高中化学（情景导入+课前导读+知识解惑+课堂演练）第三章 第4节 离子反应课件 鲁科版选修4.ppt

第4节离子反应 物质在水溶液中的行为 诸葛亮的难题 三国演义 中有这样一个故事 诸葛亮第四次释放孟获后 孟获逃至秃龙洞 秃龙大王便夸口要借用四毒泉消灭汉军 四毒泉中有一个叫 哑泉 含硫酸铜 人若饮之 则不能言 不过旬日必死 不久 汉军先锋王平率数百军士前往探路 由于天气炎热 人马均争先恐后误喝哑泉水 回到大营果然大难临头 军士们个个说不出话来 性命也危在旦夕 诸葛亮却毫无办法 此时 巧遇一老叟 经其指点 汉军众将士及时苦饮万安溪乐泉水 含碱 终于逐渐转危为安 渡过了难关 你能借助离子反应帮助诸葛老前辈弄清其中的 奥秘 吗 一 离子反应1 定义 通常将溶液中 以及 与 之间发生的反应称为离子反应 2 离子反应的本质 使溶液中某种或某些离子浓度 3 离子反应的类型 1 型 此类离子反应能够发生的前提是离子间可相互结合生成溶解度更小的物质 生成挥发性的物质 h2co3 nh3 h2o等 生成难电离的物质或难电离的离子 生成了弱酸 弱碱 等 生成配位离子的反应属于生成难电离离子的反应 一 1 离子之间离子原子或分子2 降低3 1 复分解 2 型 氧化性的离子与还原性的离子因可发生氧化还原反应而使离子的种类发生改变 如 fe3 酸性条件下的clo 与i s2 br fe2 之间的反应就是此类 如 2fe3 2i 2fe2 i2 3 型 弱酸 弱碱的离子与水分子间发生的离子反应 其实质是生成了更难电离的物质或离子 由于其都是与水反应 所以单独划为一类便于同学们掌握 如 h2o oh fe3 3h2o fe oh 3 3h 2al3 3 3h2o2al oh 3 3co2 2 氧化还原 3 相互促进水解 4 电解池中离子的反应 其原理应该是 型 但由于是在电源参与下离子被动发生的氧化还原反应且离子间并不直接发生电子转移 不同于一般的氧化还原型离子反应 特单独分为一类 以便于理解 如电解nacl溶液 阳极 2cl 2e cl2 阴极 2h 2e h2 5 配合反应型 一些离子可以在溶液中形成配位离子 如fe3 scn fe scn 2 4 离子反应发生的条件 1 生成 或 转化 2 生成 或弱电解质之间转化 3 生成 或 物质 4 发生 反应 4 氧化还原4 1 沉淀沉淀 2 弱电解质 3 气体挥发性 4 氧化还原 5 判断以下离子反应发生的原因 5 生成沉淀沉淀的转化生成气体生成弱电解质氧化还原反应 二 离子反应的应用1 用于物质检验与含量测定 1 利用离子的 反应检验一些常见离子 如cl br al3 ag fe2 cu2 ca2 ba2 等 2 测定溶液中某离子浓度的方法 沉淀质量法 把所测定离子完全转化为沉淀 然后测沉淀的质量 氧化还原滴定法 如 kmno4滴定h2c2o4溶液 二 1 1 特征 2 酸碱中和滴定法 原理 指示剂 kmno4溶液本身呈紫色 不用另外选择指示剂 当滴入一滴kmno4溶液后 溶液由 且半分钟内不褪色 说明达到滴定终点 2 用于物质制备与纯化氯碱工业电解饱和食盐水的化学方程式为 3 生活中常见的离子反应胃舒平 主要成分为氢氧化铝 能消除过多的胃酸 其反应式为 2kmno4 5h2c2o4 3h2so4k2so4 2mnso4 10co2 8h2o无色变为紫色2 2nacl 2h2o2naoh h2 cl2 3 al oh 3 3hclalcl3 3h2o 三 酸碱中和滴定1 定义 用已知物质的量浓度的 来测定未知物质的量浓度的 的方法 2 原理 a c酸 v酸b c碱 