资源简介

专题1 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及其发生的条件，能从离子反应的角度分析溶液的性质，如酸碱性、导电性等。
2．能检验溶液中的Fe3+、NH4+、CO32-、Cl-、SO42-等离子，能根据离子的特征反应和干扰因素选取适当的检验试剂。
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。
4．学习研究离子的性质、探究反应规律，进行物质分离、检验和制备等不同类型化学实验及探究活动的核心思路与基本方法。
二、在高中化学教材体系中的地位
离子反应是高中化学重要基础内容之一，在中学化学中占有很重要的地位。
从课程结构看，离子反应是必修教材中的化学基础知识点之一，还涉及选择性必修课程模块1中的水溶液中的反应。理解离子反应实质和规律，对水溶液中的化学反应的研究具有实际意义。
从整个中学化学教学内容来看，要学习许多重要的元素及其化合物的知识，凡涉及到溶液中的反应一般都是离子反应。只有让学生掌握离子反应的基本概念，离子共存的条件、离子的检验与推断，才能加深对这些反应实质的理解。
三、思维导图
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蓝色钴玻璃片
先加稀盐酸
再加入BaCl2
硝酸酸化的
AgNO3溶液
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3课时 离子共存、检验与推断(1课时)
一、教学流程
活动一：构建知识体系
问题1：简述离子不能共存的原因？
[例题1] 某河道两旁有甲乙两厂，它们排放的工业废水中含有K＋、Ag＋、Fe3＋、Cl－、OH－、NO3-六种离子，甲厂的废水明显呈碱性，
(1)甲厂废水中所含的三种离子是____、____、____。
(2)乙厂的废水中含有另外三种离子，如果加一定量________(填“活性炭”“硫酸亚铁”或“铁粉”)，
(3)可以回收其中的金属________(填元素符号)。
(4)另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，可以使废水中的______转为沉淀 ，经过滤后的废水主要含________，可用来浇灌农田。
[归纳总结]
(一)离子共存
几种离子在同一溶液中能大量共存，就是指离子间 。
(二)离子不能共存的分类
1．复分解反应：
(1)生成难电离物质或生成气体及挥发性物质的离子不能大量共存
离子 不能大量共存的离子
H＋ 、 、 、 、 、 、 、 、NO、PO、C6H5O－等
HCO、HSO、HC2O、HS－、HPO、H2PO等
OH－
OH－ NH4+、
、 、HC2O、HS－、HPO、H2PO等
(2)生成沉淀或微溶物的离子不能大量共存
离子 不能大量共存的离子
Ba2＋、Ca2＋ 、 、 、 、PO等
Ag＋ 、 、 、 、PO、S2－等
H＋ AlO、 、等
S2－ Zn2＋、Fe2＋、Pb2＋、Cu2＋ 、Ag＋等
CO 、 、Mg2＋、Pb2＋、Zn2＋、Cu2＋ 、Fe2＋、Ag＋等
OH－ 、 、 、 、Al3＋、Zn2＋等
AlO HCO、HSO等
2．氧化还原反应
常见的因氧化还原反应不能大量共存的离子(“√”表示能反应“×”表示不能反应)
S2－(HS－) SO(HSO) I－ Fe2＋ Br－ Cl－
MnO/H＋
Cr2O/H＋
ClO－
NO(H＋)
Fe3＋
3．络合反应：Fe3+与SCN-、苯酚
Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等与NH3·H2O
4．双水解：
阳离子 阴离子
Al3＋ 、 、AlO、S2－、HS－、SiO、ClO－、C6H5O－等
Fe3＋ 、 、 、SiO、ClO－、C6H5O－等
NH AlO、SiO等
(三)离子共存的限定条件
溶液 限定条件表述
溶液 ①使紫色石蕊变红。②使甲基橙变红。③常温下pH＝1。④常温下>1的溶液。⑤常温下＜1×10－7 mol/L的溶液。⑥常温下>1×10－7 mol/L的溶液
