高中人教版 (2019)第二节 离子反应导学案及答案

2022-2023学年高一化学同步学习高效学与练（自主学案）

第一章  物质及其变化

第二节  离子反应

第2课时  离子反应

课程学习目标

1．了解离子反应的概念，利用实验探究离子反应发生的条件。

2．能够书写常见的离子方程式，并能进行正误判断。

3．结合电解质知识，掌握常见离子能否大量共存的判断方法。

学科核心素养

1．通过对“离子反应”的学习，培养科学探究与创新意识。

2．通过对“离子方程式”的学习，培养证据推理和模型认知能力。

3．通过对“离子共存知识”的学习，培养证据推理能力。

【知识回顾】

1．复分解反应是指两种化合物互相          成分，生成另外两种化合物的反应，其发生的条件为          、

          或          。

2．写出a.H2SO4　b．NaOH　c．BaCl2在水溶液中的电离方程式：

a．H2SO4===                    ；

b．NaOH===                    ；

c．BaCl2===                    。

(1)a和b两溶液混合后发生反应的化学方程式为                                        ；

(2)a和c两溶液混合后发生反应的化学方程式为                                        ；

(3)b和c两溶液混合                    (填“能”或“不能”)发生复分解反应，

原因是                                                            。

【答案】

1.交换；生成沉淀、放出气体、生成水

2.2H＋＋SO；   Na＋＋OH－；   Ba2＋＋2Cl－

H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O  ；   H2SO4＋BaCl2===2HCl＋BaSO4↓

不能；二者混合无气体、沉淀或水生成

【新知学习】

一．离子反应

1.向盛有2mL Na2SO4溶液的试管里加入2mLBaCl2溶液，出现白色沉淀。

原因：Ba2＋和SO42－生成BaSO4沉淀

发生化学反应：BaCl2＋Na2SO4===BaSO4↓+2NaCl

从微观角度看，其实质是：   Ba2＋＋SO===BaSO4↓ ，  Na+   离子和  Cl-   离子没有参与反应。

2.电解质溶于水后，电离成为自由移动的离子。因此，电解质在溶液中的反应一定与   离子   有关。

（1）离子反应概念：     有离子参加或有离子生成的反应       称为离子反应。

 电解质溶液的反应实质上就是电离出的某些离子之间的反应。

二．离子方程式

1.离子方程式概念：   用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子叫离子方程式     。

2.书写步骤(以氯化钡与硫酸钠溶液反应为例)：

—正确书写反应的化学方程式：__BaCl2＋Na2SO4===BaSO4↓＋2NaCl__

—把__易溶于水且易电离__的物质拆成离子的形式：__Ba2＋＋2Cl－＋2Na＋＋SO===BaSO4↓＋2Na＋＋2Cl－__。

—删去方程式两边__不参加反应__的离子__SO＋Ba2＋===BaSO4↓__

—

【点拨】不参加反应的离子指方程式两边完全相同的离子。

3.意义：

【结论】强酸与强碱发生中和反应的实质是，强酸电离出的__H＋__与强碱电离出的__OH－__结合生成__H2O__。

离子方程式不仅可以表示__某个具体的化学反应__，还可以表示__同一类型的离子反应__。

三．离子反应的类型及发生反应的条件

1．类型：复分解反应和置换反应等。

2．离子反应条件的探究实验：

三个实验中发生反应的离子方程式分别是

①__Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓__

②__H＋＋OH－===H2O__

③__CO＋2H＋===CO2↑＋H2O__

3．复分解反应类离子反应的发生条件：

【知识进阶】

一．离子方程式的书写及正误判断

【问题探究】

1.H＋＋OH－===H2O能表示所有的强酸和强碱发生的反应吗？

不能。如H2SO4与Ba(OH)2反应除H＋和OH－生成H2O外，Ba2＋与SO反应还生成BaSO4沉淀，故其离子方程式为Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4↓＋2H2O。

