人教版 (2019)必修 第一册第二节 离子反应第2课时学案及答案

第2课时　离子反应

新课情境呈现

观察反应现象，探讨稀硫酸与氢氧化钡溶液反应的本质，让我们走进教材，学习离子反应及其发生的条件。

课前素能奠基

知识回顾　　

1．复分解反应是指两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应，其发生的条件为生成沉淀、放出气体或生成水。

2．写出a.H2SO4　b．NaOH　c．BaCl2在水溶液中的电离方程式：

a．H2SO4===2H＋＋SO；

b．NaOH===Na＋＋OH－；

c．BaCl2===Ba2＋＋2Cl－。

(1)a和b两溶液混合后发生反应的化学方程式为

H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O；

(2)a和c两溶液混合后发生反应的化学方程式为

H2SO4＋BaCl2===2HCl＋BaSO4↓；

(3)b和c两溶液混合不能(填“能”或“不能”)发生复分解反应，原因是二者混合无气体、沉淀或水生成。

新知预习　　

一、离子反应

1．概念：

电解质在溶液中反应的实质是离子之间的反应。

2．实验探究：

3.实质：离子反应使溶液中某些离子浓度减小。

点拨：某些情况下，无明显现象不代表不发生化学反应。

二、离子方程式

1．概念：

用实际参加反应的离子符号表示离子反应的式子。

2．书写步骤(以氯化钡与硫酸钠溶液反应为例)：

点拨：不参加反应的离子指方程式两边完全相同的离子。

3．意义：

讨论

结论：①强酸与强碱发生中和反应的实质是，强酸电离出的H＋与强碱电离出的OH－结合生成H2O。

②离子方程式的意义

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。

三、离子反应的类型及发生反应的条件

1．类型：复分解反应和置换反应等。

2．离子反应条件的探究实验：

三个实验中发生反应的离子方程式分别是

①Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓

②H＋＋OH－===H2O

③CO＋2H＋===CO2↑＋H2O

3．复分解反应类离子反应的发生条件：

应用体验　　

1．下列物质混合发生化学反应，且属于离子反应的是(　B　)

A．NaOH溶液和K2SO4溶液混合

B．锌片投入稀硫酸中

C．KClO3和MnO2固体混合物加热制O2

D．H2和O2反应生成水

解析：NaOH溶液与K2SO4溶液混合不反应，A项错误；锌与稀硫酸反应的离子方程式为：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，B项正确；KClO3和MnO2固体混合物加热制O2不是离子反应，C项错；H2和O2反应生成水不是离子反应，D项错。

2．(2021·海口高一检测)加入适量的硫酸溶液，可使溶液中下列离子数量显著减少的是(　B　)

A．Cl－ B．Ba2＋

C．NO D．Na＋

解析：加入硫酸溶液时，Ba2＋和SO反应生成的BaSO4固体难溶于水，故选B。

3．离子方程式CO＋2H＋===H2O＋CO2↑中的CO代表的物质可以是(　C　)

A．CaCO3 B．NaHCO3

C．Na2CO3 D．BaCO3

解析：CaCO3、BaCO3难溶于水，不能拆成CO，Na2CO3在水中电离出CO，NaHCO3在水中电离出HCO，故选C。

4．在某无色透明的酸性溶液中，能共存的离子组是(　D　)

A．Na＋、NO、K＋、OH－

B．MnO、K＋、SO、Na＋

C．K＋、SO、HCO、Na＋

D．NH、NO、Mg2＋、Cl－

要点归纳　　

课堂素能探究

知识点 　

离子方程式的书写及正误判断

问题探究：1．H＋＋OH－===H2O能表示所有的强酸和强碱发生的反应吗？

2．根据复分解反应发生的条件分析离子反应发生后的结果是什么？

探究提示：1．不能。如H2SO4与Ba(OH)2反应除H＋和OH－生成H2O外，Ba2＋与SO反应还生成BaSO4沉淀，故其离子方程式为Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4↓＋2H2O。

