2020届高考化学一轮复习离子反应学案

2020届高考化学一轮复习离子反应学案

离子反应 知识体系 ‎　‎ ‎1．离子共存问题是高考中的常见题型，是每年必考的题型。今后命题的发展趋势是：‎ ‎(1)增加限制条件，如强酸性、无色透明、碱性、pH、甲基橙呈红色、发生氧化还原反应等；‎ ‎(2)定性中有定量，如“由水电离出的c(H+)=1×10-4mol·L-1 的溶液中……”。‎ ‎2．离子方程式的正误书写也是历年高考必出的试题。从命题的内容看，存在着三种特点：‎ ‎(1)所考查的化学反应均为中学化学教材中的基本反应；错因大都属于化学式能否拆分、处理不当、电荷未配平、产物不合理和漏掉部分反应等；有量的限止的离子方程的书写或正误判断也是近几年考查的重点内容，也是这部分的难点。‎ ‎(2)所涉及的化学反应类型以复分解反应为主，而溶液中的氧化还原反应约占15％；‎ ‎(3)一些重要的离子反应方程式，在历年考卷中多次重复。如Na与H20的反应、Fe与盐酸或稀H2S04的反应分别考过多次。‎ ‎(4)考查离子方程式的目的主要是了解学生使用化学用语的准确程度和熟练程度，具有一定的综合性，预计今后的考题还会保留。‎ ‎3．离子方程式正误判断是每年必考，它涉及电解质、非电解质、强弱电解质、酸碱盐溶液溶解性及其复分解反应，溶液中进行的氧化还原反应、盐的水解反应等多方面的内容。同时对常见俗名考查，及对微溶物化学用语的处理，近年来又引入了反应物用量与反应产物的判断，又增强了思维严密性的考查。‎ ‎ 此外，离子共存题由选择向填空、计算方向发展由内容简单向复杂，定性向定量，条件由单一向复合型方向发展（诸如增加一系列的限制性条件），要加强对上述知识的迁移和灵活运用。‎ 基础过关 第1课时 离子共存 ‎1.离子共存条件：‎ 同一溶液中若离子间符合下列任意一个条件就会发生离子反应，它们之间便不能在溶液中大量共存。‎ ‎⑴生成难溶物或微溶物：如：Ba2+与CO32-，Ag+与Br-，Ca2+与SO42-等不能大量共存。‎ ‎⑵生成气体或挥发性物质：如：NH4+与OH-，H+与CO32-、HCO3-、S2-、HS-、SO32-、HSO3-‎ 等不能大量共存。‎ ‎⑶生成难电离物质：如：H+与CH3COO-、CO32-、S2-、SO32-等因生成弱酸不能大量共存；OH-与NH4+因生成的弱碱不能大量共存；H+与OH-生成水不能大量共存。‎ ‎⑷发生氧化还原反应：‎ 氧化性离子(如Fe3+、NO3-、ClO-、MnO4-(H+)等)与还原性离子(如S2-、I-、Fe2+、SO32-等)不能大量共存。‎ ‎2.附加隐含条件的应用规律：‎ ‎⑴溶液无色透明时，则溶液中一定没有有色离子，如Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnO4-‎ ‎⑵强碱性溶液中肯定不存在与OH-反应的离子，如Fe3+、 Fe2+、HCO3-、NH4+、Al3+‎ ‎⑶强酸性溶液中肯定不存在与H+反应的离子,如HCO3-、CO32-、S2-、CH3COO-、AlO2-‎ 典型例题 ‎【例1】在pH=1的溶液中能大量共存的一组离子或分子是 A.Na+、Mg2+、ClO—、NO3— B. Al3+、 NH4+、 Br- 、Cl- ‎ C. K+ 、Cr2O72- 、CH3CHO、 SO42- D. Na+、K+ 、SiO32-、Cl-‎ 答案：B 解析：酸性环境下A中生成次氯酸，C中Cr2O72-氧化CH3CHO，D中生成硅酸沉淀。‎ ‎【例2】能在溶液中大量共存的一组离子是 A．NH4+ 、Ag+、PO43-、Cl- B．Fe3+、H+、I-、HCO3-‎ C．K+、Na+、NO3- 、MnO4- D．