第2章 第2节 第2课时 离子反应（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（鲁科版2019）

第2课时　离子反应 课程标准要求 学业质量水平 1.通过实验事实认识离子反应及其发生的条件，了解常见离子的检验方法。 2.用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子。 3.能利用离子反应的概念对常见的反应进行分类和分析说明。 1.能认识离子反应的本质，能结合实例书写离子方程式。(水平1) 2.能从离子反应的角度对典型的物质的主要变化进行分类。(水平2) 一、离子反应的含义 1．探究电解质在水溶液中的反应实质 实验装置与操作 实验现象 理论分析 实验结论 (滴加稀硫酸至过量) (1)溶液中出现白色沉淀，红色逐渐褪去 (2)电导率先减小后增大 H2SO4电离出H＋和SO，Ba(OH)2电离出Ba2＋和OH－，溶液中的H＋与OH－结合生成难电离的H2O、Ba2＋与SO结合生成BaSO4沉淀，导致溶液中离子浓度的降低，碱性减弱直到消失；随着硫酸的过量，溶液中H＋和SO浓度增加 电解质在溶液中的反应实质上是离子之间的反应 2.离子反应 (1)含义：在溶液中有离子参加的化学反应。 (2)实质：溶液中的某种或某些离子的浓度发生了变化。 (3)“复分解型”离子反应发生的条件 另外：溶液中发生的置换反应也是离子反应，如Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，其中离子的浓度和种类都发生了改变。 二、离子方程式 1．概念：用实际参加反应的离子符号来表示化学反应的实质。 2．书写方法 (1)方法一：以稀H2SO4溶液和Ba(OH)2溶液反应为例。 步骤1：明确反应物在溶液中的主要存在形式及微粒间的数量关系，并用离子符号或化学式表示，把易溶于水且易电离的反应物(如强酸、强碱、可溶性盐)拆写成离子的形式，其他反应物用化学式表示。 步骤2：确定发生反应的微粒、产物及其数量关系，把难溶、难电离或具有挥发性的生成物用化学式表示，并标注发生反应微粒间的数量关系。 步骤3：写出离子方程式并配平，将相互作用的微粒的符号写在等号左边，把微粒之间作用结果的符号写在等号的右边，并根据电荷守恒以及原子守恒配平离子方程式。 (2)方法二：以盐酸和NaOH溶液反应为例。 步骤1：写出化学方程式： HCl＋NaOH===NaCl＋H2O。 步骤2：改写化学方程式：把易溶于水且易电离的物质改用离子符号表示，难溶、难电离、具有挥发性的物质用化学式表示，即：H＋＋Cl－＋Na＋＋OH－===Na＋＋Cl－＋H2O。 步骤3：删去未参与反应的离子符号，得到离子方程式：H＋＋OH－=== H2O。 步骤4：检查离子方程式是否配平：根据电荷守恒和原子守恒，检查离子方程式是否配平。 3．意义： (1)表示某一个具体的化学反应，如硝酸银溶液与盐酸的反应AgNO3＋HCl===AgCl↓＋HNO3可表示为Ag＋＋Cl－===AgCl↓。 (2)表示同一类型的化学反应，如H＋＋OH－===H2O可以表示强酸和可溶性强碱生成水和可溶性盐的反应。 三、离子反应的应用 离子反应广泛应用于化学研究、工业生产、医疗诊断、食品检验、环境保护等方面。 1．离子的检验 离子 试剂 反应现象 离子反应 Cl－ AgNO3溶液和稀HNO3 加入AgNO3溶液产生白色沉淀，再加稀HNO3，沉淀不溶解 Ag＋＋Cl－===AgCl↓ SO BaCl2溶液和稀盐酸 加入足量稀盐酸，无白色沉淀生成，再加BaCl2溶液产生白色沉淀 Ba2＋＋SO===BaSO4↓ 2.物质的除杂和分离 例如：利用CO除去溶液中的Ca2＋，其反应的离子方程式为Ca2＋＋CO=== CaCO3↓。 1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)溶液中有离子参加或生成的化学反应都属于离子反应(√) (2)发生离子反应时溶液中的离子浓度一定会减小(×) (3)复分解反应一定有沉淀或气体或水生成(×) (4)某溶液中加入BaCl2溶液产生白色沉淀，说明该溶液中含有SO(×) (5)离子方程式不仅能表示某一个反应，而且能表示某一类反应，更能揭示反应的实质(√) (6)石灰乳与盐酸反应的离子方程式为H＋＋OH－=== H2O(×) 2．