2．复分解反应发生的条件是生成沉淀、放出气体或生成水(具备上述条件之一即可)；因此离子反应发生后导致溶液中某些离子浓度明显减小。

知识归纳总结：

1．书写离子方程式的拆分原则：

(1)常见物质的拆分原则。

(2)微溶物的书写原则。

2．离子方程式的正误判断：

(1)看是否符合反应的客观事实。

如铁与稀硫酸反应：

(2)看反应是否符合拆写原则。

如碳酸钙与盐酸反应：

(3)看是否符合质量守恒、电荷守恒。

如铝和盐酸反应：

(4)看是否漏掉离子反应。

如CuSO4和Ba(OH)2溶液反应：

点拨：容易出现错误的几类物质的改写

(1)多元弱酸的酸式酸根离子不能拆开写，如NaHCO3不能拆写成Na＋、H＋和CO，应拆写成Na＋和HCO。

(2)浓硫酸作为反应物不能拆开写，应写成化学式；浓盐酸、浓硝酸拆成离子形式。

(3)在溶液中的NaHSO4应拆写成Na＋、H＋和SO。

典例1　化学是一门自然科学，渗透在我们生活的每一个环节。例如，豆腐不可与菠菜一起煮。原因是菠菜中含有丰富的草酸、草酸钠(Na2C2O4)，豆腐中含有较多的钙盐，如硫酸钙等。一起煮时上述物质发生复分解反应，生成草酸钙沉淀等物质。

(1)写出草酸钠(Na2C2O4)与可溶性钙盐反应的离子方程式。

(2)生活中还有很多类似的例子，请利用所学知识解释。

①洁厕剂(主要成分为HCl)可用于除去卫生间瓷砖污垢[主要成分有CaCO3、Mg(OH)2]，原因是什么？写出相关反应的离子方程式。

②生活中常用白醋(主要成分为CH3COOH，为一元弱酸)擦拭洗手盆上的铁锈(主要成分为Fe2O3)，请用离子方程式解释原因。

答案：(1)Ca2＋＋C2O===CaC2O4↓。

(2)①CaCO3、Mg(OH)2与HCl发生复分解反应，生成可溶物，则除去污垢，反应的离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑，Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O。

②Fe2O3为金属氧化物能够溶于酸，反应的离子方程式为Fe2O3＋6CH3COOH===2Fe3＋＋3H2O＋6CH3COO－。

〔素养应用1〕下列反应的离子方程式正确的是(　D　)

A．锌片插入稀硫酸中：Zn＋H＋===Zn2＋＋H2↑

B．CO2通入Ba(OH)2溶液中：Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O

C．铁与硫酸铜溶液反应：2Fe＋3Cu2＋===2Fe3＋＋3Cu

D．氢氧化铜加到盐酸中：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O

解析：锌片插入稀硫酸中，反应生成硫酸锌和氢气，离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，故A错误；氢氧化钡完全电离，故CO2通入Ba(OH)2溶液中的离子方程式为Ba2＋＋2OH－＋CO2===BaCO3↓＋H2O，故B错误；铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，离子方程式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，故C错误；氢氧化铜难溶于水，不能拆成离子形式，离子方程式为：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O，故D正确。

知识点 　

离子共存的判断

问题探究：1．强酸性和强碱性溶液中，NH、Cu2＋、Cl－、NO、HCO、CO都能大量共存吗？

2．某溶液中加入紫色石蕊试液显红色，则该溶液中可能含有K＋、CO吗？

探究提示：1．NH、Cu2＋都能与OH－反应，CO能与H＋反应，HCO既与OH－反应，又与H＋反应，故只有Cl－、NO在强酸性和强碱性溶液中都能大量共存。

2．可能有K＋，但没有CO。溶液中加入紫色石蕊试液显红色说明溶液显酸性，则不可能含有CO，因为发生反应CO＋2H＋===CO2↑＋H2O。

知识归纳总结：

1．离子反应的常见类型：

(1)复分解反应生成沉淀或气体或H2O

(2)碱性氧化物(如CuO)与酸反应

(3)酸性氧化物(如CO2)与碱反应

(4)活泼金属(如Zn)与酸反应

(5)金属(如Zn)与盐(如CuSO4)的反应

2．离子反应的应用：

(1)检验离子：如向某溶液中加入稀硝酸后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成，则证明溶液中有Cl－。离子方程式为Ag＋＋Cl－===AgCl↓。

(2)判断离子能否大量共存：

①离子共存的判断原则——能否反应

②离子不能大量共存的“三种类型”：

a．离子之间反应生成难溶物：如图连线的两离子之间。

b．离子之间反应生成气体：如图连线的两离子之间。

c．离子之间反应生成水或其他难电离的物质：如图连线的两离子之间。

③离子共存判断的“隐含条件”：

a．“无色透明”溶液不存在有色离子。

b．溶液的酸碱性。

(3)物质的分离与提纯：如用BaCl2、Na2CO3、NaOH和稀盐酸，除去粗盐中的SO、Mg2＋、Ca2＋等离子时，发生的离子反应有SO＋Ba2＋===BaSO4↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Ca2＋＋CO===CaCO3↓，Ba2＋＋CO===BaCO3↓，CO＋2H＋===CO2↑＋H2O，OH－＋H＋===H2O。

