第二节 离子反应 第2课时（教学设计）化学人教版2019必修第一册

第二节 离子反应 第2课时 离子反应及其应用 一、知识目标 1.认识离子反应，掌握离子反应发生的条件，如生成沉淀、气体、弱电解质等。 2.理解离子方程式的意义，包括揭示化学反应实质、表示具体反应和同一类型离子反应。 3.初步掌握离子大量共存的判断方法，能根据离子性质进行物质的鉴别、推断和提纯。 4.了解离子反应在物质制备、分离、鉴定及消除水中污染物等方面的应用。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观现象认识离子反应，从微观角度理解离子反应的实质和发生条件，能从微观层面分析离子共存问题。 2.证据推理与模型认知：通过实验和实例分析，建立离子反应的模型，依据证据对离子反应进行推理和判断。 3.科学探究与创新意识：通过实验探究离子反应，培养探究能力和创新思维，能设计实验方案进行离子检验和物质鉴别。 一、教学重点 离子反应的发生条件、离子共存判断、物质的鉴别推断。 二、教学难点 离子方程式的书写及正误的判断、物质的鉴别或推断。 离子反应是中学化学的重要理论，贯穿于整个高中化学学习过程，在化学学习中有着不可替代的作用。它不仅是对初中化学知识的深化和拓展，也是后续学习化学反应原理、元素化合物知识等内容的基础。 本课时在编排上，首先通过实验探究稀硫酸与氢氧化钡溶液反应的实质，引出离子方程式的意义，进而探讨离子反应发生的条件，最后介绍离子反应在离子共存、离子检验、物质制备、提纯等方面的应用。教材注重实验探究和问题驱动，引导学生通过观察、分析、讨论等方式，逐步构建离子反应的概念，培养学生的科学思维和探究能力。 在知识储备方面，学生在初中已经学习了酸、碱、盐的相关知识，了解了复分解反应发生的条件，但对于离子反应的本质和应用还缺乏深入的认识。在思维能力方面，学生正从形象思维向抽象思维过渡，逻辑推理和归纳总结能力有待提高。 此外，学生在学习过程中可能会遇到一些困难。例如，离子方程式的书写和正误判断需要较强的抽象思维和化学用语运用能力，对于部分学生来说可能存在一定难度；在判断离子共存和进行物质鉴别推断时，需要综合考虑多种因素，学生可能会感到无从下手。因此，在教学过程中，教师应充分考虑学生的实际情况，结合实验和实例，引导学生逐步理解离子反应的本质和应用，帮助学生克服学习中的困难，提高学习效果。同时，要注重培养学生的自主学习能力和合作探究精神，让学生在学习过程中逐渐形成科学的思维方法和化学学科核心素养。 教学环节一 新课导入 【播放视频】老师给大家讲一个有趣的实验现象。在实验室里，当我们把稀硫酸和氢氧化钡溶液混合时，会发生神奇的变化。如果在这个混合溶液中接入电导率传感器，就会发现溶液的电导率会随着反应的进行而发生变化。一开始，溶液能导电，随着反应的进行，电导率逐渐降低，甚至几乎为零，就好像溶液中的“导电小精灵”都消失了一样。这是为什么呢？难道是离子之间发生了什么特殊的反应吗？ 【提出驱动问题】 现在请大家思考一下，通过这个导电实验，稀硫酸和氢氧化钡溶液反应的实质到底是什么呢？请大家大胆猜测一下。 任务1：通过导电实验说明H2SO4溶液和Ba(OH)2溶液反应实质是什么？离子方程式的意义 【问题】稀硫酸与氢氧化钡溶液反应的离子方程式怎么写？ 【引导学生回答】H2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4↓+ 2H2O 2H+ + SO42- + Ba2+ + 2OH- = BaSO4↓+ 2H2O 【过渡到新课】强调书写离子方程式的关键步骤。结合电导率曲线解释，随着反应进行，自由移动的离子减少到无自由移动的离子，导电性几乎为零，说明反应生成了沉淀和水，这就是该反应的实质。 【设计意图】通过具体的反应实例引入，让学生从熟悉的反应入手，书写离子方程式，从而引出对离子反应实质的探究及离子反应方程式的意义，激发学生的学习兴趣和思考能力。 教学环节二 离子方程式的意义 任务2：结合教材P19页“思考与讨论”，完成下列表格中的内容 【引入】我们已经知道了离子方程式的书写，那离子方程式有什么意义呢？接下来我们结合教材P19页“思考与讨论”，来探究一下离子方程式的意义。 【问题】请完成下表中各反应的化学方程式和离子方程式，思考两种方程式在表示某一类反应时，表达的含义有什么不同，并进行讨论。 