3-4 离子反应和离子方程式 同步作业 《化学（加工制造类）》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的减小 C. 所有化学反应都是离子反应 D. 加工制造中，电镀时的电极反应不属于离子反应 2. 加工制造中金属除锈的反应（Fe₂O₃ + 6HCl = 2FeCl₃ + 3H₂O），其离子方程式书写正确的是（ ） A. Fe₂O₃ + 6H⁺ + 6Cl⁻ = 2Fe³⁺ + 6Cl⁻ + 3H₂O B. Fe₂O₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 3H₂O C. O³²⁻ + 6H⁺ = 3H₂O D. Fe₂O₃ + 6HCl = 2Fe³⁺ + 3H₂O + 6Cl⁻ 3. 下列离子方程式中，书写错误的是（ ） A. 盐酸与氢氧化钠溶液中和：H⁺ + OH⁻ = H₂O（废水处理） B. 氯化钠溶液与硝酸银溶液反应：Ag⁺ + Cl⁻ = AgCl↓（电镀废液处理） C. 锌与稀硫酸反应：Zn + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂↑（电镀前预处理） D. 碳酸钙与稀盐酸反应：CO₃²⁻ + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O（除锈辅助反应） 4. 下列条件中，不能发生离子反应的是（ ） A. 稀盐酸与铁锈混合（除锈） B. 氯化钠溶液与蔗糖溶液混合（无反应） C. 电镀液中加入氢氧化钠溶液（生成沉淀） D. 废水处理时，酸性溶液与碱性溶液混合（中和） 5. 加工制造中，电镀液的离子共存至关重要，下列离子在水溶液中能大量共存的是（ ） A. H⁺、OH⁻、Na⁺（电镀液调节pH） B. Cu²⁺、SO₄²⁻、NO₃⁻（电镀铜溶液） C. Fe³⁺、OH⁻、Cl⁻（废水处理） D. Ag⁺、Cl⁻、NO₃⁻（电镀废液） 6. 关于离子方程式的意义，下列说法正确的是（ ） A. 只表示某一个具体的化学反应 B. 能表示同一类型的所有离子反应 C. 离子方程式中，沉淀、气体无需标注符号 D. 加工制造中，离子方程式不能用于计算反应物用量 7. 加工制造中，焊接用助焊剂与金属氧化物的反应属于离子反应，下列关于该反应的说法，正确的是（ ） A. 助焊剂通常为酸性，提供H⁺与金属氧化物反应 B. 反应中金属氧化物不解离，不能写成离子形式 C. 该离子反应的本质是金属离子与助焊剂离子结合生成沉淀 D. 助焊剂的作用是降低反应的离子浓度，加快焊接速率 8. 下列反应中，属于离子反应的是（ ） A. 氢气在氧气中燃烧（焊接燃料燃烧） B. 铁与硫酸铜溶液反应（电镀置换反应） C. 酒精挥发（溶剂回收） D. 碳酸钙高温分解（金属冶炼原料制备） 9. 加工制造中，废水处理时发生的中和反应：2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O，其离子方程式为（ ） A. 2Na⁺ + 2OH⁻ + 2H⁺ + SO₄²⁻ = 2Na⁺ + SO₄²⁻ + 2H₂O B. OH⁻ + H⁺ = H₂O C. 2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O D. Na⁺ + OH⁻ + H⁺ + SO₄²⁻ = Na₂SO₄↓ + H₂O 10. 下列离子在水溶液中能与H⁺大量共存的是（ ） A. OH⁻（电镀液pH调节） B. CO₃²⁻（废水处理） C. SO₄²⁻（电镀辅助离子） D. HCO₃⁻（缓冲溶液成分） 11. 加工制造中，下列离子反应的应用错误的是（ ） A. 利用Ag⁺ + Cl⁻ = AgCl↓除去电镀废液中的Cl⁻ B. 利用Fe + Cu²⁺ = Fe²⁺ + Cu回收电镀液中的Cu²⁺ C. 利用Ca²⁺ + CO₃²⁻ = CaCO₃↓除去废水中的Ca²⁺ D. 利用H⁺ + OH⁻ = H₂O制备电镀用的纯水 （二）填空题（每空2分，共28分） 1. 离子反应是指______的化学反应；离子方程式是用______表示离子反应的式子，它不仅能表示某个具体的化学反应，还能表示______的离子反应。 2. 离子方程式的书写步骤可概括为：______、______、______、______（即“写、拆、删、查”）。 3. 书写离子方程式时，______、______和______不能拆写成离子形式（如Fe₂O₃、AgCl、H₂O）；______、______和______应拆写成离子形式（如强酸、强碱、可溶性盐）。 4. 离子反应发生的条件主要有______、______、______或______，这些条件都会导致离子浓度减小。 5. 