高中化学 （大纲版）第三册 第三单元化学反应中的物质变化和能量变化 第二节离子反应的本质(第二课时)

高中化学 （大纲版）第三册 第三单元 化学反应中的物质变化和能量变化 第二节离子反应的本质(第二课时)引言上节课我们学习了离子反应的本质和离子反应发生的两个条件，本节课我们来继续学习离子反应发生的条件。板书第二节 离子反应的本质（第二课时）二、离子反应发生的条件师请大家先做以下练习。投影练习写出下列反应的离子方程式1.实验室制CO2的反应。2.用Na2SO3和稀硫酸反应制SO2气体。3.（NH4）2SO4的浓溶液和NaOH的浓溶液混合。请一位同学上黑板书写学生板书CaCO32H=CO2H2OCa2SO2H=SO2H2ONHOH=NH3H2O问上述离子反应为何能发生?生因为生成了易挥发性的物质。师很正确！这也是离子反应发生的又一条件。板书3.生成易挥发性物质讲解中学化学中常见的挥发性物质主要有CO2、SO2、NH3、H2S等。其中，CO2、SO2既是挥发性物质，也是难电离物质（H2CO3、H2SO3）进一步分解而生成的产物。因此，生成CO2、SO2等挥发性物质的反应，与生成相应的难电离物质的反应在本质上是相同的。讨论实验室制氨气的反应物Ca（OH）2和NH4Cl均为离子化合物？它们之间的反应能否用离子方程式表示？分析它们反应的环境与我们前面所学离子反应的例子有何不同？学生回答讨论结果甲：Ca（OH）2和NH4Cl均为离子化合物，它们反应的实质是离子发生了互换，因为有离子参加的反应就是离子反应，故能用离子方程式表示。乙：不能用离子方程式表示，因为Ca（OH）2和NH4Cl中的离子均处于固态物质中，而我们前面所学离子反应均是在溶液中进行的。它们所处环境不同，所以不能用同一形式表示。师大家讲得都有道理。在我们所接触的化学反应中，有些离子化合物在固体状态下也能够发生离子反应，但由于固态物质的离子不能自由移动，所以一般不写离子方程式。除此之外，固体与浓硫酸之间的反应也不写离子方程式，因浓硫酸中主要是硫酸分子。我们在中学化学中接触到此类型的反应，主要有以下三个：板书Ca(OH)2(s)2NH4Cl(s) CaCl22H2O2NH3Cu2H2SO4（浓）=CuSO4SO22H2O2NaCl（s）H2SO4（浓）Na2SO42HCl师这反映出了普遍之中有特殊的原理。板书特殊（标于以上三个方程式之前）。讲解注意：浓盐酸、浓硝酸在发生化学反应时可写为离子形式。过渡以上我们学习了离子反应发生最常见的三个条件。那么，有没有符合离子反应发生的其他条件呢？请大家看下面的实验。演示实验1把铁丝放入CuSO4溶液中片刻，可看到溶液的蓝色变浅，铁丝上附着一层红色的铜。演示实验2往酸性KMnO4溶液中，滴加数滴FeSO4溶液，振荡，又看到紫色褪去。设问实验1中，CuSO4溶液的颜色变浅，说明什么离子浓度减小了？Cu2发生了什么反应？生成什么？生Cu2浓度减小了，Cu2被还原生成Cu。问实验2说明了什么？请你解释。生说明FeSO4与酸性KMnO4发生了化学反应、紫色褪去，说明MnO被破坏或MnO浓度减小。问上述现象能否说明发生了离子反应？为什么？生能，因为反应后有某些离子的浓度减小，符合离子反应的本质。师十分正确！这是离子反应发生的又一个条件。板书4.发生氧化还原反应师请大家根据上述反应的现象，推断反应的产物，用离子方程式表示这两个反应，且用单线桥标出电子转移的方向和数目。提示：MnO与Fe2相遇，被还原成Mn2。学生活动，教师巡视，并请一位同学到黑板上书写学生板书 教师讲评实验1的方程式大家并不陌生，实验2的产物可这样推得：溶液紫色褪去，说明MnO被还原了，而FeSO4中只有Fe2能失电子，故Fe2一定被MnO氧化成了Fe3，而它自己却被还原成了Mn2，根据氧化还原反应中，得失电子守恒，可对离子方程式进行配平。