人教版 (2019)必修 第一册离子反应第3课时导学案

这是一份人教版 (2019)必修 第一册离子反应第3课时导学案，共12页。
导学设计
现代工业生产中的污水处理问题是环保问题的重要方面。高效合理的污水处理是我们幸福生活的保障。
某河道两旁有甲、乙两厂。它们排放的工业废水中,共含K+、Ag+、Fe3+、Cl-、OH-、NO3-六种离子。若甲、乙两厂分别含有不相同的三种离子。
1.若甲厂的废水显棕黄色,则甲厂含有的离子是什么?同时该厂还含有的离子是什么?请说明理由。
2.若甲厂的废水显碱性,则甲厂含有的离子是什么?
3.在污水处理厂某技术人员提出了另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合,经过滤后的废水,可用来浇灌农田。你能解释其中的原因吗?
[系统融通知能]
1.溶液中离子共存的判断
若离子之间能反应,则不能大量共存,否则可以大量共存。
2.“三看”法突破溶液中离子能否大量共存问题
(1)看要求
是“能大量共存”还是“不能大量共存”;是“一定大量共存”还是“可能大量共存”。
(2)看条件
题干是否有“隐含条件”,常见的有:
(3)看反应
①能否生成难溶物或微溶物。如Mg2+与OH-,Ca2+与CO32-、SO42-都不能大量共存;
②能否生成水。如H+与OH-;
③能否生成挥发性物质。如H+与CO32-、HCO3-、S2-等不能大量共存。
[题点多维训练]
1.(2025·茂名高一期末)下列各组离子,能在溶液中大量共存的是( )
A.Ag+、K+、Cl-、NO3-
B.H+、HCO3-、Na+、MnO4-
C.H+、Mg2+、Cl-、SO42-
D.Ba2+、Al3+、Cl-、SO42-
2.(2025·信宜二中高一检测)下列离子在指定条件下的溶液中,一定能大量共存的是( )
A.无色澄清溶液中:K+、Fe3+、SO42-、Mg2+
B.使石蕊变红色的溶液中:NO3-、Cl-、K+、SO42-
C.含有大量Ba2+的溶液:NH4+、Na+、CO32-、I-
D.加入Na2O固体的溶液中:Ba2+、Cu2+、NO3-、Cl-
3.在强酸性无色透明溶液中,下列各组离子能大量共存的是( )
A.Fe3+、K+、Cl-、NO3-
B.Ag+、Na+、NO3-、Cl-
C.Zn2+、Al3+、SO42-、Cl-
D.Ba2+、NH4+、Cl-、HCO3-
4.实验室需配制一种仅含四种离子(不包括水电离出的离子)的无色混合溶液,且在混合溶液中四种离子的浓度相等。下面四个选项中能达到此目的的是( )
A.Na+、SO42-、NO3-、Ca2+
B.K+、Cl-、Cu2+、SO42-
C.Mg2+、NO3-、NH4+、SO42-
D.OH-、Na+、HCO3-、K+
5.(2025·重庆名校联盟期末)某化学兴趣小组在实验室发现一瓶无色透明的溶液,标签已经掉落,现做离子检验,实验结果可能正确的是( )
A.K+、H+、Cu2+、Cl-
B.Ca2+、OH-、HCO3-、K+
C.Fe3+、Cl-、SO42-、Na+
D.Ca2+、Cl-、NO3-、Na+
新知探究(二)——常见离子的检验
导学设计
探究溶液中Cl-、SO42-的检验
通过上述实验过程的学习如何设计实验证明某混合溶液中含有Cl-和SO42-?
