3.4.2离子反应的应用教学 课件 2024-2025学年高二上学期化学鲁科版选择性必修1

第3章 物质在水溶液中的行为 第4节 离子反应 第3课时 离子反应的应用 酸碱中和滴定 离子反应的应用 1、物质的检验和含量测定 2、物质的制备 离子检验(定性) 离子浓度测定(定量) 3、生活中常见的的离子反应 2 离子检验 可利用离子的特征反应来检验一些常见离子。主要是沉淀法、气体法、显色法、焰色反应法 离子 操作步骤和现象(先取少量样品于洁净试管中) NH4+ Fe3+ 加NaOH溶液加热，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 方法1：加NaOH溶液，有红褐色沉淀 方法2：滴加KSCN，溶液呈血红色 3 离子检验 离子 操作步骤和现象(先取少量样品于洁净试管中) Fe2+ Al3＋ Na＋ K＋ 方法1：加NaOH溶液生成白色沉淀，放置空气中 白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 方法2：滴加KSCN无现象，再加氯水，溶液呈血红色 加适量NaOH溶液，产生白色沉淀，当过量时，沉淀溶解 将铂丝蘸稀盐酸在无色火焰上灼烧至无色;蘸取试样在无色火焰上 灼烧,观察火焰颜色。若是黄色火焰，则为Na＋；若透过蓝色钴玻 璃观察到紫色火焰，则为K＋ 4 离子检验 离子 操作步骤和现象(先取少量样品于洁净试管中) OH- Cl- Br- I- 加入AgNO3溶液有白色沉淀，再加稀HNO3，沉淀不溶解 加入AgNO3溶液有淡黄色沉淀，再加稀HNO3，沉淀不溶解 加入AgNO3溶液有黄色沉淀，再加稀HNO3，沉淀不溶解 滴加氯水，再加CCl4，下层为紫色。或滴加氯水，再加淀粉，溶液变蓝 滴加石蕊溶液，溶液变蓝或者滴加酚酞溶液，溶液变红或用玻璃棒蘸取溶液滴在红色石蕊试纸上，试纸变蓝 5 离子检验 离子 操作步骤和现象(先取少量样品于洁净试管中) SO42- SO32- CO32- HCO32- 加BaCl2溶液，无沉淀产生。再加入稀盐酸，将产生的气体，通入澄清石灰水。石灰水变浑浊 先加稀盐酸无现象，再加BaCl2溶液，有白色沉淀 加BaCl2溶液，生成白色沉淀，再取少量溶液加入稀盐酸，生成气体，把气体通入品红溶液中，品红褪色 加BaCl2溶液，生成白色沉淀。再向该试管中加稀盐酸，沉淀溶解，将产生的气体，通入澄清石灰水。石灰水变浑浊 6 课堂练习 1.对于某些离子的检验及结论一定正确的是 ( ) A.加入稀盐酸产生无色气体，将气体通入澄清石灰水中，溶液变浑浊，一定有CO32- B.加入氯化钡溶液有白色沉淀产生，再加稀盐酸，沉淀不消失，一定有SO42- C.加入氢氧化钠溶液并加热，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，一定有NH4+ D.加入碳酸钠溶液产生白色沉淀，再加盐酸白色沉淀消失，一定有Ba2＋ C 7 课堂练习 2.离子反应是中学化学中重要的反应类型，回答下列问题： 有一瓶溶液只含Cl-、CO32-、SO42-、Na+、Mg2+、Cu2+六种离子中的某几种。 实验：①原溶液中加足量NaOH溶液只产生白色沉淀； ②原溶液中加BaCl2溶液不产生沉淀； ③原溶液中加AgNO3溶液产生白色沉淀，再加稀硝酸白色沉淀不溶解 （1）试分析原溶液中一定含有的离子是_ _ _，一定不含有的离子是 ，可能含有的离子是 。 （2）实验③说明原溶液中含有___。有的同学认为实验③可以省略，你认为是否正确(填“是”或“否”)___，理由是___。 Mg2＋、Cl－ Cu2＋、CO32-、SO42- Na＋ Cl－ 是 溶液呈电中性，必须同时含有阴、阳离子 8 课堂练习 3.