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专题2 化学计量 化学物质及其变化
第二单元 化学物质及其变化
第3讲 离子反应、离子方程式
一、课程标准要求
1．通过实验事实认识离子反应的实质及其发生的条件，能用化学用语正确表示水溶液中的离子反应。
2．能利用离子反应的概念对常见的反应进行分类和分析说明。
3．了解水溶液中的离子反应在物质检测、化学反应规律研究、物质转化中的应用。
二、在高中化学教材体系中的地位
《离子反应》是重要的化学用语，在中学阶段的基本概念基础理论知识中，占有极其重要的地位，贯穿于中学化学教材的始终，是中学化学教学的重点和难点之一。在中学化学中要学习许多重要元素及其化合物的知识，都可能涉及离子反应及其方程式的书写。
学好这一节内容，能揭示溶液中化学反应的本质。既巩固了前面已学过的电离的知识，又为电解质溶液的复习奠定了一定的基础。正确而又熟练地书写离子方程式，是学生必须掌握的一项基本技能，也是历年高考的热点。
三、思维导图
四、课时安排建议
第3讲 离子反应、离子方程式(计3课时)
第1课时 电解质及其电离(1课时)
第2课时 离子方程式书写(1课时)
第3课时 离子共存、检验与推断(1课时)
第2课时 离子方程式书写(1课时)
一、教学流程
活动一：构建知识体系
问题1：离子反应的本质？
[例题1] Na2CO3溶液分别与澄清石灰水、CaCl2溶液反应，都有白色的CaCO3沉淀生成，这两个反应的实质是否相同？
[归纳总结]
(一)离子反应概念
________________________________________________________________________
(二)离子反应的本质
向________________________方向进行。
问题2：书写离子方程式的一般步骤？
1．已知化学方程式：
写→拆→删→查
2．陌生氧化还原反应离子方程式：
①确定反应物、生成物
②得失电子守恒
③电荷守恒
④元素守恒
[练习1] 用一定量的硫酸溶液进行导电性实验，发现灯泡较亮。若向溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液，发现灯泡亮度先逐渐变暗，后又逐渐变亮。请解释出现此现象的原因。
(练习1出处：新教材必修第一册专题3综合评价88页第11题。推荐理由：通过实验现象探究离子反应的本质，将离子浓度减小这一微观变化通过灯泡亮度这一宏观现象表现出来，体现“宏观辨识”和“微观探析”这一素养。)
活动二：重难点突破
问题3：如何书写陌生离子方程式？
典例简析
[典型题例] 元素化合物在化工生产和环境科学中有着重要的用途。
(1)向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入稀NaOH溶液至过量，反应的离子方程式依次为____________、______________、____________。
(2)自然界中Cr主要以＋3价和＋6价形式存在。Cr2O中的Cr能引起细胞的突变，可以用亚硫酸钠在酸性条件下将Cr2O还原。写出反应的离子方程式：________________________。
(3)常温下，氰化钠(NaCN)能与过氧化氢溶液反应，生成一种酸式盐和一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，大大降低其毒性。写出该反应的离子方程式：________________________。
(4)已知M2O可与R2－作用，R2－被氧化为R的单质，M2O的还原产物中M显＋3价，又知c(M2O)＝0.3 mol·L－1的溶液100 mL可与c(R2－)＝0.6 mol·L－1的溶液150 mL恰好完全反应，则n等于________。
(典型题例出处：高三月考试题。推荐理由：本题考查多种元素在溶液中发生的离子反应，灵活运用陌生方程式书写规则是解答本题的关键)
[解析] (1)向NH4Al(SO4)2溶液中加入氢氧化钠溶液，OH－先与溶液中Al3＋反应生成氢氧化铝沉淀：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，再与NH反应生成—水合氨：NH＋OH－===NH3·H2O，最后过量的NaOH溶液溶解氢氧化铝：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。(2)用亚硫酸钠将＋6价的Cr还原为＋3价的铬，根据得失电子守恒，Cr2O与SO的物质的量之比是1∶3，反应的离子方程式为Cr2O＋3SO＋8H＋===2Cr3＋＋3SO＋4H2O。(3)常温下，氰化钠能与过氧化氢溶液反应，生成的酸式盐为碳酸氢钠，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体为氨气，NaCN中C元素显＋2价、N元素显－3价，所以反应中N元素化合价没有发生变化，C元素化合价由＋2→＋4、O元素化合价由－1→－2，结合得失电子守恒和原子守恒，该反应的离子方程式为CN－＋H2O2＋H2O===HCO＋NH3↑。(4)R2－被氧化为R的单质，R元素化合价由－2→0；M2O的还原产物中，M显＋3价，设M2O中M元素的化合价为＋x，M元素化合价由＋x→＋3。由得失电子守恒可知，0.15 L×0.6 mol·L－1×(2－0)＝0.1 L×0.3 mol·L－1×2×(x－3)，解得x＝6，(＋6)×2＋(－2)×n＝－2，则n＝7。