投影练习写出下列反应的离子反应方程式，用单线桥标出电子转移的方向和数目。1.MnO2与浓盐酸共热。2.Cu与浓HNO3反应。3.Cu与稀HNO3反应。请一位同学上黑板书写教师总结由以上的分析和练习可知，溶液中物质间的氧化还原反应也可导致溶液中某些离子的浓度减小，故也可发生离子反应。且氧化还原反应离子方程式的配平与氧化还原反应方程式的配平是一致的，即均遵循得失电子守恒的原则。过渡离子反应发生的条件，除了上面介绍的生成难溶、难电离或挥发性的物质，以及发生氧化还原反应外，还是否有其他一些条件呢？请大家做下面的练习，分析回答。投影练习分析下面的反应中是否有离子浓度的减小，若有，写出离子反应方程式。1.向FeCl3溶液中滴入KSCN溶液。2.把AlCl3溶液与NaAlO2溶液混合。学生练习，教师巡视，并请一位同学把结果板书于黑板学生板书Fe33SCN=Fe（SCN）3Al33AlO6H2O=4Al（OH）3师请大家根据以上两个方程式讨论还有什么条件可以使离子反应发生。学生讨论后回答若溶液中的离子能发生络合反应或双水解反应，将会导致溶液中某些离子浓度的减小，离子反应就能发生。师回答得很好！于是，我们得出了另外两个离子反应的条件：板书5.发生络合反应6.发生双水解反应教师总结知道了离子反应发生的条件，我们就可以正确地写出化学反应的离子方程式或对离子方程式的正误作出判断，同时，还可以解答溶液中的离子共存问题。投影练习1.下列离子方程式中，正确的是A.铁与稀硫酸反应：2Fe6H=2Fe33H2B.氢氧化铝与盐酸反应：Al（OH）33H=Al33H2OC.铝与氯化铜溶液反应：AlCu2=Al3CuD.乙酸与氢氧化钠反应：HOH=H2O2.下列离子方程式中正确的是A.向Mg（HCO3）2溶液中加入足量澄清石灰水：Mg22HCOCa22OH=CaCO3MgCO32H2OB.氯气与水反应：Cl2H2O=2HClClOC.Na2S水解：S22H2O=H2S2OHD.Na与水反应：2Na2H2O=2Na2OHH2解析：1.A项反应不符合客观事实，正确的写法应为：Fe2H=Fe2H2；B项符合反应事实和离子方程式的书写规则；C项离子方程式不符合电荷守恒，正确的应写为2Al3Cu2=3Cu2Al3；D项乙酸为难电离物质，写离子方程式时应用分子式表示，正确的写法应为：CH3COOHOH=CH3COOH2O答案：B2.A中Ca（OH）2足量时，会生成溶解度更小的Mg（OH）2，即正确的离子方程式为：Mg22HCO2Ca24OH=Mg（OH）22CaCO32H2O；B中HClO为弱电解质，在水中存在电离平衡，应写成分子形式，即Cl2H2O=HClHClO；C中Na2S水解时，因水解的第一步和第二步程度不同，故应分步写，且为可逆反应，应写“”，因水解时H2S不可能大量生成，故不应出现“”。正确的写法为：S2H2OHSOH；D项写法正确。答案：D设问过渡那么，根据离子反应发生的条件，什么样的离子在溶液中能大量共存？什么样的离子在溶液中不能大量共存呢？生只要离子间不反应，就可以大量共存；只要离子间能发生反应，就不能大量共存。师很好！下面我们就来学习有关离子共存的问题。板书三、离子共存问题师请大家先做下面的练习。投影练习1.下列各组离子在pH=1和pH=13的条件下，都能大量共存的是A.Al3、Mg2、Cl、SO B.K、Na、Cl、HCOC.Fe2、K、NO3、SOD.K、Ba2、NO、Cl2.某无色溶液中加入铝粉产生氢气，则下列离子组合中，可能大量共存的是A.K、NH、Cl、NOB.K、Na、Cl、HCOC.K、NH、Cl、SOD.K、CO、Cl、SO33.