2022-2023學年魯科版選擇性必修1 第3章 第4節(jié)　第2課時　離子反應的應用 學案

1、第2課時離子反應的應用學習目標1.通過離子反應知識學習,能分析和解決生產(chǎn)、生活中有關(guān)電解質(zhì)溶液的實際問題。2.通過滴定法原理學習,理解運用離子反應進行離子濃度測定的原理。學習任務1離子反應的應用 1.物質(zhì)檢驗與含量測定(1)離子的檢驗:可利用離子的特征反應來檢驗一些常見離子。根據(jù)離子因性質(zhì)不同而在實驗中表現(xiàn)的現(xiàn)象不同,可把檢驗離子的方法歸納為三種類型:沉淀法、氣體法和顯色法。離子試劑現(xiàn)象沉淀法Cl-、Br-、I-AgNO3溶液、稀硝酸AgCl(白色沉淀)、AgBr(淡黃色沉淀)、AgI(黃色沉淀)SO42-稀鹽酸、BaCl2溶液白色沉淀Fe2+NaOH溶液白色沉淀灰綠色沉淀紅褐色沉淀Al3+N

2、aOH溶液先生成白色沉淀,NaOH過量,沉淀逐漸溶解Mg2+NaOH溶液生成白色沉淀,NaOH過量,沉淀不溶解Ba2+稀H2SO4(或硫酸鹽溶液)、稀硝酸生成不溶于稀硝酸的白色沉淀Ag+鹽酸(或氯化物溶液)、稀硝酸生成不溶于稀硝酸的白色沉淀氨水先生成白色沉淀,NH3H2O 過量,沉淀逐漸溶解沉淀法PO43-AgNO3溶液、稀硝酸生成黃色沉淀,沉淀可溶于稀硝酸SiO32-稀硝酸白色絮狀沉淀S2-CuSO4或CuCl2溶液黑色沉淀Al(OH)4-稀鹽酸先生成白色沉淀,稀鹽酸過量,沉淀逐漸溶解氣體法NH4+濃NaOH溶液(加熱)和濕潤的紅色石蕊試紙生成無色、具有刺激性氣味、能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍

3、的氣體SO32-濃硫酸、品紅溶液生成無色、具有刺激性氣味、能使品紅溶液褪色的氣體CO32-稀鹽酸、澄清石灰水產(chǎn)生無色無味、能使澄清石灰水變渾濁的氣體NO3-稀硫酸、金屬銅溶液變藍色,有無色、具有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生,遇空氣后氣體變紅棕色續(xù)表離子試劑現(xiàn)象顯色法H+紫色石蕊試液石蕊試液變紅I-氯水、淀粉溶液淀粉溶液變藍Fe3+KSCN溶液溶液呈紅色Fe2+KSCN溶液、氯水加KSCN后無顏色變化,再滴加氯水,溶液變成紅色Na+、K+鉑絲、稀鹽酸火焰呈黃色(Na+),透過藍色鈷玻璃觀察火焰呈紫色(K+)(2)測定溶液中離子的濃度。沉淀滴定法:如溶液中的SO42-,用Ba2+將其轉(zhuǎn)化為BaSO4沉淀,

4、然后稱量沉淀的質(zhì)量就可求得SO42-的物質(zhì)的量及其濃度。酸堿中和滴定法:強酸溶液中H+的濃度可以用已知準確濃度的強堿溶液滴定求得。氧化還原滴定法:如溶液中MnO4-的濃度可用已知準確濃度的Fe2+溶液滴定求得。2.物質(zhì)的制備與純化(1)物質(zhì)的制備。氯堿工業(yè)生產(chǎn)燒堿和氯氣:2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2。實驗室制取CO2發(fā)生的離子反應:CaCO3+2H+Ca2+H2O+CO2。(2)物質(zhì)的純化。制高純度的氯化鈉:除去其中少量的SO42-、Mg2+、Ca2+,需要的試劑及加入的正確順序是NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、鹽酸。除去污水中的重金屬離子:用沉淀劑將其轉(zhuǎn)化為沉淀而

