高考化学一轮复习考点过关物质的量与化学反应专题3离子反应.docx

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高考化学一轮复习考点过关物质的量与化学反应专题3离子反应

物质的量与化学反应专题3离子反应

【复习目标】

1.了解电解质的概念,了解强电解质和弱电解质的概念。

2.理解电解质在水溶液中的电离以及电解质溶液的导电性。

3.了解离子反应的概念、离子反应发生的条件,能正确书写离子方程式,并能进行有关计算。

4.了解离子反应发生条件,正确判断常见离子在溶液中能否大量共存。

5.掌握常见离子的检验方法。

【考点过关】

一、有关电解质的概念

1.电解质与非电解质

电解质

非电解质

定义

凡是在水溶液里或熔化状态下能导电的化合物叫做电解质

是在水溶液里或熔化状态下都不能导电的化合物叫做非电解质

研究对象

研究对象都是化合物,单质既不是电解质也不是非电解质

导电性

电解质不一定能导电,如食盐晶体、氯化氢气体等不导电;不导电的物质不一定是非电解质,如难溶物质在水中虽不导电,但在熔融状态下可能电离,因此也是电解质

导电物质不一定是电解质,如CO2、SO2、NH3溶于水能导电,但本身并没有电离出离子,而是它们与水反应生成的化合物电离出的离子,所以它们不是电解质

实例

酸、碱、盐和活泼金属氧化物等

SO3、NH3、大部分有机物等

2.强电解质与弱电解质

强电解质

弱电解质

定义

在水溶液里全部电离为离子的电解质叫做强电解质

在水溶液里部分电离为离子的电解质叫做弱电解质

电离程度

完全电离,不存在电离平衡

不能完全电离,存在电离平衡

溶液中的微粒

水合离子、水分子

水合离子、水分子、弱电解质分子

导电性

电解质溶液的导电性取决于自由移动离子浓度的大小、温度和离子的电荷数,强电解质溶液导电性不一定强。

如较浓醋酸的导电能力可比极稀HCl溶液强;CaCO3虽为强电解质,但溶于水所得溶液极稀,导电能力极差

电离方程式

H2SO4=2H++SO42—

Ba(OH)2=Ba2++2OH-

NaHCO3=Na++HCO3—

溶液:

NaHSO4=Na++H++SO42—

熔融:

NaHSO4=Na++HSO42—

NH3·H2O

NH4++OH-

CH3COOH

CH3COO-+H+

H2CO3

H++HCO3—

HCO3—

H++CO32—

实例

强酸、强碱、大部分盐类

弱酸、弱碱等

【巩固演练】下列叙述中正确的是(  )

①NaCl溶液在电流的作用下电离成钠离子和氯离子

②溶于水后电离出氢离子的化合物都是酸

③强电解质溶液的导电性比弱电解质溶液的导电性强

④二氧化碳溶于水能部分电离,故二氧化碳属于弱电解质

⑤BaSO4投入水中,导电性较弱,故它是弱电解质

⑥弱电解质溶液中存在两种共价化合物分子

⑦氯水能导电,所以Cl2是电解质

⑧通电时,溶液中的溶质粒子分别向两极移动,胶体中的分散质粒子向某一极移动

⑨乙醇和乙酸都能溶于水,都是电解质

【答案】⑥

二、离子反应和离子方程式

1.离子反应

定义

在溶液中(或熔化状态下)有离子参加或生成的反应

实质

使溶液中某些离子的浓度改变

发生条件

离子反应总是向某些离子浓度减小的方向进行

类型

离子间发生氧化还原反应;离子间发生复分解反应;离子间发生双水解反应;离子间发生络合反应

2.离子方程式

定义

用实际参与反应的离子符号来表示离子反应的式子叫做离子方程式

表示的意义

离子方程式表示同一类型的所有的离子反应,如Ca2++CO32-==CaCO3↓表示可溶性的钙盐和可溶性的碳酸盐在溶液中进行的反应

 

书写方法

写:

