高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第4节 离子反应第1课时学案及答案

第4节　离子反应

第1课时　离子反应发生的条件

1．离子反应

—

　|

—溶液中某种或某些离子浓度降低

　|

—离子方程式

微点拨：(1)某些物质在熔融状态时也可以发生离子反应。

(2)离子反应的实质是溶液中某种或某些离子的浓度降低，并不是所有的离子浓度都降低。

2．复分解型离子反应发生的条件

(1)生成沉淀

①Na2SO4溶液与Ba(OH)2溶液混合的离子反应：

Ba2＋＋SO===BaSO4↓。

②向MgCO3悬浊液中加入NaOH溶液的离子反应：

MgCO3＋2OH－===Mg(OH)2＋CO。

(2)生成弱电解质

①NaOH与盐酸混合的离子反应：

H＋＋OH－===H2O。

②盐酸与CH3COONa混合的离子反应：

H＋＋CH3COO－===CH3COOH。

③向稀NH4NO3溶液中加入NaOH溶液的离子反应：

NH＋OH－===NH3·H2O。

(3)生成气体(或挥发性物质)

①Na2CO3溶液与稀硫酸混合的离子反应：

CO＋2H＋===H2O＋CO2↑。

②浓NH4NO3溶液中加入浓NaOH溶液的离子反应：

NH＋OH－===NH3↑＋H2O。

3．氧化还原型离子反应

(1)非原电池、电解池的反应

在溶液中，具有氧化性和还原性的离子相遇时，二者能发生氧化还原反应而使离子浓度降低，例如：

①向FeCl2溶液中加入酸性KMnO4溶液，离子方程式为5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。

②向CuSO4溶液中加入锌片，离子方程式为

Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。

③FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板，离子方程式为

2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。

(2)原电池、电解池反应

①原电池：Cu­Zn­H2SO4。

电极反应式：负极：Zn－2e－===Zn2＋，正极：2H＋＋2e－===H2↑，总反应离子方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。

②电解池：电解饱和食盐水。

阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。

阴极：2H＋＋2e－===H2↑。

总反应离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。

微点拨：(1)微溶物在产物中写成化学式，在反应物中若是澄清溶液写成离子形式，若是悬浊液写成化学式，不能拆。

(2)弱酸的酸式酸根不能拆写成H＋和弱酸酸根离子形式。

4．离子反应方向的判断

(1)ΔH－TΔS判据

室温时，ΔH－TΔS<0的离子反应能正向自发进行。

(2)平衡常数判据

当反应物的浓度很小时，就可以满足Q<K的条件，因此正反应很容易进行。

1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)

(1)在溶液中进行的氧化还原反应不可能有分子参加。(　　)

(2)离子反应发生的条件一定是复分解反应发生的条件。(　　)

(3)溶液中离子的浓度减小，一定发生了离子反应。(　　)

(4)溶液中的置换反应一定既是离子反应，也是氧化还原反应。(　　)

提示：(1)×　溶液中进行的氧化还原反应中可能有分子参加，如2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

(2)×　离子反应的类型有：复分解反应型、氧化还原反应型、络合反应型、水解相互促进型。

(3)×　溶液的稀释过程离子浓度减小，但没有发生离子反应。

(4)√

2．对于离子反应，下列说法正确的是 (　　)

A．参加离子反应的一定都是电解质

B．任何一种离子的浓度在离子反应中一定变小

C．自由离子之间的反应不能在固态中进行

D．没有沉淀、气体、水生成的反应就不是离子反应

C　[金属钠与乙醇的反应也属于离子反应，但反应物都不是电解质，故A错误；离子反应中不一定每一种离子的浓度都减小，如Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu的反应中，Fe2＋的浓度是增大的，故B错误；复分解型离子反应发生的条件是产生沉淀、气体或难电离的物质，氧化还原型离子反应就不一定满足这些条件，如2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，故D错误。]

3．下列反应的离子方程式正确的是(　　)

A．向Ba(OH)2溶液中滴加稀盐酸：2H＋＋2Cl－＋Ba2＋＋2OH－===2H2O＋BaCl2

B．往FeCl3溶液中加入铁粉：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

C．往澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca2＋＋2OH－＋CO2===CaCO3↓＋H2O

D．往FeCl3溶液中加入铜粉：Fe3＋＋Cu===Fe2＋＋Cu2＋

B　[A项，应为H＋＋OH－===H2O；C项，应为OH－＋CO2===HCO；D项，应为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。]

离子反应的四种类型

(素养养成——宏观辨识与微观探析)

