高中化学 第3章 第4节 第2课时 离子反应的应用对点训练 鲁科版选修4

第2课时离子反应的应用[目标要求]1.了解常见阴离子和阳离子的检验方法。2.理解利用酸碱中和滴定法滴定强酸、强碱溶液浓度的原理和方法。3.通过离子反应在生产生活中的广泛应用，使学生体会化学在人类生产、生活中的作用和贡献。一、物质检验与含量测定1．离子的检验可利用离子的____________来检验一些常见离子。检验离子I－Fe3＋试剂AgNO3溶液，稀HNO3KSCN溶液现象离子反应2.测定溶液中离子的浓度(1)沉淀法：如溶液中的SOeq\o\al(2－,4)，用________将其转化为____________，然后______________就可求得SOeq\o\al(2－,4)的物质的量及其浓度。(2)酸碱中和滴定法：强酸中的H＋浓度可以用已知准确物质的量浓度的____________滴定的方法求得。(3)氧化还原滴定法：如溶液中MnOeq\o\al(－,4)的浓度可用已知准确浓度的____________滴定求得。二、物质制备与纯化1．物质的制备(1)氯碱工业生产烧碱和氯气的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)实验室制取CO2发生的离子反应：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．物质的纯化(1)制高纯度的氯化钠：除去其中少量的SOeq\o\al(2－,4)、Mg2＋、Ca2＋，需要引入的试剂离子分别为：________________________________________________________________________。(2)除去污水中的重金属离子：用沉淀剂将其转化为沉淀而除去，达到净水的目的。三、生活中常见的离子反应1．胃酸过多的治疗(1)服用小苏打片离子方程式为：__________________________________________________________。(2)服用胃舒平离子方程式为：___________________________________________________________。2．硬水的形成及软化(1)含义：含有________________较多的水。(2)形成(暂时硬水)离子方程式为：__________________________________________________________；________________________________________________________________________。(3)软化方法①加热法：_______________________________________________________________，________________________________________________________________________。②加沉淀剂法：在硬水中加入________等沉淀剂，离子方程式为：________________________________________________________________________；________________________________________________________________________。知识点一物质的检验与含量测定1．下列各组溶液中，用括号内的试剂及物质间相互反应不能鉴别的一组是()A．Ba(OH)2KSCNNaClMg(NO3)2(FeCl3溶液)B．NaNO3NaHCO3(NH4)2SO3Na2SiO3(H2SO4溶液)C．NH4BrK2CO3NaICaCl2(AgNO3溶液)D．(NH4)3PO4NaBrCuSO4AlCl3(KOH溶液)2．有一瓶澄清的溶液，其中可能含有NHeq\o\al(＋,4)、K＋、Mg2＋、Ba2＋、Al3＋、Fe3＋、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)和I－。取该溶液进行以下实验：(1)用pH试纸检验，表明溶液呈强酸性；(2)取部分溶液，加入少量CCl4及数滴新制的氯水，经振荡后，CCl4呈紫红色；(3)另取部分溶液，逐滴加入稀NaOH溶液，使溶液从酸性逐渐转变为碱性，在滴加过程中，溶液中均无沉淀生成；(4)取部分上述碱性溶液加热，加Na2CO3溶液，有白色沉淀生成；(5)将(3)得到的碱性溶液加热，有气体放出，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。根据上述实验事实确定：在该溶液中肯定存在的离子是______________，肯定不存在的离子是______________________________________________________________________________________，还不能确定是否存在的离子是________。如何检验不能确定的离子是否存在？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。知识点二物质的制备与纯化3．要提纯下列物质(括号内物质为杂质)，实验操作最合理的是()A．