写出下列反应的离子方程式： (1)Cu(OH)2与H2SO4的反应：______________________________； (2)实验室制取二氧化碳反应________________________________； (3)氧化镁和H2SO4溶液的反应_____________________________； (4)NaHCO3和盐酸的反应__________________________________________________。 答案　(1)Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O (2)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O (3)MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O (4)HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ 3．(2020·海南文昌中学高一月考)某溶液有Cl－、CO、SO，要求依次检验出这三种离子，请完成下列实验设计： 检验离子 所加试剂 实验现象 离子方程式 (1)CO 稀硝酸 (2)SO 产生白色沉淀 (3)Cl－ 产生白色沉淀 解析　滴加稀硝酸产生无色气泡，证明含CO，离子方程式为CO＋2H＋===CO2↑＋H2O；检验SO用可溶性钡盐，因还要检验Cl－，故应用硝酸钡，离子方程式为Ba2＋＋SO===BaSO4↓；检验Cl－应用硝酸银，离子方程式为Ag＋＋Cl－===AgCl↓。 答案　(1)产生无色气泡　CO＋2H＋===CO2↑＋H2O (2)硝酸钡 Ba2＋＋SO===BaSO4↓(合理即可) (3)硝酸银　Ag＋＋Cl－===AgCl↓(合理即可) 学习任务一　离子方程式的正误判断 讨论分析，判断下列离子方程式的正误，若错误请说明原因并写出正确的离子反应方程式。 (1)浓盐酸与铁屑反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑ (2)碳酸钙与盐酸的反应：CO＋2H＋===H2O＋CO2↑ (3)CuSO4与Ba(OH)2溶液反应：Ba2＋＋SO===BaSO4↓ (4)FeCl3溶液和Fe反应：Fe＋Fe3＋===2Fe2＋ (5)钠与水的反应：2Na＋H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ (6)稀硫酸与Ba(OH)2溶液的反应：H＋＋SO＋Ba2＋＋OH－===BaSO4↓＋H2O 提示　 序号 正误 原因 正确离子方程式 (1) 错误 反应不符合客观事实，Fe与盐酸反应生成Fe2＋和H2 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2) 错误 CaCO3难溶于水不能拆分，应写出化学式的形式 CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑ (3) 错误 漏掉了Cu2＋和OH－之间的反应 Ba2＋＋SO＋Cu2＋＋2OH－===BaSO4↓＋Cu(OH)2↓ (4) 错误 离子反应前后电荷不守恒 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ (5) 错误 离子反应前后原子不守恒 2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ (6) 错误 离子之间的个数比错误 2H＋＋SO＋Ba2＋＋2OH－===BaSO4↓＋2H2O 离子方程式正误判断的六个要点 (1)反应符合客观事实，不可主观臆造。 (2)各物质的表示形式(离子符号还是化学式)是否正确。 (3)仔细排除是否漏掉了离子反应。 (4)反应前后电荷和原子是否守恒。 (5)反应物或产物的微粒个数比是否正确。 (6)反应符号(“===”或“”)、沉淀或气体符号(“↓”或“↑”)是否符合实际。 1．(2020·北京第八中学高一期中)下列化学反应的离子方程式正确的是(　　) A．澄清的石灰水与盐酸的反应：OH－＋H＋===H2O B．氧化镁与稀硝酸反应：O2－＋2H＋===H2O C．硫酸镁溶液与氢氧化钡溶液混合：Ba2＋＋SO===BaSO4↓ D．