5、除去,達到凈水的目的。3.生活中常見的離子反應(1)胃酸過多的治療。服用小蘇打片:離子方程式為H+HCO3-CO2+H2O。服用胃舒平:離子方程式為Al(OH)3+3H+Al3+3H2O。(2)硬水的形成及軟化。含義:含有Ca2+、Mg2+較多的水。形成(暫時硬水)。離子方程式為MgCO3+CO2+H2OMg2+2HCO3-,CaCO3+CO2+H2OCa2+2HCO3-。軟化方法。a.加熱法:Ca2+2HCO3-CaCO3+CO2+H2O,Mg2+2HCO3-MgCO3+CO2+H2O。b.加沉淀劑法:在硬水中加入Na2CO3等沉淀劑,離子方程式為Ca2+CO32-CaCO3,Mg2+CO3

6、2-MgCO3。探究離子檢驗中的干擾及排除問題1:向某溶液中加入BaCl2溶液,產(chǎn)生了白色沉淀,則溶液中可能含有哪些離子?提示:Ag+、SO42-、SO32-、CO32-、SiO32-等。問題2:若要檢驗溶液中的SO42-,則應該排除Ag+、SO32-、CO32-、SiO32-等的干擾。請問如何排除這些干擾離子?提示:可以先加足量鹽酸,若有Ag+、SiO32-則會形成沉淀,取上層清液,加入氯化鋇溶液產(chǎn)生白色沉淀即可檢出。若有SO32-、CO32-則會形成SO2、CO2,然后加入氯化鋇溶液產(chǎn)生白色沉淀即可檢出。問題3:某溶液含有SO32-、SO42-,若要檢出其中的SO42-,能否用加入Ba(N

7、O3)2溶液,產(chǎn)生白色沉淀后加入稀HNO3沉淀不溶解來檢驗?提示:不能。因為SO32-與Ba2+產(chǎn)生的BaSO3沉淀有還原性,會被HNO3氧化為BaSO4沉淀而不溶解。問題4:如何檢驗含有SO32-的溶液中的SO42-?提示:先加足量稀鹽酸,使SO32-轉(zhuǎn)化為SO2,然后加BaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀即可檢出。離子檢驗中排除干擾的基本方法1.避開干擾:例如檢驗Fe2+一般是用先加KSCN溶液無現(xiàn)象、再加氯水變紅色。若有Fe3+則對此法會造成干擾。此時我們可以不用此法,而改用KMnO4檢驗。2.排除干擾:利用離子反應,把干擾離子轉(zhuǎn)化為沉淀過濾除掉或取上層清液檢驗,或轉(zhuǎn)化為氣體逸出等方法。1.海洋中

8、有豐富的礦產(chǎn)、水產(chǎn)和能源等資源,如圖所示為海水利用的部分過程。下列有關(guān)說法正確的是(B)A.過程中按Na2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液的順序加入試劑,可除去粗鹽中的Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質(zhì)離子B.氯堿工業(yè)的產(chǎn)品可以用于生產(chǎn)漂白粉C.過程中,NaBr反應得電子D.過程中,溴元素均被氧化解析:試劑添加順序中,Ba2+最后無法被除去,加入藥品的正確順序應該為BaCl2溶液NaOH溶液Na2CO3溶液過濾后加鹽酸,除去過量的Na2CO3和NaOH,A錯誤;氯堿工業(yè)中電解飽和NaCl溶液,反應產(chǎn)生NaOH、Cl2、H2,Cl2與石灰乳發(fā)生反應可以制得漂白粉,B正確;過程中,NaB

9、r與Cl2反應,Br-失去電子被氧化為Br2,C錯誤;在過程中Br2得到電子被還原為HBr,D錯誤。2.(2021上海嘉定期中)某溶液中可能含有H+、NH4+、Fe2+、SO42-、CO32-、Br-,且物質(zhì)的量濃度相同。取樣進行實驗,結(jié)果是測得溶液pH=2;加入氯水,溶液顏色變深。對原溶液描述錯誤的是(A)A.一定含有Fe2+B.一定含有Br-C.可能同時含有Fe2+、Br-D.一定不含NH4+解析:某溶液中可能含有H+、NH4+、Fe2+、SO42-、CO32-、Br-,且物質(zhì)的量濃度相同。雖然銨根離子水解呈酸性,但水解程度微弱,且離子的物質(zhì)的量濃度相同,則測得溶液pH=2,說明存在H+,