加工制造中，离子反应的应用广泛：① 电镀时，金属离子在电极上发生______反应（如Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu）析出金属；② 除锈时，H⁺与金属氧化物发生离子反应，如Fe₂O₃与盐酸的反应离子方程式为______；③ 废水处理时，利用中和反应的离子方程式______调节pH。 （三）判断题（每题1分，共9分，对的打“√”，错的打“×”） 1. 所有的复分解反应都是离子反应，所有的离子反应都是复分解反应。（ ） 2. 书写离子方程式时，浓硫酸不能拆写成H⁺和SO₄²⁻，因为浓硫酸主要以分子形式存在。（ ） 3. 加工制造中，电镀液中的离子反应速率越快，镀件质量越好。（ ） 4. 离子方程式中，原子守恒和电荷守恒都必须满足。（ ） 5. 某溶液中加入BaCl₂溶液产生白色沉淀，说明该溶液中一定含有SO₄²⁻（电镀液杂质检验）。（ ） 6. 离子反应的本质是反应物的离子之间发生结合，生成新物质。（ ） 7. 加工制造中，金属在电解质溶液中的腐蚀反应都属于离子反应。（ ） 8. 可溶性盐在水溶液中都能拆写成离子形式，参与离子反应。（ ） 9. 离子方程式H⁺ + OH⁻ = H₂O只能表示盐酸与氢氧化钠溶液的中和反应。（ ） 二、提升题（共30分） （一）实验设计题（10分） 加工制造中，电镀废液常含有Cu²⁺等重金属离子，需处理达标后排放，设计实验检验并除去电镀废液中的Cu²⁺，模拟废液处理流程： 1. 实验目的：检验电镀废液中的Cu²⁺，并通过离子反应除去Cu²⁺； 2. 实验原理：Cu²⁺与OH⁻反应生成Cu(OH)₂蓝色沉淀（离子方程式：Cu²⁺ + 2OH⁻ = Cu(OH)₂↓）； 3. 所需仪器和药品： 仪器：______、______、______、______、______； 药品：电镀废液样品、1mol/L NaOH溶液、pH试纸、蒸馏水、烧杯、玻璃棒； 4. 实验步骤： ① 取50mL电镀废液样品倒入烧杯中，观察溶液颜色，若溶液呈______色，初步判断可能含有Cu²⁺； ② 用玻璃棒蘸取少量废液，滴在pH试纸上，测定废液pH，记录为______； ③ 向烧杯中逐滴加入1mol/L NaOH溶液，边加边用玻璃棒搅拌，观察到______现象，说明废液中含有Cu²⁺，发生离子反应； ④ 继续滴加NaOH溶液，直至______不再产生，静置一段时间，观察沉淀沉降情况； ⑤ 过滤（可选步骤），取滤液测定pH，若pH≈7，说明Cu²⁺已基本除去； 5. 实验现象与结论： ① 步骤③中产生______，证明废液中含有Cu²⁺； ② 步骤④中沉淀不再产生，说明Cu²⁺已完全沉淀，离子方程式为______； 6. 注意事项： ① NaOH溶液具有腐蚀性，滴加时需小心，避免接触皮肤； ② 滴加NaOH溶液需过量，确保Cu²⁺完全除去； 7. 拓展应用：工业上处理含Cu²⁺的电镀废液，常用熟石灰（Ca(OH)₂）代替NaOH，写出该反应的离子方程式，并分析原因（从成本角度）。 （二）分析题（10分） 1. 加工制造中，金属除锈的核心反应是Fe₂O₃与稀盐酸的离子反应（Fe₂O₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 3H₂O）。分析为什么不能用浓硫酸代替稀盐酸除锈，从离子反应的角度说明原因（提示：浓硫酸的强氧化性和脱水性）； 2. 电镀铜时，电镀液为CuSO₄溶液，电极反应为：阴极（镀件）Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu，阳极（铜片）Cu - 2e⁻ = Cu²⁺。分析电镀过程中，电镀液中Cu²⁺浓度基本保持不变的原因，写出阳极反应的离子方程式，说明该离子反应的作用； 3. 某加工车间的废水含有Cl⁻、SO₄²⁻、Ca²⁺三种杂质离子，需通过离子反应逐一除去。设计除杂顺序：先加过量BaCl₂溶液除去SO₄²⁻，再加过量Na₂CO₃溶液除去Ca²⁺和过量的Ba²⁺，最后加适量盐酸除去CO₃²⁻。写出每一步除杂的离子方程式，分析为什么不能先加Na₂CO₃溶液后加BaCl₂溶液。 （三）计算题（10分） 1. 加工制造中，用100mL 0.5mol/L的NaOH溶液处理含Cu²⁺的电镀废液，恰好完全反应生成Cu(OH)₂沉淀（离子方程式：Cu²⁺ + 2OH⁻ = Cu(OH)₂↓），计算： （1）NaOH溶液中OH⁻的物质的量； （2）废液中Cu²⁺的物质的量； （3）生成Cu(OH)₂沉淀的质量（Cu(OH)₂的摩尔质量为98g/mol）（写出计算过程）； 2. 金属除锈时，5.6g铁粉（摩尔质量56g/mol）与足量稀盐酸反应（离子方程式：Fe + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂↑），计算： （1）参与反应的H⁺的物质的量； （2）生成H₂的体积（标准状况下，H₂的摩尔体积为22.4L/mol）； （3）若所用稀盐酸的浓度为1mol/L，需要稀盐酸的体积（写出计算过程）； 3. 