Al3+、Mg2+ 、SO42- 、CO32-‎ 解析：A中Ag+和PO43-、Cl-因生成沉淀不共存；B中H+和HCO3-离子生成气体不共存，Fe3+和I-因发生氧化还原反应不共存；D中Al3+和CO32-因互促水解不共存。‎ 答案：C ‎【例3】下列离子组一定能大量共存的是 A．甲基橙呈黄色的溶液中：I-、Cl-、NO3-、Na+‎ B．石蕊呈蓝色的溶液中：Na+、AlO2-、NO3-、HCO3-‎ C．含大量Al3+的溶液中：K+、Na+、NO3-、ClO-‎ D．含大量OH一的溶液中：CO32-、Cl-、F-、K+‎ 答案：D 解析：此题考查了化学实验中的离子共存知识。使甲基橙呈黄色的溶液pH大于4.4，当其处于4.4-7之间时，NO3-表现强氧化性，将I-氧化为I2‎ ‎，排除A；石蕊呈蓝色的溶液pH大于8，溶液呈碱性，OH-能和HCO3-反应，排除B；含大量Al3+的溶液中，溶液呈酸性，其中的H+能和ClO-结合成HClO，排除C。‎ 知识归纳：在给定条件下，考查离子组能否共存时，要注意其与元素化合物知识、电离平衡知识的联系。特别要注意题干中条件的应用，比如本题中的“甲基橙呈黄色”、“石蕊呈蓝色”、“含大量的Al3+的溶液”等，倘若只分析选项中给出的离子之间能否共存，就会造成错误解答。‎ ‎【例4】常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是 A．的溶液中：、、、B．由水电离的的溶液中：、、、‎ C．的溶液中：、、、‎ D．的溶液中：、、、‎ ‎【答案】C ‎【解析】本题主要考查的是离子共存问题。A项，由于H+、NO3-与Fe2+发生氧化还原反应而不能大量共存；B项，抑制了水的电离，溶液中存在大量的H+或OH-，但都不能与HCO3-共存；C项，溶液中的c(H+)=0.1mol/L,能与本组离子共存；D项，Fe3+能与SCN-发生络合反应。综上分析可知，本题选C项。‎ ‎【例5】某钠盐溶液中可能含有等阴离子。某同学取5份此溶液样品，分别进行了如下实验：‎ ‎①用pH计测得溶液pH大于7‎ ‎②加入盐酸，产生有色刺激性气体 ‎③加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀，且放出有色刺激性气体 ‎④加足量BaCl2溶液，产生白色沉淀，该沉淀溶于稀硝酸且放出气体，将气体通入品红溶液，溶液不褪色。‎ ‎⑤加足量BaCl2溶液，产生白色沉淀，在滤液中加入酸化的（NH4）2Fe（SO4）溶液，再滴加KSCN溶液，显红色 该同学最终确定在上述六种离子中公含三种阴离子。‎ 请分析，该同学只需要完成上述哪几个实验，即可得出此结论。‎ A. ①②④⑤ B. ③④ C. ③④⑤ D. ②③⑤‎ 试题解析：‎ 本题是离子组合推断、离子鉴别实验综合题。题型难点是：熟悉各种离子的标准检验方法，明确各种离子检验时的干扰因素。本题的难点还有：采用的出题方式和平时不同。‎ 根据最终的离子分析：NO2-,存在时一定没有SO32-,I-。因NO2-,的氧化性可以使他们氧化。Cl-存在下的NO2-的检验：加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀，且放出有色刺激性气体。即证明了NO2-的存在又检验出Cl-的存在。但，仅加入盐酸产生刺激性气体也可能有SO32-的存在。故须先确认SO32-不存在。SO32-,CO32-，SO42-的组合检验可以用：加足量BaCl2溶液，产生白色沉淀，该沉淀溶于稀硝酸且放出气体，将气体通入品红溶液，溶液不褪色。来确认SO32-, SO42-不存在，CO32-一定存在。故选择③④就可以，顺序是先④后③。‎ 本题答案：B 教与学提示：‎ 本题学生存在的困难是NO2-的检验，因为此内容在选修的《实验化学》中，可能会有所忽视。