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    2020-2021学年新鲁科版选择性必修1第3章 第4节 第2课时 离子反应的应用学案
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    高中第4节 离子反应第2课时学案

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    这是一份高中第4节 离子反应第2课时学案,共1页。

    2课时 离子反应的应用

    发 展 目 标

    体 系 构 建

    1.了解水溶液中的离子反应与平衡在物质检测、化学反应规律研究、物质转化中的应用。

    2.了解溶液pH的调控在工农业生产和科研中的应用。

    3.通过酸碱中和滴定实验,知道化学定量分析实验在工农业生产中的重要作用。   

    1物质检验与含量测定

    (2)测定溶液中某些离子的浓度

    沉淀法:如溶液中SO的浓度,用Ba2将其转化为BaSO4沉淀,再称量沉淀的质量求得。

    酸碱中和滴定法:强酸溶液中H的浓度可以用已知准确浓度的强碱溶液滴定的方法获得。

    氧化还原滴定法:如溶液中MnO的浓度可以用已知准确浓度的Fe2溶液滴定的方法来获得。

    2物质制备与纯化

    (1)物质的制备:离子反应可以用于制备物质。

    氯碱工业生产烧碱和氯气的离子方程式:

    2Cl2H2O2OHCl2H2

    实验室制取CO2的离子方程式:

    CaCO32H===Ca2CO2H2O

    (2)物质的纯化

    制高纯度的氯化钠:除去其中少量的SOMg2Ca2,需要引入的试剂离子分别为Ba2OHCO

    除去污水中的重金属离子:将其转化为沉淀而除去。

    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Al(OH)3],离子反应为Al(OH)33H===Al33H2O

    服用小苏打片,离子方程式为HCOH===CO2H2O

    (2)硬水及其软化

    硬水的含义:自然界里含Ca2Mg2较多的水。

    硬水的形成:水中的二氧化碳与岩石中的CaCO3MgCO3发生反应生成可溶性碳酸氢盐而使Ca2Mg2进入水中形成,离子方程式为CaCO3CO2H2O===Ca22HCOMgCO3CO2H2O===Mg22HCO

    硬水的软化方法

    a.加热法:加热可使HCO分解,生成的COCa2Mg2结合成沉淀,发生反应如下:

    Ca22HCOCaCO3CO2H2OMg22HCOMgCO3CO2H2O

    b.加沉淀剂法:在硬水中加入Na2CO3等沉淀剂也可以降低水中Ca2

    Mg2的浓度,发生反应如下:Ca2CO===CaCO3Mg2CO===MgCO3

    1判断对错(对的在括号内打“√”,错的在括号内打“×”)

    (1)能使石灰水变浑浊的无色无味气体一定是CO2(  )

    (2)中和滴定时为了节省时间,不需要重复23次实验。(  )

    (3)可以用铁粉除去FeCl3中的FeCl2(  )

    (4)治疗胃酸过多的胃药中含有烧碱。(  )

    (5)用石灰水鉴别NaHCO3Na2CO3(  )

    提示:(1)

    (2)× 为了减少滴定误差,须进行23次实验。

    (3)× Fe2FeCl3===3FeCl2,无法除去FeCl2

    (4)× 烧碱具有强腐蚀性。

    (5)× NaHCO3Na2CO3与石灰水均产生CaCO3沉淀。

    2.准确量取24.90 mL高锰酸钾溶液,可选用的仪器是(  )

    A50 mL量筒  B10 mL量筒

    C50 mL酸式滴定管     D50 mL碱式滴定管

    C [KMnO4具有强氧化性,能腐蚀碱式滴定管中的橡胶管,而量筒只能精确到0.1 mL,故应选用50 mL的酸式滴定管。]

    3.下列有关反应方程式正确的是(  )

    A.实验室制备Al(OH)3Al33OH===Al(OH)3

    B.实验室制氨气:NHOHNH3H2O

    C.实验室制取Cl2MnO24HClMn2Cl22Cl2H2O

    D.除去FeCl3中含有的FeCl22Fe2Cl2===2Fe32Cl

    D [A项,应为Al33NH3·H2O===Al(OH)33NHB项,应为2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O,加热固体混合物,没有离子参加反应,不能写离子反应;C项,应为MnO24H2ClMn2Cl22H2O]

    离子的检验

    (素养养成——宏观辨识与微观探析)

    某同学为检验溶液中是否含有常见的四种无机离子,进行了下图所示的实验操作,其中检验过程中产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

     

    1.该同学能否通过第步确定原溶液中含有SOClFe3?为什么?

