高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 离子反应第2课时学案
展开这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 离子反应第2课时学案,共12页。学案主要包含了离子反应,离子方程式,离子反应的类型及发生反应的条件等内容,欢迎下载使用。
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++SOeq \\al(2-,4)__;
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):
eq \a\vs4\al(写)—正确书写反应的化学方程式:__BaCl2+Na2SO4===BaSO4↓+2NaCl__
eq \a\vs4\al(拆)—把__易溶于水且易电离__的物质拆成离子的形式:__Ba2++2Cl-+2Na++SOeq \\al(2-,4)===BaSO4↓+2Na++2Cl-__。
eq \a\vs4\al(删)—删去方程式两边__不参加反应__的离子__SOeq \\al(2-,4)+Ba2+===BaSO4↓__
eq \a\vs4\al(查)—eq \a\vs4\al(检查方程式两边各元素的__原子个数__和__电荷总数__是否相等)
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: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
①__Cu2++2OH-===Cu(OH)2↓__
②__H++OH-===H2O__
③__COeq \\al(2-,3)+2H+===CO2↑+H2O__
3.复分解反应类离子反应的发生条件:
预习自测
1.下列各组物质间的反应中,不属于离子反应的是( C )
A.Zn+H2SO4(稀)B.NaCl溶液+AgNO3溶液
C.C+O2D.Fe+CuSO4溶液
解析:A、B、D选项中的反应都是在溶液中进行的反应,且每一组中都有离子参与反应,所以都是离子反应;C与O2反应无论产物是CO还是CO2,都不是电解质在溶液中进行的反应,不属于离子反应。
2.下列各组离子能在溶液中大量共存的是( C )
A.Na+、Mg2+、Cl-、OH-
B.H+、Ca2+、COeq \\al(2-,3)、NOeq \\al(-,3)
C.Cu2+、K+、SOeq \\al(2-,4)、NOeq \\al(-,3)
D.Na+、HCOeq \\al(-,3)、OH-、Ca2+
解析:溶液中的离子能否大量共存,关键是看离子间能否发生反应。Mg2+和OH-能反应生成Mg(OH)2沉淀,即Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓;H+和COeq \\al(2-,3)、Ca2+和COeq \\al(2-,3)都能发生反应,即2H++COeq \\al(2-,3)===H2O+CO2↑,Ca2++COeq \\al(2-,3)===CaCO3↓;HCOeq \\al(-,3)和OH-、Ca2+和OH-都能反应,即HCOeq \\al(-,3)+OH-===H2O+COeq \\al(2-,3),Ca2++2OH-===Ca(OH)2↓;唯有选项C中的离子间不会发生反应。
3.下列各组物质相互混合后,不会发生离子反应的是( A )
A.Na2SO4溶液和MgCl2溶液
B.Na2CO3溶液和稀硫酸
C.NaOH溶液和Fe2(SO4)3溶液
D.Ca(OH)2溶液和盐酸
解析:B项中COeq \\al(2-,3)和H+发生离子反应;C项中Fe3+和OH-发生离子反应;D项中OH-和H+发生离子反应。
4.下列离子方程式书写正确的是( B )
A.盐酸与碳酸钡反应:COeq \\al(2-,3)+2H+===CO2↑+H2O
B.硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液:2OH-+Cu2+===Cu(OH)2↓
C.硝酸银溶液中加入铜粉:Ag++Cu===Cu2++Ag
D.铁与稀盐酸反应:2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑
解析:A项中碳酸钡不能拆写成COeq \\al(2-,3)和Ba2+;C项中离子方程式电荷不守恒;D项中离子反应违背客观事实。
5.下列同组中的两个不同反应(在溶液中进行),可用同一离子方程式表示的是( B )
A.Na2CO3+HNO3与NaHCO3+HNO3
B.CaCl2+Na2CO3与Ca(NO3)2+K2CO3
C.Ba(OH)2+NaHSO4与BaCl2+NaHSO4
D.NaOH+H2SO4与Fe(OH)3+H2SO4