2．根据复分解反应发生的条件分析离子反应发生后的结果是什么？

复分解反应发生的条件是生成沉淀、放出气体或生成水(具备上述条件之一即可)；因此离子反应发生后导致溶液中某些离子浓度明显减小。

【知识归纳总结】

1．书写离子方程式的拆分原则：

(1)常见物质的拆分原则

(2)微溶物的书写原则

微溶物的澄清溶液要写成离子形式；呈浑浊状态或沉淀时要写成化学式，如澄清石灰水表示为“Ca2＋＋2OH－”，而石灰乳表示为“Ca(OH)2”。

2．离子方程式的正误判断：

(1)看是否符合反应的客观事实。

如铁与稀硫酸反应：

(2)看反应是否符合拆写原则。

如碳酸钙与盐酸反应：

(3)看是否符合质量守恒、电荷守恒。

如铝和盐酸反应：

电荷不守恒

(4)看是否漏掉离子反应。

如CuSO4和Ba(OH)2溶液反应：

【点拨】容易出现错误的几类物质的改写

(1)多元弱酸的酸式酸根离子不能拆开写，如NaHCO3不能拆写成Na＋、H＋和CO，应拆写成Na＋和HCO。

(2)浓硫酸作为反应物不能拆开写，应写成化学式；浓盐酸、浓硝酸拆成离子形式。

(3)在溶液中的NaHSO4应拆写成Na＋、H＋和SO。

【典例1】下列反应的离子方程式书写不正确的是（   ）

A. 金属钠与水：2Na+2H2O= 2Na十＋2OH一＋H2↑

B. 氯化钠溶液与硝酸银溶液：Cl一＋Ag+=AgC1↓

C. 稀盐酸与碳酸钙：CaCO3+2H+=Ca2+ +CO2↑+H2O

D. 稀硫酸与氢氧化钡溶液：H++SO42一＋Ba2++OH一=H2O+BaSO4↓

【答案】D

【解析】

A. 金属钠与水反应的离子方程式：2Na+2H2O= 2Na+＋2OH一＋H2↑，故A正确；

B. 氯化钠溶液与硝酸银溶液反应的离子方程式：Cl－＋Ag+=AgC1↓，故B正确；

C. 稀盐酸与碳酸钙反应的离子方程式：CaCO3+2H+=Ca2+ +CO2↑+H2O，故C正确；

D. 稀硫酸与氢氧化钡溶液反应的离子方程式：2H++SO42－＋Ba2++2OH－=2H2O+BaSO4↓，故D错误；

答案：D。

〔变式训练1〕下列离子反应方程式正确的是（    ）

A. 铁与稀硫酸反应：2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑

B. 向澄清的石灰石中通入过量二氧化碳：CO2+Ca2++2OH-=CaCO3↓+H2O

C. 用醋酸除水垢：2CH3COOH+CaCO3=Ca2++2CH3COO-+H2O+CO2↑

D. 氢氧化钡溶液与稀硫酸混合：Ba2++SO42-=BaSO4↓

【答案】C

【解析】

A. 铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，A错误；

B. 向澄清的石灰石中通入过量二氧化碳生成碳酸氢钙，B错误；

C. 水垢中含有碳酸钙，用醋酸除水垢方程式为：2CH3COOH+CaCO3＝Ca2++2CH3COO-+H2O+CO2↑，C正确；

D. 氢氧化钡溶液与稀硫酸混合生成硫酸钡沉淀和水，D错误。

答案选C。

二．离子共存的判断

【问题探究】

1.强酸性和强碱性溶液中，NH、Cu2＋、Cl－、NO、HCO、CO都能大量共存吗？

NH、Cu2＋都能与OH－反应，CO能与H＋反应，HCO既与OH－反应，又与H＋反应，故只有Cl－、NO在强酸性和强碱性溶液中都能大量共存。

2．某溶液中加入紫色石蕊试液显红色，则该溶液中可能含有K＋、CO吗？

可能有K＋，但没有CO。溶液中加入紫色石蕊试液显红色说明溶液显酸性，则不可能含有CO，因为发生反应CO＋2H＋===CO2↑＋H2O。

【知识归纳总结】

1．离子反应的常见类型：

(1)复分解反应生成沉淀或气体或H2O

(2)碱性氧化物(如CuO)与酸反应

(3)酸性氧化物(如CO2)与碱反应

(4)活泼金属(如Zn)与酸反应

(5)金属(如Zn)与盐(如CuSO4)的反应

2．离子反应的应用：

(1)检验离子：如向某溶液中加入稀硝酸后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成，则证明溶液中有Cl－。离子方程式为Ag＋＋Cl－===AgCl↓。