溶液 c(H＋)＝的溶液
溶液 ①使紫色石蕊变蓝。②使酚酞变红。③常温下pH＝13。④常温下＜1的溶液。⑤常温下>1×10－7 mol/L的溶液。⑥常温下＜1×10－7 mol/L的溶液
溶液 ①常温下由水电离出的c(H＋)<1×10－7 mol/L的溶液。②与Al反应能放出H2的溶液(酸性溶液中不含有 )
问题2：检验溶液中的Fe3+、NH4+、CO32-、Cl-、SO42-
离子 操作 现象 干扰离子或操作
Na+ 用洁净的铂丝蘸取少量待测液于酒精灯火焰上灼烧
K+ 用洁净的铂丝蘸取少量待测液于酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃片 Na+
NH4+ 取少量待测液于试管中，加入NaOH溶液， ，用 置于试管口 是否加热试纸的选择
Fe3+ 向待测液中加入KSCN溶液
Fe2+ 先向待测液中加入 ，无现象，再滴加 步骤颠倒
SO42- 取少量待测液于试管中，先加入 ，无现象，再加入 CO32-、SO32-、Ag+
Cl- 取少量待测液于试管中，加入 CO32-
CO32- 取少量待测液于试管中，向其中滴加将产生的 气体通入 SO32-、HSO3-不能排除HCO3-
[练习1] 解释下列现象产生的原因，说明溶液中含有的离子。
(1)用铂丝蘸取某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色
(2)向某溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象；再滴加氯水后，溶液变成红色
(3)某溶液中加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，无明显现象，再滴加AgNO3溶液，有白色沉淀生成
(4)向溶液X中先滴加稀硝酸，再滴加BaCl2溶液，出现白色沉淀
(5)向某盐溶液中滴加盐酸，将产生的气体通入品红溶液，品红溶液褪色
(6)向某溶液中加入BaCl2溶液，无明显现象，再加稀盐酸，有无色且能使澄清石灰水变浑浊的气体产生
(练习1出处：高考模拟题汇编。推荐理由：通过具体的问题情境，探究常见离子的检验，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：真实情境中，如何检验离子？
典例简析
[典型题例] )氯化镍(NiCl2·6H2O)常用于电镀、陶瓷等工业，某实验室以单质Ni为原料制取氯化镍的实验步骤如下：
将所得NiSO4溶液与NaHCO3溶液混合反应得到NiCO3·Ni(OH)2沉淀，过滤，洗涤。
①沉淀反应的离子方程式为____________________________________。
②检验NiCO3·Ni(OH)2沉淀是否洗涤完全的方法是____________________。
(典型题例出处：2019·苏州期末试题。推荐理由：本题考查学生在具体的情境中对SO42—的检验，培养了学生灵活应用所学知识的能力)
[解析] 生成NiCO3·Ni(OH)2沉淀同时有Na2SO4生成，检验沉淀是否洗涤干净，可以检验最后一次洗涤液中是否有SO42。
[答案] ①2Ni2＋＋4HCO===NiCO3·Ni(OH)2↓＋3CO2↑＋H2O
②取最后一次洗涤液，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若无明显现象则已洗涤干净
[例题2] 某化学小组在实验室模拟用软锰矿(主要成分MnO2，杂质为铁及铜的化合物等)制备高纯碳酸锰，实验过程如下：
已知：①“浸锰”操作，主要反应原理为：MnO2＋SO2===MnSO4(铁浸出后，过量的SO2会将Fe3＋还原为Fe2＋)；
②生成相应氢氧化物的pH：
物质 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 Cu(OH)2
开始沉淀pH 2.7 7.6 8.3 4.7