根据实验事实写出反应的化学方程式。

CuSO4+BaCl2=BaSO4↓+CuCl2

拆:

写出反应物和生成物在溶液中的主要存在形态。

Cu2++SO42-+Ba2++2Cl-=BaSO4↓+Cu2++2Cl-

删:

将不参加反应的离子(两边相同的离子)从方程式两端删去。

Ba2++SO42-=BaSO4↓

查:

查方程式两端原子个数和电荷数是否相等

 

书写原则

客观事实原则:

如2Fe+6H+==2Fe3++3H2↑中错在H+不能把Fe氧化成Fe3+,而只能氧化成Fe2+。

应为:

Fe+2H+==Fe2++H2↑

质量守恒原则:

如Na+H2O==Na++OH–+H2↑,错在反应前后H原子的数目不等。

应为:

2Na+2H2O==2Na++2OH–+H2↑

电荷守恒原则:

如Fe3++Cu==Fe2++Cu2+,错在左右两边电荷不守恒。

应为:

2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+

定组成原则:

如稀硫酸与Ba(OH)2溶液反应:

H++SO42–+Ba2++OH–==BaSO4↓+H2O,错在SO42–和H+、Ba2+和OH–未遵循1:

2这一定组成。

应为:

2H++SO42–+Ba2++2OH–==BaSO4↓+2H2O

 

正误判断

看离子反应是否符合客观事实。

如铁与稀硫酸反应生成Fe2+而不是Fe3+

看“

”、“

”、“↑”、“↓”及必要条件是否正确、齐全。

氨水作为反应物写NH3·H2O;作为生成物,若有加热条件或浓度很大时,可写NH3(标“↑”号)

看表示各物质的化学式是否正确。

强酸、强碱和易溶于水的盐写成离子形式,难溶物质、难电离物质、易挥发物质、单质、氧化物、非电解质等均写成化学式;多元弱酸酸式酸根离子,在离子方程式中不能拆开写,如HCO3—不能写成H+和CO32—;微溶物作为反应物,若是澄清溶液写离子符号(如澄清石灰水加盐酸的离子方程式为OH-+H+=H2O),若是悬浊液写化学式;微溶物作为生成物,一般写化学式(标“↓”号)。

看是否守恒。

离子方程式要做到质量守恒、电荷守恒、得失电子守恒。

如FeCl2溶液与Cl2反应,不能写成Fe2++Cl2=Fe3++2Cl-

看是否漏掉离子反应。

如Ba(OH)2溶液与CuSO4溶液反应,既要写Ba2+与SO42—生成BaSO4沉淀,也不能漏掉Cu2+与OH-生成Cu(OH)2沉淀

看反应物或产物配比是否正确。

如稀硫酸与Ba(OH)2溶液按1∶1反应生成水的计量数是2

不能写离子方程式的反应,如铜和浓硫酸、氯化铵固体和氢氧化钙固体、Cl2与石灰乳反应等

一些特殊的反应,如有酸式盐参加或生成的反应,两种或两种以上的离子被一种物质氧化或还原的反应,Ba(OH)2与KAl(SO4)2按不同比值进行的反应等,要考虑并满足题设条件对反应物物质的量的比值要求

操作顺序或反应物用量不同而引起的离子方程式不同。

如Ca(OH)2中通入少量CO2,离子方程式为Ca2++2OH-+CO2=CaCO3↓+H2O;Ca(OH)2中通入过量CO2,离子方程式为OH-+CO2=HCO3—

与“量”有关的复分解反应的离子方程式,可用“少定多变法”来书写。

所谓“少定”即量少的反应物,其离子的计量数按化学式确定;所谓“多变”即过量的反应物,其计量数根据反应的需要量确定,不受化学式中的比例制约,是可变的。

如Ca(HCO3)2溶液中加入过量NaOH溶液,先确定Ca2+、HCO3—的比例为1∶2,再中和2个HCO3—需2个OH-,则可写出:

Ca2++2HCO3—+2OH-=CaCO3↓+CO32—+2H2O;若是加入少量NaOH溶液,则反应为OH-+Ca2++HCO3—=CaCO3↓+H2O(只中和1个HCO3—,Ca2+、HCO3—的比例不是1∶2)

【巩固演练】下列反应的离子方程式正确的是(  )

①往硝酸银溶液中滴加少量氨水:

Ag++2NH3===[Ag(NH3)2]+

②以石墨作电极电解氯化铝溶液:

2Cl-+2H2O

2OH-+H2↑+Cl2↑

③石灰石溶于醋酸:

CaCO3+2CH3COOH===2CH3COO-+Ca2++CO2↑+H2O

④氯气与水反应:

Cl2+H2O

2H++Cl-+ClO-

⑤Fe(NO3)3溶液中加入过量的HI溶液:

2Fe3++2I-===2Fe2++I2

⑥浓烧碱溶液中加入铝片:

Al+2OH-===AlO

+H2↑

⑦等物质的量的Ba(OH)2与NH4HSO4在稀溶液中反应:

Ba2++2OH-+H++NH

+SO

===BaSO4↓+NH3·H2O+H2O

⑧Na2S溶液呈碱性:

S2-+2H2O

H2S+2OH-

⑨过量的SO2通入NaOH溶液中:

SO2+2OH-===SO

+H2O

⑩NaNO2溶液中加入酸性KMnO4溶液:

2MnO

+5NO

+6H+===2Mn2++5NO

+3H2O

【答案】③⑦⑩

三、离子共存

1.判断依据:

所谓几种离子在同一溶液中能大量共存,就是指离子之间不发生任何反应。

若离子之间能发生反应,则不能大量共存。

不能大量共存原因

不能大量共存实例

 

发生复分解反应

有气体产生。

如CO32-、HCO3-、S2-、HS-、SO32-、HSO3-等易挥发的弱酸的酸根与H+不能大量共存

有沉淀生成。

如Ba2+、Ca2+、Mg2+等不能与SO42-、CO32-等大量共存;SiO32-、AlO2-、S2O32-等不能与H+大量共存

有弱电解质生成。

如OH-、ClO-、F-、CH3COO-、HCOO-、PO43-、HPO42-、H2PO4-等与H+不能大量共存;一些酸式弱酸根及NH4+不能与OH-大量共存

一些容易发生水解的离子,在溶液中的存在是有条件的。

如:

AlO2-、S2-、HS-、CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-、ClO-、F-、CH3COO-、HCOO-、PO43-、SiO32-、C6H5O-等必须在碱性条件下才能在溶液中大量存在;Mg2+、Al3+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、NH4+等必须在酸性条件下才能在溶液中大量存在

 

发生氧化还原反应

一般情况下,具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存。

如I-、、S2-、HS-和Fe3+不能大量共存

在酸性或碱性的介质中由于发生氧化还原反应而不能大量共存。

如NO3-和I-在中性或碱性溶液中可以共存,但在有大量H+存在情况下不能共存;SO32-、S2O32-和S2-在碱性条件下可以共存,但在酸性条件下不能共存。

ClO-与S2-不论是在酸性条件下还是在碱性条件下都不能大量共存

发生络合反应

由于形成络合离子,离子不能大量共存。

如Fe3+和SCN-、C6H5O-由于络合反应的发生而不能大量共存

发生双水解反应

离子间能发生双水解反应不能存在在同一溶液中。

如Al3+和HCO3-、CO32、S2-、HS-、AlO2-;Fe3+和AlO2-、HCO3-、CO32-;NH4+和AlO2-等不能大量共存。

特别注意:

NH4+和CO32-、NH4+和HCO3-、NH4+和CH3COO-在同一溶液中能大量共存

2.常考离子的性质

颜色

MnO

(紫)、Cu2+(蓝)、Fe2+(浅绿)、Fe3+(黄)