某同学为检验溶液中是否含有常见的四种无机离子，进行了下图所示的实验操作，其中检验过程中产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。 ⑴该同学能否通过第①、②、③步确定原溶液中含有SO42－、Cl－和Fe3＋？为什么？ ⑵通过第④步实验，你能确定原溶液中含有哪种离子？ 不能 NH4＋ 9 物质制备与纯化 10 物质制备与纯化 沉淀 11 物质制备与纯化 从海水中提取CO2 利用如图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少 温室气体含量。a室为阳极,发生氧化反应, 电极反应为 氢离子通过阳离子交换膜进入b室,发生反应:　 　　　　　　 　 达到从b室中提取CO2的目的,c室是阴极,电极反应为　　　　 　　　,得到的气体是氢气,得到的溶液中含有NaOH,用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至接近装置入口海水的pH。  12 1.胃酸过多的治疗 (1)服用小苏打片:反应的离子方程式为H++HCO3-=CO2+H2O　。  (2)服用胃舒平:反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。  Al(OH)3＋3H＋ = Al3＋＋3H2O 常见的离子反应 2.硬水的形成 (1)硬水:自然界里含有　Ca2+、Mg2+　　　　　　较多的水。  (2)硬水的形成(暂时硬水)。 水中的二氧化碳与岩石中的碳酸钙和碳酸镁发生反应生成碳酸氢盐,使Ca2+、Mg2+进入水中而形成,主要反应的离子方程式为: 　　　　　　　　　　　　  MgCO3+CO2+H2O=Mg2++2HCO3- CaCO3+CO2+H2O=Ca2++2HCO3- 常见的离子反应 3.硬水的软化。 ①加热法:加热可以使 HCO3-分解,生成的CO32-与Mg2+、Ca2+结合成沉淀,从而降低这种硬水的Ca2+、Mg2+浓度,起到软化硬水的作用。 ②沉淀法:在硬水中加入Na2CO3等沉淀剂也可以降低其中Mg2+、Ca2+浓度,起到软化硬水的作用。 14 课堂练习   C 15 二、酸碱中和滴定 复习回顾 测定溶液中离子的浓度 (1)沉淀法 如溶液中SO4 的浓度，用Ba2＋将其转化为BaSO4沉淀，再称量沉淀的质量求得。 2- (2)酸碱中和滴定法 如强酸溶液中H＋的浓度可以用已知准确浓度的强碱溶液滴定的方法获得。 (3)氧化还原反应滴定法 如溶液中MnO4的浓度可以用已知准确浓度的Fe2＋溶液滴定获得。 - 二、酸碱中和滴定 1. 实验目的 通过已知浓度的强酸、强碱溶液，确定待测强碱、强酸溶液的浓度。 思考讨论：现有已知浓度的NaOH溶液，如何测定盐酸中H+浓度呢？ 二、酸碱中和滴定 H+ + OH- === H2O n(H+) ＝ n(OH-) c(NaOH) c(HCl) V(NaOH) V(HCl) ＝ 2. 实验原理 中和反应是酸碱溶液中的H+和OH-按照计量比1:1进行的反应： 用已知浓度的NaOH溶液(标准液)来滴定未知浓度的盐酸(待测液)的计算公式为： c待＝ c标 V标 V待 所求？ 已知 已知 实验测量数据 二、酸碱中和滴定 2. 实验原理 思考讨论：如何判断盐酸待测液与NaOH标准液恰好中和？ HCl + NaOH === NaCl + H2O (无现象) 甲基橙 石蕊 酚酞 √ √ × 3.1 4.4 黄 红 橙 5 8 红 紫 蓝 8.2 10 红 浅红 无色 选用合适的指示剂 二、酸碱中和滴定 3. 实验仪器 思考讨论：选择哪种仪器量取25.00 mL盐酸待测液？ 