离子反应

  高考第一轮复习《化学选修4》

第3章  物质在水溶液中的行为

第4节  离子反应

1、离子反应发生的条件。

2、离子反应能否发生的判断。

3、离子反应方程式。

4、酸碱中和滴定的操作及简单计算。

 

二. 教学目的：

  1、了解离子反应发生的条件。

  2、了解离子反应能否发生的判断依据。

  3、掌握离子反应方程式的书写方法。

  4、掌握酸碱中和滴定的操作方法及简单计算。

 

三. 重点和难点

  1、离子反应发生的条件及离子反应能否发生的判断。

  2、离子反应方程式的书写及正误判断。

  3、酸碱中和滴定的操作及简单计算。

 

四. 考点分析

    本节内容在高考中的主要考查点是：

1、离子反应发生的条件及离子反应能否发生的判断。

2、离子反应方程式的书写及正误判断。

  3、酸碱中和滴定的操作及简单计算。

 

五. 知识要点

  1、离子反应是指____________的化学反应，其实质就是____________。发生离子反应的条件是____________、____________、____________、____________。

  2、离子反应能否进行的理论判断依据有____________、____________。

  3、酸碱中和滴定是指____________，其原理就是____________。

  4、其操作为：

       ①准备阶段：检查滴定管是否____________，洗涤玻璃仪器时，用____________润洗盛标准液的____________，用____________润洗盛待测液的____________。装标准液并使尖嘴部分____________，调整液面于____________以下，并记下____________。取一定体积的待测液于____________中，加入2滴____________。

②操作要领：

左手控制滴定管的____________右手不断____________锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内____________。滴定速度应先____________后____________，当接近滴定终点时，应____________。准确读出并记录____________。

③终点判断：

滴入最后一滴刚好使指示剂颜色发生了明显变化，这表明已达到滴定终点。

④数据处理：

上述滴定重复____________次，求出所用标准液体积的____________。然后利用原理公式计算出待测液的物质的量浓度。

      

注意：

（一）离子反应的概念及离子反应发生的条件

  1、离子反应

       指溶液中离子之间，以及离子与原子或分子之间发生的反应。

  2、离子反应发生的条件

       ①生成沉淀    ②生成弱电解质    ③生成气体（挥发性物质）    ④发生氧化还原反应

  3、离子反应的本质

       使溶液中某种或某些离子浓度降低

       说明：

       （1）常见难溶物质有两类，一类是碱，如等；

       另一类是盐，如等。

       （2）当有关离子浓度足够大时，生成微溶物的离子反应也能发生。沉淀的转化是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。

       （3）常见弱电解质有：

       ①弱酸：HF、HClO、H₂S、H₂SO₃、H₃PO₄、H₂CO₃、H₂SiO₃、HCOOH、CH₃COOH等；

②弱碱：NH₃·H₂O，不溶于水的碱；

③水、醋酸铅、硫氰化铁、苯酚等。

（4）生成气体的离子反应和生成弱电解质的离子反应实质是相同的。它们都是生成了弱电解质，只是由于某些弱电解质不稳定进一步分解生成气体或者是某些弱电解质因溶解度较小从溶液中逸出。

（5）氧化还原反应遵循强者优先反应原理。

如果溶液中存在多种还原性离子并且浓度相同时，向其中加入强氧化剂，一般是还原性最强的离子首先被氧化。反之，则氧化性最强的离子首先被还原。

 

（二）离子反应的应用

  1、用于物质检验与含量测定

       （1）利用离子的特征反应来检验一些常见离子。

       如等离子的检验。

       （2）测定溶液中相关离子的浓度

       常用的方法：酸碱中和滴定法、氧化还原滴定法

       ①了解酸式滴定管和碱式滴定管的构造和使用方法，使用滴定管前先洗净，然后检查活塞是否漏水，在确保不漏水后方可使用。装液之前要用待盛液润洗2~3次，注入待盛液，要调节活塞使滴定管尖嘴部分充满液体，再读数。另外还用到锥形瓶、铁架台、滴定管夹、烧杯等。

②中和滴定实验的关键

准确测定参加反应的两种溶液的体积，准确判断中和反应是否恰好完全反应。

可通过指示剂颜色的变化来确定滴定终点。强酸和强碱的滴定，一般常选用酚酞和甲基橙作指示剂。

③重要操作步骤

a. 准备：洗涤、查漏、润洗、注液、调液面、读数。

b. 滴定：移取待测液放入锥形瓶中，加2~3滴指示剂，滴定，判定终点，读数。

c. 计算：取两次或多次消耗标准溶液体积的平均值，依方程式求c_待。

  2、用于物质的制备与纯化

       离子反应可以用于制备一些酸、碱、盐、气体，也可用于物质的除杂、分离。

  3、生活中常见的离子反应

       如：消除胃酸过多，硬水的软化等

 