解析:A选项中,Na2CO3和HNO3反应的离子方程式为COeq \\al(2-,3)+2H+===H2O+CO2↑,NaHCO3与HNO3反应的离子方程式为HCOeq \\al(-,3)+H+===H2O+CO2↑,两离子方程式不相同。B选项中,两反应离子方程式均为Ca2++COeq \\al(2-,3)===CaCO3↓。C选项中,Ba(OH)2和NaHSO4的反应,除了Ba2+和SOeq \\al(2-,4)反应生成BaSO4沉淀外,还有H+和OH-生成H2O的反应;而BaCl2和NaHSO4的反应只有Ba2+和SOeq \\al(2-,4)生成BaSO4沉淀的反应。D选项中,NaOH与H2SO4反应的离子方程式为H++OH-===H2O;Fe(OH)3与H2SO4反应的离子方程式为Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O。
6.写出下列反应的离子方程式。
(1)KOH溶液和HCl溶液反应:__OH-+H-===H2O__;
(2)Ba(OH)2溶液和H2SO4溶液反应:__Ba2++2OH-+2H++SOeq \\al(2-,4)===BaSO4↓+2H2O__;
(3)Na2CO3溶液和HNO3溶液反应:__COeq \\al(2-,3)+2H+===CO2↑+H2O__。
解析:书写离子方程式时,要严格按照“写、拆、删、查”四个步骤进行。在熟练之后,提倡直接写出离子方程式。在书写过程中,要特别注意易溶、易电离的物质,如:HCl、H2SO4、HNO3、KOH、Ba(OH)2、NaOH及钠盐、钾盐、硝酸盐等可溶性盐,要用离子符号表示,而H2O、BaSO4、CaCO3、CO2、MgO等要用化学式表示。
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SOeq \\al(2-,4)反应还生成BaSO4沉淀,故其离子方程式为Ba2++2OH-+2H++SOeq \\al(2-,4)===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:
eq \a\vs4\al(Al+2H+===Al3++H2↑×)电荷不守恒eq \a\vs4\al(2Al+6H+===2Al3++3H2↑√)
(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COeq \\al(2-,3),应拆写成Na+和HCOeq \\al(-,3)。
(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SOeq \\al(2-,4)。
典例1 判断下列离子方程式的正误,并指出错误的原因。
(1)盐酸与Cu(OH)2反应:H++OH-===H2O(__错误,Cu(OH)2为难溶物,不能拆成Cu2+和2OH-__)
(2)CuO溶于盐酸:O2-+2H+===H2O(__错误,CuO为氧化物,不可拆成Cu2+和O2-__)
(3)Na2CO3溶液与稀硫酸反应:Na2CO3+2H+===2Na++CO2↑+H2O(__错误,Na2CO3为可溶性盐,应拆成Na+和COeq \\al(2-,3)。__)
(4)CuSO4溶液与Ba(OH)2溶液反应:Cu2++2OH-===Cu(OH)2↓(__错误,漏掉SOeq \\al(2-,4)与Ba2+的反应__)
(5)CO2通入澄清石灰水变浑浊:CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O(__错误,澄清石灰水为Ca(OH)2溶液,Ca(OH)2应拆为Ca2+和OH-__)
(6)NaHCO3溶液与稀硫酸反应:COeq \\al(2-,3)+2H+===CO2↑+H2O(__错误,HCOeq \\al(-,3)为弱酸酸式酸根离子,不能拆成H+和COeq \\al(2-,3)__)
(7)Fe与稀盐酸反应:2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑(__错误,Fe与盐酸反应生成Fe2+__)
(8)Cu与AgNO3溶液反应:Cu+Ag+===Ag+Cu2+(__错误,反应前后电荷不守恒__)
〔变式训练1〕
铁、稀盐酸、澄清石灰水、氯化铜溶液是中学化学中常见的物质,四种物质间的反应关系如图所示。图中两圆相交部分(A、B、C、D)表示物质间的反应,其中对应反应的离子方程式书写正确的是( C )
A.OH-+HCl===H2O+Cl-
B.Ca(OH)2+Cu2+===Ca2++Cu(OH)2↓
C.Fe+Cu2+===Cu+Fe2+
D.2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑
解析:A处是澄清石灰水与稀盐酸的反应,离子方程式应为OH-+H+===H2O,故A项错误;B处是澄清石灰水与氯化铜溶液的反应,离子方程式应为2OH-+Cu2+===Cu(OH)2↓,故B项错误;C处是铁与氯化铜溶液的反应,离子方程式应为Fe+Cu2+===Cu+Fe2+,故C项正确;D处是铁与稀盐酸的反应,离子方程式应为Fe+2H+===Fe2++H2↑,故D项错误。
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,NHeq \\al(+,4)、Cu2+、Cl-、NOeq \\al(-,3)、HCOeq \\al(-,3)、COeq \\al(2-,3)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+、COeq \\al(2-,3)吗?