典例2　习近平总书记在十九大报告中指出“绿水青山就是金山银山”。现代工业生产中的污水处理问题是环保问题的重要方面。高效合理的污水处理是我们幸福生活的保障。

某河道两旁有甲、乙两厂。它们排放的工业废水中，共含K＋、Ag＋、Fe3＋、Cl－、OH－、NO六种离子。

若甲乙两厂分别含有不相同的三种离子。根据题目要求回答问题：

(1)若甲厂的废水显棕黄色，则甲厂含有的离子为Fe3＋，同时该厂还含有的离子为Ag＋、NO，理由是甲厂的废水含有Fe3＋。Fe3＋与OH－会产生沉淀，则OH－在乙厂，又因为Ag＋和OH－反应，则Ag＋只能在甲厂，则Cl－在乙厂，根据溶液电中性的原则，则甲厂一定有阴离子NO，所以甲厂还含有的离子为Ag＋、NO。

(2)若甲厂的废水显碱性，则甲厂含有的离子为K＋、OH－、CI－。

(3)在污水处理厂某技术人员提出了另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，经过滤后的废水，可用来浇灌农田。你能解释其中的原因吗？

将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，可生成AgCl、Fe(OH)3沉淀，经过滤后的废水中溶质主要为KNO3，可作为复合肥灌溉农田

解析：(1)甲厂的废水显棕黄色，说明含有Fe3＋。根据离子共存的判断依据，则OH－在乙厂，因为Ag＋和OH－反应，则Ag＋只能在甲厂，则Cl－在乙厂，根据溶液电中性的原则，则甲厂一定有阴离子NO，所以甲厂含有的离子为Fe3＋、Ag＋、NO。

(2)甲厂废水呈碱性，则溶液中含有大量的OH－，与OH－反应的Ag＋、Fe3＋不能大量共存，根据溶液电中性可知甲厂废水中应含有K＋，乙厂中含有Ag＋、Fe3＋，则与Ag＋、Fe3＋反应的Cl－、OH－不能共存，所以根据溶液电中性可知乙厂还有NO，由此可知：甲厂含有K＋、Cl－、OH－，乙厂含有Ag＋、Fe3＋、NO。

(3)将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，可生成AgCl、Fe(OH)3沉淀，生成沉淀的离子有Ag＋、Fe3＋、Cl－、OH－，经过滤后的废水中溶质主要为KNO3。

〔素养应用2〕(2021·东莞高一检测)在无色透明的强碱性溶液中，能大量共存的离子组是(　A　)

A．K＋、Na＋、Cl－、CO

B．K＋、Cu2＋、NO、SO

C．Mg2＋、NH、NO、Cl－

D．K＋、Na＋、MnO、SO

解析：离子之间不反应，与氢氧根离子也不反应，且均无颜色，可以大量共存，故A选；Cu2＋有颜色且能与氢氧根离子反应生成沉淀，不能大量共存，故B不选；Mg2＋、NH均可与氢氧根离子反应，不能大量共存，故C不选；MnO有颜色，在无色溶液中不能大量共存，故D不选。

名师博客呈现

离子推断题的解法在于掌握离子的特征反应及离子间的共存情况。

解题时要遵循以下四个原则：

1．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。

2．互斥性原则：在肯定某些离子的同时，结合离子共存规律，确定一些不能存在的离子。

3．电中性原则：任何溶液中，阴、阳离子所带电荷总数是相等的，即溶液呈电中性。这个隐含条件往往不被注意，从而造成在离子推断中漏选或错选。如题中各种阳离子一一被排除后，根据电中性的特点，最后剩余的那种阳离子肯定有；反之亦然。

4．进出性原则：在进行离子检验时，往往要加入试剂，这样就会引入新的离子，原溶液中是否存在该种离子就无法判断，如加入过量BaCl2溶液时，过量的离子(Ba2＋、Cl－)将对原溶液中是否有Ba2＋或Cl－的判断产生干扰；还会有一些离子随实验过程中的变化而消失，可能对后续的检验造成影响。

〔即时训练〕

现有离子：①Cl－　②SO　③H＋　④OH－

⑤CO　⑥HCO　⑦Na＋　⑧Cu2＋　⑨Ca2＋　⑩Ag＋

⑪Ba2＋　⑫K＋　⑬MnO　⑭Fe3＋

(1)在酸性条件下，一定不能大量存在的有④⑤⑥(填序号，下同)。

(2)在碱性条件下，一定不能大量存在的有③⑥⑧⑨⑩⑭。

(3)在无色溶液中，一定不能存在的有⑧⑬⑭。

(4)在含有⑪Ba2＋的溶液中，一定不能大量存在的有

②⑤。

课堂达标验收

1．(2021·成都高一检测)下列有关电解质的说法正确的是(　C　)

