高中化學(xué)必修1：2.2.3 離子反應(yīng)的應(yīng)用

高中化學(xué)必修課程PAGEPAGE1第3課時離子反應(yīng)的應(yīng)用[核心素養(yǎng)發(fā)展目標]1.掌握常見離子(Cl－、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3))的檢驗方法，能基于證據(jù)對物質(zhì)變化提出可能假設(shè)，并通過分析推理加以證實，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知能力。2.掌握粗鹽的提純方法，學(xué)會利用離子反應(yīng)進行物質(zhì)的除雜與提純，能從問題和假設(shè)出發(fā)，確定探究目的設(shè)計實驗方案，培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。一、常見離子(Cl－、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3))檢驗實驗探究實驗操作實驗現(xiàn)象滴加AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，再滴加稀硝酸，沉淀不溶解滴加足量稀鹽酸無沉淀，再滴加BaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀先加入CaCl2溶液，如果產(chǎn)生沉淀，再加入稀鹽酸，沉淀溶解，產(chǎn)生無色無味的氣體，將該氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁實驗結(jié)論溶液中存在Cl－溶液中存在SOeq\o\al(2－,4)溶液中存在COeq\o\al(2－,3)寫出上述反應(yīng)中的離子方程式：實驗①：Ag＋＋Cl－=AgCl↓；實驗②：Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓；實驗③：Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓，CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O，Ca2＋＋2OH－＋CO2=CaCO3↓＋H2O。(1)檢驗Cl－時，加入稀HNO3，目的是什么？提示排除溶液中COeq\o\al(2－,3)等離子的干擾。(2)為什么在檢驗SOeq\o\al(2－,4)時，先加足量稀鹽酸，后加BaCl2溶液，順序能顛倒嗎？提示加入足量的稀鹽酸，是防止Ag＋、COeq\o\al(2－,3)等干擾，若先加BaCl2，如有Ag＋，會生成AgCl白色沉淀，干擾SOeq\o\al(2－,4)檢驗，不能顛倒順序。(3)在檢驗COeq\o\al(2－,3)時，若先加入稀鹽酸，生成無色無味氣體，則溶液中一定含有COeq\o\al(2－,3)嗎？提示不一定含有COeq\o\al(2－,3)，若有HCOeq\o\al(－,3)也會和鹽酸反應(yīng)生成CO2，因此先加CaCl2防止HCOeq\o\al(－,3)干擾。相關(guān)鏈接離子檢驗試題答題模板(1)取樣：(若為固體樣品)取某固體樣品少許，溶于水配成溶液，取溶液少許于試管中。(若為液體樣品)取溶液少許于試管中。(2)操作：加入××××溶液(或物質(zhì))。(3)現(xiàn)象：看到有××色氣體生成(或××色沉淀產(chǎn)生)等。(4)結(jié)論：證明有(或無)××離子存在。二、食鹽的精制1.實驗?zāi)康模撼ゴ质雏}水中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)、泥沙等雜質(zhì)。2.選擇除雜試劑雜質(zhì)離子離子性質(zhì)(離子方程式)選擇試劑Ca2＋Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓Na2CO3溶液Mg2＋Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓NaOH溶液SOeq\o\al(2－,4)Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓BaCl2溶液3.實驗方案設(shè)計(1)實驗流程圖(2)粗鹽提純時加試劑的先后順序為使雜質(zhì)離子完全除去，要加入過量的試劑。后續(xù)試劑要能夠?qū)⑶懊嫠舆^量的試劑除去，由此可知碳酸鈉溶液要在氯化鋇溶液之后加入。通常加入試劑的幾種順序：①BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→鹽酸；②NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→鹽酸；③BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→鹽酸。4.實驗方案實施(1)向粗食鹽水中首先加入過量的NaOH溶液，有白色沉淀生成，除去Mg2＋。(2)然后再向溶液中加入過量BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，除去SOeq\o\al(2－,4)。(3)再向溶液中加入過量的Na2CO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，除去Ca2＋和過量的Ba2＋。(4)將粗食鹽水過濾，除去泥沙及生成的Mg(OH)2、BaSO4、CaCO3、BaCO3沉淀。(5)最后向過濾后的濾液中加入稀鹽酸并用pH試紙測定溶液的pH，使溶液呈中性，即得到精制食鹽水。(1)在實驗中加入稀鹽酸的目的是什么？提示除去溶液加入的過量的OH－和COeq\o\al(2－,3)。(2)如何檢驗食鹽水中雜質(zhì)離子已除干凈？提示①取少許濾液于試管中，加入稀鹽酸，再加BaCl2溶液，如無白色沉淀生成，證明SOeq\o\al(2－,4)除凈。②取少許濾液于試管中，加入NaOH溶液，如無白色沉淀生成，證明Mg2＋除凈。③取少許濾液于試管中，加入Na2CO3溶液，如無白色沉淀生成，證明Ca2＋已除凈。(1)物質(zhì)除雜和分離的基本原則①不增(不引入新的雜質(zhì))。②不減(不減少被提純的物質(zhì))。③易分離(被提純的物質(zhì)與雜質(zhì)易分離)。④易復(fù)原(被提純的物質(zhì)易復(fù)原)。