高中第4节 离子反应第2课时学案

第2课时　离子反应的应用

1．物质检验与含量测定

(2)测定溶液中某些离子的浓度

①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。

②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。

③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。

①氯碱工业生产烧碱和氯气的离子方程式：

2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑。

②实验室制取CO2的离子方程式：

CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。

(2)物质的纯化

①制高纯度的氯化钠：除去其中少量的SO、Mg2＋、Ca2＋，需要引入的试剂离子分别为Ba2＋、OH－、CO。

②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

①服用“胃舒平”[主要成分是Al(OH)3]，离子反应为Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。

②服用小苏打片，离子方程式为HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。

(2)硬水及其软化

①硬水的含义：自然界里含Ca2＋、Mg2＋较多的水。

②硬水的形成：水中的二氧化碳与岩石中的CaCO3和MgCO3发生反应生成可溶性碳酸氢盐而使Ca2＋、Mg2＋进入水中形成，离子方程式为CaCO3＋CO2＋H2O===Ca2＋＋2HCO，MgCO3＋CO2＋H2O===Mg2＋＋2HCO。

③硬水的软化方法

a．加热法：加热可使HCO分解，生成的CO与Ca2＋、Mg2＋结合成沉淀，发生反应如下：

Ca2＋＋2HCOCaCO3↓＋CO2↑＋H2O，Mg2＋＋2HCOMgCO3↓＋CO2↑＋H2O。

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：Ca2＋＋CO===CaCO3↓，Mg2＋＋CO===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2～3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NaHCO3和Na2CO3。(　　)

提示：(1)√

(2)×　为了减少滴定误差，须进行2～3次实验。

(3)×　Fe＋2FeCl3===3FeCl2，无法除去FeCl2。

(4)×　烧碱具有强腐蚀性。

(5)×　NaHCO3、Na2CO3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(　　)

A．50 mL量筒  B．10 mL量筒

C．50 mL酸式滴定管     D．50 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)3：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓

B．实验室制氨气：NH＋OH－NH3↑＋H2O

C．实验室制取Cl2：MnO2＋4HClMn2＋＋Cl2↑＋2Cl－＋2H2O

D．除去FeCl3中含有的FeCl2：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

D　[A项，应为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH；B项，应为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，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MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。]

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①、②、③步确定原溶液中含有SO、Cl－和Fe3＋？为什么？

提示：不能。第①步在溶液中加Ba(NO3)2溶液和稀盐酸，若溶液中存在SO或Ag＋，也能产生白色沉淀，故不能检验SO存在与否；第②步在滤液中加AgNO3溶液虽然生成白色沉淀，但由于第①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③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①步后被氧化为Fe3＋。

2．通过第④步实验，你能确定原溶液中含有哪种离子？

提示：NH。第④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

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SO、Ag＋；D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CO、SO、Ag＋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SO、CO、SO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HCO、HSO或SO，D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H＋＋OH－===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待＝。

2．常用酸碱指示剂及其变色范围

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。

①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。

②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

①滴定管：检漏→洗涤→润洗→装液→排气泡→调液面→记录。

②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2～3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待＝进行分析，计算中V待与c标均为确定值，只有V标影响着c待的计算结果，故在误差分析时应最终归结为对

V标的影响：V标增大，实验结果偏高；V标减小，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·L－1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·L－1，烧碱样品的纯度是________。

[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·L－1，

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“0”，A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NaOH和KOH，NaOH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碱偏小，根据c酸＝可知c酸偏小，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酸＝可知测定c酸偏高，D正确。]

3．能将分别含有Cu2＋、Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、NH、Na＋、Fe2＋等离子的七种硫酸盐溶液一次鉴别开来的是   (　　)

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Al3＋和Mg2＋以及NH和Na＋。]

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·L－1，则下列各组离子能满足上述条件的是    (　　)

A．Mg2＋、K＋、OH－、Cl－、NO

B．Fe2＋、H＋、Br－、NO、Cl－

C．Na＋、K＋、SO、NO、Cl－

D．Al3＋、Na＋、Cl－、SO、NO

D　[Mg2＋与OH－能形成氢氧化镁沉淀，不能大量共存，A项错误；Fe2＋、

H＋与NO发生氧化还原反应：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，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Na＋、K＋所带的正电荷总数应等于阴离子SO、NO、Cl－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·L－1，则c(Na＋)＋c(K＋)＝2 mol·L－1，c(Cl－)＋c(NO)＋2c(SO)＝4 mol·L－1，阳离子Na＋、K＋所带的正电荷总数不等于阴离子SO、NO、Cl－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·L－1，则3c(Al3＋)＋c(Na＋)＝4 mol·L－1，c(Cl－)＋c(NO)＋2c(SO)＝4 mol·L－1，即阳离子Al3＋、Na＋所带的正电荷总数等于阴离子Cl－、SO、NO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(盐)和亚硝酸(盐)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NO、N2O、NH2OH、NH3等。

①NH2OH中，氮元素的化合价为____________________________________。

②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)。

③取20 mL含NaNO2的水样，酸化后用0.001 mol·L－1的KI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·L－1。

[解析]　(1)亚硝酸的电离方程式为HNO2NO＋H＋，因此其电离平衡常数Ka＝。(2)①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。②亚硝酸具有氧化性，被I－还原，生成NO，

I－被氧化为I2。③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NaNO2～HNO2～I－，故n(NaNO2)＝n(I－)＝2.00×10－3 L×0.001 mol·L－1＝2×10－6 mol，则水样中NaNO2的浓度为2×10－6 mol×69 g·mol－1÷0.02 L＝6.9×10－3 g·L－1＝6.9 mg·L－1。

[答案]　(1)　

(2)①－1　②2HNO2＋2I－＋2H＋===I2＋2NO↑＋2H2O　I2　③6.9