Cl2(SO2)：通入盛有品红溶液的洗气瓶B．己烷(己烯)：加入足量的溴水，充分振荡，静置分层后分离C．硫酸铁溶液(硫酸亚铁)：通入足量氯气，充分反应后加热，使多余氯气逸出D．Mg(OH)2[Ca(OH)2]：放入水中调成浆状后，加入足量MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用蒸馏水洗涤4．某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3＋、Cu2＋、Au3＋等离子。有人设计了图中的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。填写下面空白：(1)图中标号处需加入的相应物质分别是①____________、②____________、③____________、④____________、⑤____________。(2)写出①处发生反应的离子方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；写出③处发生反应的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)铁红的化学式为________；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红___________________________________________________________________；氧化铜_________________________________________________________________。练基础落实1．在一支25mL的酸式滴定管中盛入0.1mol·L－1HCl溶液，其液面恰好在5mL的刻度处，若把滴定管中的溶液全部放入烧杯中，然后以0.1mol·L－1NaOH溶液进行中和，则所需NaOH溶液的体积()A．大于20mLB．小于20mLC．等于20mLD．等于5mL2．下列错误操作中，能造成中和滴定结果偏低的是()A．未用标准液润洗滴定管B．盛标准液的滴定管尖嘴部分有气泡未排除就开始滴定C．往锥形瓶中加待测液时，锥形瓶先用待测液润洗D．振荡时锥形瓶中液滴飞溅出来3．下列各组溶液，不用其他试剂，就可以将它们区别开的是()A．盐酸、氢氧化钾、硫酸钾、碳酸钾B．硝酸钠、盐酸、氯化铵、氢氧化钾C．氯化钡、氯化钙、硫酸钾、硝酸钾D．氢氧化钾、碳酸钾、硫酸铝、硫酸氢钾4．某含有Na＋的澄清溶液中可能还存在NHeq\o\al(＋,4)、Fe2＋、I－、Br－、COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)六种离子中的几种。将该溶液进行如下实验：①滴加足量的新制氯水，有气泡生成，溶液变黄色；②向“①”中所得溶液中加入BaCl2溶液，无沉淀生成；③向“①”中所得溶液中加入淀粉溶液，不显蓝色。依据上述实验事实推断该溶液()A．一定呈碱性B．一定不存在I－、SOeq\o\al(2－,3)、Fe2＋C．可能存在NHeq\o\al(＋,4)、COeq\o\al(2－,3)D．一定存在Fe2＋、Br－、COeq\o\al(2－,3)练方法技巧5．今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K＋、NHeq\o\al(＋,4)、Cl－、Mg2＋、Ba2＋、COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,4)，现取三份100mL溶液进行如下实验：(1)第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生。(2)第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04mol。(3)第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g。根据上述实验，以下推测正确的是()A．K＋不一定存在B．100mL溶液中含0.01molCOeq\o\al(2－,3)C．Cl－可能存在D．Ba2＋一定不存在，Mg2＋可能存在题号12345答案6.有一固体混合物，可能由碳酸钠、硫酸钠、硫酸铜、氯化钙、氯化钠等物质组成。为鉴别它们，做了如下实验：(1)将固体混合物溶于水，搅拌后得无色溶液；(2)在此溶液中滴入氯化钡溶液有白色沉淀生成；(3)过滤，然后在此白色沉淀中加入足量稀硝酸，沉淀最后全部消失。由此推断，固体混合物中肯定有________；肯定没有__________________________；可能会有__________。如果要进一步确定可能有的物质是否存在，可采用的检验方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。练综合拓展7．实验室需要纯净的NaCl溶液，但现有的NaCl晶体中混有少量Na2SO4和(NH4)2CO3。请设计实验除去杂质，并回答下列问题：(1)除去(NH4)2CO3是直接加热好，还是加强碱后再进行加热好？你选择的是______________，其理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。