下列各溶液中的离子，因氧化还原反应而不能大量共存的是A.Ca2、Na、K、SOB.Fe3、SCN、NH、ClC.Na、H、SO、S2OD.AlO、OH、Na、NH解析：1.题目要求各组离子在pH=1和pH=13的条件下都能共存，即在酸性和碱性条件下都能大量共存。选项A在碱性条件下因生成Mg（OH）2沉淀而不能共存；选项B中HCO与酸、碱均能反应；选项C在酸性条件下Fe2、NO、H因发生氧化还原反应而不共存，且在碱性条件下Fe2与OH因生成Fe（OH）2沉淀而不共存；D项各种离子在酸性、碱性条件下皆能共存，为本题答案。答案：D2.题目要求溶液中加入铝粉产生氢气，说明此溶液可能为酸性或碱性。选项A在酸性时因有NO而不会产生氢气，选项B中HCO在酸性和碱性时都不共存，选项C在酸性时可共存，选项D在碱性时可共存。答案：CD3.选项A因Ca2和SO能结合成微溶于水的CaSO4而不能大量共存；选项B因Fe3、SCN发生络合反应而不能共存；选项C因H、S2O发生氧化还原反应生成S、SO2而不能共存；选项D因AlO、NH发生双水解反应而不能共存。答案：C师请大家通过以上练习，分组讨论总结出离子之间发生哪些反应时，不可大量共存？学生讨论、并汇报交流投影归纳总结当离子间有下列反应发生时，不能大量共存：1.能发生复分解反应的离子之间（即生成沉淀、气体、水、弱酸、弱碱等难电离物质）。2.能生成微溶物的离子之间，如：Ca2和SO，Ag和SO。3.能双水解的离子之间，如多元弱酸和弱碱盐的阴、阳离子。如Al3、Fe3与CO、HCO、AlO、ClO、S2等。4.能发生氧化还原反应的离子之间，如：Fe2、H、NO；S2、ClO；S2、Fe3等。5.能发生络合反应的离子之间。如Fe3和SCN。教师讲解在解决离子共存问题时，除了要注意离子之间的反应外，还应该注意：（1）题目中有没有说明溶液的酸碱性，据此来判断溶液中是否有大量的H或OH。（2）题目中有没有说明溶液的颜色，如无色时可排除Cu2、Fe2、Fe3、MnO等有色离子的存在。小结本节课我们更深一步地认识了离子反应发生的条件，并熟悉了氧化还原离子方程式的配平和离子共存等问题。布置作业习题：二、三板书设计第二节 离子反应的本质二、离子反应发生的条件3.生成易挥发性物质CaCO32H=CO2H2OCa2SO2H=SO2H2ONHOH=NH3H2O4.发生氧化还原反应5.发生络合反应Fe33SCN=Fe（SCN）36.发生双水解反应Al33AlO6H2O=4Al(OH)3三、离子共存问题综合能力训练题1.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。甲厂的废水明显呈碱性，故甲厂废水中所含的三种离子是 。乙厂的废水中含有另外三种离子。如果加一定量 （选填“活性炭”“硫酸亚铁”“铁粉”），可以回收其中的金属 （填元素符号）。另一设想是将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，可以使废水中的 （填离子符号）转化为沉淀，经过滤后的废水主要含 ，可用来浇灌农田。解析：本题为一联系实际的离子共存题，考查了学生综合应用所学知识的能力和思维的灵活性。若甲厂废水呈碱性，则Ag、Fe3不能共存，由于溶液是呈电中性的，故溶液中必含K。由于题中已告知含三种离子，则除K、OH外，另一种必为Cl，因若为NO，则Cl必存在于乙厂的废水中，由于乙厂中已含有了Ag、Fe3，故不能含Cl（Ag与Cl不能共存）。于是，乙厂中含有的三种离子应是Ag、Fe3、NO。