[答案] (1)Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
NH＋OH－===NH3·H2O
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
(2)Cr2O＋3SO＋8H＋===2Cr3＋＋3SO＋4H2O
(3)H2O2＋CN－＋H2O===HCO＋NH3↑
(4)7
[小结] 在陌生离子反应书写过程中，尤其是溶液中参与反应的离子较多时，首先应分清离子反应的先后顺序，然后再灵活运用得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒来配平方程式。
[练习2] 某强酸性无色溶液中可能含下表中的若干种离子。
阳离子 Mg2＋、NH、Ba2＋、Al3＋、Fe2＋
阴离子 SiO、MnO、Cl－、NO、SO
实验Ⅰ：取少量该溶液进行如下实验。
实验Ⅱ：为了进一步确定该溶液的组成，取100 mL原溶液，向该溶液中滴加1 mol·L－1的NaOH溶液，产生沉淀的质量与氢氧化钠溶液体积的关系如图所示。
回答下列问题：
(1)不进行实验就可以推断出，上表中的离子一定不存在的有________种。
(2)通过实验Ⅰ可以确定该溶液中一定存在的阴离子是________。
(3)写出实验Ⅱ的图像中BC段对应的离子方程式：__________________________。
(4)A点对应的固体质量为________g。
(5)该溶液中阴离子的浓度为________mol·L－1。
[例题2] 用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下：
已知：MnO2是一种两性氧化物；25℃时相关物质的Ksp见下表。
物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2
Ksp
回答下列问题：
(1)软锰矿预先粉碎的目的是 ，MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为 。
(2)保持BaS投料量不变，随MnO2与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，减小的原因是 。
(3)滤液I可循环使用，应当将其导入到 操作中(填操作单元的名称)。
(4)净化时需先加入的试剂X为 (填化学式)。再使用氨水调溶液的pH，则pH的理论最小值为_______(当溶液中某离子浓度时，可认为该离子沉淀完全)。
(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为 。
(例题2出处：2020年山东高考试题。推荐理由：将课堂内以思维活动为主的教学和工业的生产生活进行有机贯通、互相渗透，既增强课堂思维活动的模拟实践性，又提升学生学习化学的社会责任感。)
问题4：根据元素及其化合物之间的转化关系，完成思维导图。
示例：根据含S物质中元素化合价，建立思维导图如下图所示，书写正确的离子方程式。
活动三：巩固提升
1．下列指定反应的离子方程式正确的是
A．SO2与过量氨水反应：SO2＋NH3·H2O===NH＋HSO
B．FeCl3溶液与SnCl2溶液反应：Fe3＋＋Sn2＋===Fe2＋＋ Sn4＋
C．Cu与稀HNO3反应：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
D．用浓盐酸与MnO2制取少量Cl2：MnO2＋4H＋＋4Cl－MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
2．下列指定反应的离子方程式正确的是
A．将Cl2通入热的NaOH溶液：Cl2＋6OH－Cl－＋ClO＋3H2O
B．用醋酸除水垢：2CH3COOH＋CO===2CH3COO－＋H2O＋CO2↑
C．酸性FeSO4溶液长期放置发生变质：4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
D．向NH4HCO3溶液中加入过量NaOH溶液并加热：NH＋OH－NH3↑＋H2O
3．下列指定反应的离子方程式正确的是
A．Na与水反应：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑
B．用NaOH溶液吸收NO2：2NO2＋Na＋＋2OH－===NaNO3＋NO＋H2O
C．用MnO2和浓盐酸反应制备Cl2：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
D．NaHCO3溶液中加足量Ba(OH)2溶液：
2HCO＋Ba2＋＋2OH－===BaCO3↓＋CO＋2H2O
4．下列指定反应的离子方程式正确的是
A．用石墨作电极电解MgCl2溶液：2H2O＋2Cl－2OH－＋H2↑＋Cl2↑
B．过量的铁粉溶于稀硝酸：Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