(2)判断离子能否大量共存：

a.无限定条件下的离子共存

离子间发生复分解反应

①生成难电离物质(水、弱酸、一水合氨等)的离子不能大量共存。

如：H＋与CH3COO－、CO、HCO3－、S2－、SO等生成弱酸不能大量共存；OH－与NH(稀溶液)生成弱碱不能大量共存；H＋与OH－生成水不能大量共存。

②生成难溶物或微溶物的离子不能大量共存。

如：Ba2＋、Ca2＋ 与 CO、SO 、SO 生成难溶物或微溶物不能大量共存。

③生成气体及挥发性物质的离子不能大量共存。

如：H＋ 与 CO、SO、HCO、HSO生成气体不能大量共存。

④氧化还原反应类型（下个课题）

 b.有限定条件（隐含条件）下的离子共存

①无色溶液：有色离子不能大量存在。

    Cu2＋(蓝色)、Fe2＋(浅绿色)、Fe3＋(棕黄色)、MnO(紫红色)、Cr2O(橙红色)

②溶液显酸性：无大量的OH－及弱酸的酸根离子或酸式酸根离子。

③溶液显碱性：无大量的H＋及弱碱的阳离子、弱酸的酸式酸根离子。

④“一定”“可能”还是“不能”大量共存：确定是“可能”还是“肯定”

(3)物质的分离与提纯：如用BaCl2、Na2CO3、NaOH和稀盐酸，除去粗盐中的SO、Mg2＋、Ca2＋等离子时，发生的离子反应有SO＋Ba2＋===BaSO4↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Ca2＋＋CO===CaCO3↓，Ba2＋＋CO===BaCO3↓，CO＋2H＋===CO2↑＋H2O，OH－＋H＋===H2O。

【典例2】下列各组离子，在强酸性溶液中能大量共存的是（    ）

A. Na+、K+、Ca2+、HCO3－ B. NO3－、Cl－、Na+、Ag+

C. Mg2+、Na+、Cl－、OH- D. Cu2+、K+、SO42－、Cl－

【答案】D

【解析】

根据题目，酸性溶液中，有大量氢离子。

A. HCO3－会跟氢离子反应生成二氧化碳，故A项在强酸性溶液中不能大量共存；

B. 氯离子和银离子会反应生成氯化银沉淀，氯化银不溶于酸，故B项在强酸性溶液中不能大量共存；

C. 氢离子会跟氢氧根离子反应生成水，故C项在强酸性溶液中不能大量共存；

D. 该项离子在强酸性溶液中可以大量共存；

故答案选D。

〔变式训练2〕在某无色透明溶液中，能大量共存的离子组是（   ）

A. K＋、MnO4―、SO42― B. Al3＋、Cl―、SO42―

C. Na＋、CH3COO―、H＋ D. OH―、Na＋、Fe3＋

【答案】B

【解析】

A．含有MnO4―的溶液显紫色，不可能存在于无色溶液中，故A错误；

B．离子组Al3＋、Cl―、SO42―彼此间不发生离子反应，能大量共存于无色溶液中，故B正确；

C．CH3COO―与H＋能生成醋酸，醋酸是弱电解质，故CH3COO―与H＋不能大量共存于无色溶液中，故C错误；

D．OH―与Fe3＋能生成红褪色氢氧化铁沉淀，且含有Fe3＋的溶液显棕黄色，故OH―与Fe3＋不能大量共存于无色溶液中，故D错误；

故答案为B。

【点睛】

离子不能大量共存的一般情况，如：能发生复分解反应的离子之间，能发生氧化还原反应的离子之间，能发生络合反应的离子之间(如 Fe3+和 SCN-)等；还应该注意题目所隐含的条件，如：溶液的颜色、溶液的酸碱性等，据此来判断溶液中是否有大量的 H+或OH-；是“可能”共存，还是“一定”共存等。

