1.通過(guò)離子反應(yīng)知識(shí)學(xué)習(xí),能分析和解決生產(chǎn)、生活中有關(guān)電解質(zhì)溶液的實(shí)際問(wèn)題。
2.通過(guò)滴定法原理學(xué)習(xí),理解運(yùn)用離子反應(yīng)進(jìn)行離子濃度測(cè)定的原理。
學(xué)習(xí)任務(wù)1 離子反應(yīng)的應(yīng)用

1.物質(zhì)檢驗(yàn)與含量測(cè)定
(1)離子的檢驗(yàn):可利用離子的特征反應(yīng)來(lái)檢驗(yàn)一些常見(jiàn)離子。
根據(jù)離子因性質(zhì)不同而在實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)的現(xiàn)象不同,可把檢驗(yàn)離子的方法歸納為三種類型:沉淀法、氣體法和顯色法。
續(xù) 表
(2)測(cè)定溶液中離子的濃度。
①沉淀滴定法:如溶液中的SO42-,用Ba2+將其轉(zhuǎn)化為BaSO4沉淀,然后稱量沉淀的質(zhì)量就可求得SO42-的物質(zhì)的量及其濃度。
②酸堿中和滴定法:強(qiáng)酸溶液中H+的濃度可以用已知準(zhǔn)確濃度的強(qiáng)堿溶液滴定求得。
③氧化還原滴定法:如溶液中MnO4-的濃度可用已知準(zhǔn)確濃度的Fe2+溶液滴定求得。
2.物質(zhì)的制備與純化
(1)物質(zhì)的制備。
①氯堿工業(yè)生產(chǎn)燒堿和氯氣:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。
②實(shí)驗(yàn)室制取CO2發(fā)生的離子反應(yīng):CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2↑。
(2)物質(zhì)的純化。
①制高純度的氯化鈉:除去其中少量的SO42-、Mg2+、Ca2+,需要的試劑及加入的正確順序是NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、鹽酸。
②除去污水中的重金屬離子:用沉淀劑將其轉(zhuǎn)化為沉淀而除去,達(dá)到凈水的目的。
3.生活中常見(jiàn)的離子反應(yīng)
(1)胃酸過(guò)多的治療。
①服用小蘇打片:離子方程式為H++HCO3-CO2↑+H2O。
②服用胃舒平:離子方程式為Al(OH)3+3H+Al3++3H2O。
(2)硬水的形成及軟化。
①含義:含有Ca2+、Mg2+較多的水。
②形成(暫時(shí)硬水)。
離子方程式為MgCO3+CO2+H2OMg2++2HCO3-,CaCO3+CO2+H2OCa2++2HCO3-。
③軟化方法。
a.加熱法:Ca2++2HCO3-CaCO3↓+CO2↑+H2O,Mg2++2HCO3-MgCO3↓+CO2↑+H2O。
b.加沉淀劑法:在硬水中加入Na2CO3等沉淀劑,離子方程式為Ca2++CO32-CaCO3↓,Mg2++CO32-MgCO3↓。
探究 離子檢驗(yàn)中的干擾及排除
問(wèn)題1:向某溶液中加入BaCl2溶液,產(chǎn)生了白色沉淀,則溶液中可能含有哪些離子?
提示:Ag+、SO42-、SO32-、CO32-、SiO32-等。
問(wèn)題2:若要檢驗(yàn)溶液中的SO42-,則應(yīng)該排除Ag+、SO32-、CO32-、SiO32-等的干擾。請(qǐng)問(wèn)如何排除這些干擾離子?
提示:可以先加足量鹽酸,若有Ag+、SiO32-則會(huì)形成沉淀,取上層清液,加入氯化鋇溶液產(chǎn)生白色沉淀即可檢出。若有SO32-、CO32-則會(huì)形成SO2、CO2,然后加入氯化鋇溶液產(chǎn)生白色沉淀即可檢出。
問(wèn)題3:某溶液含有SO32-、SO42-,若要檢出其中的SO42-,能否用加入Ba(NO3)2溶液,產(chǎn)生白色沉淀后加入稀HNO3沉淀不溶解來(lái)檢驗(yàn)?