探究提示:1.NHeq \\al(+,4)、Cu2+都能与OH-反应,COeq \\al(2-,3)能与H+反应,HCOeq \\al(-,3)既与OH-反应,又与H+反应,故只有Cl-、NOeq \\al(-,3)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COeq \\al(2-,3)。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COeq \\al(2-,3),因为发生反应COeq \\al(2-,3)+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离子共存判断的“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。
Cu2+ Fe3+ Fe2+ MnOeq \\al(-,4)
| | | |
蓝色 棕黄色 浅绿色 紫红色
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SOeq \\al(2-,4)、Mg2+、Ca2+等离子时,发生的离子反应有SOeq \\al(2-,4)+Ba2+===BaSO4↓,Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓,Ca2++COeq \\al(2-,3)===CaCO3↓,Ba2++COeq \\al(2-,3)===BaCO3↓,COeq \\al(2-,3)+2H+===CO2↑+H2O,OH-+H+===H2O。
典例2 某无色溶液中,可大量共存的离子组是( A )
A.Na+、COeq \\al(2-,3)、SOeq \\al(2-,4)、Cl-
B.Cu2+、NOeq \\al(-,3)、Cl-、SOeq \\al(2-,4)
C.H+、Cl-、K+、COeq \\al(2-,3)
D.K+、Mg2+、SOeq \\al(2-,4)、OH-
解析:B项,无色溶液中Cu2+不能大量存在;C项,H+与COeq \\al(2-,3)不能大量共存;D项,Mg2+与OH-不能大量共存。
〔变式训练2〕下列各组离子中,在碱性溶液中能大量共存,且溶液为无色透明的是( B )
A.K+、MnOeq \\al(-,4)、Cl-、SOeq \\al(2-,4)
B.Na+、COeq \\al(2-,3)、SOeq \\al(2-,4)、Cl-
C.NOeq \\al(-,3)、Na+、HCOeq \\al(-,3)、Ba2+
D.Na+、NOeq \\al(-,3)、H+、SOeq \\al(2-,4)
解析:A项,含MnOeq \\al(-,4)的溶液呈紫红色;C项,HCOeq \\al(-,3)与OH-反应生成COeq \\al(2-,3)和H2O,生成的COeq \\al(2-,3)与Ba2+发生反应:COeq \\al(2-,3)+Ba2+===BaCO3↓;D项,H+与OH-反应生成H2O。
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- ②SOeq \\al(2-,4) ③H+ ④OH- ⑤COeq \\al(2-,3) ⑥HCOeq \\al(-,3) ⑦Na+ ⑧Cu2+ ⑨Ca2+ ⑩Ag+ ⑪Ba2+ ⑫K+ ⑬MnOeq \\al(-,4) 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.下列物质混合后发生化学反应,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.加热KClO3和MnO2固体混合物制O2
D.H2和O2反应生成水
解析:A项不具备复分解反应发生的条件;B项离子反应是Zn+2H+===Zn2++H2↑;C项不是溶液中进行的反应,不属于离子反应;D项不是离子反应。
2.下列反应能用H++OH-===H2O表示的是( D )
A.醋酸和氢氧化钠溶液B.氢氧化镁和盐酸
C.氢氧化钡和稀硫酸D.澄清石灰水和硝酸
解析:A项中醋酸是弱酸,书写离子方程式时,应写成CH3COOH;B项中氢氧化镁难溶于水,应写其化学式Mg(OH)2;C项反应生成的硫酸钡难溶于水,还发生另一个离子反应:Ba2++SOeq \\al(2-,4)===BaSO4↓,只有D项符合题意。
3.下列离子方程式正确的是( A )
A.碳酸钙与盐酸反应:CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑
B.锌与盐酸反应:Zn+2H++2Cl-===Zn2++2Cl-+H2↑
C.氯化铁与氢氧化钡溶液反应:
2Fe3++3Ba(OH)2===2Fe(OH)3↓+3Ba2+
D.氢氧化铜与硫酸反应:OH-+H+===H2O