【效果检测】

1．（2021·广西梧州市·高一期末）下列反应的离子方程式正确的是

A．向Ba(OH)2溶液中滴加稀硫酸：

B．用稀盐酸除水垢中的氢氧化镁：

C．用碳酸氢钠作为抗酸药中和胃酸：

D．用H2SO4中和碱性废水：

【答案】B

【详解】

A．向Ba(OH)2溶液中滴加稀硫酸，发生反应的离子方程式为： ，故A错误；

B．用稀盐酸和氢氧化镁反应生成盐和水，其反应的离子方程式为：，故B正确；

C．胃酸的主要成分是盐酸，能和碳酸氢钠反应，其反应的离子方程式为： ,故C错误；

D．H2SO4属于强酸，中和碱性废水的离子方程式为： ，故D错误；

故答案：B。

2．（2021·江苏宿迁市·高一期末）下列反应的离子方程式书写正确的是

A．铜与氯化铁溶液反应：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+

B．少量碳酸氢铵溶液与足量烧碱溶液混合加热：NH+OH-NH3↑+H2O

C．碳酸钙与醋酸反应：CO+2H+=CO2↑+H2O

D．铁与盐酸反应：2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑

【答案】A

【详解】

A．铜与氯化铁溶液反应的离子方程式为，故A正确；

B．少量碳酸氢铵溶液与足量烧碱溶液混合加热，其离子方程式为，故B错误；

C．碳酸钙与醋酸均为弱电解质，不能拆，其反应为，故C错误；

D．铁与盐酸反应生成亚铁离子，其离子方程式为，故D错误；

故选A。

3．（2021·上海高一期末）下列反应可以用离子方程式2H++CO→CO2↑+H2O表示的是

A．CaCO3+HNO3 B．Na2CO3+H2SO4

C．Na2CO3+H2SO3 D．NaHCO3+HCl

【答案】B

【详解】

A．碳酸钙难溶于水，不能用CO表示，A不符合题意；

B．Na2CO3和H2SO4均为可溶于水的强电解质，二者反应生成硫酸钠、CO2和H2O，硫酸钠也为可溶于水的强电解质，可以用该离子方程式表示，B符合题意；

C．亚硫酸为弱酸，不能用H+表示，C不符合题意；

D．碳酸氢钠不能用CO表示，D不符合题意；

综上所述答案为B。

4．（2021·江苏无锡市·高一期末）下了各组中的离子，能在溶液中大量共存的是

A．、、

B．、、

C．、、

D．、、

【答案】D

【详解】

A．、结合成H2O，不能共存，A错误；

B．、结合成BaSO4沉淀，不能共存，B错误；

C．、、能发生氧化还原反应，不能共存，C错误；

D．三种离子互相不反应，能共存，D正确；

故选：D。

5．（2021·上海高一期末）下列各组中的离子，能在溶液中大量共存的是

A．K+、H+、SO、 B．OH-、Fe3+、NO、Cl-

C．Ba2+、Na+、Cl-、SO D．Na+、K+、OH-、HCO

【答案】A

【详解】

A． K+、H+、SO、四种离子间不产生沉淀气体和水，故A选；

B． OH-、Fe3+生成氢氧化铁沉淀，故B不选；

C． Ba2+、SO生成硫酸钡沉淀，故C不选；

D． OH-、HCO生成碳酸根离子和水，故D不选；

故选A。

6．（2021·河北武强中学高一月考）写出下列化学反应的离子化学反应方程式

(1)Fe+CuSO4=Cu+FeSO4___________

(2)CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCl_______

(3)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑________

(4)CuO+2HCl=CuCl2+H2O_______

根据离子方程式写出一个对应的方程式

(5)H++OH-=H2O________

(6)Ba2++=BaSO4↓______

【答案】Fe+Cu2+=Cu+Fe2+    Cu2++2OH-= Cu(OH)2↓    CaCO3+2H+= Ca2++H2O+CO2↑    CuO+2H+= Cu2++H2O    HCl+NaOH= NaCl+H2O    BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl   

【分析】

根据离子方程式中不能拆写的物质：沉淀、气体、弱电解质、单质、氧化物将化学方程式改写为离子方程式；针对离子反应改写方程式时将离子改写为易溶于水的强电解质如强酸、强碱、盐等。

【详解】

(1)单质不拆写，硫酸铜、硫酸亚铁是易溶于水的强电解质拆写成离子，得离子方程式为：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+；

(2) CuCl2和NaOH、 NaCl是易溶于水的强电解质拆写成离子，沉淀不拆写，得出离子方程式为：Cu2++2OH-= Cu(OH)2↓ ；

(3)碳酸钙是难溶于水的盐不拆写，HCl和CaCl2是易溶于水的强电解质拆写成离子，气体不拆写，得出离子方程式为：CaCO3+2H+= Ca2++H2O+CO2↑；

(4)氧化铜和水是氧化物不拆写，HCl和CuCl2是易溶于水的强电解质拆写成离子，得出离子方程式为：CuO+2H+= Cu2++H2O；

(5)根据离子方程式改写为离子的原则，将离子改为易溶于水的酸、碱、盐，可以的离子方程式为：HCl+NaOH= NaCl+H2O；

(6) 将钡离子改为易溶于水的盐，硫酸根改为易溶于水的钠盐得：BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl；

【点睛】

注意沉淀的判断，根据酸、碱、盐溶解性表进行判断。