鲁教选修四讲义+素养练:第3章 第4节 第2课时 离子反应的应用 .doc
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- 鲁教选修四讲义+素养练:第3章 第4节 第2课时离子反应的应用 选修 讲义 素养 课时 离子 反应 应用
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1、 - 1 - 第第 2 课时课时 离子反应的应用离子反应的应用 学业要求 素养对接 1.了解离子反应在物质检测、化学反应 规律、物质转化中的应用。 2.能举例说明离子反应在生活、生产中 的应用。 1.实验探究:利用中和滴定定量分析溶 液中的物质的含量。 2.社会责任:离子反应在生活生产中的 应用。 知 识 梳 理 知识点一、物质检验与含量测定 1.离子的检验 可利用离子的特征反应来检验一些常见离子。 检验离子 I Fe3 试剂 AgNO3溶液,稀 HNO3 KSCN 溶液 现象 有不溶于稀 HNO3的黄色沉淀 生成血红色溶液 离子反应 I Ag=AgI Fe3 3SCN=Fe(SCN) 3 2
2、.测定溶液中离子的浓度 (1)沉淀法:如溶液中的 SO2 4,用 Ba2 将其转化为 BaSO 4沉淀,然后称量沉淀的质 量就可求得 SO2 4的物质的量及其浓度。 (2)酸碱中和滴定:强酸中的 H 浓度可以用已知准确物质的量浓度的强碱溶液滴定 的方法求得。 (3)氧化还原滴定法:如溶液中 MnO 4的浓度可用已知准确浓度的 Fe2 溶液滴定求 得。 知识点二、物质的制备与纯化 1.物质的制备 (1)氯碱工业生产烧碱和氯气:2Cl 2H 2O= 通电 2OH H 2Cl2。 (2)实验室制取 CO2发生的离子反应:CaCO32H =Ca2H 2OCO2。 2.物质的纯化 - 2 - (1)制高
3、纯度的氯化钠:除去其中少量的 SO2 4、Mg2 、Ca2,需要的试剂及加入的 正确顺序是 NaOH 溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、盐酸。 (2)除去污水中的重金属离子:用沉淀剂将其转化为沉淀而除去,达到净水的目的。 知识点三、生活中常见的离子反应 1.胃酸过多的治疗 (1)服用小苏打片:离子方程式为 H HCO 3=CO2H2O。 (2)服用胃舒平:离子方程式为 Al(OH)33H =Al33H 2O。 2.硬水的形成及软化 (1)含义:含有 Ca2 、Mg2较多的水。 (2)形成(暂时硬水) 离子方程式为 MgCO3CO2H2O=Mg2 2HCO 3,CaCO3CO2H2O=Ca
4、2 2HCO 3。 (3)软化方法 加热法:Ca2 2HCO 3= CaCO3CO2H2O, Mg2 2HCO 3= MgCO3CO2H2O。 加沉淀剂法:在硬水中加入 Na2CO3等沉淀剂,离子方程式为 Ca2 CO2 3=CaCO3, Mg2 CO2 3=MgCO3。 自 我 检 测 1.判断下列关于离子检验和除杂方法的正误,正确的打“”,错误的打“” (1)检验某溶液是否含有 SO2 4时,应取少量该溶液,依次加入 BaCl2溶液和稀盐酸 () (2)某溶液中加入 BaCl2溶液,产生不溶于稀硝酸的白色沉淀,该溶液中一定含有 Ag () (3)某溶液中加入 CCl4,振荡、静置,CCl4
5、层显紫色,证明原溶液中存在 I () (4)滴加稀 NaOH 溶液,将湿润红色石蕊试纸置于试管口,试纸不变蓝,原溶液中 无 NH 4() (5)确定 NaCl 溶液中是否混有 Na2CO3,取少量溶液滴加 CaCl2溶液,观察是否出 现白色沉淀() - 3 - (6)用 Ba(NO3)2除去矿盐(主要成分是 NaCl,还有 SO2 4等其他可溶性杂质的离子) 中的 SO2 4() 2.判断下列有关酸碱中和滴定的正误,正确的打“”,错误的打“” (1)中和滴定实验前,用待测液润洗锥形瓶() (2)一支标有“20 、25 mL”字样的滴定管内装液体到刻度 1.00 mL 时,管内液 体的体积大于