v碱 a b分别表示酸和碱的元数 实质是 h oh h2o 若用标准盐酸去滴定未知浓度的naoh溶液 则 c碱 3 酸碱中和滴定的关键 1 用滴定管准确量取酸液和碱液的体积 2 准确判断 用酸碱指示剂 三 1 酸 或碱 碱 或酸 2 3 滴定终点 4 中和滴定的仪器与药品仪器 滴定台 带滴定管夹 锥形瓶药品 标准液 待测液 指示剂5 操作步骤 1 检漏 滴定管在使用前 应先检验其 2 润洗 在向用蒸馏水洗净的滴定管加入酸或碱溶液以前 分别要用 润洗滴定管2 3次 3 装液 分别将酸 碱装入到酸式滴定管和碱式滴定管中 并使液面位于 0 刻度之上 4 酸式滴定管碱式滴定管5 1 是否漏水 2 酸或碱 4 赶气泡并调零 在滴定管下放一 调节 使滴定管尖嘴部分 如滴定管内部有气泡 需先赶出气泡 以免引起实验误差 并使液面处于 0 刻度或 0 刻度以下的某一刻度 准确读数并记录 5 中和滴定 滴定时 左手 右手 眼睛观察 6 终点判断 等到 指示剂变色 且在30s秒内不恢复原来的颜色 视为滴定终点 读取此时的刻度并记录 7 取两次或多次消耗标准溶液体积的平均值 依方程式求待测液的浓度 4 烧杯活塞 或玻璃珠 充满液体 5 控制滴定管旋摇锥形瓶锥形瓶内溶液颜色的变化 6 加入最后一滴标准液 6 数据处理按上述操作重复二至三次 求出用去标准盐酸体积的平均值 根据c naoh 计算待测naoh溶液的浓度c naoh 四 离子方程式的书写及正误判断1 离子方程式的书写步骤 1 写 写出正确的 2 改 把在溶液中是 的物质改写成离子形式 3 删 删去方程式两边 的离子 4 查 检查方程式两边是否遵守质量守恒和 守恒 是氧化还原反应的还要保证 守恒 四 1 1 化学反应方程式 2 可溶性的强电解质 3 实际不参加反应 4 电荷电子得失 2 离子方程式的正误判断判断一个离子方程式的正确与否 其方法可以概括为 三看四查 三看 一看反应环境 不在 中进行的反应不能用离子方程式表示 二看物质的溶解性 一般来说生成物的 越小 就越容易发生离子反应 三看反应的可能性 这里指既要看 反应 又要看是否有多个反应可能发生 四查 一查化学符号的书写 主要是看 能不能写成离子形式 二查 号 箭头 气体符号 沉淀符号用得是否正确 三查三个守恒 即质量守恒 守恒 得失 守恒 四查 离子的比例是否符合化合物的固定组成 2 溶液溶解度主要参加反应的物质可逆符电荷电子参加反应的 3 离子方程式的常见错误例析 1 违背反应事实 与实际产物不符 如fe和稀h2so4反应 2fe 6h 2fe3 3h2 2 只考虑原子 质量 守恒 忽视电荷守恒 如cu和agno3溶液反应 cu ag cu2 ag 3 忽视阴 阳离子均参加反应 如cuso4溶液与ba oh 2溶液反应 cu2 2oh cu oh 2 或ba2 baso4 4 忽用简约原则 如稀h2so4和ba oh 2溶液的反应 ba2 oh h baso4 h2o 5 忽视电解质的溶解性和弱电解质的性质 把难溶物质或弱电解质写成离子形式 如caco3和醋酸溶液反应写成 2h h2o co2 6 忽视量的关系 与物质的组成不符 如向febr2溶液中通入过量cl2写成 2fe2 2br 2cl22fe3 br2 4cl 向ca oh 2的澄清溶液中加入少量nahco3溶液写成 ca2 2oh 2caco3 2h2o 7 忽视物质所处的状态 如石灰乳和盐酸反应写成 oh h h2o 8 忽视作为溶剂的水有时也发生了反应 如na与cuso4溶液反应写成 2na cu2 cu 2na 离子反应发生的条件 