    提示:不能。第步在溶液中加Ba(NO3)2溶液和稀盐酸,若溶液中存在SOAg,也能产生白色沉淀,故不能检验SO存在与否;第步在滤液中加AgNO3溶液虽然生成白色沉淀,但由于第步加入稀盐酸,引入了Cl,故原溶液中是否存在Cl也无法确定;第步在滤液中加KSCN溶液能检验出此时滤液中含有Fe3,但原溶液中也可能只含Fe2,在第步后被氧化为Fe3

    2.通过第步实验,你能确定原溶液中含有哪种离子?

    提示:NH。第步加NaOH产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体一定是NH3,说明原溶液中一定含有NH

    1离子检验的类型

    (1)生成沉淀;

    (2)生成气体;

    (3)显示特殊颜色。

    2检验方法

    方法

    离子

    试剂

    现象

    注意

    沉淀

    ClBr

    I

    AgNO3溶液和稀硝酸

    AgCl(白色)AgBr(淡黄色)AgI(黄色)

    SO

    稀盐酸和BaCl2溶液

    白色沉淀

    先用稀盐酸酸化

    Fe2

    NaOH溶液

    白色沉淀灰绿色沉淀红褐色沉淀

    Fe3

    NaOH溶液

    红褐色沉淀

    Al3

    NaOH溶液

    白色沉淀溶解

    气体

    NH

    NaOH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

    CO

    稀盐酸和澄清石灰水

    澄清石灰水变浑浊

    SOHCO

    HSO有干扰

    SO

    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

    I

    氯水(少量)CCl4

    下层为紫色

    Fe2

    KSCN溶液和氯水

    先是无变化,滴加氯水后变红色

    先加KSCN溶液,无变化,再加氯水

    Fe3

    KSCN溶液

    红色

    焰色

    反应

    Na

    K

    Pt(Fe)丝和稀盐酸

    火焰分别呈黄色、紫色

    K要透过蓝色钴玻璃片观察焰色

    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BaCl2产生白色沉淀,结论:该溶液中一定含有SO

    C.某无色溶液焰色反应呈黄色,结论:该溶液中一定含有Na

    D.某无色溶液加入Na2CO3溶液产生白色沉淀,结论:该溶液中一定含

    Ca2

    C [A项中可能是强碱弱酸盐溶液;B项中可能含SOAgD项中也可能含Ba2]

    进行离子检验时,需排除干扰离子的影响。如检验SO时,不能直接或间接引入NO,防止SO的干扰,为排除COSOAg等的干扰,正确的操作是:先向溶液中加稀盐酸没有白色沉淀,再加BaCl2溶液有白色沉淀,证明溶液中一定含有SO

    2.有关溶液中所含离子的检验,下列判断正确的是(  )

    A.加入AgNO3溶液后生成的白色沉淀不溶于稀盐酸,则原溶液中一定有Cl存在

    B.加入氨水时生成白色沉淀,当氨水过量时白色沉淀消失,则原溶液中一定有Al3存在

    C.加入NaOH溶液并加热,有能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体生成,则原溶液中一定有NH存在

    D.加入盐酸有能使澄清石灰水变浑浊的气体生成,则原溶液中一定有大量的CO存在

    C [不能排除SOCOSO等离子的干扰,A项不正确;Al(OH)3不溶于氨水,B项不正确;该溶液中还可能有HCOHSOSOD项不正确。]

    酸碱中和滴定实验

    (素养养成——科学探究与创新意识)

    1原理

    酸和碱反应的实质是HOH===H2O。用已知浓度的盐酸(标准液)来滴定未知浓度的NaOH溶液(待测液)的计算公式为c

    2常用酸碱指示剂及其变色范围

    指示剂

    变色范围的pH

    石蕊

    <5.0红色

    5.08.0紫色

    >8.0蓝色

    甲基橙

    <3.1红色

    3.14.4橙色

    >4.4黄色

    酚酞

    <8.2无色

    8.210.0粉红色

    >10.0红色

    3实验用品

    (1)仪器

    酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管架(铁架台和蝴蝶夹)、锥形瓶。

    酸式滴定管:可盛放酸性溶液、氧化性溶液,不能盛放碱性溶液,因为碱性物质易腐蚀玻璃,致使玻璃活塞无法打开。

    碱式滴定管:可盛放碱性溶液,不能盛放酸性溶液、氧化性溶液,因为酸性和氧化性物质易腐蚀橡胶。

    滴定管的上端都标有规格大小、使用温度、0刻度;滴定管的精确度为0.01 mL

    (2)试剂:标准液、待测液、指示剂、蒸馏水。

    4实验操作(以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例)