氧化性

ClO-、MnO

、NO

(H+)、Fe3+、Cr2O

还原性

S2-(HS-)、SO

(HSO

)、I-、Br-、Cl-、Fe2+

水解显酸性

NH

、Mg2+、Al3+、Cu2+、Fe2+、Fe3+

水解显碱性

AlO

、S2-、SO

、CO

、SiO

、ClO-、CH3COO-

两性离子

HCO

、HS-、HSO

、HPO

、H2PO

3.题干中的常见“陷阱”

条件类型

高考中的常见表述

误点点悟

常见的限制条件

“无色”

有色离子不能大量存在

“pH=1”或“pH=13”

溶液显酸性或碱性

“因发生氧化还原反应而不能大量共存”

只能是氧化性离子和还原性离子不能大量共存,不包括其他类型反应的离子

常见的易错点

“透明”

“透明”也可“有色”

“不大量共存”

易看成大量“共存”

常见的隐含条件

“与Al反应放出H2”

溶液既可能显酸性也可能显碱性

“由水电离出的c(H+)=1×

10-12mol·L-1”

溶液既可能显酸性也可能显碱性

“通入足量的NH3”

与NH3·H2O反应的离子不能大量存在

NO

在酸性条件下具有强氧化性

常见题干要求

“一定大量共存”

“可能大量共存”

“不能大量共存”

审清关键字

【巩固演练】下列各组离子,能够在溶液中大量共存的是()

①Na+、Al3+、NO3-、AlO2- ②Na+、Ca2+、HCO3-、HSO4-

③Cu2+、K+、NO3-、OH-  ④S2O32-、Na+、H+、SO42-

⑤Fe3+、Cl-、SCN-、K+  ⑥Fe3+、NH4+、Cl-、NO3-

⑦Fe2+、Cl-、NO3-、H+   ⑧Na+、Al3+、SO42-、HCO3-

⑨K+、H+、NH4+、OH-⑩H+、K+、CO32-、SO42-

【答案】⑥

四、离子的检验

1.常见阳离子的检验

(1)常规检验法:

用焰色反应可检验出溶液中的K+(透过蓝色钴玻璃焰色为浅紫色)和Na+(透过蓝色钴玻璃焰色为黄色)。

用NaOH溶液能检验出Cu2+、Fe3+、Fe2+、Al3+、NH

实验现象

Cu2+

产生蓝色沉淀

Fe3+

产生红褐色沉淀

Fe2+

先产生白色沉淀,迅速变灰绿色,最后变红褐色沉淀

Al3+

先生成白色胶状沉淀,继续加入NaOH溶液,白色胶状沉淀又逐渐溶解

NH

共热,产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的刺激性气体

(2)特殊检验法

检验试剂

实验现象

Fe3+

KSCN溶液或碘化钾淀粉溶液

溶液变红色或溶液变蓝色

Fe2+

酸性高锰酸钾溶液或KSCN溶液和少量新制氯水(稀硝酸)

溶液紫色褪去或溶液先无变化,后变红色

2.常见阴离子的检验:

滴入石蕊试液或酚酞试液,溶液变蓝色或红色OH-。

(1)利用盐酸和其他试剂检验:

检验方法

SO42-

先加入稀盐酸,无现象,再加入BaCl2溶液,生成白色沉淀

SO32-

加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加入稀盐酸,产生使品红褪色的无色、有刺激性气味的气体

CO32-

加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加入稀盐酸,产生无色无味的气体;或加入稀盐酸,产生使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体

(2)利用HNO3酸化的AgNO3溶液检验:

实验现象

Cl—

生成不溶于稀硝酸的白色沉淀

Br—

生成不溶于稀硝酸的浅黄色色沉淀

I—

生成不溶于稀硝酸的黄色沉淀(或滴入淀粉溶液和氯水,溶液变蓝色或滴入氯水和CCl4,溶液分层,CCl4层显显紫色)

【巩固演练】某含有Na+的澄清溶液中,可能还存在NH

、Fe2+、I-、Br-、CO

、SO

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.一定存在Fe2+、Br-、CO

B.一定呈碱性

C.一定不存在I-、SO

D.不可能存在NH

【答案】C

【过关演练】

1.(2016届长春校级期中)类推思维是化学解题中常用的一种思维方法,下列有关离子方程式的类推正确的是(  )