1 离子反应的含义及本质的探究 1 含义 溶液中离子之间 以及离子与原子或分子之间发生的反应统称为离子反应 2 本质 是反应物的某些离子浓度的减小 2 离子反应发生的条件 1 生成沉淀两种离子相互混合时往往会迅速反应生成沉淀并且现象很明显 如 ba2 与 ca2 与 mg2 与oh ag 与cl fe3 与oh 等 由于以上两种离子相互结合生成相应的baso4 caco3 mg oh 2 agcl fe oh 3沉淀 使溶液中的上述各种离子的浓度迅速降低 具体的离子反应方程式为 ba2 baso4 白色沉淀ca2 caco3 白色沉淀mg2 2oh mg oh 2 白色沉淀ag cl agcl 白色沉淀fe3 3oh fe oh 3 红褐色沉淀以上各组生成沉淀的反应 常常用于相应离子的检验 2 沉淀的转化实质是由一种难溶电解质在水中溶解生成的离子与其他离子反应生成另一种难溶电解质 使相应离子浓度降低 促进原沉淀继续溶解并转化为新的沉淀 如mgco3与naoh溶液反应可转化生成溶解性更小的mg oh 2沉淀 mgco3 mg2 2naoh2oh 2na mg oh 2总反应为 mgco3 s 2oh aq mg oh 2 s co aq 注意 当相应离子浓度足够大时 生成的微溶物质转变为沉淀 如caso4 mgco3 ca oh 2 ag2so4等 3 生成弱电解质 生成水 强酸与强碱反应 h oh h2o 生产易溶易电离盐 不表示ba oh 2和h2so4间的反应等 反应原因解释 h 与oh 结合生成了难电离的h2o 使溶液中的h 与oh 的浓度迅速降低 生成弱酸 ch3cooh hf hclo等 弱碱 nh3 h2o 和 符合较强酸制弱酸 较强碱制弱碱 其离子反应方程式为 水解反应 弱酸根离子及弱碱的阳离子的水解反应 4 生成气体生成气体的离子反应与生成弱电解质的离子反应实质上都是生成了弱电解质 某些弱电解质不稳定会进一步分解生成气体或某些弱电解质 因溶解度较小从溶液中逸出 从而发生有关离子反应 常涉及到的有 co2 so2 h2s nh3 h2o 如 应用 实验室中常根据以上反应的特点 对某些离子 如nh进行检验 5 发生氧化还原反应常见氧化还原反应的离子反应 zn 2h zn2 h2 cl2 2br br2 2cl fe cu2 fe2 cucu 2fe3 cu2 2fe2 cl2 2fe2 2fe3 2cl 5fe2 8h 5fe3 mn2 4h2o其次原电池反应 电解池反应是氧化还原反应 有离子参加时 亦为离子反应 如cu zn原电池 zn 2h zn2 h2 电解饱和食盐水 2cl 2h2o2oh h2 cl2 下列物质间的反应属于离子反应的有哪些 能用离子方程式表示的写出离子方程式 1 naoh溶液与h2so4反应 2 固体食盐与浓h2so4反应 3 盐酸与石灰石反应 4 cao与co2反应 5 钠与水反应 6 澄清石灰水 足量 中通入少量co2 解析 对初学者来讲要按离子方程式书写的步骤 四步 来写有关离子方程式 应特别注意对难溶 难电离 易挥发物质和单质 氧化物等物质的书写方法 写化学式 其余用离子形式表示 如 题中第 6 个反应 ca oh 2为微溶物 但它在反应物中且浓度很小 所以要用 ca2 oh 表示 题中还强调co2少量即产物为caco3而不是ca hco3 2 如果向石灰乳中通co2发生反应 ca oh 2就不能用离子形式表示 答案 上述反应中属于离子反应的有 1 2 3 5 6 其中 2 不能用离子方程式表示 1 h oh h2o 3 2h caco3ca2 