（三）离子反应能否发生的判据

  1、焓变与熵变判据

       在温度、压强一定时，利用△H－T△S判据可以判断离子反应能否自发进行。室温时，△H－T△S<0的离子反应能自发进行。

       △H－T△S>0的离子反应不能自发进行。

  2、平衡常数判据

       平衡常数很大的离子反应，反应的趋势就很大，当反应物浓度很小时，就可满足Q<K的条件，因此正反应很容易进行。

 

（四）溶液中离子能否大量共存的判断

  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（1）  （2）  （3）  （4）  （5）  （6）  （7）  （8）  （9）  （10）  （11）  （12）  （13）   （14）  （15）  （16）  （17）  （18）  （19）  （20）  （21）  （22）……

       如：，，＋

  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：（1）  （2）  （3）  （4）  （5）  （6）  （7）  （8）  （9） （10）  （11）  （12）  （13）  （14）等

       如，

  3、相互间反应生成沉淀或微溶物的离子不能大量共存，如：①、等不共存；②等不共存；③与、、等不共存；④等生成沉淀不共存。

  4、因氧化性强而不能与强还原性离子大量共存，如①酸性条件下、、等不共存；②酸性条件下等不共存（但在碱性条件下可以共存）；③与等不共存。

  5、离子能相互结合形成络合物的离子不能大量共存。如：①：=；②：

  6、水解显酸性的离子（如等）和水解显碱性的离子（、等）不能大量共存。如：①：，；②：

＋3HClO；③：=

  7、溶液若无色，则不存在有色（溶液中）离子。如：等。

 

（五）酸碱中和滴定误差分析

  1、分析方法

       以盐酸滴定待测NaOH溶液为例。根据知：

       因已知，（即待测液体积）量取一定体积，计算时作为已知量，所以误差都可归结在（即标准液的体积）上。若标准液消耗多，会使上述三项的计算值比真实值（实际参加中和反应数值）大，误差偏高；若计算值小于真实值则标准液消耗少，误差偏低。

  2、常引起误差的操作

       （1）仪器洗涤：①酸式滴定管水洗后，未润洗；②酸式滴定管水洗后，误用待测液润洗；③移液管水洗后，未润洗；④锥形瓶水洗后，用待测液润洗。

       （2）量器读数：①滴定前俯视酸式滴定管，滴定后平视；②滴定前仰视酸式滴定管，滴定后俯视；③俯视移液管；④滴定完毕后，立即读数。如下图所示：

       （3）操作不当：①酸式滴定管漏液；②滴定前酸式滴定管尖嘴部分有气泡，滴定过程中气泡变小；③将移液管尖嘴部分的液体吹出；④滴定过程中，振荡锥形瓶时，不小心将溶液溅出；⑤滴定过程中，锥形瓶内加少量蒸馏水；⑥用甲基橙作指示剂进行滴定时，溶液由橙色变红色时停止滴定；⑦用甲基橙作指示剂，溶液由黄色变橙色，5s后又褪去；⑧所配标准盐酸的物质的量浓度过大。

 

【典型例题】

  例1. 下列叙述正确的是（    ）

       A. 凡是离子化学合物在离子方程式中都要以离子来表示

B. 离子互换反应总是向着溶液中离子浓度减小的方向进行

C. 酸碱中和反应的实质是结合生成水，故酸碱中和反应的离子方程式都是

D. 复分解反应必须具备离子反应生成的三个条件才能进行

分析：在判断离子方程式的正误时，一看离子方程式是否反映了化学反应的实质；二看物质化学式的拆分是否正确；三看离子方程式是否符合“三个守恒”

答案：B

 

  例2. 在含有n mol 的溶液中，通入物质的量为x mol。

       （1）当时，发生反应的离子方程式为：_____________________________。

       （2）当时，发生反应的离子方程式为：____________________________。

       （3）当时，发生反应的离子方程式为：_________________________________。

       分析：本题属于定量限制的离子方程式的书写，此时一定要结合定量计算以及化学反应原理，正确的判断反应物及生成物，写出符合要求的离子方程式。

       答案：

       （1）

       （2）

       （3）

 