6、24.00 mL() (3)如图实验装置(固定装置略去)进行酸碱中和滴定操作() (4)用 50 mL 酸式滴定管可准确量取 25.00 mL KMnO4溶液() (5) “中和滴定”实验中, 锥形瓶用蒸馏水洗净后即可使用, 滴定管用蒸馏水洗净 后,必须润洗后方可使用() (6)可用 25 mL 碱式滴定管量取 20.00 mL KMnO4 溶液() 3.酸碱恰好完全中和时 ( ) A.酸所能提供的 H 与碱所能提供的 OH的物质的量相等 B.溶液呈现中性 C.酸与碱的物质的量浓度相等 D.酸与碱的物质的量一定相等 解析 A 正确, 由酸碱中和反应的实质可知酸碱恰好完全中和时, 酸所能提供的
7、H 与碱所能提供的 OH的物质的量相等;B 不正确,酸碱恰好中和时生成的盐有可 能水解显一定的酸性或碱性;D 不正确,因为酸或碱不知是几元的;C 不正确,不 知酸碱的体积,也不知酸、碱各是几元的。 答案 A 学习任务一、离子反应在检验、分离与提纯中的应用 【观图助学】 - 4 - 菠菜是我们日常生活中经常食用的蔬菜,菠菜中含有丰富的铁元素,那么,菠菜 中含有的铁元素是以什么形态存在的呢?如何检验? 提示 铁在菠菜中的存在是三价铁,可以用硫氰酸钾溶液检验三价铁。 【名师点拨】 1.常见阴离子的检验 离子 使用的试剂 反应现象 Cl AgNO3溶液、稀硝酸 加入 AgNO3溶液产生白色沉淀, 再加
8、稀硝酸, 沉 淀不溶解 Br AgNO3溶液、稀硝 酸 加入 AgNO3溶液产生浅黄色沉淀,再加稀硝酸, 沉淀不溶解 氯水、CCl4 加入氯水后振荡, 再滴入 CCl4少许, 振荡、 静置, CCl4层呈橙红色 I AgNO3溶液、稀硝 酸 加入 AgNO3溶液产生黄色沉淀, 再加稀硝酸, 沉 淀不溶解 氯水、CCl4 加入氯水后振荡, 再滴入 CCl4少许, 振荡、 静置, CCl4层呈紫红色 氯水、淀粉溶液 加入氯水后振荡,再滴入淀粉溶液,溶液变蓝色 CO2 3 CaCl2溶液、 盐酸、 澄 清石灰水 加入 CaCl2溶液有白色沉淀,该沉淀溶于盐酸, 放出无色无味的气体,将气体通入澄清石灰
9、水 中,石灰水变浑浊 HCO 3 CaCl2溶液、 盐酸、 澄 清石灰水 加入 CaCl2溶液无白色沉淀,再加入盐酸,放出 无色无味的气体,将气体通入澄清石灰水中,石 灰水变浑浊 SO2 3 BaCl2溶液、 盐酸、 品 红溶液 加入 BaCl2溶液,产生白色沉淀,该沉淀可溶于 稀盐酸,放出无色、有刺激性气味的气体,该气 体能使品红溶液退色 - 5 - SO2 4 BaCl2溶液、盐酸 先加过量盐酸酸化,无明显现象,再加入 BaCl2 溶液,生成白色沉淀 2.常见阳离子的检验 离子 使用的试剂 反应现象 NH 4 浓 NaOH、浓盐酸 湿润的红色石蕊试纸 加入浓 NaOH 溶液加热,有刺激性气
10、味 的气体产生,该气体遇 HCl 气体产生白烟 该气体使湿润的红色石蕊试纸变蓝 Al3 NaOH 溶液 加适量的 NaOH溶液, 生成白色絮状沉淀, 加过量的 NaOH 溶液,沉淀溶解 Fe3 NaOH 溶液 生成红褐色沉淀 KSCN 溶液 溶液变成血红色 Fe2 NaOH 溶液 先生成白色絮状沉淀,沉淀迅速变为灰绿 色,最终变成红褐色 氯水和 KSCN 溶液 先加少量 KSCN 溶液,无明显现象,再加 入新制的氯水,溶液立即变为血红色 3.物质分离提纯的原则及注意事项 (1)基本原则 不增(不引入新的杂质) 不减(不减少被提纯物质) 易分离(被提纯物质与杂质易分离) 易复原(被提纯物质易复原
11、) (2)注意事项 除杂试剂需过量 过量试剂需除尽 去除多种杂质时要考虑加入试剂的顺序 选择最佳除杂途径 【关键提醒】 1.物质检验的一般步骤:取少许溶解加入试剂必要的操作描述现象得出结 论。 2.分离提纯时,不能引入新的杂质。 【典例 1】 下列叙述不正确的是( ) A.向某溶液中加入稀盐酸,产生的气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,该溶液 一定是碳酸盐溶液 - 6 - B.向某溶液中滴加盐酸酸化无明显现象,再滴加 BaCl2溶液出现白色沉淀,说明该 溶液中一定有 SO2 4 C.向某溶液中加入浓 NaOH 溶液,加热后生成能使湿润红色石蕊试纸变蓝色气体, 说明该溶液中一定含有 NH 4 D.
