师:同学们好,今天我们来学习高中化学,山东科学技术出版社高二年级选修四第三章第四节离子反应第一课时。首先,请同学们明确本节课的学习目标:一、了解离子反应的概念、本质和意义;二、掌握离子反应发生的条件;三、了解离子反应常见的应用。
在本章前三节的学习中,我们学习了物质在水溶液中的行为,知道溶剂水是一种极弱的电解质,存在电离平衡。当向水中加入一种电解质时,该电解质可能会在水中发生电离,建立电离平衡,如醋酸;或者发生水解反应,建立水解平衡,如氯化铵;也有可能存在沉淀的溶解,建立沉淀溶解平衡,如碳酸镁。
同学们,你们是否思考过,如果向水中加入多种电解质,除发生以上变化外,还会发生什么变化呢?对,可能会发生离子反应。这就是我们本节课将要学习的主要内容。下面,请同学们认真思考以下问题,并完成问题中的任务。要求:以下两种物质混合时,溶液中存在哪些离子,哪些离子之间会发生反应呢?请写出有关反应的离子方程式。
完成了吗?下面我们一起对以上问题逐一分析。
硫酸钠溶液与氯化钡溶液混合,发生反应的微粒是硫酸根离子和钡离子,生成硫酸钡沉淀。
碳酸钠溶液与盐酸混合,发生反应的微粒是碳酸根离子和氢离子,生成水和二氧化碳。
盐酸与锌粒发生反应,发生反应的微粒是氢离子和锌原子,生成锌离子和氢气。
醋酸钠溶液与盐酸混合,发生反应的微粒是醋酸根离子和氢离子,生成醋酸分子。
碘化钾溶液与溴水混合,发生反应的微粒是碘离子和溴分子,生成碘单质和溴离子。
以上反应中,发生反应的微粒分别属于哪些种类呢?下面我们来一起分析反应:
发生反应的微粒是离子和离子。
发生反应的微粒也是离子和离子。
发生反应的微粒是离子和原子。
发生反应的微粒是离子和离子。
发生反应的微粒是离子和分子。
通过对上述溶液中的微粒及微粒间作用的分析,我们发现,当向水中加入两种或两种以上的电解质时,溶液中的各种离子之间可能会发生化学反应;当向电解质溶液中加入金属单质或气体时,电解质电离出来的离子与原子或分子可能发生反应。我们把这样的反应叫做离子反应,即通常将溶液中离子之间以及离子与原子或分子之间发生的反应,称之为离子反应。
问题三,请从离子浓度变化的角度分析以上离子反应有什么共同特点呢?
对了,反应一,参与反应的微粒硫酸根离子和钡离子的浓度均降低;反应二,参与反应的碳酸根离子和氢离子的浓度也均降低;反应三,参与反应的氢离子的浓度降低;反应四,参与反应的醋酸根离子和氢离子的浓度均降低;反应五,参与反应的碘离子的浓度也降低。
通过对以上反应的分析,我们发现这些反应都有一个共同的特点,就是参加反应的离子的浓度均降低。这就是离子反应的实质,即在离子反应过程中,某种或某些离子的浓度降低。
请同学们继续思考,在离子反应的过程中,是什么原因导致发生反应的离子的浓度降低呢?发生离子反应的条件又是什么呢?
通过以上离子反应方程式我们可以得知,导致发生反应离子浓度降低的原因有:反应一是因为生成了沉淀;反应二是因为生成了气体;反应三是发生了氧化还原反应;反应四是因为生成了弱电解质;反应五也是因为发生了氧化还原反应。
正是由于在离子反应过程中生成沉淀、生成弱电解质、生成气体或发生氧化还原反应,才导致了溶液中的某种或某些离子浓度的降低,这也是离子反应发生的条件。
通过以上交流研讨和对案例的分析,我们不仅构建了离子反应的概念,了解了离子反应的实质,同时对离子反应发生的条件也有了初步的认识。接下来,我们通过实验来探究离子反应发生的条件,以继续加深对离子反应实质的认识。
实验探究一:探究沉淀的生成。向两毫升硫酸钠溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液,会有什么现象产生呢?对,硫酸钠溶液与氢氧化钡溶液混合时,溶液中会产生大量的白色沉淀。这是因为硫酸根离子和钡离子结合生成难溶的硫酸钡。沉淀的生成使溶液中硫酸根离子和钡离子的浓度显著降低。
由于生成沉淀的反应往往都很迅速且现象明显,因此常用于离子的检验,也可以用于离子共存的判断。例如,利用硫酸根离子和钡离子结合生成硫酸钡,根据有无不溶于稀盐酸的硫酸钡白色沉淀生成,来检验溶液中有无硫酸根离子或钡离子的存在;利用氯离子和银离子反应生成氯化银,可根据有无不溶于稀硝酸的氯化银白色沉淀的生成,来检验溶液中有无氯离子或银离子的存在。
下面请同学们运用沉淀溶解平衡的相关知识解释,向碳酸镁悬浊液中加入氢氧化钠溶液,为什么会发生反应生成氢氧化镁呢?
对了,在碳酸镁悬浊液中,碳酸镁建立了沉淀溶解平衡。向碳酸镁悬浊液中加入氢氧化钠溶液,氢氧化钠电离出的氢氧根离子和镁离子结合生成更难溶的氢氧化镁,离子方程式可以表示为:碳酸镁和氢氧根离子反应生成氢氧化镁和碳酸根离子,我们称之为沉淀的转化。沉淀的转化是由一种难溶电解质在水中溶解生成的离子,与其他离子反应生成另外一种难溶的电解质,使相应离子浓度降低,因此沉淀的转化也能使离子反应发生。
实验探究二:探究弱电解质的生成。
实验一:向两毫升加入两滴酚酞的稀氢氧化钠溶液中逐滴加入稀盐酸,会有什么现象产生呢?对,滴入稀盐酸后,溶液的红色逐渐变浅,最后消失。这是因为氢氧根离子和氢离子结合生成难电离的水。弱电解质水的生成使溶液中的氢离子和氢氧根离子的浓度显著降低。
实验二:向两毫升加入两滴酚酞的碳酸钠溶液中,逐滴加入稀盐酸。实验现象是滴入稀盐酸溶液红色逐渐变浅,最后消失,这是因为碳酸根离子和氢离子结合生成难电离的碳酸氢根离子,继续滴加盐酸,碳酸氢根离子和氢离子结合生成二氧化碳和水。该反应中弱电解质的生成降低了碳酸根离子和氢离子的浓度。
实验三:向两毫升加入两滴酚酞的稀氢氧化钠溶液中逐滴加入氯化铵溶液。随着氯化铵溶液的滴入,溶液的红色逐渐变浅。这是因为氢氧根离子和铵根离子结合生成难电离的一水合氨,弱电解质一水合氨的生成降低了溶液中的氢氧根离子和铵根离子的浓度。