提示:不能。因?yàn)镾O32-與Ba2+產(chǎn)生的BaSO3沉淀有還原性,會(huì)被HNO3氧化為BaSO4沉淀而不溶解。
問(wèn)題4:如何檢驗(yàn)含有SO32-的溶液中的SO42-?
提示:先加足量稀鹽酸,使SO32-轉(zhuǎn)化為SO2,然后加BaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀即可檢出。
離子檢驗(yàn)中排除干擾的基本方法
1.避開(kāi)干擾:例如檢驗(yàn)Fe2+一般是用先加KSCN溶液無(wú)現(xiàn)象、再加氯水變紅色。若有Fe3+則對(duì)此法會(huì)造成干擾。此時(shí)我們可以不用此法,而改用KMnO4檢驗(yàn)。
2.排除干擾:利用離子反應(yīng),把干擾離子轉(zhuǎn)化為沉淀過(guò)濾除掉或取上層清液檢驗(yàn),或轉(zhuǎn)化為氣體逸出等方法。
1.海洋中有豐富的礦產(chǎn)、水產(chǎn)和能源等資源,如圖所示為海水利用的部分過(guò)程。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( B )
A.過(guò)程①中按Na2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液的順序加入試劑,可除去粗鹽中的Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質(zhì)離子
B.氯堿工業(yè)的產(chǎn)品可以用于生產(chǎn)漂白粉
C.過(guò)程③中,NaBr反應(yīng)得電子
D.過(guò)程③④⑤中,溴元素均被氧化
解析:試劑添加順序中,Ba2+最后無(wú)法被除去,加入藥品的正確順序應(yīng)該為BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→過(guò)濾后加鹽酸,除去過(guò)量的Na2CO3和NaOH,A錯(cuò)誤;氯堿工業(yè)中電解飽和NaCl溶液,反應(yīng)產(chǎn)生NaOH、Cl2、H2,Cl2與石灰乳發(fā)生反應(yīng)可以制得漂白粉,B正確;過(guò)程③中,NaBr與Cl2反應(yīng),Br-失去電子被氧化為Br2,C錯(cuò)誤;在過(guò)程④中Br2得到電子被還原為HBr,D錯(cuò)誤。
2.(2021·上海嘉定期中)某溶液中可能含有H+、NH4+、Fe2+、SO42-、CO32-、Br-,且物質(zhì)的量濃度相同。取樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果是①測(cè)得溶液pH=2;②加入氯水,溶液顏色變深。對(duì)原溶液描述錯(cuò)誤的是( A )
A.一定含有Fe2+
B.一定含有Br-
C.可能同時(shí)含有Fe2+、Br-
D.一定不含NH4+
解析:某溶液中可能含有H+、NH4+、Fe2+、SO42-、CO32-、Br-,且物質(zhì)的量濃度相同。①雖然銨根離子水解呈酸性,但水解程度微弱,且離子的物質(zhì)的量濃度相同,則測(cè)得溶液pH=2,說(shuō)明存在H+,不存在CO32-;②加入氯水,溶液顏色變深,則有Fe2+被氧化為Fe3+或Br-被氧化為Br2;若溶液中含有Fe2+、H+,離子物質(zhì)的量濃度相同,根據(jù)溶液呈電中性可知,同時(shí)存在SO42-、Br-,不存在銨根離子;若溶液中含有Br-、H+,符合離子物質(zhì)的量濃度相同、溶液呈電中性,其他離子可以不存在;若溶液中含有Fe2+、Br-、H+,離子物質(zhì)的量濃度相同,根據(jù)溶液呈電中性可知,同時(shí)存在SO42-,則不存在銨根離子。綜上,一定含有Br-、H+,Fe2+與SO42-可以同時(shí)存在,也可以同時(shí)不存在,一定不存在NH4+、CO32-。若溶液中只含有Br-、H+,也滿足題述現(xiàn)象,A錯(cuò)誤;據(jù)分析,一定含有Br-,B正確;據(jù)分析,可能同時(shí)含有Fe2+、Br-、H+、SO42-,C正確;據(jù)分析,一定不含NH4+,D正確。