    (1)滴定前的准备

    滴定管:检漏洗涤润洗装液排气泡调液面记录。

    锥形瓶:注碱液记读数加指示剂。

    (2)滴定

    (3)终点判断:等到滴入最后一滴标准液,指示剂变色,且半分钟内不变原色,视为滴定终点并记录消耗标准液的体积。

    5数据处理  

    将上述操作重复23次,求出用去标准盐酸体积的平均值,根据c(NaOH)计算。

    6中和滴定误差分析

    酸碱中和滴定的误差分析关键是根据c进行分析,计算中Vc均为确定值,只有V影响着c的计算结果,故在误差分析时应最终归结为对

    V的影响:V增大,实验结果偏高;V减小,实验结果偏低。

    1.滴定实验时,必须要按以下要求做的是(  )

    A.锥形瓶用蒸馏水洗净后要烘干

    B.酸式或碱式滴定管用水洗净后用相应溶液润洗

    C.待测液一定要放在锥形瓶中,标准液一定要放在滴定管中

    D.滴定前读数要求精确,凹液面的最低点在平视时必须在0”刻度或0”刻度以上的某一刻度

    B [滴定前锥形瓶用蒸馏水洗净后无须干燥,其中的蒸馏水不计入参与反应的试剂的体积,也就不影响滴定结果,A项不符合题意;酸式或碱式滴定管用水洗净后一定要用相应的待装溶液润洗,否则会稀释溶液,B项符合题意;待测液和标准液都可以放在锥形瓶中,盛放在锥形瓶中的溶液的体积为已知量,C项不符合题意;滴定前,滴定管中液体的凹液面在0刻度或0刻度以下的某一刻度,滴定管的0刻度以上没有刻度,D项不符合题意。]

    2.用中和滴定法测定某烧碱样品的纯度,试根据实验回答下列问题:

    (1)准确称量8.2 g含有少量中性易溶杂质的样品,配成500 mL待测溶液。称量时,样品可放在________(填编号字母)称量。

    A.小烧杯中  B.洁净纸片上  C.托盘上

    (2)滴定时,用0.200 0 mol·L1的盐酸来滴定待测溶液,不可选用________(填编号字母)作指示剂。

    A.甲基橙  B.石蕊  C.酚酞   D.甲基红

    (3)滴定过程中,眼睛应注视________________________________________

    在铁架台上垫一张白纸,其目的是___________________________________

    ________________________________________________________________

    (4)根据下表数据,计算被测烧碱溶液的物质的量浓度是________mol·L1,烧碱样品的纯度是________

    滴定

    次数

    待测溶液

    体积(mL)

    标准酸体积

    滴定前的刻度(mL)

    滴定后的刻度(mL)

    第一次

    10.00

    0.40

    20.50

    第二次

    10.00

    4.10

    24.00

    [解析] (1)称量氢氧化钠等易潮解、腐蚀性强的试剂时,样品应放在小烧杯中。

    (2)酸碱中和滴定时,一般应选甲基橙、酚酞等颜色变化较明显的指示剂,石蕊在酸或碱溶液中颜色变化不明显,易造成误差。

    (4)根据c(NaOH)分别求第一、二次的值,再求平均值,解得c(NaOH)0.400 0 mol·L1

    w(NaOH)×100%97.56%

    [答案] (1)A (2)B (3)锥形瓶内溶液颜色的变化 便于观察锥形瓶内液体颜色的变化,减小滴定误差 (4)0.400 0 97.56%

    1.下列有关叙述正确的是(  )

    A.下端连有橡胶管的滴定管为酸式滴定管

    B.在进行滴定时,左手操作锥形瓶,右手操作滴定管

    C.滴定前应排除滴定管尖嘴部分的气泡

    D.滴定过程中两眼应注意滴定管内液面的变化

    C [A选项中所指滴定管是碱式滴定管;B选项中应右手操作锥形瓶,左手操作滴定管;D选项,滴定过程中两眼应观察锥形瓶内颜色的变化。]

    2(双选)下列有关滴定操作的说法正确的是    (  )

    A.滴定前应将液面调到0”刻度或0”刻度以下位置

    B.用KOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸,洗净碱式滴定管后直接取KOH标准溶液进行滴定,则测定结果偏低

    C.用KOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸,配制标准溶液的固体KOH中含有NaOH杂质,则测定结果偏高