判断(NH4)2CO3已除尽的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)除去SOeq\o\al(2－,4)的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。判断SOeq\o\al(2－,4)已除尽的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。8．实验室常利用甲醛法测定(NH4)2SO4样品中氮的质量分数，其反应原理为：4NHeq\o\al(＋,4)＋6HCHO===3H＋＋6H2O＋(CH2)6N4H＋[滴定时，1mol(CH2)6N4H＋与1molH＋相当]，然后用NaOH标准溶液滴定反应生成的酸。某兴趣小组用甲醛法进行了如下实验：步骤Ⅰ称取样品1.500g。步骤Ⅱ将样品溶解后，完全转移到250mL容量瓶中，定容，充分摇匀。步骤Ⅲ移取25.00mL样品溶液于250mL锥形瓶中，加入10mL20%的中性甲醛溶液，摇匀、静置5min后，加入1～2滴酚酞试液，用NaOH标准溶液滴定至终点。按上述操作方法再重复2次。(1)根据步骤Ⅲ填空：①碱式滴定管用蒸馏水洗涤后，直接加入NaOH标准溶液进行滴定，则测得样品中氮的质量分数________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。②锥形瓶用蒸馏水洗涤后，水未倒尽，则滴定时用去NaOH标准溶液的体积________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。③滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察________。A．滴定管内液面的变化B．锥形瓶内溶液颜色的变化④滴定达到终点时，酚酞指示剂由________色变成________色。(2)滴定结果如下表所示：滴定次数待测溶液的体积/mL标准溶液的体积滴定前刻度/mL滴定后刻度/mL125.001.0221.03225.002.0021.99325.000.2020.20若NaOH标准溶液的浓度为0.1010mol·L－1，则该样品中氮的质量分数为________。基础落实一、1.特征反应有不溶于稀HNO3的黄色沉淀生成红色溶液I－＋Ag＋===AgIFe3＋＋SCN－===[Fe(SCN)]2＋2．(1)Ba2＋BaSO4沉淀称量沉淀质量(2)强碱溶液(3)Fe2＋溶液二、1.(1)2Cl－＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(通电))2OH－＋Cl2↑＋H2↑(2)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O2．(1)Ba2＋、OH－、COeq\o\al(2－,3)三、1.(1)H＋＋HCOeq\o\al(－,3)===CO2↑＋H2O(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O2．(1)Ca2＋、Mg2＋(2)MgCO3＋CO2＋H2O===Mg2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)CaCO3＋CO2＋H2O===Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)(3)①Ca2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=====,\s\up7(△))CaCO3↓＋CO2↑＋H2OMg2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=====,\s\up7(△))MgCO3↓＋CO2↑＋H2O②Na2CO3Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)===CaCO3↓Mg2＋＋COeq\o\al(2－,3)===MgCO3↓对点训练1．C[A中可先利用FeCl3鉴别出Ba(OH)2[产生红褐色Fe(OH)3沉淀]和KSCN(产生血红色溶液)，然后再利用Ba(OH)2鉴别出Mg(NO3)2(产生白色沉淀)，最后一种为NaCl，故能鉴别；B中将H2SO4分别加入四种溶液中，产生无色无味气体的为NaHCO3，产生白色沉淀的为Na2SiO3，产生刺激性气味气体的为(NH4)2SO3，余下的为NaNO3，故能鉴别；D中将KOH分别逐滴加入四种溶液中，产生蓝色沉淀的为CuSO4，先产生白色沉淀又溶解的为AlCl3，加热有刺激性气味的气体产生的为(NH4)3PO4，故能鉴别。故选C。]2．NHeq\o\al(＋,4)、Ba2＋、I－Fe3＋、Mg2＋、Al3＋、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)K＋做焰色反应，透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色，则有K＋，否则无K＋解析从(1)知无COeq\o\al(2－,3)。