3.(2021·河南洛陽(yáng)階段練習(xí))下列目標(biāo)物質(zhì)的除雜方法中,不能達(dá)到相應(yīng)目的的是( A )
解析:NaHCO3固體受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳,故NaCl固體中仍然混有碳酸鈉固體,不能達(dá)到除雜的目的,故A符合題意;先通過(guò)飽和NaHSO3溶液,HCl與NaHSO3反應(yīng)生成二氧化硫氣體,再通過(guò)濃硫酸,除去水蒸氣,故能達(dá)到除雜的目的,故B不符合題意;MgSO4與NaOH反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和硫酸鈉,過(guò)濾,除去氫氧化鎂沉淀,向?yàn)V液中加適量硫酸,中和過(guò)量的NaOH,能達(dá)到除雜的目的,故C不符合題意;CuSO4與鐵粉反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅單質(zhì),過(guò)濾,除去銅和過(guò)量的鐵粉,能達(dá)到除雜的目的,故D不符合題意。
離子推斷要堅(jiān)持四項(xiàng)原則
(1)肯定性原則:據(jù)現(xiàn)象推斷肯定存在或肯定不存在的離子。
(2)互斥性原則:如溶液中含有Ba2+,則不存在大量的SO32-、CO32-等。
(3)進(jìn)出性原則:要注意所加試劑引入什么離子,是否造成干擾。
(4)守恒原則(電中性原則):陽(yáng)離子和陰離子同時(shí)存在于溶液中且正、負(fù)電荷總量相等。
學(xué)習(xí)任務(wù)2 酸堿中和滴定

1.概念和原理
(1)概念:是利用中和反應(yīng),用已知濃度的強(qiáng)酸(或強(qiáng)堿),確定待測(cè)強(qiáng)堿(或強(qiáng)酸)溶液的濃度的實(shí)驗(yàn)方法。
(2)原理:在中和反應(yīng)中,酸提供的H+與堿提供的OH-之間的物質(zhì)的量相等。即c(H+)·V(酸)=c(OH-)·V(堿),則c(H+)=c(OH-)·V(堿)V(酸)或c(OH-)=c(H+)·V(酸)V(堿)。
2.主要儀器使用
(1)儀器:滴定管、膠頭滴管、滴定管架(鐵架臺(tái)和蝴蝶夾)、錐形瓶、燒杯。
儀器a是酸式滴定管,儀器b是堿式滴定管。
(2)滴定管的使用方法。
3.主要試劑
待測(cè)液、標(biāo)準(zhǔn)液、指示劑(一般用酚酞或甲基橙)。
4.實(shí)驗(yàn)操作
(1)實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作。
(2)滴定。
(3)終點(diǎn)的判斷:等到滴入最后半滴標(biāo)準(zhǔn)液,指示劑變色,且在半分鐘內(nèi)不變回原色,視為滴定終點(diǎn)并記錄標(biāo)準(zhǔn)液的體積。
(4)數(shù)據(jù)處理:為減少實(shí)驗(yàn)誤差,滴定時(shí),要求重復(fù)實(shí)驗(yàn)2～3 次,求出所用標(biāo)準(zhǔn)液體積的平均值,然后再計(jì)算待測(cè)液的物質(zhì)的量濃度。
滴定分析法,就是將一種已知其準(zhǔn)確濃度的試劑加到被測(cè)物質(zhì)溶液中,直到化學(xué)反應(yīng)完全為止,然后根據(jù)所用試劑的濃度和體積求算被測(cè)物質(zhì)的含量。在滴定過(guò)程中使用的已知準(zhǔn)確濃度的試劑,稱為標(biāo)準(zhǔn)溶液或滴定劑。被測(cè)的物質(zhì),稱為試樣。我們可以根據(jù)反應(yīng)物與產(chǎn)物發(fā)生易于觀察的變化(如顏色的改變、沉淀的生成等)來(lái)確定恰好完全反應(yīng)的終點(diǎn),即化學(xué)計(jì)量點(diǎn)。
探究1 指示劑變色與滴定終點(diǎn)判定
問(wèn)題1:什么叫化學(xué)計(jì)量點(diǎn)?什么叫滴定終點(diǎn)?