[系统融通知能]
常见离子的检验
[微点拨] 检验离子时要注意一些离子的干扰,如检验Cl-要避免CO32-等的干扰,检验SO42-要注意CO32-等的干扰。
[题点多维训练]
1.(2025·山东省实验中学月考)下列“实验结论”与“实验操作及现象”相符的一组是( )
2.用可溶性钡盐检验SO42-的存在时,先在待测溶液中加入盐酸,其作用是( )
A.形成较多的白色沉淀
B.形成的沉淀纯度更高
C.排除SO42-以外的其他阴离子及Ag+的干扰
D.排除Ba2+以外的其他阳离子的干扰
3.某研究性学习小组欲分析某矿石的主要成分,粉碎后将其溶于过量稀盐酸中充分反应,过滤后用所得滤液进行如下实验,下列说法正确的是( )
A.取少量滤液,向其中滴加少量Na2CO3溶液,无白色沉淀,说明矿石中一定不含Ca2+
B.取少量滤液,向其中滴加过量BaCl2溶液,产生白色沉淀,说明矿石中含有SO42-
C.取少量滤液,向其中滴加适量NaOH溶液,产生白色沉淀,说明矿石中一定含有Mg2+
D.取少量滤液,向其中加入硝酸酸化的硝酸银,产生白色沉淀,说明矿石中一定含有Cl-
新知探究(三)——离子的推断
典例导学
[典例] 某溶液中可能含有Mg2+、Ba2+、CO32-、Cl-、SO42-、NO3-中的几种,现进行如下实验:
Ⅰ.取适量溶液,加入足量NaOH溶液,生成白色沉淀;
Ⅱ.过滤,向实验Ⅰ所得滤液中加入足量H2SO4溶液,有白色沉淀生成。
根据上述实验回答下列问题。
(1)溶液中一定不存在的离子是 。
(2)写出Ⅰ中所发生反应的离子方程式: 。
(3)为了验证溶液中是否存在Cl-、NO3-,某同学提出下列假设:
①只存在Cl-;
② ;
③Cl-、NO3-同时存在。
已知实验提供的试剂只有稀盐酸、AgNO3溶液、稀硝酸、NaOH溶液和蒸馏水。
验证溶液中是否存在Cl-的实验方法: 。
(4)若同时存在Cl-、NO3-,则溶液中阳离子总数与阴离子总数之比为 。
听课记录:
[系统融通知能]
1.离子推断的基本步骤
2.离子推断要坚持“四项基本原则”
[题点多维训练]
1.某白色粉末可能含有Ba(NO3)2、CaCl2、K2CO3,进行如下实验:
①将少量粉末加入水中,振荡,有白色沉淀生成。
②向①的悬浊液中加入过量稀硝酸,白色沉淀消失,并有气泡产生。
③取少量②的溶液,滴入AgNO3溶液,有白色沉淀生成。
依据实验现象,下列关于白色粉末的判断正确的是( )
A.只含有K2CO3
B.一定含有K2CO3、CaCl2和Ba(NO3)2
C.一定含有K2CO3和CaCl2,可能含有Ba(NO3)2
D.一定含有K2CO3,还含有CaCl2和Ba(NO3)2中的一种
2.现有某无色透明溶液,只含有下列离子中的若干种,每种离子的个数相等:Na+、NH4+、Cl-、Fe3+、Ba2+、CO32-、SO42-。现各取三份100 mL溶液进行实验。
实验1:第一份加入足量AgNO3溶液有白色沉淀产生;
实验2:第二份加入足量NaOH溶液加热有气体放出,查资料知有NH4+存在(NH4++OH-NH3↑+H2O);
实验3:第三份加入足量BaCl2溶液后,有沉淀生成,加入足量盐酸后沉淀全部溶解。
(1)由实验1能否确定有Cl-存在? (填“能”或“不能”),请说明理由: 。
(2)实验3中沉淀的化学式为 ,
该沉淀溶于盐酸的离子方程式为 。
(3)综合上述实验,能否确定有Na+存在? (填“能”或“不能”)。请说明理由:。
课下请完成课时跟踪检测(六)
第3课时 离子反应的应用
新知探究(一)
[导学设计]
1.提示:甲厂的废水显棕黄色,说明含有Fe3+。根据离子共存的判断依据,则OH-在乙厂,因为Ag+和OH-反应,则Ag+只能在甲厂,则Cl-在乙厂,根据溶液呈电中性的原则,则甲厂一定有阴离子NO3-,所以甲厂含有的离子为Fe3+、Ag+、NO3-。