co2 h2o 5 2na 2h2o2na 2oh h2 6 ca2 2oh co2caco3 h2o 下列离子方程式中 正确的是 a 将金属铁放入稀硫酸中 2fe 6h 2fe3 3h2 b 碳酸钡和稀硫酸反应 baco3 2h ba2 co2 h2oc 向硫酸铜溶液中加入适量氢氧化钡溶液 ba2 baso4 d 向澄清石灰水中通入过量的co2 oh co2 解析 检查各选项a中不符合反应的实际情况 因为铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气 正确的离子方程式为fe 2h fe2 h2 选项b的错误是忽略了生成物硫酸钡是不溶性物质 碳酸钡和稀硫酸反应的离子方程式应是 baco3 2h baso4 co2 h2o 选项c的错误是只注意书写ba2 与so反应 犯了 只顾其一 不顾其二 的过失 应写成 ba2 2oh cu2 baso4 cu oh 2 选项d正确 澄清石灰水中通入过量的co2后的产物为ca hco3 2 答案 d 离子反应的应用 1 用于物质的检验离子反应往往会出现一些特征现象 如生成沉淀的颜色 所产生气体的性质及络合物的特征颜色 常用来检验离子的存在 1 常见阳离子的检验方法 2 常见阴离子的检验方法 2 离子反应还可以用于测定相关离子的浓度 1 沉淀法 如测定溶液中的浓度 可以用ba2 先将其转化为baso4沉淀 再称量沉淀的质量所得 2 酸碱中和滴定法 用已知浓度的酸 碱 来测定未知浓度的碱 酸 的方法 利用c酸 v酸 c碱 v碱 3 氧化还原滴定法 如用已知准确浓度的fe2 溶液来滴定 定量计算溶液中的浓度 3 用于物质制备与纯化 1 物质的制备离子反应可以用于制备一些酸 碱 盐 气体等 如 cu oh 2 cu2 2oh cu oh 2 feso4 fe 2h fe2 h2 用稀h2so4 co2 caco3 2h ca2 co2 h2o h2s fes 2h fe2 h2s naoh和cl2 2cl 2h2ocl2 2oh h2 2 物质的纯化 精制饱和食盐水粗盐中的主要成分是nacl 此外还含有泥沙 ca2 mg2 fe3 杂质 其纯化过程是 其中涉及的离子方程式 ba2 baso4 mg2 2oh mg oh 2 fe3 3oh fe oh 3 ca2 caco3 ba2 baco3 oh h h2o 2h co2 h2o 除去污水中的重金属离子用沉淀剂可以使污水中的重金属离子沉淀而除去 达到净水的目的 4 生活中的离子反应 1 治胃酸过多 服用胃舒平 成分al oh 3 其反应的离子方程式为al oh 3 3h al3 3h2o 2 硬水的形成 自然界中的水中的co2与岩石中的caco3 mgco3发生反应 生成可溶性的碳酸氢盐而使ca2 mg2 进入水中 caco3 co2 h2oca2 2mgco3 co2 h2omg2 2 3 硬水的软化硬水的软化是除去ca2 mg2 的过程 通常硬水中含有mg hco3 2 ca hco3 2 mgcl2 cacl2等物质 其软化可用石灰 纯碱法 其过程如下 涉及的离子方程式 ca2 oh caco3 h2omg2 2 4oh 2ca2 mg oh 2 2caco3 2h2omg2 2oh mg oh 2 ca2 caco3 oh h h2o 2h co2 h2o 下面是对溶液中有无检验的实验方案 试评价上述各种方案是否严密 分别说明理由 解析 方案甲 如果试液中含有ag 或pb2 而不含 当加入bacl2溶液时同样产生白色沉淀 