  例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

分析：对各组溶液，分别采用两两混合法进行鉴别。D组中，遇产生白色沉淀并放出气体，与KOH滴加顺序不同则现象不同，与不反应。

答案：D

 

  例4. 100mL 3mol/L的硫酸铝铵溶液中逐滴加入1mol/L的溶液。试回答：

       （1）写出沉淀的物质的量之和最大时的离子方程式（用一个式子表示）

       ________________________________________________________________________

       （2）随着溶液体积V的变化，沉淀总物质的量n的变化如下图所示。写出B点和C点所对应的溶液的体积。

       B. __________              C. __________

       分析：本题以图象为载体的考查离子反应及有关计算的题目，要求我们具有一定的读取图表相关信息的能力。

       答案：

       （1）

       （2）600mL         750mL

 

  例5. 已知101kPa、298.15K时氢氟酸的电离过程△H=－12.5    △S=。试判断该过程的自发性。

       分析：△H－T△S=－12.5－298.15K×（）=18.1>0。

答案：该过程为非自发过程

 

  例6. 已知在100kPa、298.15K时石灰石分解反应：

△H=178，△S=160试判断反应的自发性；若△H，△S为常数，求自发进行的最低温度。

       分析：△H－T△S=178.3 －298.15K×160.4×10^－3=130.5

>0

       T>=178.3/160.4×10^－3=1112K

       答案：在100kPa、298.15K时石灰石的分解反应为非自发反应。自发进行分解的最低温度为1112K。

 

  例7. 下列各组离子一定能大量共存的是（    ）

       A. 在含大量的溶液中：

B. 在强碱溶液中：

C. 在的溶液中：

D. 在pH=1的溶液中：

分析：本题属带有附加限制条件的离子共存问题，要注意正确全面分析各种因素。

答案：B

 

  例8. 下列各组离子在溶液中能大量共存的是（    ）

       A.

B.

C.

D.

分析：B中因水解相互促进，反应剧烈而不能共存：

=。C中因能结合为沉淀而不能大量共存：=FeS↓。D中因络合而不能共存：；因水解相互促进而发生反应，不能共存：＋。

       答案：A

 

  例9. 在一支25mL的酸式滴定管中盛入的HCl溶液，其液面恰好在5mL刻度处，若把滴定管中的溶液全部放入烧杯中，然后以的NaOH溶液进行中和，则所需NaOH溶液的体积（    ）

       A. 大于20mL                                   B. 小于20mL

C. 等于20mL                                   D. 等于5mL

       分析：若要正确解答本题，必须准确了解滴定管的刻度特征，如上图所示滴定管下部无刻度线的部分直至尖嘴底部均充满溶液，因而把溶液全部放入烧杯中，其体积大于20mL，用等浓度的NaOH溶液中和，所需NaOH溶液的体积应大于20mL。注意滴定管的量程小于滴定管的最大实际容量。

       答案：A

 

  例10. 简答下面有关标准氢氧化钠溶液滴定待测盐酸的问题。

       （1）盛放待测盐酸的锥形瓶下方垫一张白纸的作用是__________________________。

       （2）用酚酞作指示剂，滴定到达终点时，溶液的颜色变化是____________________。

       （3）有下列错误操作：①碱式滴定管用蒸馏水洗净后，未经标准溶液润洗就注入标准氢氧化钠溶液；②用酸式滴定管取用待测酸液前，尖嘴部分有气泡，取用过程中气泡消失；③滴定前，读碱液体积时视线低于碱式滴定管中的液面，滴定后读碱液体积时，视线高于碱式滴定管中的液面；④锥形瓶用待测酸液润洗两次。

       哪些错误操作会使盐酸浓度的测定值偏低？答：_____________________。

       哪些错误操作会使盐酸浓度的测定值偏高：答：_______________________。

       分析：误差分析依据：，根据V(NaOH)的大小判断c(HCl)是偏高还是偏低。

       答案：（1）便于观察颜色变化，减小滴定误差             （2）由无色变为浅红色，并在半分钟内红色不褪去            （3）②③     ①④

 

【模拟试题】

  1. 下列各组试剂在溶液中反应，当两种试剂的量发生改变时，不能用同一离子方程式表示的是（    ）

       A. 氯化镁、氢氧化钠                              B. 硫酸钠、氢氧化钡

C. 氯化铝、氨水                                     D. 溴化亚铁、氯水

  2. 已知某溶液中存在较多的，则该溶液中还可能大量存在的离子组是（    ）

       A.                       B.

C.                                  D.

  3. 下列离子方程式正确的是（    ）

       A. 氨水和醋酸溶液混合：

B. 碳酸氢铵溶液与热的浓NaOH溶液混合：

C. 溶液中加入足量的石灰水溶液：

D. 磷酸二氢钠溶液与氢氧化钡溶液反应：

  4. 下列各组离子，能在强酸溶液里大量共存，并且溶液呈无色透明的是（    ）

       A.