2.提示:甲厂废水呈碱性,则溶液中含有大量的OH-,与OH-反应的Ag+、Fe3+不能大量共存,根据溶液呈电中性可知甲厂废水中应含有K+,乙厂中含有Ag+、Fe3+,则与Ag+、Fe3+反应的Cl-、OH-不能共存,所以根据溶液呈电中性可知乙厂还有NO3-,由此可知:甲厂含有K+、Cl-、OH-。
3.提示:将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合,可生成AgCl、Fe(OH)3沉淀,生成沉淀的离子有Ag+、Fe3+、Cl-、OH-,经过滤后的废水中溶质主要为KNO3。
[题点多维训练]
1.选C Ag+与Cl-反应生成AgCl沉淀,则Ag+与Cl-不能大量共存,故A错误;H+与HCO3-反应生成CO2气体和H2O,则H+与HCO3-不能大量共存,故B错误;H+、Mg2+、Cl-、SO42-之间均不反应,离子间能大量共存,故C正确;Ba2+与SO42-反应生成BaSO4沉淀,则Ba2+与SO42-不能大量共存,故D错误。
2.选B A项,含Fe3+的溶液呈棕黄色;B项,使石蕊变红色的溶液呈酸性,H+与NO3-、Cl-、K+、SO42-都不能发生反应,能大量共存;C项,Ba2+和CO32-能反应生成BaCO3沉淀而不能大量共存;D项,Na2O与水反应生成NaOH,OH-能与Cu2+反应生成Cu(OH)2沉淀而不能大量共存。
3.选C A项,含Fe3+的溶液呈棕黄色;B项,Ag+和Cl-反应生成AgCl沉淀而不能大量共存;D项,HCO3-与强酸性溶液中的H+反应而不能大量共存。
4.选C Ca2+与SO42-能反应生成沉淀CaSO4,不能共存,A错误;Cu2+的水溶液为蓝色,不符合题意,B错误;四种离子不能反应,可以共存,且四种离子浓度相等,满足溶液中的电荷守恒,C正确;OH-与HCO3-能反应,生成H2O和CO32-,不能共存,D错误。
5.选D Cu2+在水溶液中为蓝色,A不符合题意;OH-能与HCO3-反应生成CO32-和水,二者不能大量共存,B不符合题意;Fe3+为有色离子,不能大量存在于无色溶液中,C不符合题意;Ca2+、Cl-、NO3-、Na+四种离子均无色且两两之间不发生反应,能大量共存,D符合题意。
新知探究(二)
[导学设计]
白 不溶 白 不溶 Ag++Cl-==AgCl↓
Ba2++SO42-==BaSO4↓
提示:取待测液少许于试管中,加入足量稀硝酸酸化,再加入足量的Ba(NO3)2溶液,若产生白色沉淀,则溶液中含有SO42-;再取上层清液于试管中,加入AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则证明溶液中含有Cl-。
[题点多维训练]
1.选B A.若溶液中存在CO32-或者Ag+,也会产生白色沉淀;B.蓝色的难溶性碱应为Cu(OH)2,所以溶液中存在Cu2+;C.若溶液中存在CO32-会产生Ag2CO3白色沉淀;D.加入稀盐酸,有无色气体生成,可能含有HCO3-或SO32-等。
2.选C 检验SO42-时需加入Ba2+,其现象是产生白色沉淀;所以在检验SO42-时先要加入盐酸以排除Ag+及其他阴离子的干扰。
3.选B A项,滤液呈酸性,加少量Na2CO3溶液,Na2CO3与H+反应,错误;C项,加NaOH溶液适量,白色沉淀可能是Al(OH)3等,错误;D项,溶于过量稀盐酸,引入了Cl-,错误。
新知探究(三)
[典例] 解析:取适量溶液,加入足量NaOH溶液,生成白色沉淀,说明原溶液中含有Mg2+,则不含CO32-;过滤,向实验Ⅰ所得的滤液中加入足量H2SO4溶液,有白色沉淀生成,生成的沉淀为BaSO4,原溶液中含有钡离子,则不含SO42-;根据溶液呈电中性可知,原溶液中至少有Cl-、NO3-中的一种。(3)根据假设①、③可知假设②为只存在NO3-;由于氯化银是不溶于水也不溶于酸的白色沉淀,则验证溶液中是否存在Cl-的实验方法为取适量溶液,加入足量稀硝酸,再加入硝酸银溶液,若有白色沉淀生成,则溶液中存在Cl-,若无明显现象,则不存在。(4)若同时存在Cl-、NO3-,阳离子一定有Mg2+、Ba2+,均带2个单位正电荷,而阴离子均带1个单位负电荷,根据溶液呈电中性可知溶液中阳离子总数与阴离子总数之比为1∶2。