提示:酸堿完全中和的pH叫化學(xué)計(jì)量點(diǎn),強(qiáng)酸堿滴定pH=7時(shí)是理論上反應(yīng)完全的點(diǎn)。所以強(qiáng)酸堿滴定“化學(xué)計(jì)量點(diǎn)”是pH=7。因?yàn)榻柚甘緞┡袛喾磻?yīng)終點(diǎn),指示劑變色點(diǎn)即為滴定終點(diǎn)。
問(wèn)題2:什么是滴定突躍?
提示:化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前后±0.1%的pH范圍內(nèi),往往pH變化劇烈,其圖像表現(xiàn)為“直線拉升”。此現(xiàn)象叫滴定突躍,此范圍叫突躍范圍。
例:
問(wèn)題3:指示劑選擇依據(jù)是什么?
提示:理論上指示劑變色范圍在突躍范圍內(nèi)即可選擇。
問(wèn)題4:指示劑滴定終點(diǎn)變色如何確定?
提示:變色點(diǎn)越接近“化學(xué)計(jì)量點(diǎn)”越好。比如強(qiáng)酸滴定強(qiáng)堿,用酚酞作指示劑。酚酞pH10.0為紅色。會(huì)出現(xiàn)兩次變色,第一次是在pH=10附近,由紅色變淺紅色,第二次是在pH=8.2附近,由淺紅色變無(wú)色。顯然8.2更靠近“化學(xué)計(jì)量點(diǎn)”且顏色變化也更明顯。所以滴定終點(diǎn)是由淺紅色變無(wú)色。
探究2 滴定過(guò)程誤差分析
以NaOH溶液滴定未知濃度的鹽酸為例。假設(shè)NaOH溶液的濃度為0.1 ml·L-1,滴定過(guò)程所取的鹽酸體積為10 mL,消耗的NaOH溶液體積為 20 mL,待測(cè)鹽酸的濃度記為c待。
問(wèn)題5:如何計(jì)算待測(cè)液的濃度?
提示:根據(jù)HCl+NaOHNaCl+H2O,20×10-3 L×0.1 ml·L-1=10×10-3 L×c待,c待=0.2 ml·L-1。
問(wèn)題6:假定待測(cè)液取用量多于10 mL,此時(shí)滴定過(guò)程消耗NaOH溶液體積比20 mL大還是小?此時(shí)如何計(jì)算c待?測(cè)量結(jié)果比原來(lái)高還是低?
提示:此時(shí)消耗氫氧化鈉溶液體積大于20 mL,比如是 21 mL,而計(jì)算時(shí)由于不知道待測(cè)液取用量偏大,仍然用10 mL進(jìn)行計(jì)算,c待=0.21 ml·L-1>0.2 ml·L-1,測(cè)量結(jié)果偏高。
問(wèn)題7:假定所配NaOH標(biāo)準(zhǔn)液濃度高于0.1 ml·L-1,此時(shí)滴定過(guò)程消耗NaOH溶液體積比20 mL大還是小?此時(shí)如何計(jì)算c待?測(cè)量結(jié)果比原來(lái)高還是低?
提示:此時(shí)消耗氫氧化鈉溶液體積小于20 mL,比如是 18 mL,而計(jì)算時(shí)不知道標(biāo)準(zhǔn)液濃度偏高,仍然用0.1 ml·L-1進(jìn)行計(jì)算,c待=0.18 ml·L-1

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