若在乙厂的废水中加适量铁粉，可回收其中的金属Ag（Fe2Ag=Fe22Ag）若将甲、乙两厂的废水按适当比例混合，则沉淀出Fe（OH）3和AgCl，过滤后的废水中主要含KNO3，由于其含有K、N两种庄稼生长所需要的营养元素，故可用来浇灌农田。答案：K、OH、Cl 铁粉 Ag Ag、Fe3、Cl、NO KNO32.（1）铵盐受热分解的过程是铵根离子中的质子转移给酸根离子的过程。对于相同类型的铵盐，可以根据上述反应的实质判断其热稳定性。NH4F、NH4Cl、NH4Br、NH4I的热稳定性由强到弱的顺序是 ，其原因是 。（2）Fe3在溶液中能将I氧化。但溶液中如有大量的F存在， Fe3则与F结合生成FeF，而不能氧化I，由此可以证明：FeF在溶液中是否容易离解出Fe3？Fe3随其 的减小而氧化性变弱。在强碱性条件下，将FeCl3、KI、NaF三种溶液混合起来，仍有I2生成，其原因是 。解析：本题为一比较容易的信息题，学生只要认真体会题中信息的含义，此题便可迎刃而解。(1)题中信息显示：铵盐受热分解的过程是铵根离子中的质子转移给酸根离子的过程，则判断铵盐分解的难易时，实质上就是判断酸根离子结合H的难易程度。对于卤素形成的铵盐由于分解生成HX，故HX越稳定，其对应的铵盐就越易分解。(2)Fe3在溶液中能将I氧化，和F结合成FeF时却不能，说明的存在使溶液中的Fe3减小，即FeF是不易离解出Fe3的。Fe3减少，I不能被氧化，说明Fe3的浓度越小，氧化性越弱。若把FeCl3、KI、NaF三种溶液混合起来(在强酸性条件下)有I2生成，证明此时F与Fe3的结合能力减弱，由于是酸性条件，故定是H与F结合成弱电解质HF之故。答案：(1)NH4INH4BrNH4ClNH4F；因卤素离子中，结合H的能力强弱顺序为ClBr，即稳定性是HFHClHBrHI，故卤化铵中NH4F最易分解，NH4Cl、NH4Br、NH4I的稳定性依次增强。(2)不容易 浓度 F易与H结合生成较难电离的HF溶液，使溶液中c(F)减小，F与Fe3结合的能力变弱。3.我国规定饮用水质量标准必须符合下列要求：以下是源水处理厂自来水的工艺流程示意图：(1)源水中含Ca2、Mg2、HCO、Cl等，加入石灰石生成Ca(OH)2，进而发生若干复分解反应，写出其中一个离子方程式 (2)凝聚剂除去悬浮固体颗粒的过程 (填写编号，多选倒扣)只是物理过程 只是化学过程 是物理和化学过程FeSO47H2O是常用的凝聚剂，它在水中最终生成 沉淀。(3)通入CO2的目的是 和 。(4)气体A的作用是 。这种作用是基于A和水反应的产物具有 性。(5)下列物质中， 可以作为气体A的代用品。(填写编号，多选倒扣)Ca(ClO)2NH3(液)K2FeO4SO2解析：本题与生产、生活实际相联系，综合考查离子反应、氧化还原反应、水解等知识，考查了学生思维的严密性和灵活性。从题中信息可知，饮用水的质量是从pH、Ca2、Mg2的浓度和细菌总数三方面要求的，故解题时也应围绕以上三方面展开：一是调节溶液的pH，二是除去溶液中较多的Mg2、Ca2，三是加入消毒剂杀菌。（1）石灰与水反应生成的Ca（OH）2可与源水中的Ca2、Mg2、HCO等发生若干反应，任写一个即可。(2)凝聚剂FeSO47H2O中的Fe2不稳定，易被氧化而生成Fe3。Fe3水解生成胶状的Fe(OH)3，可吸附水中悬浮物而沉降，由于该过程既有物理变化又有化学变化，故整个过程属于物理和化学过程。(3)在通入CO2前，水中由于加石灰而使溶液呈碱性，通入CO2可使OH转变为CO，结合题中所示信息可知，CO2的作用一是生成CO除去溶液中多余的Ca2，二是调节溶液的pH。(4)气体A的作用可结合前面的分析来回答，在通入A以前，自来水经过了调节pH和除Ca2、Mg2的工艺，再结合题中信息可知，通入A气体显然是用来