12、向某溶液中滴加 KSCN 溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显血红色,该溶液 中一定含 Fe2 解析 A 项不正确,因为如果溶液中存在 SO2 3、HCO 3、HSO 3也会出现类似的现 象;B 项、C 项、D 项正确。 答案 A 【深度思考】 1.对离子进行检验时需排除干扰离子的影响。 如检验 SO2 4时, 应排除 CO2 3、 SO2 3、 Ag 等干扰;检验 CO2 3时,应排除 SO2 3、HCO 3、HSO 3等的干扰;检验 Fe2 时, 应排除 Fe3 的干扰等。如检验溶液中存在 Cl、CO2 3、SO2 4,检验 SO2 4时,先加 稀盐酸,再加 BaCl2溶液;检验 Cl 时,
13、先加足量 Ba(NO 3)2溶液,取上层清液再加 AgNO3溶液和稀硝酸。 2.对多种离子的溶液分别进行离子检验时需要选择合适的顺序。 变式训练 1 甲、乙、丙、丁四种易溶于水的物质,分别由 NH 4、Ba2 、Mg2、H 、OH、Cl、HCO 3、SO2 4中的不同阳离子和阴离子各一种组成。已知:将甲 溶液分别与其他三种物质的溶液混合,均有白色沉淀生成;0.1 mol L 1 乙溶液 中H 0.1 mol L1;向丙溶液中滴入 AgNO 3溶液有不溶于稀硝酸的白色沉淀 生成。下列结论不正确的是( ) A.甲溶液含有 Ba2 B.乙溶液含有 SO2 4 C.丙溶液含有 Cl D.丁溶液含有 M
14、g2 解析 根据可知, 乙溶液为 H2SO4溶液; 根据可知, 只有 Ba(OH)2才能与 SO2 4、 Mg2 、HCO 3反应均产生白色沉淀,所以甲为 Ba(OH)2;根据可知,丙溶液中含 有 Cl ,丙为 MgCl 2,丁为 NH4HCO3,D 项错误。 答案 D 学习任务二、酸碱中和滴定 【交流研讨】 - 7 - 1.现在有一瓶失去标签的盐酸, 为了测出其真实浓度,请设计实验方案并分析方 案的可行性。 提示 如 1.气体法 2.沉淀法 3.pH 法 4.中和法等 气体法难以准确测量气体的体积,沉淀法操作麻烦,pH 试纸法不够准确,中和法 具有可行性。 2.滴定终点时酸的物质的量与碱的物
15、质的量相等,且溶液的 pH7 吗? 提示 不是。酸碱完全反应时,酸提供的 H 与碱提供的 OH的物质的量相等。即 n(H )n(OH),但是酸的物质的量与碱的物质的量不一定相等,且滴定终点是靠 酸碱指示剂判断的,常用的酸碱指示剂甲基橙或酚酞变色时 pH 不等于 7。 【名师点拨】 1.原理 酸和碱反应的实质是 H OH=H 2O。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c 标 V标 V待 。 2.仪器 酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、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
16、玻璃活塞无法打开。 - 8 - 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。 3.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:查漏洗涤润洗装液调液面记读数。 锥形瓶:洗涤注液(待测)记读数加指示剂。 润洗时:滴定管要用所要盛装的溶液润洗 23 次,锥形瓶禁止用所装溶液润洗; 调液面时:一是调整液面至滴定管 0 刻度线以上 23 mL 处,二是调节活塞(或挤 压玻璃球),赶走气泡使滴定管尖嘴部分充满溶液,并使液面处于“0