答案:(1)CO32-、SO42- (2)Mg2++2OH-Mg(OH)2↓
(3)只存在NO3- 取适量溶液,加入足量稀硝酸,再加入硝酸银溶液,若有白色沉淀生成,则溶液中存在Cl-,若无明显现象,则不存在 (4)1∶2
[题点多维训练]
1.选C ①将少量粉末加入水中,振荡,有白色沉淀生成,该沉淀是碳酸钡或碳酸钙,一定含有K2CO3,至少含有Ba(NO3)2和CaCl2中的一种;②向①的悬浊液中加入过量稀硝酸,白色沉淀消失,并有气泡产生,说明含有碳酸根离子;③取少量②的溶液,滴入AgNO3溶液,有白色沉淀生成,该沉淀一定是AgCl,故确定原溶液含有Cl-。根据以上分析,原固体混合物中肯定含有K2CO3、CaCl2,可能含有Ba(NO3)2。
2.解析:由溶液无色透明可知,溶液中不含Fe3+;根据实验1生成白色沉淀可知,溶液中含Cl-、CO32-、SO42-中的一种或几种;根据实验2可知,溶液中含NH4+;根据实验3可知,加入足量BaCl2溶液生成的是BaCO3沉淀,即原溶液中含CO32-。再结合各离子个数相同,根据溶液呈电中性可知,溶液中一定含有Na+,且一定不含Cl-。(1)结合上述分析可知,根据实验1无法确定是否含Cl-,因为Cl-、CO32-、SO42-均能与Ag+反应生成沉淀。(2)实验3中生成的是BaCO3沉淀,BaCO3与盐酸反应的离子方程式为BaCO3+2H+==Ba2++CO2↑+H2O。(3)根据溶液呈电中性和溶液中各离子数目相等可知,溶液中一定含Na+。
答案:(1)不能 加入足量AgNO3溶液有白色沉淀产生,生成的沉淀可能为AgCl、Ag2CO3或Ag2SO4,溶液中不一定含有Cl-
(2)BaCO3 BaCO3+2H+==Ba2++CO2↑+H2O
(3)能 因为该溶液中每种离子的个数相等,已判断出含有NH4+、CO32-,根据溶液呈电中性,确定还含有Na+
“无色透明”溶液不能大量存在有色离子
如:Cu2+—蓝色,Fe3+—棕黄色,Fe2+—浅绿色,MnO4-—紫红色
酸性溶液中不能大量存在与H+反应的离子
“酸性”溶液的不同描述
①酸性溶液;
②常温下,pH7的溶液;
③使紫色石蕊溶液变蓝色的溶液
离子
Cl-
SO42-
实验
操作
实验
现象
有 色沉淀生成,该沉淀 (填“溶”或“不溶”)于稀HNO3
有 色沉淀生成,该沉淀 (填“溶”或“不溶”)于稀盐酸
离子
方程式
离子
试剂与操作
现象(判断依据)
H+
紫色石蕊溶液
溶液变红
OH-
酚酞
溶液变红
紫色石蕊溶液
溶液变蓝
Ag+
含Cl-的溶液,稀硝酸
白色沉淀
Cu2+
观察法
蓝色溶液
NaOH溶液
蓝色沉淀
Cl-
AgNO3溶液和稀HNO3
白色沉淀(AgCl)
SO42-
先加足量的稀盐酸,再加BaCl2溶液
白色沉淀
CO32-
先加入BaCl2溶液,再加入足量稀盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水
白色沉淀→沉淀溶解,产生无色无味气体→澄清石灰水变浑浊
选项
实验操作及现象
实验结论
A
向某溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成
该溶液中一定含有SO42-
B
向某溶液中加入NaOH溶液,生成蓝色沉淀
该溶液中一定含有Cu2+
C
向某溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成
该溶液中一定含有Cl-
D
向某溶液中加入稀盐酸,有无色气体生成
该溶液中一定含有CO32-
肯定性原则
根据现象推断肯定存在或肯定不存在的离子
互斥性原则
如溶液中含有Ba2+,则CO32-、SO42-不能大量存在
进出性原则
要注意所加试剂引入什么离子,是否造成干扰
守恒原则
(电中性原则)
阳离子和阴离子同时存在于溶液中且正、负电荷总量相等