因为2H＋＋COeq\o\al(2－,3)===H2O＋CO2↑。从(2)知有I－，而无Fe3＋、NOeq\o\al(－,3)。因为2I－＋2Fe3＋===2Fe2＋＋I2,6I－＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)===3I2＋2NO↑＋4H2O。从(3)知无Mg2＋、Al3＋。因为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓。从(4)知有Ba2＋，无SOeq\o\al(2－,4)。因Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)===BaSO4↓。从(5)知有NHeq\o\al(＋,4)。因NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=====,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。3．D[选项A中的Cl2和SO2均能使品红溶液褪色，故不能用品红溶液除去Cl2中的SO2；选项B中虽然己烯可与溴水反应，但生成物仍溶解在己烷中，无法达到除杂的目的；选项C中通入Cl2，尽管可以将Fe2＋氧化成Fe3＋，但同时又往溶液中引入FeCl3杂质；往调成的浆状物中加入MgCl2溶液，利用Ca(OH)2的溶解平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)，反应Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓的发生使上述平衡向正反应方向移动，能将Ca(OH)2完全转化为Mg(OH)2而除去Ca(OH)2。]4．(1)①铁屑②稀硫酸(盐酸)③稀硝酸④氢氧化钠⑤氢氧化钠(2)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，2Au3＋＋3Fe===2Au＋3Fe2＋3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(3)Fe2O3用作红色涂料用作制造铜盐的原料解析(1)本实验的目的是用废铁屑、常用的酸和碱，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。而废水中含有Fe3＋、Cu2＋、Au3＋，因此首先加入废铁屑将Cu和Au都置换出来。Cu和Au的分离可以利用Cu与稀硝酸能反应而Au不能，将其分离，Cu2＋和Fe2＋分别加入碱使其转化为沉淀，灼烧分别生成它们的氧化物。(2)由于废水显酸性，又含有Cu2＋、Au3＋、Fe3＋，因此加入铁屑发生反应的离子方程式为：Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋；Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋；3Fe＋2Au3＋===2Au＋3Fe2＋；2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。(3)铁红的化学式为Fe2O3，铁红常用作红色颜料，氧化铜常用作制造铜盐的原料。课时作业1．A[滴定管的刻度从上到下，25mL刻度以下还有没刻度的一部分，若把到5mL刻度位置的液体全部放出，其液体体积大于(25－5)mL。]2．D[A项未用标准液润洗滴定管，会使标准液浓度降低，造成滴定结果偏高；B项气泡不排除，结束后往往气泡会消失，造成所用标准液体积增大，使测定结果偏高；C项往锥形瓶中加待测液时，锥形瓶先用待测液润洗，会使待测液的体积变大；D项振荡时液滴飞溅出来，溶质减少，所以浓度会偏低。故选D。]3．D[对各组溶液，分别采用两两混合法进行鉴别。D组中，Al2(SO4)3遇K2CO3产生白色沉淀并放出气体，Al2(SO4)3与KOH滴加顺序不同现象也不同，Al2(SO4)3与KHSO4不反应。]4．B[据①知溶液中存在COeq\o\al(2－,3)，则一定不存在Fe2＋；据②知不存在SOeq\o\al(2－,3)；据③知不存在I－，因此答案选B。]5．C[由第三组实验推知n(BaSO4)＝eq\f(2.33g,233g·mol－1)＝0.01mol，即溶液中含0.01mol的SOeq\o\al(2－,4)，再由加入足量盐酸后沉淀由6.27g减至2.33g知其溶液中含有COeq\o\al(2－,3)，且n(COeq\o\al(2－,3))＝eq\f(6.27－2.33g,197g·mol－1)＝0.02mol；根据实验(2)可知原溶液中含有NHeq\o\al(＋,4)且n(NHeq\o\al(＋,4))＝0.04mol，又因溶液中含有COeq\o\al(2－,3)，则Mg2＋不存在，由于含有SOeq\o\al(2－,4)，则Ba2＋不存在，这样溶液中的阳离子就可能为NHeq\o\al(＋,4)和K＋。根据电荷守恒，阴离子所带电荷总数为0.01mol×2＋0.02mol×2＝0.06mol，大于NHeq\o\al(＋,4)所带的正电荷(0.04mol×1＝0.04mol)，故K＋一定存在。由于COeq\o\al(2－,3)和SOeq\o\al(2－,4)都能与