【学生思考】1. 填写表格： 反应物 化学方程式 离子方程式 两种方程式的不同 HCl+NaOH HCl+ NaOH == NaCl+H₂O H⁺+ OH⁻ = H₂O 化学方程式表示一个具体反应，离子方程式表示一类反应的本质 HCl+KOH HCl+KOH = KCl + H₂O H⁺+ OH⁻ = H₂O H₂SO₄+NaOH H₂SO₄+2NaOH =Na₂SO₄+2H₂O H⁺+ OH⁻ = H₂O H₂SO₄+KOH H₂SO₄+2KOH =K₂SO₄+ 2H₂O H⁺+ OH⁻ = H₂O 【学生思考】2.讨论得出结论：离子方程式不仅可以表示某个具体的化学反应，还可以表示同一类型的离子反应。 【讲解】总结学生的回答 一、离子方程式的意义 1.能揭示化学反应的实质：参加反应的离子浓度减小。 2.离子方程式不仅可以表示某个具体的化学反应，还可以表示某一类型的离子反应 强酸和强碱反应生成可溶性的盐的离子方程式为(H⁺+ OH⁻ = H₂O) 硫酸与氯化钡、硫酸钠与硝酸钡的离子方程式均为(SO42- + Ba2+ = BaSO4↓)。 【设计意图】通过表格填写和讨论，让学生自主探究离子方程式的意义，培养学生的分析和归纳能力，加深对离子方程式意义的理解。 任务3：请同学们探讨离子方程式如何改写为化学方程式？ 【引入】我们知道了离子方程式的意义，那能不能把离子方程式改写为化学方程式呢？下面请同学们探讨一下这个问题。 【问题】请将离子方程式(2H++CO32−​=CO2↑+H2O)改写为化学方程式。 【学生思考回答】 ①明确离子方程式表示的意义：表示强酸和可溶性的碳酸盐反应生成CO2 ②选择合适的酸和盐：酸可以选(HCl、H2SO4)， 盐可以选（Na2CO3、K2CO3） ③写出化学方程式：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑ K2CO3+2HCl=2KCl+H2O+CO2↑ K2CO3+H2SO4=K2SO4+H2O+CO2↑ 【讲解】改写时要先明确离子方程式表示的意义，再选择合适的物质来写化学方程式。 【设计意图】通过练习，让学生掌握离子方程式改写为化学方程式的方法，加深对离子方程式意义的理解和运用。 典例精讲 【例1】：写出实现下列变化的化学方程式： ① Cu2＋＋2OH－＝Cu(OH)2↓ ② Fe2O3＋6H＋＝2Fe3＋ ＋3H2O ③ Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu ④ CO2＋2OH－＝CO32－＋ H2O 【学生回答】CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ Fe₂O₃ + 6HCl = 2FeCl₃ + 3H₂O Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu CO₂ + 2NaOH = Na₂CO₃ + H₂O 教学环节三 离子反应发生的条件 任务1：请同学们观察并探讨下列离子反应有什么特征？ 【引入】我们来看一些离子反应，观察并探讨一下它们有什么特征。请大家回忆一下复分解反应的条件是什么。 【问题】观察下列离子反应，分析它们发生的条件是什么。 反应物 离子方程式 反应物 离子方程式 反应物 离子方程式 CaCl2+ Na2CO3 CO32-+Ca2+=CaCO3 KOH + H2SO4 H++OH-==H2O CuCl2 + NaOH Cu2++2OH-=Cu(OH)2 Ba(OH)2 + HCl H++OH-==H2O HCl+ Na2CO3 2H++CO32-=CO2↑+ H2O NaNO3 + KCl HNO3+ K2CO3 2H++ CO32-= CO2↑+H2O Na2SO4 + HCl 【学生思考回答】 1. 回答复分解反应的条件：生成难溶于水的物质（又称沉淀反应）、放出气体或生成水。 2.分析上述离子反应发生的条件：分别是生成沉淀、生成气体、生成水。 【总结】二、离子反应发生的条件 1.复分解反应型离子反应发生的条件 01 生成沉淀 Ba²++SO42-=BaSO4↓ 02 生成气体 2H++CO32-=CO2↑ +H2O 03 生成弱电解质如水 H+ +OH-=H2O 三条件中，只要具备其中之一即可 2.