B.

C.

D.

  5. 在水溶液中能大量共存，且加入过量的稀时，既产生沉淀又产生气体物质的离子组是（    ）

       A.

B.

C.

D.

  6. 下列反应的离子方程式正确的是（    ）

       A. 次氯酸钙溶液中通入过量二氧化碳：

B. 硫酸亚铁溶液中加过氧化氢溶液：

C. 用氨水吸收少量二氧化硫：

D. 硝酸铁溶液中加过量氨水：

      

  7. 某溶液中含三种离子，加入过量氨水有沉淀生成，滤后滤液中加过量盐酸，又有沉淀生成，再过滤，滤液中加入过量溶液，有沉淀生成，原液中含有的离子可能是（    ）

       A.

B.

C.

D.

  8. 下列各组离子在溶液中既可以大量共存，且加入氨水后也不产生沉淀的是（    ）

       A.

B.

C.

D.

  9. 25℃时，某溶液pH=1，该溶液可能大量共存的离子组：（    ）

       A.

B.

C.

D.

  10. 在由水电离的的溶液中，下列各组离子可能大量共存的是（    ）

       A.

B.

C.

D.

  11. 将0.4mol/L的与0.2mol/L的HCl等体积混合后，溶液中下列微粒的物质的量浓度关系正确的是（    ）

       A.

B.

C.

D.

  12. 在一定条件下，可以发生反应，离子方程式为：

      

       （1）中R元素的化合价为_______________。

       （2）R元素的原子最外层电子有______________个。

  13. 在溶液中可能含有下列阴离子中的一种或几种：、。

       （1）当溶液中有大量存在时，则溶液中不可能有_______________________。

       （2）当溶液中有大量存在时，则溶液中不可能有_______________________。

       （3）当溶液中有大量存在时，则溶液中不可能有_______________________。

       （4）当溶液中通入足量氯气时，因氧化还原反应不能存在的离子是_______________，发生的离子方程式是_______________________。

  14. 有不溶于水的混合物A 45g，是由同一种2价阳离子和两种2价阴离子组成的两种盐混合而成。将A加入足量B溶液，生成无色有刺激性气味气体，该气体通入C溶液，产生白色沉淀，此沉淀是组成A的一种盐。在A和B充分反应后，将所得残渣过滤、洗净、烘干后称量，其质量比A增重1.6g。

       （1）则A由___________和___________组成，此两种盐的物质的量之比___________，B是___________，C是___________。

       （2）A和B反应的离子方程式是______________________。

       （3）无色气体和C反应的离子方程式是______________________。

  15. 工业上制备单质碘的方法之一是从碘酸盐开始的，第一步先用适量的亚硫酸氢盐将碘酸盐还原成碘化物，离子方程式为；第二步，将第一步得到的酸性碘化物溶液再跟适量的碘酸盐溶液混合，发生反应析出了碘。请回答：

       （1）第二步发生反应的离子方程式是_________________________________；

       （2）若要使碘酸盐的利用率最高，碘酸盐在第一步和第二步反应中的用量最简整数比为___________。

  16. 已知硫酸锰（）和过硫酸钾（）两种盐溶液在银离子催化下可发生氧化还原反应，生成高锰酸钾、硫酸钾和硫酸。

       （1）请写出并配平上述反应的化学方程式______________________。

       （2）此反应的还原剂是___________，它的氧化产物是___________。

       （3）此反应的离子反应方程式可表示为：______________________。

       （4）若该反应所用的硫酸锰改为氯化锰，当它跟过量的过硫酸钾反应时，除有高锰酸钾、硫酸钾、硫酸生成外，其他的生成物还有_________________________________。

      

 

 

【试题答案】

  1. D                  2. D               3. AD                    4. C               5. D               6. D

  7. D                  8. B               9. A                      10. C             11. CD

  12. ＋5             7

  13. （1）

       （2）

       （3）

       （4）        

      

  14. （1）    1：1        

       （2）

       （3）

  15. （1）

       （2）5：1

  16. （1）＋

       （2）

       （3）

       （4）氯化钾