第二个难点是离子要分成两组分别进行检验。教学中碰到有一些学生：只要碰到离子组合检验与推断的题目就死机的现象。分析原因：各种典型离子的检验方式不是很熟练，没有对各种离子单独检验时的干扰因素，干扰离子进行排除。不重视各种相近实验现象进行区别对待，深入研究相近条件下的不同。教学中从单一离子检验开始，增加干扰，增加组合，增加性质区别等逐步复杂化。要多想为什么，多想如何干扰和排除干扰。‎ ‎【例6】在下列各溶液中，离子一定能大量共存的是 A．强碱性溶液中：K＋、Al3＋、Cl－、SO42－‎ B．含有0.1 mol·L-1 Fe3＋的溶液中：K＋、Mg2＋、I－、NO3－‎ C．含有0.1 mol·L-1Ca2＋溶液在中：Na＋、K＋、CO32－、Cl－‎ D．室温下，pH=1的溶液中： Na＋、Fe3＋、NO3－、SO42－‎ 答案：D 解析：A项，强碱性溶液意味着存在大量的OH－，所以Al3＋不能共存（Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓）；B项，Fe3＋和I－因发生氧化还原反应而不能共存（2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2）；C项，Ca2＋和CO32－因发生复分解反应而不能共存 ‎【考点分析】离子共存问题(一色、二性、三特殊、四反应牢记)‎ ①由于发生复分解反应，离子不能大量共存；‎ ②由于发生氧化还原反应，离子不能大量共存；‎ ③溶液酸碱性的判断（隐含条件）。‎ 基础过关 第2课时 离子方程式的书写与离子方程式正误判断 书写离子方程式按照“一写、二改、三消、四查”的步骤书写。应注意的是，第二步“改”是关键： ‎ ‎1、没有自由移动离子参加反应，不能写离子方程式 ‎ ‎2、单质、氧化物、弱电解质、难溶物在离子方程式中一律写化学式，如SO2与NaOH溶液反应的离子方程式：SO2+2OH—=SO32-+H2O，生石灰与盐酸反应离子方程式：CaO+2H+=Ca2++H2O，锌与醋酸溶液反应离子方程式：Zn+2HAC=Zn2++‎2AC—+H2↑‎ ‎3、弱酸及多元弱酸的酸式酸根离子不能拆开写，如NaHS溶液与NaOH溶液反应：HS-+OH-=S2-+H2O，NaHCO3溶液与盐酸反应：HCO3-+H+=H2O+CO2↑‎ 强调：书写离子方程式时一定要注意如下十个“不要”：‎ ‎①不要忽视反应条件； ②不要忽视溶液的浓度； ‎ ‎③不要忽视方程式的电荷平衡； ④不要忽视电解质的强弱；‎ ‎⑤不要忽视了电解质的溶解性； ⑥不要忽视了平衡理论；‎ ‎⑦不要忽视难溶物溶解性大小的比较； ⑧不要忽视反应中的滴加次序；‎ ‎⑨不要忽视方程式中系数的化简，当每一项都有公约数时才能化简；‎ ‎⑩不要忽视反应中量的关系，不足量的反应物应按化学式中比例关系参加反应。‎ 典型例题 ‎【例1】能正确表示下列反应的离子方程式是 A．将铜屑加入溶液中：‎ B．将磁性氧化铁溶于盐酸：‎ C．将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合：‎ D．将铁粉加入稀硫酸中：‎ ‎【解析】A正确，符合3个守恒；B错误，电荷不守恒，Fe3O4中Fe有两种价态，正确应该为：Fe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O；C错误，得失电子不守恒，电荷不守恒；正确的应为：3Fe2＋＋NO3－＋4H＋=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O；D错误，不符合客观实际，反应后铁只能产生Fe2＋和H2；‎ ‎【答案】A ‎【命题意图】考查离子方程式的正误判断方法！