高中化学必修1：2.2.3 离子反应的应用

高中化学必修课程PAGEPAGE1第3课时离子反应的应用[核心素养发展目标]1.掌握常见离子(Cl－、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3))的检验方法，能基于证据对物质变化提出可能假设，并通过分析推理加以证实，培养证据推理与模型认知能力。2.掌握粗盐的提纯方法，学会利用离子反应进行物质的除杂与提纯，能从问题和假设出发，确定探究目的设计实验方案，培养科学探究与创新意识。一、常见离子(Cl－、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3))检验实验探究实验操作实验现象滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀，再滴加稀硝酸，沉淀不溶解滴加足量稀盐酸无沉淀，再滴加BaCl2溶液产生白色沉淀先加入CaCl2溶液，如果产生沉淀，再加入稀盐酸，沉淀溶解，产生无色无味的气体，将该气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊实验结论溶液中存在Cl－溶液中存在SOeq\o\al(2－,4)溶液中存在COeq\o\al(2－,3)写出上述反应中的离子方程式：实验①：Ag＋＋Cl－=AgCl↓；实验②：Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓；实验③：Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓，CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O，Ca2＋＋2OH－＋CO2=CaCO3↓＋H2O。(1)检验Cl－时，加入稀HNO3，目的是什么？提示排除溶液中COeq\o\al(2－,3)等离子的干扰。(2)为什么在检验SOeq\o\al(2－,4)时，先加足量稀盐酸，后加BaCl2溶液，顺序能颠倒吗？提示加入足量的稀盐酸，是防止Ag＋、COeq\o\al(2－,3)等干扰，若先加BaCl2，如有Ag＋，会生成AgCl白色沉淀，干扰SOeq\o\al(2－,4)检验，不能颠倒顺序。(3)在检验COeq\o\al(2－,3)时，若先加入稀盐酸，生成无色无味气体，则溶液中一定含有COeq\o\al(2－,3)吗？提示不一定含有COeq\o\al(2－,3)，若有HCOeq\o\al(－,3)也会和盐酸反应生成CO2，因此先加CaCl2防止HCOeq\o\al(－,3)干扰。相关链接离子检验试题答题模板(1)取样：(若为固体样品)取某固体样品少许，溶于水配成溶液，取溶液少许于试管中。(若为液体样品)取溶液少许于试管中。(2)操作：加入××××溶液(或物质)。(3)现象：看到有××色气体生成(或××色沉淀产生)等。(4)结论：证明有(或无)××离子存在。二、食盐的精制1.实验目的：除去粗食盐水中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)、泥沙等杂质。2.选择除杂试剂杂质离子离子性质(离子方程式)选择试剂Ca2＋Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓Na2CO3溶液Mg2＋Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓NaOH溶液SOeq\o\al(2－,4)Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓BaCl2溶液3.实验方案设计(1)实验流程图(2)粗盐提纯时加试剂的先后顺序为使杂质离子完全除去，要加入过量的试剂。后续试剂要能够将前面所加过量的试剂除去，由此可知碳酸钠溶液要在氯化钡溶液之后加入。通常加入试剂的几种顺序：①BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→盐酸；②NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→盐酸；③BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→盐酸。4.实验方案实施(1)向粗食盐水中首先加入过量的NaOH溶液，有白色沉淀生成，除去Mg2＋。(2)然后再向溶液中加入过量BaCl2溶液，产生白色沉淀，除去SOeq\o\al(2－,4)。(3)再向溶液中加入过量的Na2CO3溶液，产生白色沉淀，除去Ca2＋和过量的Ba2＋。(4)将粗食盐水过滤，除去泥沙及生成的Mg(OH)2、BaSO4、CaCO3、BaCO3沉淀。(5)最后向过滤后的滤液中加入稀盐酸并用pH试纸测定溶液的pH，使溶液呈中性，即得到精制食盐水。(1)在实验中加入稀盐酸的目的是什么？提示除去溶液加入的过量的OH－和COeq\o\al(2－,3)。(2)如何检验食盐水中杂质离子已除干净？提示①取少许滤液于试管中，加入稀盐酸，再加BaCl2溶液，如无白色沉淀生成，证明SOeq\o\al(2－,4)除净。②取少许滤液于试管中，加入NaOH溶液，如无白色沉淀生成，证明Mg2＋除净。③取少许滤液于试管中，加入Na2CO3溶液，如无白色沉淀生成，证明Ca2＋已除净。(1)物质除杂和分离的基本原则①不增(不引入新的杂质)。②不减(不减少被提纯的物质)。③易分离(被提纯的物质与杂质易分离)。④易复原(被提纯的物质易复原)。(2)物质除杂和分离注意的问题①除杂试剂要过量。②后续试剂应能除去过量的前一试剂。③尽可能将杂质转化为所需物质。