3.4 离子反应和离子方程式 同步作业 《化学（通用类）》同步教学 高教版

主题三 溶液与水溶液中的离子反应 第四节 离子反应和离子方程式 同步作业 一、基础题（共70分） （一）选择题（每题3分，共33分） 1. 下列关于离子反应的说法，正确的是（ ） A. 离子反应只能在水溶液中进行 B. 离子反应的本质是离子浓度发生改变 C. 所有化学反应都属于离子反应 D. 离子反应一定有沉淀、气体或水生成 2. 下列物质在水溶液中能电离出大量Cl⁻的是（ ） A. NaClO B. KClO₃ C. BaCl₂ D. AgCl 3. 下列离子方程式书写正确的是（ ） A. 盐酸与氢氧化钠溶液反应：H⁺ + OH⁻ = H₂O B. 铁与稀硫酸反应：Fe + 2H⁺ = Fe³⁺ + H₂↑ C. 碳酸钙与盐酸反应：CO₃²⁻ + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O D. 硫酸铜溶液与氢氧化钡溶液反应：Cu²⁺ + OH⁻ = Cu(OH)₂↓ 4. 下列各组离子在水溶液中能大量共存的是（ ） A. H⁺、Na⁺、OH⁻、Cl⁻ B. Ba²⁺、K⁺、SO₄²⁻、NO₃⁻ C. Cu²⁺、Mg²⁺、NO₃⁻、Cl⁻ D. H⁺、Ca²⁺、CO₃²⁻、NO₃⁻ 5. 下列反应属于离子反应的是（ ） A. 氢气在氧气中燃烧 B. 实验室用氯酸钾制氧气 C. 盐酸与碳酸氢钠溶液反应 D. 氨气与氯化氢气体反应 6. 下列离子方程式中，错误的是（ ） A. 稀硫酸与氢氧化钡溶液反应：2H⁺ + SO₄²⁻ + Ba²⁺ + 2OH⁻ = BaSO₄↓ + 2H₂O B. 碳酸钠溶液与盐酸反应：CO₃²⁻ + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O C. 锌与稀盐酸反应：Zn + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂↑ D. 氢氧化铜与稀硫酸反应：OH⁻ + H⁺ = H₂O 7. 下列离子在水溶液中不能大量共存的是（ ） A. K⁺、Na⁺、NO₃⁻、SO₄²⁻ B. H⁺、K⁺、Cl⁻、HCO₃⁻ C. Na⁺、Ba²⁺、Cl⁻、NO₃⁻ D. Mg²⁺、K⁺、SO₄²⁻、Cl⁻ 8. 下列关于离子方程式的说法，正确的是（ ） A. 离子方程式只能表示某一个具体的化学反应 B. 离子方程式能表示同一类型的化学反应 C. 书写离子方程式时，沉淀、气体、弱电解质均需拆分为离子形式 D. 书写离子方程式时，所有的强电解质都必须拆分为离子形式 9. 能正确表示下列反应的离子方程式的是（ ） A. 氢氧化镁与稀盐酸反应：Mg(OH)₂ + 2H⁺ = Mg²⁺ + 2H₂O B. 铜与硝酸银溶液反应：Cu + Ag⁺ = Cu²⁺ + Ag C. 稀硫酸与氢氧化钾溶液反应：H₂SO₄ + 2OH⁻ = SO₄²⁻ + 2H₂O D. 碳酸氢钠溶液与稀盐酸反应：NaHCO₃ + H⁺ = Na⁺ + CO₂↑ + H₂O 10. 下列各组离子在碱性溶液中能大量共存的是（ ） A. H⁺、Na⁺、Cl⁻、SO₄²⁻ B. Cu²⁺、K⁺、NO₃⁻、Cl⁻ C. Na⁺、K⁺、CO₃²⁻、SO₄²⁻ D. Ba²⁺、K⁺、HCO₃⁻、NO₃⁻ 11. 下列反应的离子方程式书写正确的是（ ） A. 向氯化亚铁溶液中通入氯气：Fe²⁺ + Cl₂ = Fe³⁺ + 2Cl⁻ B. 向氢氧化钠溶液中通入少量二氧化碳：2OH⁻ + CO₂ = CO₃²⁻ + H₂O C. 向稀硝酸中加入铜片：Cu + 2NO₃⁻ + 4H⁺ = Cu²⁺ + 2NO₂↑ + 2H₂O D. 