‎ ‎【点评】离子方程式正误判断是个老生常谈的问题了，本题出得太没有创意了，如D这是个重现率很高的的经典错误，考生绝对做过原题！B项也见得多，一般考查不是用盐酸而是用氢碘酸，有些专家多次指出，磁性氧化铁不溶于任何酸，这样的典型错误在高考题中再次出现，这道题就没什么意思了！A直接取材于课本第二册，C选项，考生也绝对做过，都是太常见不过了！‎ ‎【例2】下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是 A．用FeCl3溶液腐蚀铜线路板：Cu + 2Fe3+ ＝ Cu2+ + 2Fe2+ ‎ B．Na2O2与H2O反应制备O2 ：Na2O2 + H2O ＝ 2Na+ + 2OH－ + O2↑‎ C．将氯气溶于水制备次氯酸：Cl2 + H2O ＝ 2H+ + Cl－ + ClO－‎ D．用浓盐酸酸化的KMnO4溶液与H2O2反应，证明H2O2具有还原性：‎ ‎2MnO + 6H+ + 5H2O2 ＝ 2Mn2+ + 5O2↑ + 8H2O ‎ 解析：B中元素不守恒，正确的离子方程式为：2Na2O2+2H2O==4Na++4OH-+O2；C中的HClO是弱酸，不能拆成离子形式；D的离子方程式本身没有问题，但KMnO4的强氧化性能将浓盐酸氧化，不能实现证明H2O2具有还原性的目的(还原性：HCl＞H2O2，HCl先反应)，D错。‎ 答案：A 命题立意：考查离子方程式的正误判断。‎ ‎【例3】下列反应的离子方程式正确的是 A．苯酚与碳酸钠溶液的反应 B．等体积、等浓度的Ca(HCO3)2溶液和NaOH溶液混合 C．硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的过氧化氢溶液 D．淀粉碘化钾溶液在空气中变蓝 答案：AD 解析：此题考查了离子方程式的正误判断。苯酚是一种具有弱酸性的有机物，故其在离子方程式中应保留化学式，生成的苯酚钠是强电解质，离子方程式正确，A对；等体积等浓度的碳酸氢钙和氢氧化钠溶液混合时，氢氧化钠不足量，离子方程式为：OH-+HCO3-+Ca2+=H2O+CaCO3↓，B错；反应前后的电荷不守恒，C错；空气中的氧气可以氧化I-为I2，其遇淀粉变蓝，D对。‎ 知识归纳：判断离子方程式的正误判时，关键抓住离子方程式是否符合客观事实、化学式的拆分是否准确、是否遵循电荷守恒和质量守恒、氧化还原反应中的得失电子是否守恒等；就能很好的解决问题。‎ ‎【例4】下列离子方程式表达正确的是 A．用惰性电极电解熔融氯化钠：‎ B．用氢氧化钠溶液除去铝表面的氧化膜：‎ C．用稀氢氧化钠溶液吸收二氧化氮：‎ D．用食醋除去水瓶中的水垢：‎ ‎【答案】B ‎【解析】本题主要考查的是离子方程式的正误判断。A项，电解的是熔融状态的NaCl，不是NaCl溶液，2NaCl2Na + Cl2↑；B项，Al2O3能溶于NaOH溶液，生成偏铝酸盐；C项，NO2与NaOH反应，生成硝酸盐和亚硝酸盐，2OH- + 2NO2 = NO3- + NO2- + H2O；D项，水垢中的主要成分为CaCO3，是难溶物。综上分析可知，本题选B项。‎ ‎【例5】下列离子方程式书写正确的是 ‎ A.向明矾溶液中加入过量的氢氧化钡溶液：‎ B.向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸：‎ C.向磷酸二氢铵溶液中加入足量的氢氧化钠溶液：‎ D.