并且加入稀hno3后沉淀不溶解 故方案甲不严密 ag 等干扰 方案乙 只有含的无色透明溶液才会出现此方案的现象 故方案乙严密 方案丙 如果试液中含有而不含 当加入足量稀hno3溶液后 被氧化成 再加入ba no3 2试液后出现不溶于稀hno3的白色沉淀 故方案丙也不严密 干扰 答案 甲方案不能排除ag 干扰 丙方案不能排除so干扰 故均不严密 乙方案严密 氯碱厂电解饱和食盐水制取naoh的工艺流程示意图如下 依据上图 完成下列填空 1 在电解过程中 与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为 与电源负极相连的电极附近 溶液ph 填 不变 升高 或 下降 2 工业食盐含ca2 mg2 等杂质 精制过程中发生反应的离子方程式为 3 如果精盐中含量较高 必须添加钡试剂除去 该钡试剂可以是 填a b c a ba oh 2b ba no3 2c bacl2 4 为了有效除去ca2 mg2 加入试剂的合理顺序为 填a b c a 先加naoh 后加na2co3 再加钡试剂b 先加naoh 后加钡试剂 再加na2co3c 先加钡试剂 后加naoh 再加na2co3 5 脱盐工序中利用naoh和nacl在溶解度上的差异 通过 冷却 填操作名称 除去nacl 6 在隔膜法电解食盐水时 电解槽分隔为阴极区和阳极区 防止cl2与naoh反应 采取无隔膜电解冷的食盐水时 cl2与naoh充分接触 产物仅是naclo和h2 相应的化学方程式为 解析 第 1 问要熟练运用电解原理 与电源正极相连的电极是电解池的阳极 应是溶液中的cl 发生氧化反应 而电解池的阴极反应为2h 2e h2 阴极附近c h 减小 导致水的电离平衡破坏 使周围c oh 增大 第 2 问中如何除去ca2 mg2 由题中信息 这步加了naoh na2co3溶液 根据ca2 mg2 的特性 加naoh是与mg2 生成mg oh 2沉淀 加na2co3是与ca2 生成caco3沉淀 第 3 问要遵循除杂质不能带进新的杂质的原则 因此ba no3 2不能加入 而题中bacl2 ba oh 2两种试剂皆可 第 4 问考虑问题的出发点是为使杂质离子 除净 所加试剂均应 稍过量 为使后加试剂有利于除去先加试剂的过量离子 应把加入na2co3放在加入钡试剂之后 而钡试剂与naoh加入的先后顺序可以颠倒 第 5 问的实验操作是什么 分析题中信息 脱盐前为10 naoh 10 nacl溶液 脱盐后为50 naoh溶液和nacl晶体 显然需要蒸发 过滤 第 6 问 因电解得到的cl2与naoh反应 可将nacl电解方程式与cl2和naoh反应的方程式合并 答案 1 2cl 2e cl2 升高 2 ca2 caco3 mg2 2oh mg oh 2 3 ac 4 bc 5 蒸发过滤 6 nacl h2onaclo h2 离子在水溶液中能否大量共存的问题 常见离子不能大量共存的原因分析 1 不能在酸性溶液中大量共存的离子 酸性溶液中不能大量共存的离子 一般为弱酸根离子或易分解的酸的酸根 易挥发的酸的酸根 水解呈碱性的离子 如 oh ch3coo 等 2 不能在碱性溶液中大量共存的离子 一般为能生成不溶性碱的金属离子或生成弱碱的离子或酸式盐的酸根离子等 如 h fe2 fe3 cu2 ag zn2 mg2 al3 hs 等 3 相互间反应生成沉淀或微溶物的离子不能大量共存 如 与ba2 pb2 ag ca2 等不共存 与ca2 mg2 ba2 等不共存 s2 与cu2 pb2 hg2 ag fe2 等不共存 