碳酸钙溶于稀盐酸中：CO＋2H＋===H2O＋CO2↑ A　[Ca(OH)2是强碱，在澄清石灰水中以Ca2＋和OH－形式存在，故其反应的离子方程式为OH－＋H＋===H2O，A项正确；氧化镁应用化学式形式表示，其离子方程式为MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O，B项错误；漏掉了Mg2＋与OH－之间的反应，其离子方程式为Mg2＋＋SO＋Ba2＋＋2OH－===BaSO4↓＋Mg(OH)2↓，C项错误；碳酸钙难溶于水应写成化学式的形式，其离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑，D项错误。] 2．能用离子方程式H＋＋OH－===H2O表示的化学反应是(　　) A．Cu(OH)2 和稀H2SO4的反应 B．澄清石灰水和稀盐酸的反应 C．KOH溶液和Na2SO4溶液的反应 D．Ba(OH)2溶液和稀H2SO4的反应 B　[A项， Cu(OH)2不溶于水，离子方程式中应写成化学式形式；C项，KOH溶液和Na2SO4溶液不能发生反应；D项，Ba(OH)2溶液和稀H2SO4的反应除了有水生成还有难溶于水的BaSO4沉淀生成。] [归纳总结]　物质形式的书写规则 (1) 强酸的酸式酸根离子要拆开写，如HSO应写为H＋、SO，多元弱酸的酸式酸根离子(如HCO、HS－、HPO、H2PO、HSO等)不能拆开写。 (2)微溶物作为反应物，若是澄清溶液应拆写成离子形式，若是悬浊液则应写成化学式；微溶物作为生成物，一般视为沉淀，应写成化学式并标“↓”符号。如Ca(OH)2：若是澄清水溶液应写成离子，若是石灰乳应写成化学式，作为产物写成化学式。 (3)浓硫酸作为反应物时，H2SO4不能拆写成离子形式，应写成化学式。 胃液中胃酸的主要成分是盐酸，胃酸过多的人常有胃疼烧心的感觉，易吐酸水，服用适量的小苏打( NaHCO3)，能治疗胃酸过多；如果病人同时患胃溃疡，为防止服用小苏打引起胃壁穿孔 ，此时可服用含氢氧化铝的胃舒平进行治疗。 请写出上述两种治疗过程中发生反应的离子方程式：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。 学习任务二　离子的共存和检验 1．根据物质的性质，举例回答下面问题： (1) H＋通常与哪些离子发生反应？ 提示　通常与H＋反应的离子有OH－、CO、HCO等。 (2) OH－通常与哪些离子发生反应？ 提示　通常与OH－反应的离子有H＋、HCO、Fe2＋、Cu2＋等。 (3) CO通常与哪些离子发生反应？ 提示　通常与CO反应的离子有H＋、Ca2＋、Ba2＋、Mg2＋等。 2．某同学采用下列方案检验某溶液中是否含有SO，溶液产生白色沉淀白色沉淀不溶解―→结论：溶液中含有SO。他得到的结论是否正确。 提示　不正确　因为若式样中有Ag＋，Ag＋能和Cl－生成AgCl白色沉淀，会干扰SO的检验。 1．离子共存的判断 所谓离子共存也就是说离子间不发生反应，则判断溶液中的离子能否大量共存，事实上就是看离子之间能否发生反应，若能发生反应，则不能大量共存，若不能发生反应，则能大量共存。 (1)离子不能大量共存的类型 类型 举例 生成难溶或微溶的物质 ①Ca2＋与CO，Ba2＋与SO、CO，Ag＋与Cl－、Br－、I－、CO； ②OH－与Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、Cu2＋； ③Ag＋与SO，Ca2＋与SO、OH－，Mg2＋与CO等 生成挥发性物质或气体 H＋与CO、HCO、SO、HSO、S2－、HS－等 生成水或其他难电离的物质 H＋与OH－、HCO、HSO、HS－等，OH－与HCO、HSO、HS－、NH等 发生氧化还原反应(下节学习) 强氧化性离子与还原性离子不能大量共存，如Fe3＋与S2－、I－不能大量共存 (2)离子共存判断中的三类“隐含条件” ①“无色透明”溶液——不存在有色离子 Cu2＋　　　Fe3＋　　　Fe2＋　　　MnO 　|　　 　　|　　　　　|　　　　　| 蓝色　　 棕黄色　　浅绿色　　 紫红色 ②溶液的酸碱性 ③离子存在的“可能性” “一定”即在任何条件下都可以，如酸性、碱性条件下都能符合题意；“可能”即有一个条件下共存即可，如酸性或碱性一个条件下共存即符合题意。 