向中加入足量的氢氧化钠溶液并加热：‎ 答案： A ‎ 解析：本题考查离子方程式正误判断；氢氧化钡溶液过量，Al3+转化为AlO2-,SO42-完全转化为沉淀，A项正确；硝酸有强氧化性，可将Fe2+氧化为Fe3+，硝酸被还原为NO，B不符合客观事实，错误；在磷酸二氢铵中加入足量的氢氧化钠，磷酸二氢根离子中的氢将被中和，C项错误；中存在两种官能团，分别是-Br 和-COOH,加入足量的氢氧化钠后加热，与-COOH发生中和反应，与-Br发生水解反应，故应该生成CH2OHCOO-,D项错误。‎ ‎【例6】能正确表示下列反应的例子方程式是 A．向次氯酸钙溶液通入过量CO2：Ca2++2ClO—+CO2+H2O =CaCO3↓+2HClO ‎ B．向次氯酸钙溶液通入SO2：Ca2++2ClO—+SO2+H2O= CaSO3↓+2HClO ‎ C．氢氧化钙溶液与碳酸氢镁溶液反应：HCO3—+Ca2++OH—＝CaCO3↓+H2O ‎ D．在氯化亚铁溶液中加入稀硝酸：3Fe2++4H++NO3—=3Fe3++NO↑+2H2O ‎ 答案：D 解析：A选项CO2过量的话，应该生成HCO3— 方程式应为：ClO—+CO2+H2O=HClO+HCO3—；B选项HClO可将CaSO3氧化为CaSO4 ，正确的方程式为：Ca2++ClO—+SO2+H2O=CaSO4↓+Cl—+2H+ ；C选项要考虑到Mg(OH)2 为沉淀即可， Mg2++2HCO3—+2Ca2++4OH—＝Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O。 ‎ ‎【点评】本题考查离子方程式的书写和正误判断，把平时练习中的次氯酸钙与CO2和SO2 反应问题在一个题目中出现，很是少见，四个选项都很常规，都是熟题。难度不大。‎ 基础过关 第3课时 离子浓度大小比较 ‎1、弱酸、弱碱溶液分析 ‎    H2S：C(H2S)＞C(H＋)＞C(HS-)＞C(S2-)＞C(OH-)‎ ‎    NH3·H2O：C(NH3·H2O)＞C(OH-)＞C(NH4＋)＞C(H＋)‎ ‎    H3PO4：C(H3PO4)＞C(H＋)＞C(H2PO4-)＞C(HPO42-)＞C(PO43-)＞C(OH-)‎ ‎    2、 盐溶液（比较离子浓度大小）‎ ‎    Na2CO3：C(Na＋)＞C(CO32-)＞C(OH－)＞C(HCO3-)＞C(H＋)‎ ‎    NaHCO3：C(Na＋)＞C(HCO3-)＞C(OH-)＞C(H＋)＞C(CO32-)‎ ‎    3、弱酸、弱碱与其对应盐的混合液（物质的量之比为1∶1）‎ ‎    ①一般规律是：酸、碱的电离程度＞其对应盐的水解程度 ‎    如：CH3COOH～CH3COONa混合液呈酸性：C(CH3COO-)＞C(Na＋)＞C(H＋)＞C(OH-)‎ ‎   NH3·H2O～NH4Cl混合液呈碱性：C(NH4＋)＞C(Cl-)＞C(OH-)＞C(H＋)‎ ‎    ②特殊情况：HCN～NaCN混合液呈碱性：C(Na＋)＞C(CN-)＞C(OH-)＞C(H＋)‎ ‎    4．电荷守恒规律 ‎    所谓电荷守恒，即溶液中所有阳离子所带的正电荷等于所有阴离子所带的负电荷。如 Na2CO3：C(Na＋)+C(H＋)= ‎2C(CO32-)+C(HCO3-)+C(OH-)‎ ‎    5．物料守恒 ‎    ⑴ 原子守恒 指某些特征性的原子是守恒的。如Na2CO3溶液中无论碳原子以什么形式存在，但n(Na)=n( C)，故：c(Na＋)=‎2c(CO32-)+‎2c(HCO3-)+‎2c(H2CO3)‎ ‎    ⑵ 质子守恒 指水电离出的H＋的物质的量等于OH-的物质的量。如Na2CO3溶液中：‎ ‎      c(OH-)=c(H＋)+c(HCO3-)+‎2c(H2CO3)‎ 典型例题 ‎【例1】常温下，用 0.1000 mol·LNaOH 溶液滴定 20.00mL0.1000 mol·L溶液所得滴定曲线如右图。下列说法正确的是 A．