完全沉淀pH 3.7 9.6 9.8 6.7
③MnCO3在100 ℃时开始分解；
④Ksp[MnS]＝2×10－10; Ksp[CuS]＝6.3×10－36。
(1)加入NaHCO3溶液后发生反应的化学方程式是_______________________；
该步骤控制溶液的碱性不过强的理由____________________________。
(2)请设计从粗MnCO3产品到纯MnCO3的实验方案____________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(实验中必须使用的试剂：蒸馏水、盐酸、氯化钡溶液，除常用实验仪器外必须使用的仪器：真空干燥器)。
(例题2出处：高三调研试卷。推荐理由：本题考查学生在具体的情境中对溶液成分的分析，结合具体的实验操作，考察了学生提取信息、运用信息的能力，突出了“证据推理与模型认知”的核心素养；同时应用具体的化工情境，让学生从问题和假设出发，依据探究目的，设计探究方案，运用实验等方法进行实验探究，突出“科学探究与创新意识”的核心素养。)
活动三：巩固提升
1．制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的实验中，需对过滤出产品的母液(pH<1)进行处理。室温下，分别取母液并向其中加入指定物质，反应后的溶液中主要存在的一组离子正确的是
A．通入过量Cl2：Fe2+、H+、NH4+、Cl－、SO42－
B．加入过量NaClO溶液：NH4+、Fe2+、H+、SO42－、ClO－
C．加入过量NaOH溶液：Na+、Fe2+、NH4+、SO42－、OH－
D．加入过量NaClO和NaOH的混合溶液：Na+、SO42－、Cl－、ClO－、OH－
2．利用废旧镀锌铁皮制备Fe3O4胶体粒子的流程图如下：
已知：Zn溶于强碱时生成 [Zn(OH)4] 2－。
下列有关说法正确的是
A．“酸溶”的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋＝Fe 3＋＋3H2O
B．“氧化”时发生的离子方程式为：2Fe2++H2O2=2Fe3++2OH-
C．“氧化”后溶液中所存在的离子有：H+、Fe2+、Fe3+、SO
D．Fe3O4胶体粒子可通过过滤操作得到
3．铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]是分析化学常用基准试剂，其制备过程如下。下列分析不正确的是
A．过程Ⅰ反应：2NH4HCO3＋Na2SO4=2NaHCO3↓＋(NH4)2SO4
B．检验溶液B中阴离子的试剂仅需BaCl2溶液
C．若省略过程Ⅱ，则铵明矾产率明显减小
D．向铵明矾溶液中逐滴加入NaOH溶液并加热，先后观察到：刺激性气体逸出→白色沉淀生成→白色沉淀消失
[参考答案]
1．D
解析：A．Cl2具有强氧化性，能将Fe2+氧化为Fe3+，Fe2+不存在，错误；B． ClO－具有强氧化性，能将Fe2+氧化为Fe3+，Fe2+不存在，错误；C． Fe2+和OH－反应生成氢氧化亚铁沉淀，NH4+、与OH－反应生成一水合氨，Fe2+、NH4+不存在，错误；D．组内离子可能在溶液中存在，正确。
2．C
解析：A．碱溶时铁不会发生反应，所以酸溶时，反应物是铁而不是氢氧化铁，错误；B．氧化时，发生反应是在酸性条件下，错误；C．适量的H2O2，溶液中有Fe2+，正确；D．胶体与溶液都可以透过滤纸，错误。
3．D
解析：A项，过程1是利用相同温度下，NaHCO3的溶解度远小于NH4HCO3,硫酸钠和硫酸铵，碳酸氢铵与硫酸钠发生复分解反应，析出溶解度较小的NaHCO3，正确；B项，滤液A中含有硫酸根离子和未反应的碳酸氢根离子，加入硫酸调节pH值，只需检验SO，正确；C项，省略过程，会使溶液B中混有碳酸氢根离子，与铝离子发生双水解反应，铵明矾产率下降，正确；D项，铝离子优先反应，先有白色沉淀，错误
二、教学建议
1．离子共存题是高考中的常见题型，是每年必考的题型，常以选择题的形式判断，在某种条件下，各种离子能或不能大量共存，命题发展趋势是增加限制条件，定性中有定量，教学中有必要将离子共存进行分类教学。