c17h35coo 与ca2 mg2 等 4 因氧化性强而不能与强还原性离子大量共存 如 酸性条件下与i fe2 s2 等 酸性条件下与s2 等不共存 但在碱性条件下可以共存 与i s2 br cl 等 5 离子能相互结合形成络合物的离子不能大量共存 如 fe3 与scn fe3 scn fe scn 2 ag 与nh3 h2o ag 2nh3 h2o ag nh3 2 2h2o 6 水解显酸性的离子 如al3 fe3 等 和水解显碱性的离子 clo 等 不能大量共存 如 al3 与 al3 3 6h2o4al oh 3 al3 3al oh 3 3co2 fe3 与clo fe3 3clo 3h2o fe oh 3 3hclo fe2 与clo 2fe2 clo 4oh h2o 2fe oh 3 cl 7 溶液若无色 则不存在有色 溶液中 离子 如 fe3 cu2 fe2 等 室温下 在强酸性和强碱性溶液中都不能大量共存的离子组是 a cu2 cl b k na s2 c k na al oh 4 d ba2 fe2 br 解析 a强酸性可共存 b c强碱性可共存 d在强酸中fe2 被氧化 在强碱中fe2 生成fe oh 2沉淀 答案 d 中和滴定法测强酸强碱的浓度 1 酸碱中和反应实质酸电离出的h 与碱电离出的oh 以等物质的量的关系结合成h2o的反应 即h oh h2o 2 中和滴定定义 用已知浓度的酸 或碱 来测定未知浓度的碱 或酸 的实验方法叫中和滴定法 3 中和滴定原理 在中和反应中使用一种已知浓度的酸 或碱 溶液与未知浓度的碱 或酸 溶液完全中和 测出二者所用的体积 根据化学方程式中酸 碱化学计量数关系求出未知浓度溶液的浓度 例如 设酸a为a元强酸 溶液浓度为ca 溶液体积为va 碱b为b元强碱 溶液浓度为cb 溶液体积为vb 则酸a与碱b恰好完全中和反应时应有 acava bcbvb 欲求ca或cb只要知其他五个量即可 4 中和滴定关键问题 1 准确测定参加反应的两种溶液的体积 2 准确判断中和反应是否恰好完全反应 选好指示剂 5 中和滴定的仪器和试剂 1 仪器 酸式滴定管 不能盛放碱性溶液 水解呈碱性的盐溶液 氢氟酸 碱式滴定管 不能盛放酸性溶液和强氧化性溶液 锥形瓶 铁架台 滴定管夹 烧杯等 2 试剂 标准溶液 待测溶液 6 中和滴定的准备过程 1 滴定管 检验酸式滴定管是否漏水 碱式滴定管同样检验 洗净滴定管后要用标准液润洗2 3次 并排除滴定管尖嘴处的气泡 注入标准液至 0 刻度上方2 3cm处 将液面调节到 0 刻度 或 0 刻度以下某一刻度 记下刻度 2 锥形瓶 只用蒸馏水洗涤 不能用待测液润洗 注意 1 锥形瓶不能用待测液润洗 因洗后 瓶内壁会附着一定量的待测液 2 在滴定过程中 锥形瓶中若有水 对实验结果无影响 3 取待测液的滴定管 必须用待测液润洗 否则 装入的液体会被稀释 影响结果 7 滴定操作以标准盐酸滴定naoh溶液为例 1 用碱式滴定管取一定体积待测的naoh溶液于锥形瓶中 滴入2 3滴指示剂 甲基橙 2 用左手握活塞旋转开关 右手不断振荡锥形瓶 眼睛注视锥形瓶中溶液的颜色变化至橙色出现 记下刻度 注意 1 滴定速率 先快后慢 当接近终点时应一滴一摇动 2 水平读数 视线与液面凹面处 刻度三者都在同一水平线上 3 滴定后应稍等几分钟 使内壁上液体顺壁流下 然后才能读数 4 读数应精确到小数点后两位 如25 00ml是准确的 而不是25ml或25 000ml 8 计算做2 3次平行实验 取平均值求出结果 经验小结 1 酸碱恰好中和时溶液不一定呈中性