选项

已知

类推

A

将Fe加入CuSO4溶液中:

Fe+Cu2+===Cu+Fe2+

将Na加入CuSO4溶液中:

2Na+Cu2+===Cu+2Na+

B

向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2:

Ca2++2ClO-+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO

向Ca(ClO)2溶液中通入少量SO2:

Ca2++2ClO-+SO2+H2O===CaSO3↓+2HClO

C

用惰性电极电解NaCl溶液:

2Cl-+2H2O

2OH-+H2↑+Cl2↑

用惰性电极电解MgBr2溶液:

2Br-+2H2O

2OH-+H2↑+Br2

D

稀盐酸与NaOH溶液反应至中性:

H++OH-===H2O

稀HNO3+Ba(OH)2溶液反应至中性:

H++OH-===H2O

2.(2016届重庆二次调研)某同学欲配制符合下列条件的溶液,其中能达到目的的是(  )

①只含0.1molNa+、0.2molMg2+、0.1molCl-和0.1molNO

的溶液(H+、OH-忽略不计)

②只含0.1molNH

、0.1molCa2+、0.1molCO

和0.1molCl-的溶液(H+、OH-忽略不计)

③常温时,0.5mol·L-1的Ca(OH)2溶液

④常温时,pH=3的含有Cu2+、H+、SO

的溶液

A.①④B.④C.②③D.③④

3.(2016·届日照检测)常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是(  )

A.c(H+)

Na+、K+、SO

、ClO-

B.能使酚酞变红的溶液中:

Na+、Cu2+、CO

、NO

C.0.1mol·L-1FeCl3溶液中:

K+、NH

、I-、SCN-

D.加入铝粉能产生氢气的溶液中:

NH

、Fe2+、NO

、SO

4.(2016年高考北京)在两份相同的Ba(OH)2溶液中,分别滴入物质的量浓度相等的H2SO4、NaHSO4溶液,其导电能力随滴入溶液体积变化的曲线如图所示。

下列分析不正确的是(  )

A.①代表滴加H2SO4溶液的变化曲线B.b点,溶液中大量存在的离子是Na+、OH-

C.c点,两溶液中含有相同量的OH-D.a、d两点对应的溶液均显中性

5.(2016年高考天津)下列实验的反应原理用离子方程式表示正确的是(  )

A.室温下,测得氯化铵溶液pH<7,证明一水合氨是弱碱:

NH

+2H2O===NH3·H2O+H3O+

B.用氢氧化钠溶液除去镁粉中的杂质铝:

2Al+2OH-+2H2O===2AlO

+3H2↑

C.用碳酸氢钠溶液检验水杨酸中的羧基:

+2HCO

―→

+2H2O+2CO2↑

D.用高锰酸钾标准溶液滴定草酸:

2MnO

+16H++5C2O

===2Mn2++10CO2↑+8H2O

6.(2016届河南八市三次联考)下列离子方程式中,正确的是(  )

A.Fe3O4溶于足量稀硝酸:

Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O

B.硅酸钠溶液与醋酸溶液混合:

SiO

+2H+===H2SiO3↓

C.AlCl3溶液中滴入过量的氨水:

Al3++4OH-===AlO

+2H2O

D.向NaHCO3溶液中加入过量Ca(OH)2溶液:

HCO

+Ca2++OH-===CaCO3↓+H2O

7.(2016届北京西城期末)二氧化锰是常用的催化剂、氧化剂和活性电极材料。

海底蕴藏着丰富的锰结核矿,其主要成分是MnO2。

1991年由Allen等人研究,用硫酸淋洗后使用不同的方法可制备纯净的MnO2,其制备过程如下图所示:

已知:

反应Ⅱ以石墨为电极,电解硫酸锰溶液制二氧化锰;反应Ⅲ可以是高锰酸钾氧化硫酸锰,也可以是氯酸钾氧化硫酸锰。

下列推断不正确的是(  )

A.反应Ⅰ的离子方程式为MnO2+H2O2+2H+===Mn2++2H2O+O2↑

B.反应Ⅱ中阴极反应式为Mn2+-2e-+2H2O===MnO2↓+4H+

C.若加入KClO3,则反应Ⅲ为2ClO

+5Mn2++4H2O===5MnO2↓+Cl2↑+8H+

D.若加入KMnO4,则反应Ⅲ为3Mn2++2MnO

+2H2O===5MnO2↓+4H+

8.在Cl-浓度为0.5mol·L-1的某无色澄清溶液中,还可能含有下表中的若干种离子。

阳离子

K+、Al3+、Mg2+、Ba2+、Fe3+

阴离子

NO

、CO

、SiO

、SO

、OH-

现取该溶液100mL进行如下实验(气体体积均在标准状况下测定)。

序号

实验内容

实验结果

向该溶液中加入足量稀盐酸

产生白色沉淀并放出标准状况下0.56L气体

将Ⅰ的反应混合液过滤,对沉淀洗涤、灼烧至恒重,称量所得固体质量

固体质量为2.4g

向Ⅱ的滤液中滴加BaCl2溶液

无明显现象

请回答下列问题。

(1)通过以上实验能确定一定不存在的离子是________________________。

(2)实验Ⅰ中生成沉淀的离子方程式为________________________。

(3)通过实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和必要计算,请写出一定存在的阴离子及其浓度(不一定要填满)。

阴离子

浓度c/(mol·L-1)

①__________

__________

②__________

__________

③__________

__________

④__________

__________

⑤__________

__________

(4)判断K+是否存在,若存在,求出其最小浓度,若不存在说明理由:

__________。

9.利用硫酸渣(主要含Fe2O3、FeO,杂质为Al2O3和SiO2等)生产铁基颜料铁黄(FeOOH)的制备流程如下:

(1)“酸溶”时,Fe2O3与硫酸反应的化学方程式为______________________________。

(2)滤渣Ⅰ的主要成分是FeS2、S和______(填化学式);Fe3+被FeS2还原的离子方程式为

_______________________。

(3)“氧化”中,生成FeOOH的离子方程式为__________________________________。

(4)滤液Ⅱ中溶质是Al2(SO4)3和____________(填化学式):

“洗涤”时,检验铁黄表面已洗涤干净的操作是__________________。

10.(2017届长春质检)某工厂排出的污水中含有大量的Fe2+、Zn2+、Hg2+三种金属离子。

以下是某化学研究性学习小组的同学设计除去污水中的金属离子,并回收绿矾、皓矾(ZnSO4·7H2O)和汞的方案。

[药品]NaOH溶液、硫化钠溶液、硫化亚铁、稀硫酸、铁粉

[实验方案]

(1)步骤Ⅱ所发生反应的离子方程式为__________________________________________。

(2)步骤Ⅲ中抽滤的目的是___________,该步骤产生Fe(OH)3的离子方程式为____________。

(3)步骤Ⅵ中得到硫酸锌溶液的离子方程式为____________________________________。

(4)欲实现步骤Ⅴ,需加入的试剂有________________、________________,所涉及的主要操作依次为________________________。

(5)步骤Ⅳ常用的方法是________________,该步骤是否对环境有影响?

________(填“是”或“否”),如有影响,请你设计一个绿色环保方案来实现步骤Ⅳ的反应:

________________。

(6)该研究小组的同学在强碱溶液中,用次氯酸钠与Fe(OH)3反应获得了高效净水剂Na2FeO4,该反应的离子方程式为____________________________________________________。

11.某校化学兴趣小组为探究铁与浓硫酸反应,设计了图1、图2所示装置进行实验。

图1            图2

(1)比较两实验装置,图2所示装置的优点是:

①能更好地吸收有毒气体SO2,防止其污染环境;

②_____________________

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