10、不存在CO32-;加入氯水,溶液顏色變深,則有Fe2+被氧化為Fe3+或Br-被氧化為Br2;若溶液中含有Fe2+、H+,離子物質(zhì)的量濃度相同,根據(jù)溶液呈電中性可知,同時存在SO42-、Br-,不存在銨根離子;若溶液中含有Br-、H+,符合離子物質(zhì)的量濃度相同、溶液呈電中性,其他離子可以不存在;若溶液中含有Fe2+、Br-、H+,離子物質(zhì)的量濃度相同,根據(jù)溶液呈電中性可知,同時存在SO42-,則不存在銨根離子。綜上,一定含有Br-、H+,Fe2+與SO42-可以同時存在,也可以同時不存在,一定不存在NH4+、CO32-。若溶液中只含有Br-、H+,也滿足題述現(xiàn)象,A錯誤;據(jù)分析,一定含有Br-

11、,B正確;據(jù)分析,可能同時含有Fe2+、Br-、H+、SO42-,C正確;據(jù)分析,一定不含NH4+,D正確。3.(2021河南洛陽階段練習)下列目標物質(zhì)的除雜方法中,不能達到相應目的的是(A)選項目標物質(zhì)(雜質(zhì))除雜方法ANaCl固體(NaHCO3)加熱BSO2氣體(HCl)依次通過飽和NaHSO3溶液和濃硫酸CNa2SO4溶液(MgSO4)加NaOH溶液,過濾,向濾液中加適量硫酸DFeSO4溶液(CuSO4)加入足量的鐵粉,過濾解析:NaHCO3固體受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳,故NaCl固體中仍然混有碳酸鈉固體,不能達到除雜的目的,故A符合題意;先通過飽和NaHSO3溶液,HCl與Na

12、HSO3反應生成二氧化硫氣體,再通過濃硫酸,除去水蒸氣,故能達到除雜的目的,故B不符合題意;MgSO4與NaOH反應生成氫氧化鎂沉淀和硫酸鈉,過濾,除去氫氧化鎂沉淀,向濾液中加適量硫酸,中和過量的NaOH,能達到除雜的目的,故C不符合題意;CuSO4與鐵粉反應生成硫酸亞鐵和銅單質(zhì),過濾,除去銅和過量的鐵粉,能達到除雜的目的,故D不符合題意。離子推斷要堅持四項原則(1)肯定性原則:據(jù)現(xiàn)象推斷肯定存在或肯定不存在的離子。(2)互斥性原則:如溶液中含有Ba2+,則不存在大量的SO32-、CO32-等。(3)進出性原則:要注意所加試劑引入什么離子,是否造成干擾。(4)守恒原則(電中性原則):陽離子和陰

13、離子同時存在于溶液中且正、負電荷總量相等。學習任務2酸堿中和滴定 1.概念和原理(1)概念:是利用中和反應,用已知濃度的強酸(或強堿),確定待測強堿(或強酸)溶液的濃度的實驗方法。(2)原理:在中和反應中,酸提供的H+與堿提供的OH-之間的物質(zhì)的量相等。即c(H+)V(酸)=c(OH-)V(堿),則c(H+)=c(OH-)V(堿)V(酸)或c(OH-)=c(H+)V(酸)V(堿)。2.主要儀器使用(1)儀器:滴定管、膠頭滴管、滴定管架(鐵架臺和蝴蝶夾)、錐形瓶、燒杯。儀器a是酸式滴定管,儀器b是堿式滴定管。(2)滴定管的使用方法。3.主要試劑待測液、標準液、指示劑(一般用酚酞或甲基橙)。4.實