向碳酸氢钙溶液中加入过量氢氧化钙溶液：Ca²⁺ + 2HCO₃⁻ + 2OH⁻ = CaCO₃↓ + CO₃²⁻ + 2H₂O （二）填空题（每空2分，共28分） 1. 离子反应是指______的化学反应，其发生的条件通常是生成______、______、______或发生氧化还原反应。 2. 离子方程式是用______表示离子反应的式子，它不仅能表示______，还能表示______的离子反应。 3. 书写离子方程式的步骤可概括为______、______、______、______。 4. 离子共存是指离子之间______，若离子之间能发生反应生成沉淀、气体、弱电解质或发生氧化还原反应，则______大量共存。 5. 书写离子方程式时，需要拆分为离子形式的物质是______，不需要拆分的物质有______、______、______和单质、氧化物。 6. 在酸性溶液中，______不能大量存在；在碱性溶液中，______不能大量存在。 （三）判断题（每题1分，共9分，对的打“√”，错的打“×”） 1. 所有的离子反应都有沉淀、气体或水生成。（ ） 2. 书写离子方程式时，浓硫酸需要拆分为H⁺和SO₄²⁻。（ ） 3. 离子方程式中，原子守恒和电荷守恒都必须满足。（ ） 4. 某溶液中加入BaCl₂溶液有白色沉淀生成，则该溶液中一定含有SO₄²⁻。（ ） 5. 强酸、强碱和大部分盐都是强电解质，在离子方程式中都需要拆分为离子形式。（ ） 6. 向碳酸钠溶液中加入少量盐酸和过量盐酸，发生的离子反应相同。（ ） 7. 无色溶液中，Cu²⁺、Fe³⁺、MnO₄⁻等有色离子不能大量存在。（ ） 8. 离子反应的速率通常较快，因为离子之间可以直接接触反应。（ ） 9. 向氯化钙溶液中通入二氧化碳，会发生离子反应生成碳酸钙沉淀。（ ） 二、提升题（共30分） 简答题与探究题（每题10分，共30分） 1. ① 简述离子方程式的书写原则及注意事项（至少3点），结合具体例子说明；② 写出下列反应的离子方程式：a. 盐酸与氢氧化铁反应；b. 硫酸与碳酸钠溶液反应；c. 锌与硫酸铜溶液反应；d. 向澄清石灰水中通入过量二氧化碳；e. 氯化钡溶液与硫酸钠溶液反应；③ 判断下列离子方程式是否正确，若不正确，请说明原因并改正：a. 铁与稀盐酸反应：2Fe + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 3H₂↑；b. 氢氧化铜与稀硫酸反应：OH⁻ + H⁺ = H₂O；c. 碳酸钙与醋酸反应：CO₃²⁻ + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O。 2. ① 设计实验探究“某溶液中是否含有Cl⁻、SO₄²⁻、CO₃²⁻”（写出实验原理、仪器、步骤、预期现象及结论）；② 简述离子反应在物质制备、除杂和鉴别中的应用（各举1例），结合具体反应说明；③ 某溶液中可能含有Na⁺、K⁺、Ag⁺、Ba²⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、Cl⁻、SO₄²⁻、CO₃²⁻中的若干种，进行如下实验：a. 取少量溶液，加入过量盐酸，有气泡产生，且溶液中无沉淀生成；b. 取实验a后的溶液，加入过量氯化钡溶液，有白色沉淀生成；c. 取实验b后的溶液，加入过量氢氧化钠溶液，有白色沉淀生成。请推断该溶液中一定存在的离子、一定不存在的离子及可能存在的离子，并说明理由。 3. ① 分析离子反应发生的本质原因，结合勒夏特列原理说明离子反应的方向；② 为什么有些化学反应在溶液中进行的速率比在固体之间进行的速率快？为什么强电解质溶液之间的反应速率通常比弱电解质溶液之间的反应速率快？