某化学兴趣小组探究电解质在水溶液中反应的实质，设计如下实验步骤：

(1)利用有关仪器组装成如图所示的装置。

(2)在水槽中加入200 mL 0.2 mol·L－1的H2SO4溶液，同时将一个表面光滑的小球放入溶液，小球悬浮于溶液中。

1．闭合开关K，向溶液中逐滴加入200 mL 0.2 mol·L－1的Ba(OH)2溶液有何现象？

提示：向溶液中加入Ba(OH)2溶液，H2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2H2O，反应过程中溶质不断减少直到没有。小球不断下沉，检流计指针偏转角变小到零，溶液中有白色沉淀生成。

2．若将Ba(OH)2溶液改为Na2CO3溶液，试推测实验过程中检流计的变化有何不同？

提示：若改为Na2CO3溶液，则反应过程中Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑，n(H2SO4)＝n(Na2SO4)，只是随着溶液体积增大，离子浓度在逐渐变小，变小幅度比滴加Ba(OH)2幅度小，因此检流计指针偏转角缓慢变小，且不会减小到零。

3．电解质在水溶液中反应的实质是什么？

提示：其实质是离子之间的反应。

1．复分解反应型

(1)生成难溶物或微溶物的离子反应。

(2)生成弱电解质的离子反应

常见的与H＋结合的弱酸酸根离子有：F－、ClO－、S2－、HS－、SO、HSO、PO、HPO、H2PO、CO、HCO、CH3COO－、[Al(OH)4]－、SiO等；

常见的与OH－结合的弱碱阳离子有：NH、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、Zn2＋、Cu2＋等。

(3)生成气体或挥发性物质的离子反应

如H＋与CO、SO、S2－、HS－、HSO、HCO等；OH－与NH。

2．氧化还原反应型

(1)MnO(H＋)与Cl－、Br－、I－、S2－、HS－、SO、HSO、Fe2＋等。

(2)NO(H＋)与Br－、I－、S2－、HS－、SO、HSO、Fe2＋等。

(3)ClO－与Br－、I－、S2－、HS－、SO、HSO、Fe2＋等。

(4)Fe3＋与I－、S2－、HS－、SO、HSO等。

3．水解相互促进型

(1)Al3＋与CO、HCO、S2－、HS－、SiO、[Al(OH)4]－、ClO－等。

(2)Fe3＋与CO、HCO、SiO、[Al(OH)4]－、ClO－等。

(3)Mg2＋与S2－、HS－、[Al(OH)4]－、SiO等。

(4)NH与[Al(OH)4]－、ClO－、SiO等。

4．络合反应型

如Fe3＋与SCN－生成Fe(SCN)3；Ag＋与NH3·H2O生成[Ag(NH3)2]＋。

【例题】　25 ℃时，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是 (　　)

A．无色透明的溶液中：K＋、Cu2＋、NO、Cl－

B．0.1 mol·L－1 CaCl2溶液中：Mg2＋、NH、CO、SO

C．pH＝12的溶液中：Na＋、K＋、SiO、Cl－

D．使甲基橙变红的溶液中：Na＋、Fe2＋、NO、Cl－

C　[无色透明的溶液中不可能含有Cu2＋(显蓝色)，A项不符合题意；Ca2＋、Mg2＋均和CO发生反应生成沉淀，故B项不符合题意；在pH＝12的溶液中

Na＋、K＋、SiO、Cl－之间不发生离子反应，可大量共存，故C项符合题意；使甲基橙变红的溶液显酸性，在酸性条件下Fe2＋能被NO氧化，不能大量共存，故D项不符合题意。]

(1)NO与还原性离子在碱性(或中性)条件下能大量共存，在酸性条件下不能大量共存。

(2)与铝反应放出H2的溶液条件下，溶液可能是酸性、碱性两种情况，但若是酸性条件，则溶液中不能大量存在NO。

(3)NH与CH3COO－、CO、HCO，Mg2＋与HCO等组合，在水溶液中可以大量共存。

1．下列各组离子在水溶液中能大量共存的是(　　)

A．K＋、NH、HCO、OH－　 B．Fe3＋、Zn2＋、SO、I－

C．Ba2＋、Al3＋、NO、Na＋ D．Ca2＋、NH、CO、SO

C　[A项，NH、HCO与OH－不能大量共存；B项，Fe3＋与I－不能大量共存；D项，Ca2＋与CO不能大量共存。]

2．某溶液中由水电离产生的c平(H＋)＝1.0×10－10 mol·L－1，则下列各组离子在该溶液中肯定能大量共存的是(　　)