14、驗操作(1)實驗前的準備工作。(2)滴定。(3)終點的判斷:等到滴入最后半滴標準液,指示劑變色,且在半分鐘內(nèi)不變回原色,視為滴定終點并記錄標準液的體積。(4)數(shù)據(jù)處理:為減少實驗誤差,滴定時,要求重復實驗23 次,求出所用標準液體積的平均值,然后再計算待測液的物質(zhì)的量濃度。滴定分析法,就是將一種已知其準確濃度的試劑加到被測物質(zhì)溶液中,直到化學反應完全為止,然后根據(jù)所用試劑的濃度和體積求算被測物質(zhì)的含量。在滴定過程中使用的已知準確濃度的試劑,稱為標準溶液或滴定劑。被測的物質(zhì),稱為試樣。我們可以根據(jù)反應物與產(chǎn)物發(fā)生易于觀察的變化(如顏色的改變、沉淀的生成等)來確定恰好完全反應的終點,即化學計量點。

15、探究1指示劑變色與滴定終點判定指示劑變色范圍(顏色與pH的關(guān)系)石蕊8.0藍色酚酞10.0紅色甲基橙4.4黃色問題1:什么叫化學計量點?什么叫滴定終點?提示:酸堿完全中和的pH叫化學計量點,強酸堿滴定pH=7時是理論上反應完全的點。所以強酸堿滴定“化學計量點”是pH=7。因為借助指示劑判斷反應終點,指示劑變色點即為滴定終點。問題2:什么是滴定突躍?提示:化學計量點前后0.1%的pH范圍內(nèi),往往pH變化劇烈,其圖像表現(xiàn)為“直線拉升”。此現(xiàn)象叫滴定突躍,此范圍叫突躍范圍。例:問題3:指示劑選擇依據(jù)是什么?提示:理論上指示劑變色范圍在突躍范圍內(nèi)即可選擇。問題4:指示劑滴定終點變色如何確定?提示:變色

16、點越接近“化學計量點”越好。比如強酸滴定強堿,用酚酞作指示劑。酚酞pH10.0為紅色。會出現(xiàn)兩次變色,第一次是在pH=10附近,由紅色變淺紅色,第二次是在pH=8.2附近,由淺紅色變無色。顯然8.2更靠近“化學計量點”且顏色變化也更明顯。所以滴定終點是由淺紅色變無色。探究2滴定過程誤差分析以NaOH溶液滴定未知濃度的鹽酸為例。假設(shè)NaOH溶液的濃度為0.1 molL-1,滴定過程所取的鹽酸體積為10 mL,消耗的NaOH溶液體積為 20 mL,待測鹽酸的濃度記為c待。問題5:如何計算待測液的濃度?提示:根據(jù)HCl+NaOHNaCl+H2O,2010-3 L0.1 molL-1=1010-3 L

17、c待,c待=0.2 molL-1。問題6:假定待測液取用量多于10 mL,此時滴定過程消耗NaOH溶液體積比20 mL大還是小?此時如何計算c待?測量結(jié)果比原來高還是低?提示:此時消耗氫氧化鈉溶液體積大于20 mL,比如是 21 mL,而計算時由于不知道待測液取用量偏大,仍然用10 mL進行計算,c待=0.21 molL-10.2 molL-1,測量結(jié)果偏高。問題7:假定所配NaOH標準液濃度高于0.1 molL-1,此時滴定過程消耗NaOH溶液體積比20 mL大還是小?此時如何計算c待?測量結(jié)果比原來高還是低?提示:此時消耗氫氧化鈉溶液體積小于20 mL,比如是 18 mL,而計算時不知道標

18、準液濃度偏高,仍然用0.1 molL-1進行計算,c待=0.18 molL-10.2 molL-1,測量結(jié)果偏低。問題8:滴定過程誤差分析基本思路是什么?提示:根據(jù)V標c標=V待c待,c待=V標c標V待。只需分析V標變化即可,c標或V待產(chǎn)生誤差,也是以V標來進行考慮。滴定過程常見誤差步驟操作c待洗滌未用標準溶液潤洗滴定管偏高錐形瓶用待測溶液潤洗偏高未用待測溶液潤洗取用待測溶液的滴定管偏低錐形瓶洗凈后瓶內(nèi)還殘留少量蒸餾水無影響讀數(shù)滴定前仰視讀數(shù)或滴定后俯視讀數(shù)偏低滴定前俯視讀數(shù)或滴定后仰視讀數(shù)偏高滴定滴定完畢后立即讀數(shù),半分鐘內(nèi)顏色又變回原色偏低滴定前滴定管尖嘴部分有氣泡,滴定后氣泡消失偏高滴定