结合具体例子说明；③ 向200mL 0.1mol·L⁻¹的AlCl₃溶液中逐滴加入0.2mol·L⁻¹的NaOH溶液，当加入的NaOH溶液体积为300mL时，求生成沉淀的质量（写出计算过程，已知Al(OH)₃的摩尔质量为78g·mol⁻¹）。   参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. B 2. C 3. A 4. C 5. C 6. D 7. B 8. B 9. A 10. C 11. B （二）填空题 1. 有离子参加或生成；沉淀；气体；弱电解质 2. 实际参加反应的离子符号；某一个具体的化学反应；同一类型 3. 写（化学方程式）；拆（易溶强电解质）；删（不参加反应的离子）；查（原子守恒、电荷守恒） 4. 不发生反应；不能 5. 易溶于水的强电解质；沉淀；气体；弱电解质 6. OH⁻、CO₃²⁻等；H⁺、Cu²⁺、Mg²⁺等（合理即可） （三）判断题 1. × 2. × 3. √ 4. × 5. √ 6. × 7. √ 8. √ 9. × 二、提升题 1. ① 离子方程式书写原则及注意事项 原则：1. 客观事实原则，必须符合化学反应的实际情况（如铁与稀盐酸反应生成Fe²⁺，而非Fe³⁺）；2. 拆写原则，易溶强电解质拆分为离子，沉淀、气体、弱电解质、单质、氧化物不拆（如CaCO₃、H₂O、CH₃COOH不拆）；3. 守恒原则，原子守恒和电荷守恒（如Fe + Cu²⁺ = Fe²⁺ + Cu，左边电荷数为+2，右边为+2，电荷守恒）；4. 最简原则，方程式中各离子的化学计量数化为最简整数比。 注意事项：1. 浓硫酸不拆，浓盐酸、浓硝酸可拆；2. 微溶物（如Ca(OH)₂）作为反应物，澄清溶液拆，悬浊液不拆；作为生成物，不拆；3. 多元弱酸的酸式酸根（如HCO₃⁻、HSO₃⁻）不拆，多元强酸的酸式酸根（如HSO₄⁻）拆为H⁺和SO₄²⁻。 ② 离子方程式书写 a. 盐酸与氢氧化铁反应：Fe(OH)₃ + 3H⁺ = Fe³⁺ + 3H₂O b. 硫酸与碳酸钠溶液反应：CO₃²⁻ + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O c. 锌与硫酸铜溶液反应：Zn + Cu²⁺ = Zn²⁺ + Cu d. 向澄清石灰水中通入过量二氧化碳：OH⁻ + CO₂ = HCO₃⁻ e. 氯化钡溶液与硫酸钠溶液反应：Ba²⁺ + SO₄²⁻ = BaSO₄↓ ③ 离子方程式正误判断与改正 a. 不正确；原因：铁与稀盐酸反应生成Fe²⁺，而非Fe³⁺；改正：Fe + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂↑ b. 不正确；原因：氢氧化铜是难溶弱电解质，不能拆分为OH⁻；改正：Cu(OH)₂ + 2H⁺ = Cu²⁺ + 2H₂O c. 不正确；原因：碳酸钙是沉淀，醋酸是弱电解质，均不能拆；改正：CaCO₃ + 2CH₃COOH = Ca²⁺ + 2CH₃COO⁻ + CO₂↑ + H₂O 2. ① 溶液中Cl⁻、SO₄²⁻、CO₃²⁻的检验实验 实验原理：CO₃²⁻与H⁺反应生成CO₂气体；SO₄²⁻与Ba²⁺反应生成不溶于酸的BaSO₄沉淀；Cl⁻与Ag⁺反应生成不溶于稀硝酸的AgCl沉淀。检验时需排除离子干扰（如先检验CO₃²⁻，再检验SO₄²⁻，最后检验Cl⁻）。 仪器：试管、胶头滴管、稀盐酸、稀硝酸、Ba(NO₃)₂溶液、AgNO₃溶液。 步骤：1. 取少量溶液于试管中，加入过量稀盐酸，观察现象；2. 取步骤1反应后的上层清液，加入过量Ba(NO₃)₂溶液，观察现象；3. 取步骤2反应后的上层清液，加入少量AgNO₃溶液，观察现象。 预期现象及结论：1. 