    D.用未知浓度的盐酸滴定KOH标准溶液时,若读取读数时,滴定前仰视,滴定到终点后俯视,会导致测定结果偏高

    AD [滴定前,应将液面调0A正确;用KOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸,洗净碱式滴定管后直接取KOH标准溶液进行滴定,由于没有润洗,标准液浓度减小,消耗标准液体积增加,则测定结果偏高,B错误;所用的固体KOH中混有NaOH杂质,相同质量的NaOHKOHNaOH的物质的量大于KOH的物质的量,故所配的溶液中OH浓度偏大,导致消耗标准液的体积V偏小,根据c可知c偏小,C错误;用未知浓度的盐酸滴定KOH标准溶液时,若滴定前仰视读数,滴定至终点后俯视读数,导致读取的盐酸体积偏小,依据

    c可知测定c偏高,D正确。]

    3.能将分别含有Cu2Fe3Al3Mg2NHNaFe2等离子的七种硫酸盐溶液一次鉴别开来的是   (  )

    ANaOH溶液  BKSCN溶液

    CNaHCO3溶液 DNH3·H2O溶液

    A [加入NaOH溶液后分别会看到蓝色沉淀、红褐色沉淀、先有白色沉淀后溶解、白色沉淀、气体、无明显现象、先有白色沉淀后迅速变为灰绿色最后变为红褐色。NH3·H2O不能区分Al3Mg2以及NHNa]

    4.实验室需配制一种仅含五种离子(水电离出的离子可忽略)的混合溶液,且在混合溶液中五种离子的物质的量浓度均为1 mol·L1,则下列各组离子能满足上述条件的是    (  )

    AMg2KOHClNO

    BFe2HBrNOCl

    CNaKSONOCl

    DAl3NaClSONO

    D [Mg2OH能形成氢氧化镁沉淀,不能大量共存,A项错误;Fe2

    HNO发生氧化还原反应:3Fe24HNO===3Fe3NO2H2O,所以该组离子不能大量共存,B项错误;C项中的离子之间不反应,能大量共存,由于溶液呈电中性,所以阳离子NaK所带的正电荷总数应等于阴离子SONOCl所带的负电荷总数,又因溶液的体积一定,所以应有c(Na)c(K)c(Cl)c(NO)2c(SO),已知题述混合溶液中五种离子的物质的量浓度均为1 mol·L1,则c(Na)c(K)2 mol·L1c(Cl)c(NO)2c(SO)4 mol·L1,阳离子NaK所带的正电荷总数不等于阴离子SONOCl所带的负电荷总数,C项错误;D项中的离子之间不反应,能大量共存,在题述混合溶液中五种离子的物质的量浓度均为1 mol·L1,则3c(Al3)c(Na)4 mol·L1c(Cl)c(NO)2c(SO)4 mol·L1,即阳离子Al3Na所带的正电荷总数等于阴离子ClSONO所带的负电荷总数,D项正确。]

    5(素养题)水体中的含氮化合物是引起富营养化的主要污染物,分析监测水体中的硝酸()和亚硝酸()含量,控制水体中的含氮污染物,对水资源的循环利用意义重大。

    (1)亚硝酸(HNO2)是一种弱酸,其电离平衡常数的表达式为__________________

    (2)水体中亚硝酸的含量可以利用KI溶液进行分析测定。该测定反应中,含氮的生成物可以是NON2ONH2OHNH3等。

    NH2OH中,氮元素的化合价为____________________________________

    某水样中含有亚硝酸盐,加入少量稀硫酸酸化后,用KI溶液测定,且选用淀粉溶液作指示剂,反应中含N的生成物为NO,反应的离子方程式为______________________________________________________________________

    ________________,其中氧化产物为_________________________________________________________(写化学式)

    20 mLNaNO2的水样,酸化后用0.001 mol·L1KI标准溶液滴定(反应中含N的生成物为NO),滴定前和滴定后的滴定管内液面高度如图所示,由此可知水样中NaNO2的浓度为________mg·L1

    [解析] (1)亚硝酸的电离方程式为HNO2NOH,因此其电离平衡常数Ka(2)根据化合物中所有元素的化合价代数和为0可知,NH2OH中氮元素的化合价为-1亚硝酸具有氧化性,被I还原,生成NO

    I被氧化为I2由滴定前后的滴定管读数可知消耗的KI标准溶液为2.00 mL,反应的关系式为NaNO2HNO2I,故n(NaNO2)n(I)2.00×103 L×0.001 mol·L12×106 mol,则水样中NaNO2的浓度为2×106 mol×69 g·mol1÷0.02 L6.9×103 g·L16.9 mg·L1

    [答案] (1) 

    (2)1 2HNO22I2H===I22NO2H2O I2 6.9

     

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