解析:B项,未反应的Cl-应删去;C项,Ba(OH)2是易溶、易电离的物质,应拆写成离子形式;D项,氢氧化铜是难溶物,应用化学式表示,不能拆写成离子形式。故选A项。
4.BaCO3与稀硝酸反应,正确的离子方程式是( C )
A.Ba2++COeq \\al(2-,3)+2H++2NOeq \\al(-,3)===Ba(NO3)2+H2O+CO2↑
B.BaCO3+2H++2NOeq \\al(-,3)===Ba(NO3)2+H2O+CO2↑
C.BaCO3+2H+===Ba2++H2O+CO2↑
D.COeq \\al(2-,3)+2H+===H2O+CO2↑
解析:BaCO3与稀硝酸反应的化学方程式是BaCO3+2HNO3===Ba(NO3)2+H2O+CO2↑,其中碳酸钡难溶于水,应写化学式,硝酸、硝酸钡都是易溶且易电离的物质,故应拆成离子形式。
5.离子方程式:COeq \\al(2-,3)+2H+===H2O+CO2↑中的COeq \\al(2-,3)代表的物质可能是( A )
A.K2CO3 B.BaCO3
C.CaCO3D.NaHCO3
解析:BaCO3、CaCO3均难溶于水,不能拆成离子形式,NaHCO3电离后生成的离子是Na+与HCOeq \\al(-,3)。
6.(1)实验室用碳酸钙与盐酸反应制取CO2气体,反应的离子方程式是__CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O__;常用澄清石灰水检验CO2气体,该反应的离子方程式是__Ca2++2OH-+CO2===CaCO3↓+H2O__。
(2)将表面附有铁锈(成分是Fe2O3)的铁钉放入稀硫酸中,开始反应的离子方程式是__Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O__;反应片刻后,可观察到气体产生,其离子方程式是__Fe+2H+===Fe2++H2↑__。
(3)人体胃液中含有胃酸(0.2%~0.4%的盐酸),起杀菌、帮助消化等作用,但胃酸的量不能过多或过少,它必须控制在一定范围内,当胃酸过多时,医生通常用“小苏打片”或“胃舒平”给病人治疗。
①用小苏打片(NaHCO3)治疗胃酸过多的离子方程式为__HCOeq \\al(-,3)+H+===CO2↑+H2O__。
②如果病人同时患有胃溃疡,此时最好服用胃舒平[主要成分是Al(OH)3],发生反应的离子方程式是__Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O__。
解析:在书写离子方程式时,碳酸钙、Fe2O3、单质铁、CO2、H2、H2O等用化学式表示。Ca(OH)2微溶于水,溶液(澄清石灰水)状态用离子符号表示,浊液(石灰乳)状态用化学式表示。
学习目标
核心素养
1.利用实验探究离子反应发生的条件。
2.会书写常见的离子方程式,并能进行正误判断。
3.结合电解质知识,掌握常见离子能否大量共存的判断方法。
1.通过对“离子反应”的学习,培养科学探究与创新意识。
2.通过对“离子方程式”的学习,培养证据推理和模型认知能力。
3.通过对“离子共存知识”的学习,培养证据推理能力。
实验操作
实验现象
__无明显现象__
__有白色沉淀__
混合前溶液中微粒
K+、Cl-
Ba2+、Cl-
Na+、SOeq \\al(2-,4)
Na+、SOeq \\al(2-,4)
混合后溶液中微粒
K+、Cl-、Na+、SOeq \\al(2-,4)
__BaSO4__、Na+、Cl-
实验结论
离子浓度未变
Ba2+、SOeq \\al(2-,4)浓度减小
反应物
化学方程式
离子方程式
两种方程式的异同
HCl+NaOH
__HCl+NaOH===NaCl+H2O__
__H++OH-===H2O__
4个反应的化学方程式__不同__,但其离子方程式却__相同__
HCl+KOH
__HCl+KOH===KCl+H2O__
__H++OH-===H2O__
H2SO4+NaOH
__H2SO4+2NaOH===Na2SO4+2H2O__
__H++OH-===H2O__
H2SO4+KOH
__H2SO4+2KOH===K2SO4+2H2O__
__H++OH-===H2O__
实验
操作
实验现象
有__蓝色沉淀__生成
溶液__红色消失__
有__气泡产生__
书写原则
物质类型
能拆成离子
的物质
①强酸:HCl、H2SO4、HNO3等
②强碱:KOH、NaOH、Ba(OH)2等
③可溶性盐:NaCl、K2SO4、NaNO3等
不能拆成离
子的物质
①单质 ②气体 ③氧化物
④难溶物:Cu(OH)2、BaSO4、AgCl等
⑤难电离的物质:CH3COOH、NH3·H2O、H2O
⑥非电解质:乙醇等
⑦浓硫酸
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