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
Ⅰ
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
Ⅱ
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
Ⅲ
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_____________________