④除去多种杂质时考虑加入试剂的合理顺序。相关链接分离和提纯的比较项目分离提纯概念把混合物中各组成成分分离开，得到纯净的原状态的各物质把被提纯物质中的杂质除去，并分离出纯净的被提纯物区别和联系分离和提纯都是依据混合物中各物质的物理性质和化学性质的区别设计方案，即二者原理相同。提纯过程也包含分离过程，只是杂质部分通常要弃去原则与注意事项分离或提纯一般应遵循不增、不减、易得、易分的“两不两易”原则，即不增加杂质，不减少所需物质，所选试剂便宜易得，欲得物质易于分离1.(2019·哈尔滨校级期中)下列物质的检验所选用的试剂正确的是()A.COeq\o\al(2－,3)—NaOH溶液B.Cl－—硝酸酸化的AgNO3溶液C.SOeq\o\al(2－,4)—BaCl2溶液D.H＋—酚酞溶液[答案]B[解析]COeq\o\al(2－,3)与NaOH不反应，A项错误；Cl－与Ag＋反应生成不溶于硝酸的AgCl沉淀，B项正确；检验SOeq\o\al(2－,4)时，只加入BaCl2溶液不能排除COeq\o\al(2－,3)等离子的干扰，应再加入稀盐酸观察生成的沉淀是否溶解，C项错误；酸溶液中加入酚酞溶液无现象，应加入紫色石蕊溶液鉴别，D项错误。2.下列检验试样中有无SOeq\o\al(2－,4)的操作及结论正确的是()A.滴加BaCl2有白色沉淀生成，一定有SOeq\o\al(2－,4)B.加盐酸酸化的BaCl2溶液有白色沉淀生成，一定有SOeq\o\al(2－,4)C.滴加硝酸酸化的AgNO3溶液没有白色沉淀生成，一定没有SOeq\o\al(2－,4)D.先加盐酸无明显现象，再加BaCl2溶液有白色沉淀生成，一定有SOeq\o\al(2－,4)[答案]D[解析]A中可能为COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)或Ag＋；B中可能为Ag＋；Ag2SO4是微溶物，只有当浓度较大时才出现沉淀，所以C选项中不能排除有SOeq\o\al(2－,4)存在的可能。3.下列实验设计方案中可行的是()A.向某无色溶液中仅加入AgNO3溶液，以检验未知溶液中的Cl－B.用洗气瓶中的NaOH溶液除去CO2气体中混有的HCl气体C.向某无色溶液中仅加入BaCl2溶液，以检验未知溶液中的SOeq\o\al(2－,4)D.用加入适量铜粉的方法除去Cu(NO3)2溶液中的AgNO3杂质[答案]D[解析]A项，加入AgNO3溶液后，应再加入稀HNO3，如果沉淀不溶解，则证明含Cl－；B项，NaOH与CO2、HCl都能发生反应；C项，应先加入稀盐酸，再加入BaCl2溶液；D项，加入铜粉后：Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋，再过滤可除去AgNO3杂质。4.(2018·宿迁高一检测)对一份稀溶液做初步分析发现，溶液无色、澄清，其中可能含有SOeq\o\al(2－,4)、Na＋、COeq\o\al(2－,3)、H＋、HCOeq\o\al(－,3)、Cl－等离子中的若干种，然后又做了如下实验，以确定这些离子是否大量共存。①用pH试纸测溶液pH，pH试纸显红色。②取2mL溶液，用氯化钡溶液和稀硝酸进行检验，结果生成了白色沉淀。③将②中所得混合物充分静置后，取上层清液用硝酸银溶液和稀硝酸检验，结果又生成了白色沉淀。回答下列问题：(1)原溶液中一定存在的离子是________；一定不存在的离子是________。(2)上述实验中不能肯定是否存在的离子是__________。[答案](1)H＋、SOeq\o\al(2－,4)COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)(2)Na＋、Cl－[解析]由①知溶液呈酸性，则含有H＋，COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)不能大量共存。由②知和BaCl2反应后生成沉淀，沉淀不溶于稀HNO3，则一定含SOeq\o\al(2－,4)，但BaCl2带入了Cl－，因此第③步无法得知原淀液中是否含有Cl－，由信息也无法肯定Na＋是否存在。5.通过海水晾晒可得粗盐，粗盐中除含有NaCl外，还含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质。制备精盐的各步操作流程如下：(1)在第⑦步蒸发过程中要用玻璃棒搅拌，目的是_____________________________________________________________________________________________________。(2)第②、④步操作的目的分别是除去粗盐中的Na2SO4和CaCl2，需要加入的试剂依次是________________(填化学式)。(3)第⑥步操作中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________。(4)在第③步操作中，选择的除杂试剂不能是KOH溶液，理由是_____________________________________________________________________。(5)第⑤步操作中，需要的玻璃仪器有______、________、________。[答案](1)防止液体局部受热温度过高，造成液滴飞溅(2)BaCl2、Na2CO3(3)NaOH＋HCl=NaCl＋H2O，Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑(4)会引入新杂质K＋(5)漏斗烧杯玻璃棒[解析](1)在第⑦步蒸发过程中要用玻璃棒搅拌，目的是防止液体局部受热