19、過程中振蕩時有液滴濺出偏低滴定過程中,錐形瓶內(nèi)加少量蒸餾水無影響1.(2022河北衡水月考)用標準鹽酸滴定氫氧化鈉溶液(甲基橙作指示劑),下列操作正確的是(A)A.滴定時,邊搖動錐形瓶邊觀察錐形瓶中溶液的顏色變化B.滴定管用蒸餾水洗滌后,即裝入標準鹽酸進行滴定C.錐形瓶用蒸餾水洗滌后,再用氫氧化鈉溶液潤洗D.當?shù)味ㄖ寥芤河杉t色變?yōu)槌壬?且半分鐘不變色,即為滴定終點解析:滴定時,眼睛注視錐形瓶中溶液的顏色變化,邊搖動錐形瓶邊觀察錐形瓶中溶液的顏色變化,故A符合題意;滴定管用蒸餾水洗滌后,要用標準鹽酸潤洗,再裝入標準鹽酸進行滴定,若不潤洗,會使消耗鹽酸的體積偏大,故B不符合題意;錐形瓶用蒸餾水洗滌

20、后,用氫氧化鈉溶液潤洗,會使消耗鹽酸的體積偏大,故C不符合題意;用標準鹽酸滴定氫氧化鈉溶液,甲基橙作指示劑,當?shù)味ㄖ寥芤河牲S色變?yōu)槌壬?且半分鐘不變色,即為滴定終點,故D不符合題意。2.(2021湖北宜昌期中)室溫下,用0.1 molL-1的Ba(OH)2溶液滴定0.1 molL-1的鹽酸,如果達到滴定終點時不慎多滴了1滴Ba(OH)2溶液(1滴溶液的體積約為0.05 mL),此時混合溶液體積為50 mL,則混合溶液的pH約為(已知lg 2=0.3,不考慮混合后溶液體積和溫度的變化)(B)A.9.3B.10.3C.11.3D.12.3解析:達到滴定終點時不慎多滴了1滴Ba(OH)2溶液,說明堿

21、過量,溶液呈堿性,過量氫氧根離子的濃度為c(OH-)=0.120.0510-3mol5010-3L=210-4 molL-1,氫離子的濃度為c(H+)=KWc(OH-)=10-14210-4 molL-1=1210-10 molL-1,所以混合溶液的pH為10+lg 2=10.3,故選B。3.(2021江西崇義中學期中)用標準濃度的氫氧化鈉溶液來滴定未知濃度的鹽酸,下列操作中會使鹽酸測定的濃度偏大的是(填序號,下同),偏小的是。堿式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標準溶液潤洗錐形瓶中盛有少量蒸餾水,再加待測液酸式滴定管用蒸餾水洗凈后,未用鹽酸潤洗滴定前堿式滴定管尖嘴處沒有氣泡,滴定后尖嘴處有氣泡滴定后

22、觀察堿式滴定管讀數(shù)時,俯視刻度線解析:堿式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標準溶液潤洗,導致消耗NaOH標準溶液的體積偏大,則由此計算的待測鹽酸的濃度偏大;錐形瓶中盛有少量蒸餾水,再加待測液,對待測n(HCl)無影響,則對測定待測鹽酸的濃度無影響;酸式滴定管用蒸餾水洗凈后,未用鹽酸潤洗,導致待測n(HCl)偏小,消耗NaOH標準溶液的體積偏小,則由此計算的待測鹽酸的濃度偏小;滴定前堿式滴定管尖嘴處沒有氣泡,滴定后尖嘴處有氣泡,會使讀出消耗NaOH標準溶液的體積偏小,則由此計算的待測鹽酸的濃度偏小;滴定后觀察堿式滴定管讀數(shù)時,俯視刻度線,會使讀出消耗標準NaOH溶液的體積偏小,則由此計算的待測鹽酸的濃度偏小。答案:1.指示劑選取規(guī)律:(1)變色明顯不