A．硫酸钠溶液能导电，所以它是电解质

B．电解质在熔融状态下都能导电

C．水溶液能导电的化合物不一定是电解质

D．难溶物质肯定不是电解质

解析：硫酸钠溶液能导电，但它是混合物，不是电解质，与题意不符，A错误；电解质在熔融状态下不一定能导电，如HCl为电解质，液态时不导电，与题意不符，B错误；水溶液能导电的化合物不一定是电解质，如二氧化碳的水溶液能导电，但二氧化碳为非电解质，符合题意，C正确；难溶物质可能是电解质，如碳酸钙为难溶物，为电解质，与题意不符，D错误。

2．下列离子在溶液中能大量共存，加入OH－能产生白色沉淀的是(　C　)

A．Na＋、Ca2＋、SO、Cl－ B．H＋、Mg2＋、CO、S2－

C．K＋、Mg2＋、SO、NO D．K＋、Na＋、NO、SO

解析：A项，Ca2＋与SO生成微溶物CaSO4，不能大量共存；B项，H＋与CO、H＋与S2－可生成气体CO2、H2S，不能大量共存，Mg2＋与CO生成MgCO3沉淀不能大量共存；C项，四种离子可大量共存，且加入OH－能与Mg2＋生成Mg(OH)2白色沉淀；D项，四种离子可大量共存，但加入OH－不能产生白色沉淀。

3．电解质在人体内的作用是十分广泛和十分重要的，当电解质紊乱时，人体就要出现一系列不适症状，甚至会危及生命。

现有下列几种物质①铜　②NH3　③H2SO4　④Ba(OH)2固体　⑤熔融的NaHSO4　⑥稀盐酸

(1)上述各物质按物质的分类方法填写表格的空白处(填物质编号)：

(2)上述六种物质中有两种物质之间可发生离子反应：H＋＋OH－===H2O，该离子反应对应的化学方程式为Ba(OH)2＋2HCl===BaCl2＋2H2O。

(3)⑤在水中的电离方程式为NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO。

(4)将少量④的溶液加入⑤的溶液中反应的离子方程式为2H＋＋SO＋2OH－＋Ba2＋===2H2O＋BaSO4↓。

解析：(1)①铜含有自由移动的电子，⑤熔融的NaHSO4含有自由移动的离子；⑥稀盐酸含有自由移动的离子，它们能够导电；③H2SO4、④Ba(OH)2固体、⑤熔融的NaHSO4在水溶液中能自身电离导电，属于电解质；②NH3自身不能电离，属于非电解质。

(2)离子方程式H＋＋OH－===H2O表示可溶性强酸和可溶性强碱发生酸碱中和反应生成可溶性盐和水，如Ba(OH)2＋2HCl===BaCl2＋2H2O。

(3)硫酸氢钠为强电解质，在水中完全电离，电离方程式：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO。

(4)硫酸氢钠与氢氧化钡反应，氢氧根离子完全反应，离子方程式为2H＋＋SO＋2OH－＋Ba2＋===2H2O＋BaSO4↓。

4．在一条小河边有四座工厂：甲、乙、丙、丁(如图所示)。经处理，它们所排出的废液里每厂只含有Na2CO3、FeCl3、Ca(OH)2、HCl中的一种。(已知氢氧化铁为红褐色且不溶于水的沉淀)

某环保小组对河水监测时发现

①甲处河水呈乳白色

②乙处河水呈红褐色

③丙处河水由浑浊变清

④丁处河水产生气泡，河水仍清

请推断：

(1)四座工厂排出的废液里含有的污染物是

甲Ca(OH)2，乙FeCl3，丙HCl，丁Na2CO3。

(2)在M处取出的河水中，肯定含有的大量离子是Na＋、Cl－、Fe3＋、Ca2＋。

解析：甲处河水呈乳白色的是熟石灰，乙处河水呈红褐色是因为熟石灰和FeCl3反应生成氢氧化铁沉淀，因此乙厂废液中含FeCl3，丙处河水由浑浊变清，说明丙厂废液为盐酸，盐酸溶解氢氧化铁使河水变清，丁处河水产生气泡，河水仍清说明丁厂废液为碳酸钠，丁厂的碳酸钠和上游流下来的过量盐酸反应产生二氧化碳气体。