(2)物質(zhì)除雜和分離注意的問題①除雜試劑要過量。②后續(xù)試劑應(yīng)能除去過量的前一試劑。③盡可能將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為所需物質(zhì)。④除去多種雜質(zhì)時考慮加入試劑的合理順序。相關(guān)鏈接分離和提純的比較項目分離提純概念把混合物中各組成成分分離開，得到純凈的原狀態(tài)的各物質(zhì)把被提純物質(zhì)中的雜質(zhì)除去，并分離出純凈的被提純物區(qū)別和聯(lián)系分離和提純都是依據(jù)混合物中各物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的區(qū)別設(shè)計方案，即二者原理相同。提純過程也包含分離過程，只是雜質(zhì)部分通常要棄去原則與注意事項分離或提純一般應(yīng)遵循不增、不減、易得、易分的“兩不兩易”原則，即不增加雜質(zhì)，不減少所需物質(zhì)，所選試劑便宜易得，欲得物質(zhì)易于分離1.(2019·哈爾濱校級期中)下列物質(zhì)的檢驗所選用的試劑正確的是()A.COeq\o\al(2－,3)—NaOH溶液B.Cl－—硝酸酸化的AgNO3溶液C.SOeq\o\al(2－,4)—BaCl2溶液D.H＋—酚酞溶液[答案]B[解析]COeq\o\al(2－,3)與NaOH不反應(yīng)，A項錯誤；Cl－與Ag＋反應(yīng)生成不溶于硝酸的AgCl沉淀，B項正確；檢驗SOeq\o\al(2－,4)時，只加入BaCl2溶液不能排除COeq\o\al(2－,3)等離子的干擾，應(yīng)再加入稀鹽酸觀察生成的沉淀是否溶解，C項錯誤；酸溶液中加入酚酞溶液無現(xiàn)象，應(yīng)加入紫色石蕊溶液鑒別，D項錯誤。2.下列檢驗試樣中有無SOeq\o\al(2－,4)的操作及結(jié)論正確的是()A.滴加BaCl2有白色沉淀生成，一定有SOeq\o\al(2－,4)B.加鹽酸酸化的BaCl2溶液有白色沉淀生成，一定有SOeq\o\al(2－,4)C.滴加硝酸酸化的AgNO3溶液沒有白色沉淀生成，一定沒有SOeq\o\al(2－,4)D.先加鹽酸無明顯現(xiàn)象，再加BaCl2溶液有白色沉淀生成，一定有SOeq\o\al(2－,4)[答案]D[解析]A中可能為COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)或Ag＋；B中可能為Ag＋；Ag2SO4是微溶物，只有當濃度較大時才出現(xiàn)沉淀，所以C選項中不能排除有SOeq\o\al(2－,4)存在的可能。3.下列實驗設(shè)計方案中可行的是()A.向某無色溶液中僅加入AgNO3溶液，以檢驗未知溶液中的Cl－B.用洗氣瓶中的NaOH溶液除去CO2氣體中混有的HCl氣體C.向某無色溶液中僅加入BaCl2溶液，以檢驗未知溶液中的SOeq\o\al(2－,4)D.用加入適量銅粉的方法除去Cu(NO3)2溶液中的AgNO3雜質(zhì)[答案]D[解析]A項，加入AgNO3溶液后，應(yīng)再加入稀HNO3，如果沉淀不溶解，則證明含Cl－；B項，NaOH與CO2、HCl都能發(fā)生反應(yīng)；C項，應(yīng)先加入稀鹽酸，再加入BaCl2溶液；D項，加入銅粉后：Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋，再過濾可除去AgNO3雜質(zhì)。4.(2018·宿遷高一檢測)對一份稀溶液做初步分析發(fā)現(xiàn)，溶液無色、澄清，其中可能含有SOeq\o\al(2－,4)、Na＋、COeq\o\al(2－,3)、H＋、HCOeq\o\al(－,3)、Cl－等離子中的若干種，然后又做了如下實驗，以確定這些離子是否大量共存。①用pH試紙測溶液pH，pH試紙顯紅色。②取2mL溶液，用氯化鋇溶液和稀硝酸進行檢驗，結(jié)果生成了白色沉淀。③將②中所得混合物充分靜置后，取上層清液用硝酸銀溶液和稀硝酸檢驗，結(jié)果又生成了白色沉淀?；卮鹣铝袉栴}：(1)原溶液中一定存在的離子是________；一定不存在的離子是________。(2)上述實驗中不能肯定是否存在的離子是__________。[答案](1)H＋、SOeq\o\al(2－,4)COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)(2)Na＋、Cl－[解析]由①知溶液呈酸性，則含有H＋，COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)不能大量共存。由②知和BaCl2反應(yīng)后生成沉淀，沉淀不溶于稀HNO3，則一定含SOeq\o\al(2－,4)，但BaCl2帶入了Cl－，因此第③步無法得知原淀液中是否含有Cl－，由信息也無法肯定Na＋是否存在。5.通過海水晾曬可得粗鹽，粗鹽中除含有NaCl外，還含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等雜質(zhì)。制備精鹽的各步操作流程如下：(1)在第⑦步蒸發(fā)過程中要用玻璃棒攪拌，目的是_____________________________________________________________________________________________________。(2)第②、④步操作的目的分別是除去粗鹽中的Na2SO4和CaCl2，需要加入的試劑依次是________________(填化學(xué)式)。(3)第⑥步操作中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________。(4)在第③步操作中，選擇的除雜試劑不能是KOH溶液，理由是_____________________________________________________________________。(5)第⑤步操作中，需要的玻璃儀器有______、________、________。[答案](1)防止液體局部受熱溫度過高，造成液滴飛濺(2)BaCl2、Na2CO3(3)NaOH＋HCl=NaCl＋H2O，Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑(4)會引入新雜質(zhì)K＋(5)漏斗燒杯玻璃棒[解析](1)在第⑦步蒸發(fā)過程中要用玻璃棒攪拌，目的是防止液體局部受熱