17、”刻度以下某一 刻度处。 记读数时:视线与溶液凹液面最低处相平,记录到 0.01 位。 加指示剂:加入 23 滴指示剂。 (2)滴定 左手控制活塞,右手不断摇动锥形瓶,眼睛注视锥形瓶内溶液颜色及滴定流速。 (3)终点判断 等到滴入最后一滴标准盐酸,溶液变至无色且半分钟内不恢复红色,视为滴定终 点。 (4)记录刻度读数。 4.数据处理 按上述操作重复二至三次,以(V终V始)为消耗的标准液的体积,求出用去标准盐 酸体积的平均值,依据 c待c 标 V标 V待 (一元酸碱)计算待测液的物质的量浓度。 5.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c 标 V标 V待 进行分析, 计算中 V
18、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。 【关键提醒】 - 9 - 1.指示剂的选择 常用的指示剂是酚酞或甲基橙,不用石蕊溶液的原因是石蕊溶液颜色变化不明显, 不利于滴定终点的判定。 2.准确判断滴定终点 最后一滴恰好使指示剂颜色发生明显的改变且半分钟内不恢复,即为滴定终点。 3.滴定操作要点 左手控制活塞或玻璃小球,右手摇动锥形瓶,眼睛注视锥形瓶内溶液颜色的变化。 【典例 2】 某学生在中和滴定的实验中, 用已知物质的量浓度的 NaOH 溶液去滴 定某未知物质的量浓度的盐酸,其实
19、验过程如下: A.取一支有玻璃活塞的滴定管,用蒸馏水洗净后,又用已知物质的量浓度的 NaOH 溶液润洗,然后装入已知物质的量浓度的 NaOH 溶液 B.调节好液面后,记下液面刻度读数 C.取一支 10 mL 规格的移液管,用蒸馏水洗涤干净后,取出 10 mL 待测盐酸溶液, 置于未经待测盐酸润洗的洁净锥形瓶中 D.加入酚酞溶液 10 滴(酚酞有弱酸性),摇匀 E.滴定时边滴边轻轻摇匀,眼睛始终注视着锥形瓶中溶液颜色变化 F.当滴到溶液由无色变成浅红色时,立即停止滴定,并立即记下液面刻度读数 G.重复滴定一次 H.根据两次滴定消耗的 NaOH 溶液体积的平均值进行计算 (1)该学生在实验过程中,
20、哪些操作是错误的_(填字母,下同)。 (2)以上错误操作中,使测定结果一定偏高的是_,一定偏低的是_。 解析 带玻璃活塞的滴定管是酸式滴定管,不能装 NaOH 溶液,A 错误;移液管 未用待测液盐酸润洗,使取出的盐酸变稀,使测量结果偏低,C 错误;指示剂用量 过多,因为酚酞有弱酸性,使消耗的 NaOH 溶液增加,使测定结果偏高,D 错误; F 错误有两处,指示剂变色后应再待半分钟,确认溶液颜色不再改变,立即停止 滴定,可能使 NaOH 用量不足,使测定结果偏低;立刻记下液面刻度读数,此 时滴定管内壁上尚有部分液体未流下来,可能使 NaOH 溶液的体积增加,使测定 结果偏高。 答案 (1)ACD
21、F (2)D C - 10 - 【深度思考】 1.恰好中和点滴定终点酸碱恰好完全反应溶液呈中性。 2.在酸碱中和滴定误差分析中,要看清楚标准液与待测液的位置。标准液在滴定管 中与标准液在锥形瓶中产生误差情况相反。 变式训练2 现用物质的量浓度为a mol L 1 的标准NaOH溶液去滴定V mL某浓 度的盐酸溶液,请填写下列空白: (1) 碱 式 滴 定 管 用 蒸 馏 水 洗 净 后 , 接 下 来 应 该 进 行 的 操 作 是 _。 (2)用标准 NaOH 溶液滴定时,应将标准 NaOH 溶液注入_(填“甲”或 “乙”)中。 (3)上图(右)是碱式滴定管中液面在滴定前后的读数,HCl_m
22、ol L 1。 解析 (1)碱式滴定管水洗后应用标准 NaOH 溶液润洗 23 次, 每次润洗液都要从 尖嘴处排出。(2)NaOH 为强碱,应将 NaOH 溶液注入碱式滴定管中,故选乙。(3) 滴定过程中消耗 NaOH 溶液的体积为(V2V1) mL,因此HCla(V 2V1) V mol L 1。 答案 (1)用标准 NaOH 溶液润洗 23 次 (2)乙 (3)a(V 2V1) V 1.某固体混合物中可能含有:K 、Na、Cl、CO2 3、SO2 4等离子,将该固体溶解 所得到的溶液进行如下实验: - 11 - 下列说法正确的是( ) A.该混合物一定是 K2CO3和 NaCl B.该混合
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