点①所示溶液中：‎ B．点②所示溶液中：‎ C．点③所示溶液中：‎ D．滴定过程中可能出现：‎ ‎【答案】D ‎【解析】本题主要考查的是粒子浓度大小的比较。A项，处于点①时，酸过量，根据电荷守恒，则有B项，在点②时，pH=7。仍没有完全反应，酸过量，；C项。当时，两者完全反应，此时由于的水解，溶液呈碱性，但水解程度是微弱的，D项，在滴定过程中，当的量少时，不能完全中和醋酸，则有综上分析可知，本题选D项。‎ ‎【例2】已知：‎ ‎①‎25℃‎时弱电解质电离平衡数：Ka（CH3COOH）＝，Ka（HSCN）＝0.13；难溶电解质的溶度积常数：Kap（CaF2）＝‎ ‎②‎25℃‎时，mol·L-1氢氟酸水溶液中，调节溶液pH（忽略体积变化），得到c（HF）、c（F-）与溶液pH的变化关系，如下图所示：‎ 请根据以下信息回答下旬问题： 图2‎ ‎（1）‎25℃‎时，将20mL 0.10 mol·L-1 CH3COOH溶液和20mL 0.10 mol·L-1HSCN溶液分别与20mL 0.10 mol·L-1NaHCO3溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）变化的示意图为图2所示：‎ 反应初始阶段，两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是 ，反应结束后所得两溶液中，c（CH3COO-） c（SCN-）（填“＞”、“＜”或“＝”）‎ ‎（2）‎25℃‎时，HF电离平衡常数的数值Ka ，列式并说明得出该常数的理由 。‎ ‎（3） mol·L-1HF溶液与 mol·L-1 CaCl2溶液等体积混合，调节混合液pH为4.0（忽略调节混合液体积的变化），通过列式计算说明是否有沉淀产生。‎ 试题解析：‎ 给信息多，可以对信息进行初步分析，也可以根据问题再去取舍信息。‎ 信息分析：①HSCN比CH3COOH易电离，CaF2难溶。②F-PH=6,PH=0时以HF存在。‎ F-与HF总量不变。‎ 问题引导分析（解题分析与答案）：‎ ‎（1）相同的起始条件，只能是因为两种酸的电离度不同导致溶液中起始反应时H+‎ 浓度不同引起反应速率的不同。反应结束后，溶质为CH3COONa和NaSCN,因CH3COOH酸性弱于HSCN，故CH3COONa水解程度大，c（CH3COO-）＜c（SCN-）。‎ ‎ （2）HF电离平衡常数Ka= 【c（H+）* c（F-）】/ c（HF）,其中c（H+）、 c（F-）、 c（HF）都是电离达到平衡时的浓度，选择中间段图像求解。根据图像：PH=4时，c（H+）=10-4， c（F-）=1.6×10-3、 c（HF）=4.0×10-4。Ka=0.4×10-3。‎ ‎（3）PH=4.0，则c（H+）=10-4,此时：根据HF电离，产生的c（F-）=1.6×10-3，而溶 液中的c（Ca2+）=2.0×10-4。c2（F-）×c（Ca2+）=5.12×10-10，5.12×10-10大于Kap（CaF2）＝，此时有少量沉淀产生。‎ 教与学提示：‎ 本题比较全面地考察了电离平衡常数与溶解平衡常数的知识内容。要求学生会读图，要掌握平衡常数的表达式和含义：平衡时的溶液中的各种相关离子的浓度。要理解溶解平衡的含义：达到饱和溶液时的最大值，大于则沉淀析出，小于则不析出。明确平衡常数是随温度变化的，不随溶液中的离子浓度的实际值而发生变化。在平衡常数的教学中，可以设计一个关于化学平衡常数、电离平衡常数、沉淀溶解平衡常数的专题，有比较，有触类旁通地系统地研究和学习平衡常数问题。‎ ‎26题再一次说明，平衡常数的题目不再只是说要考，而总是回避大题的内容。难点突破在高考复习中意义重大。也再一次说明，高考的热点往往和大学基础要求有联系。‎