如何获知NaOH标准液使用的精确体积？ 二、酸碱中和滴定 3. 实验仪器 认识酸式、碱式滴定管的构造 滴定管标有温度、容积，精度为0.01 mL。 滴定管的“0”刻度线在上端。 酸式滴定管是玻璃活塞，盛放酸性溶液，不能盛放碱性溶液；因为碱性物质易腐蚀玻璃，致使玻璃活塞无法打开。 碱式滴定管由橡皮管和玻璃球组成，盛放碱性溶液，不能盛放酸性或氧化性溶液。因为酸性和氧化性物质易腐蚀橡胶。 二、酸碱中和滴定 3. 实验仪器 滴定管的使用方法 ①查漏：活塞处是否漏水。 ②洗涤：先用蒸馏水洗，再用待盛溶液润洗2～3次。 ③装液：注入待盛溶液，使液面位于“0”刻度线以上2～ 3 cm处，再把滴定管固定在滴定管夹上。 二、酸碱中和滴定 3. 实验仪器 ④排气：在滴定管下方放一个烧杯，调节活塞使滴定管的尖嘴部分充满溶液，不留气泡。 ⑤调零：调节液面处在“0”或“0”以下某刻度处。 ⑥读数：记下液面准确读数 a.视线与凹液面最低处保持水平 b.估读到小数点后第二位 滴定管的使用方法 二、酸碱中和滴定 4. 实验步骤 (1)取待测液： 用酸式滴定管量取25.00 mL盐酸待测液，放入锥形瓶中，并滴加几滴酚酞，备用。 (2)装标准液： 用碱式滴定管盛装NaOH标准液，记录初始读数V始 ，固定在滴定管夹上。 (3)滴定 左手控制碱式滴定管的胶管和玻璃球，将滴定管中溶液逐滴滴入锥形瓶中，右手不断摇动锥形瓶使溶液混合均匀。眼睛注视锥形瓶中溶液颜色变化。 二、酸碱中和滴定 4. 实验步骤 (4)终点判断 当看到滴入半滴NaOH溶液后溶液变成红色并且半分钟内不褪色时，停止滴加NaOH溶液。此时，盐酸恰好完全被NaOH中和，达到滴定终点。 (5)记录最终读数V终 (V终－V始)即为消耗的NaOH标准液的体积。 二、酸碱中和滴定 5. 数据获取与处理 按上述中和滴定操作重复2~3次，记录每次氢氧化钠标准液的消耗体积，取平均值，代入下列公式进行计算。 25.00 mL 0.1000 mol·L-1 三次实验所得体积的平均值 二、酸碱中和滴定 5. 数据获取与处理 若上述酸碱中和滴定的实验数据如下表所示，试通过计算确定盐酸的物质的量浓度。 实验 编号 NaOH标准液的浓度(mol·L-1) 滴定完成时消耗 NaOH的体积(mL) 盐酸待测液的体积(mL) 1 0.1000 23.52 25.00 2 0.1000 23.50 25.00 3 0.1000 22.48 25.00 二、酸碱中和滴定 5. 数据获取与处理 实验 编号 NaOH标准液的浓度(mol·L-1) 滴定完成时消耗 NaOH的体积（mL） 盐酸待测液的体积（mL） 1 0.1000 23.52 25.00 2 0.1000 23.50 25.00 3 0.1000 22.48 25.00 = 0.1000 mol/L×23.50 mL 25.00 mL = 0.0940 mol/L 二、酸碱中和滴定 6. 误差分析 酸碱中和滴定的误差分析关键是根据c待＝ 进行分析，计算中V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。 c标·V标 V待 二、酸碱中和滴定 6. 误差分析 操作方法 误差分析 放标准液的滴定管未用标准液润洗 盛待测液的锥形瓶使用前用待测液润洗 滴定前滴定管尖嘴有气泡，完毕气泡消失 滴定前仰视读数，滴定完毕正确读数 滴定前正确读数，滴定完毕俯视读数 滴定中向锥形瓶加入蒸馏水 c待偏高 c待偏高 c待偏高 c待偏低 c待偏低 c待无影响 二、酸碱中和滴定 6. 误差分析 滴定前仰视，滴定后俯视。 滴定前 滴定后 读出值 实际值 分析：V标偏小，导致c测偏小。 二、酸碱中和滴定 6. 误差分析 滴定前俯视，滴定后仰视。 