其它类型离子反应发生的条件 有离子参加的置换反应 【设计意图】通过对具体离子反应的观察和分析，引导学生总结复分解反应型离子反应发生的条件，培养学生的观察和归纳能力。 典例精讲 【例1】下列对于离子反应的表述正确的是(　　) A．离子反应中一定有沉淀生成 B．反应中有气体生成的反应一定是离子反应 C．复分解离子反应发生的条件之一是有难电离物质生成 D．非电解质二氧化碳与足量烧碱溶液的反应不属于离子反应 【学生回答】C 【引入】我们来思考一个问题，H+和CO32-放在同一烧杯中能不能和平共处呢？下面我们通过分析一些离子组来探讨离子共存问题。 教学环节四 离子反应的应用 任务1：请同学们联系离子反应发生的条件，分析哪些离子不能大量共存？ 【问题】分析下列各组离子中，哪些不能在溶液中大量共存，并说明原因。 【学生思考】 生成难溶或微溶物质的离子不能大量共存 【问题】分析下列各组离子中，哪些不能在溶液中大量共存，并说明原因。 生成气体或挥发性物质不大量共存 生成水或其它难电离物质不大量共存 【总结】三、离子反应的应用 1.离子共存问题 ⑴同一溶液中若离子间符合下列任意一个条件就会发生离子反应。 不能共存 ①生成沉淀（难溶物质） ②生成气体（挥发性物质） ③生成水、弱酸、弱碱（即难电离物质 ⑵常见不共存的离子 生成难溶或微溶物质的离子不能大量共存 生成气体或挥发性物质不大量共存 生成水或其它难电离物质不大量共存 典例精讲 【例1】下列各组中的离子，能在无色溶液中大量共存的是(　　) A．Fe2＋、 Ca2＋、 Cl－、 NO3－ B．Na＋、 Mg2＋ 、 SO42－、 OH－ C．K＋、 Na＋、 OH－、 Cl－ D．Cu2＋、Na＋、 Cl－、 SO42- 【学生回答】C 任务2：请同学们请写出AgNO3溶液分别与下列溶液反应的离子方程式NaCl、KCl 、BaCl2、NH4Cl、HCl，并思考检验Clˉ方法 【引入】在化学实验中，我们经常需要检验某些离子的存在。现在请同学们思考如何检验Clˉ 【问题】请写出AgNO3溶液分别与(NaCl)、(KCl)等溶液反应的离子方程式，并思考检验Clˉ的方法。 【学生活动】学生写出离子方程式 Ag++Cl-==AgCl↓ 向待测液中加入几滴稀硝酸，然后加入几滴AgNO3溶液，有白色沉淀产生，证明有Cl- 【总结】三、离子反应的应用 2.离子的检验 ①SO42-的检验： 向待测液中加入稀盐酸，无明显现象，然后加入几滴BaCl2溶液，有白色沉淀产生，证明有SO42- ②Cl-的检验 向待测液中加入几滴稀硝酸，然后加入几滴AgNO3溶液，有白色沉淀产生，证明有Cl- ③CO32-的检验 向待测液中加入BaCl2，有白色沉淀产生，沉淀溶于稀盐酸或稀硝酸，生成无色无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体，证明有CO32- 典例精讲 【例2】某无色、澄清溶液，可能含有SO42－、Na＋、CO32－、H＋、Cu2+、等离子中的若干种，通过实验确定这些离子存在。①用紫色石蕊试纸测，试纸显红色。②取2 mL溶液，用氯化钡溶液和稀硝酸进行检验，结果生成了白色沉淀。回答下列问题： (1)原溶液中一定存在的离子是________________；一定不存在的离子是________________。 (2)上述实验中不能肯定是否存在的离子是_________________。 【学生回答】H＋、SO42－　；CO32－、Cu2+ ；Na＋ 【引入】离子反应在物质的制备、提纯、推断等方面都有重要应用。现在我们来学习离子反应在这些方面的应用。 【教师总结】 3.离子反应的其它应用 离子反应：物质的制备，物质的鉴定，物质的分离，物质的提纯，消除水中污染物。 ①物质的制备 【问题】如何利用离子反应进行物质的制备 【学生回答】：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ CaCl2+Na2CO3​=CaCO3↓+2NaCl 【教师总结】 ②离子推断 肯定性原则:根据实验现象推出溶液中肯定存在或肯定不存在的离子 互斥性原则:在肯定某些离子存在的同时，结合离子共存规律，否定一些离子的存在 电中性原则:溶液呈电中性，溶液中有阳离子，必有阴离子，且溶液中阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷总数相等 进出性原则:通常在实验过程中用，指实验过程中反应生成的离子或引入的离子对后续实验的干扰。 