2．结合离子间能否反应来分析判断物质的成分却是一大难点，因为它综合了元素化合物的大部分知识，且题型变化多端，思维强度大，往往借助离子不共存来肯定一方的同时否定另一方，同时溶液的颜色酸碱性等也渗透其中，教学中注意对隐含条件的挖掘，对信息的处理和分析。
3．由于离子反应与工农业生产日常生活科学实验有密切联系，展望他们之间的融合会成为今后命题的热点，随着污染已成为社会问题，污水中的离子反应担负着变废为宝的重担，必将在综合考试中担当重要角色。
三、情境素材
补铁剂中的铁元素
1．硫酸亚铁：含铁量20%
适应症：用于慢性失血(月经过多、慢性消化性出血、子宫肌瘤出血、钩虫病失血等)、营养不良、妇女妊娠期、儿童生长发育期引起的缺铁性贫血。
制剂：有硫酸亚铁维生素复合物片。含有硫酸亚铁、维生素B12、维生素B6、维生素B2、维生素B1、泛酸钙、烟酰胺、维生素C。
推荐理由：既可用于原因明确的缺铁性贫血又能补充B族维生素。
成人常规剂量，每日口服给药一次，每次1片，疗程为4～6周
2．乳酸亚铁：含铁量19%
适应症：用于预防和治疗各种原因引起的缺铁性贫血，如慢性失血、钩虫病、蛋白质-能量营养不良等。
药品特色：乳酸亚铁的口服吸收率高，对胃肠道黏膜的刺激比硫酸亚铁轻。
乳酸亚铁制剂种类包括片剂、胶囊剂、糖浆剂，适合不同个体选用适宜的剂型。
联合用药：乳酸亚铁片+维生素C+复方阿胶浆
搭配理由：维生素C可以使三价铁还原成二价铁，或与铁形成络合物，有利于铁的吸收。复方阿胶浆补气养血。用于气血两虚，头晕目眩，心悸失眠，食欲不振及贫血。
3．葡萄糖酸亚铁：含铁量12%
适应症：用于各种原因引起的缺铁性贫血，特别是儿童生长发育期的缺铁性贫血。
制剂有片剂、胶囊剂、糖浆剂。
药品特色：葡萄糖酸亚铁对胃肠道刺激性小，作用温和、铁利用率高，起效快。
4．富马酸亚铁：含铁量32.9%
适应症：同葡萄糖酸亚铁
药品特色：富马酸亚铁含铁量高，起效快，胃肠道不良反应较少。
5．右旋糖酐铁：含铁量为27%～30%
药品特色：右旋糖酐铁在肠道中能以分子形式完整地被吸收，且吸收率较高，补铁效果更有保证。
推荐理由：剂型有颗粒剂，具有很好的溶解性，少量温水即可快速溶解，口感好，无刺激性气味，特别适合儿童缺铁性贫血的治疗，服用方便。
6．琥珀酸亚铁：含铁量为35%
适应症：同葡萄糖酸亚铁
药品特色：琥珀酸亚铁口服后吸收平稳，生物利用度高，对胃肠道黏膜刺激性明显轻于硫酸亚铁。
7．多糖铁复合物：含铁量46%
适应症：同葡萄糖酸亚铁
药品特色：多糖铁复合物可迅速提高血铁和血红蛋白水平，在消化道中以分子形式被吸收，吸收率不低于硫酸亚铁，并且吸收率不受胃酸减少、食物成分的影响，对胃肠道黏膜无刺激和腐蚀作用，避免了消化道的不良反应。
推荐理由：多糖铁复合物制剂有胶囊剂，特别适合有消化道溃疡，又伴缺铁性贫血的患者服用。含铁量高，口服次数少(每日1次)，补铁效果好。
铁剂搭配用药方案
(1)维生素C作为还原剂可促进铁转化成2价铁，或与铁形成络合物，从而促进铁的吸收，所有口服铁剂应同时合用维生素C，儿童可推荐维生素C咀嚼片或泡腾片。
(2)缺铁性贫血患者在补充铁剂同时，联合服用复方阿胶浆、当归补血颗粒等补血药品，可同时补铁补血，增强疗效。
离子
检验
Na+
干扰离子或错误操作
K+
Na+
NH4+
是否加热、试纸选择
Fe3+
Fe2+
试剂添加步骤颠倒
SO42-
Ag+、SO32-、CO32-
Cl-
CO32-
CO32-
SO32-、HSO32-、
不能排除HCO32-
沉淀
气体
复分解反应
离子反应
弱电解质
氧化性：MnO4-(H+)、ClO-、(H+)NO3-、H2O2
离子
共存
氧化还原反应
还原性：S2-、SO32-、I-、Fe2+
离子推断
络合反应：Fe3+与SCN-、苯酚
Cl-
双水解反应：
Fe3+与CO32-、HCO3-
Al3+与CO32-、HCO3-、AlO2-
7

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