若有气泡产生，说明溶液中含有CO₃²⁻；若无气泡，说明无CO₃²⁻；2. 若有白色沉淀产生，说明溶液中含有SO₄²⁻；若无沉淀，说明无SO₄²⁻；3. 若有白色沉淀产生，说明溶液中含有Cl⁻；若无沉淀，说明无Cl⁻。 ② 离子反应的应用 物质制备：实验室用碳酸钙与稀盐酸反应制备CO₂，离子方程式为CaCO₃ + 2H⁺ = Ca²⁺ + CO₂↑ + H₂O，利用离子反应可快速制备气体，且产物纯净。 除杂：除去NaCl溶液中的Na₂SO₄杂质，可加入适量BaCl₂溶液，离子方程式为Ba²⁺ + SO₄²⁻ = BaSO₄↓，通过离子反应将SO₄²⁻转化为沉淀除去，不引入新杂质。 鉴别：鉴别NaCl溶液和Na₂CO₃溶液，可加入稀盐酸，有气泡产生的是Na₂CO₃溶液，无现象的是NaCl溶液，离子方程式为CO₃²⁻ + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O，利用离子反应的特征现象鉴别物质。 ③ 离子推断 一定存在的离子：CO₃²⁻、SO₄²⁻、Mg²⁺ 一定不存在的离子：Ag⁺、Ba²⁺、Cu²⁺、Cl⁻ 可能存在的离子：Na⁺、K⁺ 理由：1. 加入过量盐酸有气泡产生，说明含CO₃²⁻；无沉淀生成，说明不含Ag⁺（Ag⁺与Cl⁻生成AgCl沉淀）；CO₃²⁻与Ba²⁺、Cu²⁺、Mg²⁺不能共存，但实验c中加入过量NaOH有白色沉淀生成，说明含Mg²⁺，故不含Ba²⁺、Cu²⁺；2. 实验a后溶液含过量盐酸，加入过量BaCl₂有白色沉淀生成，说明含SO₄²⁻；3. 实验a中加入过量盐酸，引入Cl⁻，故实验b后溶液中加入AgNO₃产生的沉淀不能证明原溶液含Cl⁻，结合CO₃²⁻存在，原溶液不含Cl⁻；4. Na⁺、K⁺不与其他离子反应，无明显实验现象，故可能存在。 3. ① 离子反应发生的本质与方向 离子反应发生的本质是反应物的某些离子浓度减小（通过生成沉淀、气体、弱电解质或发生氧化还原反应，使离子从溶液中脱离或转化为其他形式）。 根据勒夏特列原理，离子反应会向减弱离子浓度增大的方向进行。例如，向含Ag⁺的溶液中加入Cl⁻，Ag⁺与Cl⁻结合生成AgCl沉淀，使溶液中Ag⁺和Cl⁻浓度减小，反应持续进行，直到离子浓度降低到一定程度（达到沉淀溶解平衡）。 ② 反应速率差异原因分析 溶液中反应速率比固体间快的原因：固体间反应仅在表面进行，接触面积小；溶液中离子均匀分散，离子之间接触面积大，且能快速运动相互碰撞，反应速率快。例如，碳酸钙固体与稀盐酸反应（溶液中）比碳酸钙固体与浓盐酸固体反应速率快。 强电解质溶液反应速率比弱电解质快的原因：强电解质完全解离，溶液中离子浓度大，碰撞概率高；弱电解质部分解离，离子浓度小，碰撞概率低。例如，0.1mol·L⁻¹盐酸（强电解质）与0.1mol·L⁻¹NaOH溶液反应，比0.1mol·L⁻¹醋酸（弱电解质）与0.1mol·L⁻¹NaOH溶液反应速率快。 ③ 生成沉淀质量计算 步骤1：计算AlCl₃和NaOH的物质的量 n(AlCl₃) = 0.2L × 0.1mol·L⁻¹ = 0.02mol n(NaOH) = 0.3L × 0.2mol·L⁻¹ = 0.06mol 步骤2：分析反应过程 第一步：Al³⁺ + 3OH⁻ = Al(OH)₃↓（Al³⁺完全沉淀） 0.02mol Al³⁺需消耗0.06mol OH⁻，生成0.02mol Al(OH)₃ 第二步：Al(OH)₃ + OH⁻ = AlO₂⁻ + 2H₂O（沉淀溶解） 此时n(NaOH) = 0.06mol，恰好完全用于第一步反应，无剩余NaOH，故沉淀不溶解 步骤3：计算沉淀质量 m(Al(OH)₃) = 0.02mol × 78g·mol⁻¹ = 1.56g 学科网（北京）股份有限公司 $