典例精讲 【例3】某溶液中可能含有​Na+、​Mg2+、​Cl−、SO42−​、​CO32−​ 等离子中的全部或几种。现进行下列连续操作来确定该溶液的成分：​ ①向溶液中加入足量的稀盐酸，无气体放出；​ ②再加入足量的​Ba(NO3)2​溶液，有白色沉淀生成；​ ③过滤后向滤液中滴加​AgNO3​溶液，有白色沉淀生成，有Cl−存在。​ 根据以上信息回答下列问题：​ (1) 原溶液中一定存在的离子是________，一定不存在的离子是________。​ (2) 上述操作中________是错误的，应改为加入________，以便确定________是否存在。​ 【学生回答】SO42－　；CO32－ ；① 、稀硝酸、 Cl− 【例4】有一包白色固体，可能含有Na2CO3​、Na2SO4​、BaCl2、NaCl中的一种或几种。为确定其成分，进行如下实验： 步骤 1：取少量固体于试管，加足量水溶解，过滤得白色沉淀和无色滤液。 步骤 2：向白色沉淀中加过量稀盐酸，沉淀部分溶解且有气泡产生。 （1）推断固体中一定含有的物质 ； （2）写出生成白色沉淀的离子方程式 。 【学生回答】一定含有Na2CO3​、Na2SO4​、BaCl2 Ba2++CO32-==BaCO3↓ Ba2++SO42-==BaSO4↓ 【教师总结】 ③物质的提纯 根据杂质离子性质，选用合适的除杂试剂，使之生成沉淀或气体而除去。 ①除杂试剂选取：不能引入新杂质 ②不能损耗或减少被提纯物质的量 ③被提纯物质与杂质易分离 ④被提纯物质易复原 典例精讲 【例5】除去下列物质中的少量杂质，所用方法正确的是（ ） 物质 杂质 除去杂质的方法 A. Cu粉 Fe粉 加入过量稀盐酸，过滤、洗涤、干燥 B. CO2​ CO 通入氧气，点燃 C. NaCl溶液 CaCl2​ 加入适量K2CO3​溶液，过滤 D. NaOH溶液 Na2CO3​ 加入过量Ca(OH)2​溶液，过滤 【学生回答】A 第二节 离子反应 第2课时 离子反应及其应用 一、离子方程式的意义 1.揭示化学反应实质：参加反应的离子浓度减小 2.表示具体反应 3.表示一类反应 举例：强酸和强碱反应生成可溶性盐 H⁺ + OH⁻ = H₂O 二、离子反应发生的条件 1.复分解反应型 生成沉淀 生成气体 生成弱电解质（如水） 2.其它类型（有离子参加的置换反应等） 三、离子反应的应用 1.离子共存问题 不能大量共存条件 生成沉淀 生成气体 成水、弱酸、弱碱 常见不共存离子 2.离子的检验 SO₄²⁻：先加稀盐酸，再加BaCl₂溶液 Cl⁻：先加稀硝酸，再加AgNO₃溶液 CO₃²⁻：加BaCl₂溶液，沉淀溶于稀盐酸或稀硝酸 3.离子反应的其它应用 物质制备 离子推断 肯定性原则 互斥性原则 电中性原则 进出性原则 物质提纯 ①除杂试剂选取：不能引入新杂质 ②不能损耗或减少被提纯物质的量 ③被提纯物质与杂质易分离 ④被提纯物质易复原 1.按要求完成下列填空 （1）写出下列反应的离子方程式：稀盐酸与碳酸钙反应___________________________________。 （2）写出与下列离子方程式相对应的化学方程式: H⁺ + OH⁻ = H₂O _____________________________，CO₃²⁻ + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O _______________________________。 【答案】（1）CaCO₃ + 2H⁺ = Ca²⁺ + CO₂↑ + H₂O；（2）HCl + NaOH = NaCl + H₂O；Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂↑ + H₂O 【解析】（1）稀盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，碳酸钙是难溶物，不能拆写成离子形式，所以离子方程式为CaCO₃ + 2H⁺ = Ca²⁺ + CO₂↑ + H₂O。