2．离子的检验 (1)检验方法：根据离子性质不同而在反应中所表现的现象不同，可以把检验离子的方法归纳为三种： 方法 生产沉淀 生成气体 显示特殊颜色 示例 SO BaSO4↓(白) Cl－ AgCl↓(白) COBaCO3↓(白) 无色无味气体 H＋变红色 (2)干扰因素的排除：在进行溶液中有关离子的检验时，合理选择试剂和确定试剂的加入顺序可排除一些离子的存在对检验结果的干扰，如： 待检离子 干扰离子 排除干扰措施 Cl－ CO 加硝酸银溶液生成白色沉淀后，再加稀硝酸酸化 [Ag2CO3和AgOH可溶解于稀硝酸] OH－ SO CO 先加足量稀盐酸酸化，若无沉淀，再加氯化钡溶液 [CO遇盐酸转化为CO2逸出，Ag＋和盐酸生成AgCl沉淀] Ag＋ 1．(2020·辽宁大连高一期末)在无色透明的酸性溶液中，下列离子能大量共存的是(　　) A．K＋、Cu2＋、NO、SO B．CO、Na＋、Cl－、SO C．Al3＋、Cl－、NO、Mg2＋ D．H＋、Ba2＋、NO、SO C　[先看离子是否有颜色，再看能否与H＋共存(即酸性条件)，三看其他离子间能否共存。A项中因Cu2＋显蓝色而不能存在； B项中因CO可与H＋反应而不能存在；D项中因Ba2＋和SO反应生成沉淀而不能大量共存。] 2．为确定某溶液的离子组成，依次进行如下实验：①取少量溶液滴加过量Ba(NO3)2溶液，产生白色沉淀　②过滤，向沉淀中加入过量稀盐酸，有无色无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，白色沉淀部分溶解　③再取上层清液滴加AgNO3溶液，又产生白色沉淀。根据实验，以下推测不正确的是(　　) A．一定有SO B．一定有CO C．一定有Cl－ D．不能确定SO是否存在 C　[无色无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体是CO2，向①中生成的白色沉淀中继续滴加过量稀盐酸时，沉淀部分溶解，且有CO2气体放出，证明原溶液中一定含有SO和CO，因为②中加入盐酸时已经引入了Cl－，故③中再加入AgNO3溶液产生白色沉淀不能确定原溶液中是否有Cl－。] 2019年2月28日我国生态环境部例行发布会上表示，我国水污染防治工作取得新的积极进展，水污染防治将建立健全流域生态环境综合管理体系。某河道两旁建有甲乙两化工厂，某兴趣小组的同学分别收集了两厂排放的污水带回学校进行实验探究，工厂的师傅告诉同学们甲乙排放的工业废水中含有下列离子中的三种(各不相同)。 阳离子 K＋、Ag＋、Fe3＋ 阴离子 Cl－、OH－、NO (1)A同学用pH计(一种测量溶液酸碱性的仪器)测量甲厂的废水明显呈碱性，然后就判断了甲乙两厂中所含有的离子。请你简述判断的理由。 提示　Ag＋只能和NO共存，二者可存在于同一个工厂的废水中，而Fe3＋与OH－不能大量共存，所以Fe3＋只能和Ag＋、NO存在于同一个工厂的废水中。由于甲厂排放的废水显碱性，所以甲厂废水中含有OH－、Cl－、K＋，而乙厂废水中含有Fe3＋、Ag＋、NO。 (2)B同学看到工厂师傅给出的离子后，认为可以在某工厂的废水中加入其中一种金属，从而回收另一种金属。请你帮助B同学在实验室中设计相应的实验完成此种金属的回收。并写出相关反应的离子方程式。 提示　可以将Ag＋转换成金属银，只要加入铁粉就可以置换出溶液中的Ag，反应的离子方程式是Fe＋2Ag＋===2Ag＋Fe2＋。 (3)C同学认为将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，可以使废水中的某些离子完全转化为沉淀，写出甲乙两厂废水混合过程中反应的离子方程式，并简述经上述处理后废水的主要作用。 提示　根据两厂废水中含有的离子可知，混合后反应的离子方程式是Ag＋＋Cl－===AgCl↓、Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，这样反应后的废水中就只有K＋和NO，这样经过滤后的废水主要含KNO3，可以用作化肥，用来浇灌农田，也可以提取KNO3固体作为工业原料。 学习任务三　离子反应在物质除杂中的应用——食盐的精制 粗食盐中含有泥沙等难溶性杂质和钙盐、镁盐、硫酸盐等可溶性杂质，讨论回答下列问题： (1)粗食盐水中的泥沙等难溶性杂质可以通过什么方法除去？ 