分析：V标偏大，导致c测偏大。 滴定前 滴定后 实际值 读出值 二、酸碱中和滴定 指示剂 酸碱指示剂的变色范围( pH )及颜色 甲基橙 <3.1　 红色 3.1～4.4　 橙色 >4.4 黄色 酚酞 <8.2　 无色 8.2～10.0　 浅红色 >10.0 红色 甲基橙的变色范围在pH 3.1～4.4之间，酚酞的变色范围在pH 8.2～10.0之间，均在pH突变范围之内，均可用做强酸强碱中和滴定的终点指示剂。 7. 滴定曲线 突跃范围 20.02 mL 19.98 mL 二、酸碱中和滴定 1.某小组同学用pH传感器监测上述实验过程中溶液pH的变化，得到的 pH变化曲线如图3-4-7所示。请解释曲线的变化趋势。 讨论 曲线变化特点： 当接近滴定终点（pH = 7）时，很少量的碱，甚至不到1滴，就会引起pH突变。 二、酸碱中和滴定 2.在滴定过程中，溶液中的微粒种类和数量发生了怎样的变化?如果把盐酸换成醋酸呢? 3.请设计实验，测定食醋的总酸量。 突跃范围 20.02 mL 19.98 mL 讨论 三、酸碱中和滴定的拓展应用 氧化还原反应滴定 例：用含MnO4-的标准液滴定待测液中Fe2+的浓度。 - 原理：MnO4 ＋5Fe2+ ＋8H＋ ＝ 5Fe3+ ＋Mn2＋＋4H2O 指示剂：酸性KMnO4溶液本身呈紫色，不用另外选择指示剂，当滴入最后一滴含MnO4 的标准液后，溶液由无色变紫红色，且半分钟内紫红色不褪去，说明到达滴定终点。 - - 四、课堂练习 A 1.某学生用碱式滴定管量取0.1 mol·L－1的NaOH溶液，开始时仰视液面读数为1.00 mL，取出部分溶液后，俯视液面，读数为11.00 mL，该同学在操作中实际取出的液体体积为(　　) A．大于10.00 mL　　　　　 B．小于10.00 mL C．等于10.00 mL D．等于11.00 mL 四、课堂练习 C 2.下列有关叙述正确的是(　　) A．下端连有橡胶管的滴定管为酸式滴定管 B．在进行滴定时，左手操作锥形瓶，右手操作滴定管 C．滴定前应排除滴定管尖嘴部分的气泡 D．滴定过程中两眼应注意滴定管内液面的变化 3.当用酸滴定碱时，下列操作中会使测定结果(碱的浓度)偏低的是(　　) A．酸式滴定管滴至终点后，俯视读数 B．碱液移入锥形瓶后，加了10 mL蒸馏水再滴定 C．酸式滴定管用蒸馏水润洗后，未用标准液润洗 D．酸式滴定管注入酸液后，尖嘴留有气泡即开始滴定，滴定终点时气泡消失 四、课堂练习 A 4.用1.0 mol·L－1 NaOH溶液中和某浓度硫酸溶液时，其pH和所加NaOH溶液的体积V关系如图所示。原硫酸溶液的物质的量浓度和反应后溶液的总体积是(　　) 四、课堂练习 B A．1 mol·L－1　 60 mL B．0.5 mol·L－1　 80 mL C．0.5 mol·L－1　 60 mL D．1 mol·L－1　 80 mL 五、课堂小结 酸碱中和滴定 实验目的 实验原理 实验仪器 实验步骤 数据获取与处理 误差分析 滴定曲线 c待＝ c标 V标 V待 2Cl－＋2H2Oeq \o(=====,\s\up12(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－ CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑ Ca2＋、Mg2＋ Ba2＋、OH-、CO32- 2．物质的纯化 (1)制高纯度的氯化钠：除去其中少量的SOeq \o\al(2－,4)、Mg2＋、Ca2＋，需要引入的试剂离子分别为Ba2＋、COeq \o\al(2－,3)、OH－。 (2)除去污水中的重金属离子：将其转化为 而除去。 (3)软化硬水：除去或降低 的浓度。 $$