓+NH+H2O。
(3)2Na++2+2CO2+H2O=+2NaHCO3↓
(3)2Mg2++3+2H2OMg(OH)2·MgCO3↓+2
(4)TiO2++(x+1)H2OTiO2·xH2O+2H+
【高考实例】
例(2021·全国高考乙卷试题)磁选后的炼铁高钛炉渣,主要成分有、、、、以及少量的。为节约和充分利用资源,通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
该工艺条件下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的见下表
金属离子
开始沉淀的
2.2
3.5
9.5
12.4
沉淀完全的
3.2
4.7
11.1
13.8
回答下列问题:
(5)“酸溶”后,将溶液适当稀释并加热,水解析出沉淀,该反应的离子方程式是_______。
【考点演练】
1.[2019年高考新课标Ⅰ]硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:
回答下列问题:
(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为__________,母液经加热后可返回___________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_________。
2.(2021·湖南高考试题)可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中,铈(Ce)主要以形式存在,还含有、、、等物质。以独居石为原料制备的工艺流程如下:
回答下列问题:
(5)“沉铈”过程中,生成的离子方程式为_______,常温下加入的溶液呈_______(填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知:的,的,);
2.陌生的氧化还原反应的离子方程式
按照书写陌生氧化还原反应的离子方程式的程序分为5步骤:
(1)写出参与氧化与还原反应的微粒(即氧化剂与还原剂);根据信息合理地预测氧化产物与还原产物。
(2)计算1mol氧化剂(还原产物)得多少电子,1mol还原剂(氧化产物)失多少电子。电子得失要相等。
(3根据电荷守恒配平可能参加反应的其他离子。
(4)根据原子守恒写出未参与氧化还原反应的微粒并配平,首先是氧化剂与还原剂中的未参与氧化还原反应的元素(或酸根)。
(5)根据信息检查有无反应条件等。
【高考实例】
例(2020年高考新课标Ⅰ)钒具有广泛用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5价的化合物存在,还包括钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。
该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子
Fe3+
Fe2+
Al3+
Mn2+
开始沉淀pH
1.9
7.0
3.0
8.1
完全沉淀pH
3.2
9.0
4.7
10.1
回答下列问题:
(2)“酸浸氧化”中,VO+和VO2+被氧化成,同时还有___________离子被氧化。写出VO+转化为反应的离子方程式___________。
【考点演练】
1.(2020年全国高考新课标Ⅲ)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O):
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子
Ni2+
Al3+
Fe3+
Fe2+
开始沉淀时(c=0.01 mol·L−1)的pH
沉淀完全时(c=1.0×10−5 mol·L−1)的pH
7.2
8.7
3.7
4.7
2.2
3.2
7.5
9.0
回答下列问题:
(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式______________。
2.(2021·全国乙卷试题)氧化石墨烯具有稳定的网状结构,在能源、材料等领域有着重要的应用前景,通过氧化剥离石墨制备氧化石墨烯的一种方法如下(装置如图所示):
Ⅰ.将浓、、石墨粉末在c中混合,置于冰水浴中,剧烈搅拌下,分批缓慢加入粉末,塞好瓶口。
Ⅱ.转至油浴中,35℃搅拌1小时,缓慢滴加一定量的蒸馏水。升温至98℃并保持1小时。
Ⅲ.转移至大烧杯中,静置冷却至室温。加入大量蒸馏水,而后滴加至悬浊液由紫色变为土黄色。
Ⅳ.离心分离,稀盐酸洗涤沉淀。
Ⅴ.蒸馏水洗涤沉淀。
Ⅵ.冷冻干燥,得到土黄色的氧化石墨烯。
回答下列问题:
(4)步骤Ⅲ中,的作用是_______(以离子方程式表示)。
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