废水处理时，用Ca(OH)₂中和含H₂SO₄的酸性废水，离子方程式为Ca²⁺ + 2OH⁻ + 2H⁺ + SO₄²⁻ = CaSO₄↓ + 2H₂O。若处理100L pH=2的酸性废水（[H⁺]=0.01mol/L），计算需要Ca(OH)₂的质量（Ca(OH)₂的摩尔质量为74g/mol）（写出计算过程）。 参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. B 2. B 3. D 4. B 5. B 6. B 7. A 8. B 9. B 10. C 11. D （二）填空题 1. 有离子参加或生成；实际参加反应的离子符号；同一类型 2. 写出化学方程式；拆写易溶易解离的物质；删除不参加反应的离子；检查原子守恒和电荷守恒 3. 难溶物；弱电解质；气体；强酸；强碱；可溶性盐 4. 生成沉淀；生成气体；生成弱电解质；发生氧化还原反应 5. 还原；Fe₂O₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 3H₂O；H⁺ + OH⁻ = H₂O （三）判断题 1. ×（离子反应包括复分解、氧化还原等类型） 2. √ 3. ×（速率过快可能导致镀层不均） 4. √ 5. ×（可能含有Ag⁺等） 6. √ 7. √ 8. √ 9. ×（能表示所有强酸与强碱的中和反应） 二、提升题 （一）实验设计题 3. 仪器：烧杯；玻璃棒；胶头滴管；pH试纸；漏斗（可选）； 4. 实验步骤： ① 蓝（或蓝绿）； ② pH≈4（合理范围3-5）； ③ 蓝色沉淀； ④ 蓝色沉淀； 5. 实验现象与结论： ① 蓝色沉淀； ② Cu²⁺ + 2OH⁻ = Cu(OH)₂↓； 6. 拓展应用：离子方程式：Cu²⁺ + Ca(OH)₂ = Cu(OH)₂↓ + Ca²⁺（或Cu²⁺ + 2OH⁻ = Cu(OH)₂↓）；原因：熟石灰成本低、来源广泛，比NaOH更适合工业大规模废水处理。 （二）分析题 1. 浓硫酸具有强氧化性，会使金属表面生成一层致密的氧化膜（钝化），阻止内部金属与酸接触，无法继续除锈；同时浓硫酸脱水性强，会使金属表面碳化，且浓硫酸主要以分子形式存在，解离出的H⁺浓度低，离子反应难以发生，因此不能用浓硫酸代替稀盐酸除锈； 2. 阴极Cu²⁺得到电子析出Cu，阳极Cu失去电子生成Cu²⁺，阳极生成的Cu²⁺恰好补充阴极消耗的Cu²⁺，因此电镀液中Cu²⁺浓度基本不变；阳极离子方程式：Cu - 2e⁻ = Cu²⁺；该反应的作用是维持电镀液中Cu²⁺浓度稳定，保证镀层均匀致密； 3. 除杂离子方程式：① 除去SO₄²⁻：Ba²⁺ + SO₄²⁻ = BaSO₄↓；② 除去Ca²⁺和Ba²⁺：Ca²⁺ + CO₃²⁻ = CaCO₃↓、Ba²⁺ + CO₃²⁻ = BaCO₃↓；③ 除去CO₃²⁻：CO₃²⁻ + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O；若先加Na₂CO₃溶液后加BaCl₂溶液，过量的Ba²⁺无法除去，会引入新的杂质离子，影响废水处理效果。 （三）计算题 1. 解：（1）n(OH⁻)=c(NaOH)×V(NaOH)=0.5mol/L×0.1L=0.05mol； （2）根据离子方程式Cu²⁺ + 2OH⁻ = Cu(OH)₂↓，n(Cu²⁺)=n(OH⁻)/2=0.05mol/2=0.025mol； （3）n(Cu(OH)₂)=0.025mol，m(Cu(OH)₂)=0.025mol×98g/mol=2.45g； 答：（1）0.05mol；（2）0.025mol；（3）2.45g。 2. 解：（1）n(Fe)=5.6g÷56g/mol=0.1mol；根据离子方程式Fe + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂↑，n(H⁺)=2n(Fe)=0.2mol； （2）n(H₂)=n(Fe)=0.1mol，V(H₂)=0.1mol×22.4L/mol=2.24L； （3）n(HCl)=n(H⁺)=0.2mol，V(HCl)=0.2mol÷1mol/L=0.2L=200mL； 答：（1）0.2mol；（2）2.24L；（3）200mL。 3. 解：（1）n(H⁺)=c(H⁺)×V(废水)=0.01mol/L×100L=1mol； （2）根据离子方程式，n(Ca(OH)₂)=n(H⁺)/2=1mol/2=0.5mol； （3）m(Ca(OH)₂)=0.5mol×74g/mol=37g； 答：需要Ca(OH)₂的质量为37g。 学科网（北京）股份有限公司 $