（2）H⁺ + OH⁻ = H₂O表示强酸和强碱反应生成可溶性盐和水的一类反应，如HCl + NaOH = NaCl + H₂O；CO₃²⁻ + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O表示强酸和可溶性碳酸盐反应生成二氧化碳和水的一类反应，如Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂↑ + H₂O。 2.在强酸性透明溶液中，下列各组能大量共存的是(　　 ) A．Fe³⁺、 K⁺、 Cl⁻、 NO₃⁻　 B．Ag⁺、 Na⁺、 NO₃⁻、Cl⁻ C．Zn²⁺、 Al³⁺、 SO₄²⁻、OH⁻ D．Ba²⁺、 NH₄⁺、Cl⁻、 HCO₃⁻ 【答案】A 【解析】A选项中，Fe³⁺、K⁺、Cl⁻、NO₃⁻在强酸性溶液中，彼此之间不发生反应，可以大量共存；B选项中，Ag⁺和Cl⁻会结合生成AgCl沉淀，不能大量共存；C选项中，在强酸性溶液中含有大量H⁺，H⁺和OH⁻会结合生成水，且Al³⁺、Zn²⁺也会与OH⁻反应，不能大量共存；D选项中，在强酸性溶液中，H⁺和HCO₃⁻会反应生成CO₂和H₂O，不能大量共存。 3.对一份稀溶液做初步分析后发现，溶液无色、澄清，其可能含有SO₄²⁻、Na⁺、CO₃²⁻、H⁺、NO₃⁻、HCO₃⁻、Cl⁻等离子中的若干种。然后又做了如下分析，以确定这些离子是否存在。 ①用石蕊试液检测该溶液时，溶液显红色。 ②取2 mL溶液用BaCl₂溶液和稀硝酸进行检验，结果生成了白色沉淀。 ③对②中所得的混合物充分静置后，取其上层澄清的液体用AgNO₃溶液和稀硝酸进行检验，结果又生成了白色沉淀。 (1)原溶液中一定存在的离子是________，一定不存在的离子是________。 (2)按上述实验操作，________（填“能”或“不能”）确定原溶液中有Cl⁻，若不能，请说明原因。 【答案】(1) H⁺、SO₄²⁻；CO₃²⁻、HCO₃⁻；(2) 不能；操作②中引入了Cl⁻干扰操作③对原溶液中Cl⁻的检验 【解析】(1) ①用石蕊试液检测该溶液时，溶液显红色，说明溶液呈酸性，含有H⁺，则CO₃²⁻、HCO₃⁻不能大量存在，因为H⁺会与它们反应生成CO₂和H₂O；②取2 mL溶液用BaCl₂溶液和稀硝酸进行检验，结果生成了白色沉淀，说明溶液中含有SO₄²⁻。所以原溶液中一定存在的离子是H⁺、SO₄²⁻，一定不存在的离子是CO₃²⁻、HCO₃⁻。(2) 操作②中加入了BaCl₂溶液，引入了Cl⁻，所以操作③中生成白色沉淀不能确定原溶液中一定含有Cl⁻。 4.选择恰当的试剂，除去有关物质中含有的少量杂质（括号内为杂质）： （1）HCl溶液（H₂SO₄）____________；　 （2）NaCl溶液（Na₂CO₃）____________； （3）KOH溶液（K₂CO₃）____________； （4）Ca（NO₃）₂溶液（CaCl₂）____________； 【答案】（1）BaCl₂溶液；（2）稀盐酸；（3）Ca(OH)₂溶液；（4）AgNO₃溶液 【解析】（1）除去HCl溶液中的H₂SO₄，可加入BaCl₂溶液，BaCl₂与H₂SO₄反应生成BaSO₄沉淀和HCl，过滤可除去沉淀，得到纯净的HCl溶液。（2）除去NaCl溶液中的Na₂CO₃，可加入稀盐酸，稀盐酸与Na₂CO₃反应生成NaCl、CO₂和H₂O，过量的盐酸可通过加热挥发除去。（3）除去KOH溶液中的K₂CO₃，可加入Ca(OH)₂溶液，Ca(OH)₂与K₂CO₃反应生成CaCO₃沉淀和KOH，过滤可除去沉淀，得到纯净的KOH溶液。（4）除去Ca(NO₃)₂溶液中的CaCl₂，可加入AgNO₃溶液，AgNO₃与CaCl₂反应生成AgCl沉淀和Ca(NO₃)₂，过滤可除去沉淀，得到纯净的Ca(NO₃)₂溶液。 在本次教学中，通过实验探究、问题驱动等方式引导学生学习离子反应及其应用，取得了一定的教学效果。学生对离子反应的概念和发生条件有了较好的理解，也能初步运用离子反应的知识解决离子共存、离子检验等问题。但在教学过程中也存在一些不足之处，例如在讲解离子方程式的改写和物质的鉴别推断等难点内容时，部分学生理解起来仍有困难，后续需要加强针对性的辅导。此外，在小组讨论环节，个别小组的参与度不高，需要在今后的教学中更好地引导和组织，提高学生的学习积极性和主动性。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$