C．用Na2S2O3溶液吸收水中的Cl2：4Cl2＋S2O＋5H2O===10H＋＋2SO＋8Cl－
D．SO2通入FeCl3溶液中：SO2＋Fe3＋＋2H2O===SO＋Fe2＋＋4H＋
5．下列指定反应的离子方程式正确的是
A．Fe与稀盐酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
B．向K2CO3溶液中通入过量SO2：CO＋2SO2＋H2O===CO2＋2HSO
C．在强碱溶液中NaClO与FeCl3反应生成Na2FeO4：
3ClO－＋2Fe3＋＋5H2O===2FeO＋3Cl－＋10H＋
D．用新制的Cu(OH)2检验乙醛中的醛基：
CH3CHO＋Cu(OH)2＋OH－CH3COO－＋Cu＋2H2O
6．(1) CaH2与水反应的化学方程式：___________________________________________。
(2) 利用强氧化剂过硫酸钠(Na2S2O8)氧化脱除NO(NO被氧化为NO)，可以消除污染。反应的离子方程式：______________________________________。
(3) 高铁酸钾(K2FeO4)被人们称为“绿色化学”净水剂。高铁酸钾在酸性至弱碱性条件下不稳定。工业上用KClO与Fe(NO3)3溶液反应制得K2FeO4，反应的离子方程式：__________________________________。
(4) 富氧条件下，H2还原NOx包括两个阶段：第一阶段为H2、NOx在催化剂作用下转变为H2O、N2、NH3；第二阶段NH3在载体酸的作用下生成NH，NH将NOx还原为N2。写出NO与O2的物质的量之比为1∶1时，NH与NO、O2反应生成N2的离子反应方程式：___________________________________________。
7． MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2实验，其流程如下：
(1) 第①步加稀H2SO4时，粗MnO2样品中的________(写化学式)转化为可溶性物质。
(2) 第②步反应的离子方程式并配平：
________＋ClO＋________——MnO2↓＋Cl2↑＋________。
[参考答案]
1．C
解析：A项，SO2与过量氨水生成(NH4)2SO3；B项，电荷不守恒；D项，MnCl2溶于水，应拆开。
2．C
解析：A项，电荷不守恒；B项，碳酸钙不能拆开；D项，向NH4HCO3溶液中加入过量NaOH溶液，NH和HCO均与OH－反应。
3．C
解析：A项，电荷不守恒；B项，NaNO3溶于水，应拆开；D项，NaHCO3溶液中加足量Ba(OH)2溶液生成BaCO3、NaOH和水。
4．C
解析：A项，石墨作电极电解MgCl2溶液生成Mg(OH)2、H2和Cl2；B项，过量铁粉与稀硝酸生成Fe2＋；D项，电荷不守恒、得失电子不相等。
5．B
解析：A项，Fe与稀盐酸生成Fe2＋和H2；C项，强碱性条件下离子方程式中不出现H＋；D项，新制Cu(OH)2与CH3CHO生成Cu2O。
6．(1) CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑
(2) 2NO＋S2O＋4OH－===2NO＋2SO＋2H2O
(3) 3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O
(4) 4NH＋2NO＋2O2===3N2＋6H2O＋4H＋
7．(1) MnO和MnCO3
(2) 5、Mn2＋、2、4、H2O、5、1、8、H＋
二、教学建议
1．复习课不是把学过的知识简单罗列、机械重复，而是把学过的知识进行归纳、分析、对比，达到在原有基础上进一步提高的目的。
2．注重学生是学习的主体，教师是学生学习的主导，充分调动学生的积极性、创造性才是高效的复习方式。
3．提供给学生更多反思和自我评价的机会及相互交流的机会，来提高全体学生的学习效率。
三、情境素材
哑泉
哑泉，口感颇甜的泉水，饮水过多便会中毒。中毒后的人会出现沙哑失声，最后慢慢死亡。
起源：三国时，诸葛亮为了擒拿南王孟获，率军南征至云南西洱河，遇四口毒泉，其中一口为哑泉。时逢天气好生炎热，人马饮用了哑泉水后，全都中毒，将士们都说不出话来。后来幸得一智者指教，复饮安乐泉水，“随即吐出恶涎，便能言语”。
本质：哑水是一种含铜盐的泉水，即硫酸铜(胆矾)的水溶液，称为胆水。哑泉中含有过多的铜盐，这些铜盐经过水中的氧化硫杆菌、氧化铁杆菌、氧化铁硫杆菌等微生物的氧化、分解，最初形成溶于水的硫酸铜。水中还包含着一些石膏微小结晶，这种石膏中过多的含了硫酸镁，导致人的声带和食道迅速脱水，导致短时间失声。
解毒：酸碱中和反应。加入碱性物质(如氢氧化钙)，使与之起化学反应生成不溶于水的氢氧化铜和微溶于水的硫酸钙沉淀。人在误饮哑水之后立即饮用一定量的碱性水，再对肠胃进行清理即可。万安溪安乐泉水里含有较多的一种物质，它能与硫酸铜发生化学反应，致使原来会被人体吸收的可溶性铜盐变成不溶性的氢氧化铜沉淀，而不再被人体吸收，从而达到解毒的功效，即“安乐泉解毒”。
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