A．K＋、Na＋、HCO、Cl－   B．Na＋、K＋、NO、Cl－

C．K＋、Na＋、S2－、NO D．Mg2＋、Na＋、SO、CO

B　[某溶液中由水电离产生的c平(H＋)＝1.0×10－10 mol·L－1，说明该溶液中水的电离平衡被抑制，因此溶液可能显酸性，也可能显碱性，酸性条件下HCO与H＋反应生成CO2而不能大量存在，碱性条件下HCO与OH－反应生成CO、H2O而不能大量存在，A项不符合题意；Na＋、K＋、NO、Cl－四种离子无论是在酸性条件还是碱性条件下均能大量共存，B项符合题意；在酸性条件下，NO能与

S2－发生氧化还原反应而不能大量共存，C项不符合题意；酸性条件下，SO、CO和H＋反应生成气体不能大量共存，碱性条件下，Mg2＋和OH－反应生成沉淀不能大量共存，D项不符合题意。]

离子方程式的书写与判断

(素养养成——宏观辨识与微观探析)

Na2CO3溶液与HCl溶液互滴：

1．开始滴加时，甲、乙两支试管中反应的现象相同吗？

提示：不相同。甲试管中几乎没有气泡产生，乙试管中立即产生气泡。

2．写出甲、乙两支试管内滴加溶液至过量的反应的离子方程式。

提示：甲试管内CO＋H＋===HCO，HCO＋H＋===H2O＋CO2↑；乙试管内2H＋＋CO===H2O＋CO2↑。

1．书写要点：抓住一易、两等、三查

(1)一易：易溶的强电解质(强酸、强碱和大多数可溶性盐)以实际参加反应的离子符号表示；其他物质(非电解质、弱电解质、难溶物、气体、单质、氧化物等)用化学式表示。

(2)两等：离子方程式两边的原子个数、电荷总数均应相等。

(3)三查：检查各项是否都有公约数，是否漏写必要的反应条件，是否漏写离子反应。

2．与量有关的离子方程式的书写注意问题

(1)要注意“过量”“少量”“等物质的量”“适量”“任意量”以及滴加顺序对离子方程式的影响。

(2)以量少的为标准，一般将少量物质的物质的量，先定为“1 mol”，确定另一种物质参加反应的离子的物质的量。同时少量物质参加反应的离子系数之比要符合化学式。

3．离子方程式的正误判断

(1)看离子反应是否符合客观事实，不可主观臆造产物及反应

如2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑就不符合客观事实。

(2)看“===”“”“↑”“↓”等是否正确

如用饱和FeCl3溶液制备胶体的离子方程式不能写为Fe3＋＋3H2OFe(OH)3↓＋3H＋，应该写为Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋。

(3)看表示各物质的化学式是否正确

如HCO不能写成CO＋H＋；HSO通常写成SO＋H＋，HCOO－不可写成COOH－等。

(4)看是否漏掉离子反应

如Ba(OH)2溶液与CuSO4溶液反应，既要写Ba2＋与SO的反应，又要写

Cu2＋与OH－的反应。

(5)看是否遵循“两等”

即离子方程式两边的原子个数和电荷总数均应相等。氧化还原反应还应看转移的电子个数是否相等。如FeCl2溶液与Cl2反应，不能写成Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－，而应写成2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

(6)看反应物或产物的配比是否正确

如稀硫酸与Ba(OH)2溶液反应不能写成：

H＋＋OH－＋SO＋Ba2＋BaSO4↓＋H2O，

应写成：2H＋＋2OH－＋SO＋Ba2＋===BaSO4↓＋2H2O。

(7)看是否符合题设条件要求

如“过量”“少量”“等物质的量”“适量”“任意量”以及滴加顺序等对反应的影响。如向FeBr2溶液中通入少量Cl2的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===

2Fe3＋＋2Cl－；往FeBr2溶液中通入过量Cl2的离子方程式为

2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－；

Na2CO3溶液中通入过量SO2的离子方程式为：

CO＋2SO2＋H2O===CO2↑＋2HSO。

(8)对于微溶物的处理归纳为三种情况

①在反应产物中有微溶物析出时，微溶物用化学式表示。如Na2SO4溶液中加入AgNO3溶液：

2Ag＋＋SO===Ag2SO4↓。

②当反应物里有微溶物处于溶液状态(稀溶液)时，应写成离子的形式，如少量CO2气体通入澄清石灰水中：

CO2＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋H2O。

③当反应物里有微溶物处于浊液或固态时，应写成化学式，如石灰乳中加入Na2CO3溶液：

Ca(OH)2＋CO===CaCO3＋2OH－。

1．下列反应的离子方程式书写正确的是(　　)

A．氯化铝溶液中加入过量氨水：Al3＋＋4NH3·H2O===[Al(OH)4]－＋4NH

B．向沸水中滴加FeCl3溶液制备Fe(OH)3胶体：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋

C．碳酸钙溶于醋酸：CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O

D．氯化亚铁溶液中通入氯气：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

D　[Al(OH)3沉淀不溶于氨水，A错误；将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，继续加热可得红褐色液体，题中没有强调饱和FeCl3溶液，B错误；醋酸为弱酸，不能拆写成离子形式，C错误；Fe2＋具有还原性，能够被Cl2氧化成Fe3＋，D正确。]

2．下列是离子反应的写出离子方程式。

(1)实验室用NH4Cl和熟石灰共热制氨气：____________________________

________________________________________________________________。

(2)氧化铁溶于稀硫酸：____________________________________________。

(3)醋酸与氨水反应：______________________________________________。

(4)小苏打加入NaHSO4溶液中：____________________________________

_______________________________________________________________。

(5)小苏打与NaOH溶液：_________________________________________

_______________________________________________________________。

(6)CuSO4溶液与Ba(OH)2溶液反应：________________________________

______________________________________________________________。

[答案]　(1)不是离子反应

(2)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O

(3)CH3COOH＋NH3·H2O===CH3COO－＋NH＋H2O

(4)HCO＋H＋===CO2↑＋H2O

(5)HCO＋OH－===CO＋H2O

(6)Cu2＋＋SO＋Ba2＋＋2OH－===BaSO4↓＋Cu(OH)2↓

1．(素养题)某同学在实验室中进行如下实验：

以下结论正确的是    (　　)

A．Ⅰ中无明显变化，说明两溶液不反应

B．Ⅱ中的白色沉淀为CuCl2

C．Ⅲ中的离子方程式为2H＋＋Zn===Zn2＋＋H2↑

D．Ⅲ中发生的反应不是离子反应

C　[实验Ⅰ中虽无明显现象，但发生了离子反应：H＋＋OH－===H2O，A项错误；实验Ⅱ中发生的反应为Ba2＋＋SO===BaSO4↓，所以白色沉淀为BaSO4，B项错误；实验Ⅲ中的反应是离子反应，离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，C项正确，D项错误。]

2．(双选)下列各组离子因发生氧化还原反应而不能大量共存的是 (　　)

A．Fe3＋、NH、SO、I－

B．Ba2＋、Na＋、SO、Cl－

C．H＋、NO、SO、Na＋

D．HCO、OH－、Cl－、Ca2＋

AC　[A项，Fe3＋和I－发生氧化还原反应而不能大量共存；B项，Ba2＋和SO因结合产生沉淀而不能大量共存；C项，NO在有H＋存在的情况下具有强氧化性，SO具有还原性，所以NO与SO因发生氧化还原反应而不能大量共存；D项，OH－与HCO反应生成CO和H2O，CO又与Ca2＋结合生成沉淀，因而不能大量共存。]

3．下列反应的离子方程式正确的是(　　)

A．氢氧化钠溶液中通入少量二氧化硫：

SO2＋OH－===HSO

B．碳酸氢钠溶液与足量氢氧化钡溶液混合：

HCO＋Ba2＋＋OH－===BaCO3↓＋H2O

C．盐酸滴入氨水中：H＋＋OH－===H2O

D．碳酸钙溶解于稀硝酸中：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O

[答案]　B

4．已知在碱性溶液中可发生如下反应：2R(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2RO＋3Cl－＋5H2O，则2RO中R的化合价是(　　)

A．＋3　　 B．＋4

C．＋5 D．＋6

D　[根据反应前后电荷守恒可知，－3－4＝－2n－3，解得n＝2，所以RO中R的化合价为＋6，D项正确。]

5．写出下列与量有关的离子方程式

(1)过量的二氧化硫通入氢氧化钠溶液反应的离子方程式_______________。

(2)向NaHSO4溶液中逐滴滴入Ba(OH)2溶液至沉淀完全_______________。

溶液至中性_____________________________________________________。

(3)向同浓度的NaBr、NaI混合溶液中滴入少量氯水

_______________________________________________________________。

[解析]　(1)因SO2过量，故与碱反应生成HSO。

(2)用数值假设法确定，假设NaHSO4为1 mol，使原溶液中的SO恰好完全沉淀，需要Ba(OH)2 1 mol，根据各离子的物质的量判断反应的程度，以此书写离子方程式；若溶液呈中性，则H＋与OH－恰好完全反应。

(3)因还原性I－＞Br－，故少量Cl2只氧化I－。

[答案]　(1)SO2＋OH－===HSO

(2)H＋＋SO＋Ba2＋＋OH－===BaSO4↓＋H2O

2H＋＋SO＋Ba2＋＋2OH－===BaSO4↓＋2H2O

(3)2I－＋Cl2===I2＋2Cl－