提示　可通过过滤的方法把粗食盐水中的泥沙等难溶性杂质除去。 (2)通过查阅教材P135“部分酸、碱和盐的溶解性表”，分析可以通过加入什么试剂把粗食盐水中的Ca2＋、Mg2＋和SO等离子除去？要想把杂质离子彻底除去，所加试剂的量应如何控制？ 提示　通过查阅“部分酸、碱和盐的溶解性表”，可知MgCO3的溶解性大于Mg(OH)2，CaSO4的溶解性大于CaCO3，转化成的沉淀溶解性越小，除去的效果越好，故Ca2＋ 可通过加入过量Na2CO3溶液使其转化为CaCO3沉淀除去， Mg2＋可以通过加入过量NaOH溶液使其转化为Mg(OH)2沉淀除去，SO可以通过加入过量Ba(OH)2溶液使其转化为BaSO4沉淀除去；要想把杂质离子彻底除去，所加试剂均应过量。 (3)在(2)的除杂过程中又会引入哪些杂质离子？这些杂质离子又该如何除去？ 提示　在(2)的除杂过程中又会引入CO、OH－和Ba2＋等离子，其中可把Na2CO3溶液的加入放在Ba(OH)2溶液的后面，以便除去Ca2＋和过量的Ba2＋，过量的CO、OH－可通过加入适量的盐酸除去。 粗食盐水的精制方法 第一步：除去难溶性杂质——过滤 第二步：除去可溶性杂质 (1)加入除杂试剂的顺序： (2)涉及到的离子反应： 依次除去Mg2＋、Ca2＋、SO和过量Ba2＋、OH－、CO的离子方程式为： Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Ca2＋＋CO===CaCO3↓，SO＋Ba2＋===BaSO4↓，Ba2＋＋CO===BaCO3↓，H＋＋OH－===H2O，CO＋2H＋===H2O＋CO2↑。 (3)注意要点： 为使杂质离子完全除去，加入除杂试剂必须过量，后续试剂要能够将前面所加过量的试剂除去，由此可知Na2CO3溶液一定要在BaCl2溶液之后加入，则通常加入试剂的顺序有以下三种情况： 1．用一种试剂除去下列各物质中的杂质(括号内为杂质)，并写出发生反应的离子方程式。 (1)BaCl2溶液(HCl)：试剂______________，离子方程式_______________________。 (2)Cu(Fe)：试剂______________________，离子方程式_______________________。 (3)Na2SO4溶液(Na2CO3)：试剂________，离子方程式_________________________。 答案　(1)BaCO3　BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋H2O＋CO2↑　(2)稀盐酸或稀硫酸　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　(3)稀H2SO4　CO＋2H＋===H2O＋CO2↑ 2．(2020·山东莱芜一中月考)为了除去NaCl溶液中少量的MgCl2、MgSO4杂质，可选用Ba(OH)2溶液、稀盐酸和Na2CO3溶液三种试剂，按如图步骤操作： (1)写出三种试剂的化学式： A________，B________，C________。 (2)根据题意，回答下列问题： ①加入过量A的目的是__________________________， ②加入过量B的目的是__________________________， ③加热煮沸的目的是___________________________。 (3)操作Ⅰ是________。 解析　当有多种杂质离子共存时，要使杂质除去，所加除杂试剂必须过量，且过量的试剂在后面步骤中必须能够除去。要除去Mg2＋，可用含OH－的试剂，除SO可用含 Ba2＋的试剂，故先加入过量的Ba(OH)2溶液，过量Ba(OH)2溶液引入的Ba2＋可用Na2CO3溶液除去，过量Ba(OH)2溶液引入的OH－，以及过量Na2CO3溶液引入的CO，可用稀盐酸除去，最后加热煮沸即可除去HCl。 答案　(1)Ba(OH)2　Na2CO3　HCl　(2)①除尽Mg2＋和SO　②除尽过量的Ba2＋　③使HCl挥发　(3)过滤 [归纳总结]　物质提纯或分离的基本原则 ①最终不能在被提纯或分离的物质中引入新的杂质； ②尽量不减少被提纯或分离的物质； ③尽量使被提纯或分离的物质跟其他物质易分离开； ④被分离的物质转变为其他物质时，应采用适当方法将其恢复为原物质。 学科网（北京）股份有限公司 $$