2019优化指导高考化学总复习配套讲义:第二章 基础课3
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基础课3离子共存离子的检验和推断
.了解离子反应发生的条件,正确判
考点一离子共存
1.离子共存的本质
所谓几种离子在同一溶液中能大量共存,就是指离子之间不发生任何反应;若离子之间能发生反应,则不能大量共存。
2.熟记常见离子的性质
(1)OH-不能和__________________________________大量共存(填具体离子,下同)。
(2)H+不能和_____________________________________________________大量共存。
(3)CO2-3不能和___________________________________________________大量共存。
(4)SO2-3不能和___________________________________________________大量共存。
(5)Fe3+不能和____________________________________________________大量共存。
(6)Al3+不能和____________________________________________________大量共存。
(7)I-不能和______________________________________________________大量共存。
(8)NO-3(H+)不能和________________________________________________大量共存。
答案:(1)H+、NH+4、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Mg2+、Al3+、HCO-3、HS-、HSO-3、H2PO-4、HPO2-4
(2)OH-、CO2-3(HCO-3)、S2-(HS-)、SO2-3(HSO-3)、PO3-4(H2PO-4、HPO2-4)、SiO2-3、AlO-2、ClO-、F-、CH3COO-、NO-2
(3)H+、Mg2+、Ba2+、Ca2+、Fe3+、Al3+、Fe2+、Cu2+
(4)H+、MnO-4、NO-3(H+)、Mg2+、Ba2+、Fe3+、Al3+、Fe2+、Cu2+、ClO-
(5)OH-、I-、SO2-3、ClO-、CO2-3(HCO-3)、S2-(HS-)、AlO-2、SCN-
(6)OH-、SO2-3、ClO-、CO2-3(HCO-3)、S2-(HS-)、AlO-2、SiO2-3
(7)Fe3+、NO-3(H+)、MnO-4、ClO-、Cr2O2-7
(8)CO2-3(HCO-3)、SiO2-3、CH3COO-、S2-(HS-)、Fe2+、SO2-3(HSO-3)、I-
1.下列各组离子在溶液中因发生复分解反应而不能大量共存的是________。
①Na+、H+、CH3COO-、Cl-
②Ba2+、Na+、CO2-3、NO-3
③Na+、HCO-3、H+、NO-3
④Al3+、Fe3+、NO-3、SO2-4
⑤K+、Na+、AlO-2、NO-3
⑥Na+、H+、Cl-、OH-
⑦Cu2+、Fe2+、Cl-、SO2-4
⑧K+、Na+、SiO2-3、NO-3
答案:①②③⑥
2.下列各组离子在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存的是________。
①H3O+、NO-3、Fe2+、Na+
②Na+、Fe3+、I-、Cl-
③H+、S2-、SO2-3、SO2-4
④SO2-4、NO-3、Na+、H+
⑤I-、ClO-、K+、H+
⑥Na+、K+、MnO-4、Cl-
⑦Fe3+、Ca2+、H+、NO-3
答案:①②③⑤
3.下列各组离子因水解相互促进而不能大量共存的是______。
①Al3+、HCO-3、Cl-、K+
②Al3+、SiO2-3、Na+、Cl-
③Fe3+、NH+4、SO2-4、S2-
④Fe3+、Cl-、Na+、CO2-3
⑤Al3+、Fe3+、SCN-、Cl-
⑥Na+、Al3+、NO-3、AlO-2
⑦Na+、Ca2+、HCO-3、HSO-4
⑧S2O2-3、Na+、H+、SO2-4
⑨Na+、Al3+、SO2-4、S2-
答案:①②④⑥⑨
4.下列各组离子在指定的溶液中,一定能大量共存的是________。
①含有大量Fe3+的溶液:Na+、SCN-、Cl-、I-
②含有大量NO-3的溶液:H+、Fe2+、Cl-、SO2-4
③常温下,pH=12的溶液:K+、Cl-、SO2-4
④c(H+)=0.1 mol·L-1的溶液:Na+、NH+4、SO2-4、S2O2-3
⑤加水稀释c(H+)
c(OH-)
减小的溶液:Cu2+、NO-3、Fe3+、SO2-4
⑥与铝粉反应放出H2的无色溶液:NO-3、Al3+、Na+、SO2-4
⑦使红色石蕊试纸变蓝的溶液:SO2-4、CO2-3、Na+、K+
⑧常温下c (H +
)c (OH -)=1×10-12的溶液:K +、AlO -2、CO 2-3、Na +
⑨由水电离出的c (H +
)=1×10
-13
mol·L
-1
的溶液:Fe 3+
、Al 3+
、NO -
3、SO 2-
4
⑩使甲基橙变红色的溶液:Mg 2+
、K +
、SO 2-
4、SO 2-
3
答案:③⑤⑦⑧
考点二 离子的检验与推断
1.常见物质的检验(包括鉴别、鉴定、推断)
根据离子检验时生成物所表现出的现象不同,可把检验离子的方法归纳为三种类型:①生成沉淀;②生成气体;③显现特殊颜色。
1.向某溶液中滴加氯水,再加入KSCN溶液,溶液变红色,则溶液中一定存在Fe2+,该判断是否正确?为什么?
提示:判断错误,检验Fe2+时,应先加KSCN溶液,再加氯水,否则,Fe3+干扰结果的判断。
3.常见阴离子的检验
2.向某溶液中滴入稀盐酸,产生能使澄清石灰水变浑浊的气体,能否判断溶液中一定存在CO2-3?
提示:不能,若溶液中存在HCO-3、SO2-3、HSO-3,也有相同的现象。
3.怎样检验溶液中既有Cl-又有SO2-4?
提示:向试液中,先加足量的Ba(NO3)2溶液,生成白色沉淀,过滤后,再向滤液中加入AgNO3溶液,仍有白色沉淀,且白色沉淀不溶于稀HNO3。
4.离子推断的“四项基本原则”
(1)肯定原则
根据实验现象推出溶液中肯定存在或肯定不存在的离子(记住几种常见的有色离子:Fe2+、Fe3+、Cu2+、MnO-
、CrO2-4、Cr2O2-7)。
4
(2)互斥原则
在肯定某些离子存在的同时,结合离子共存规律,否定一些离子的存在(注意题目中的隐含条件,如酸性、碱性、指示剂的颜色变化、与铝反应产生H2、水的电离情况等)。
(3)电中性原则
溶液呈电中性,溶液中有阳离子,必有阴离子,且溶液中阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷总数相等(这一原则可帮助我们确定一些隐含的离子)。
(4)进出原则
通常是在实验过程中使用,是指在实验过程中反应生成的离子或引入的离子对后续实验的干扰。
题组一排除干扰,准确进行离子检验
1.(2017·菏泽期中)下列说法正确的是()
A.某溶液与NaOH共热,产生能使湿润的蓝色石蕊试纸变红的气体,说明原溶液中一定存在NH+4
B.某溶液中加入盐酸后有无色无味气体产生,该气体能够使澄清的石灰水变浑浊,则原溶液中一定含有CO2-3
C.用洁净的铂丝蘸取某溶液在酒精灯的火焰上灼烧时,火焰呈黄色,说明原溶液中一定含有Na+,也可能含有K+
D.某溶液中加入BaCl2溶液时,产生白色沉淀,加稀硝酸沉淀不溶解,说明原溶液中
一定存在SO2-4
解析:选C氨气能使红色石蕊试纸变蓝色,不能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,A错误;CO2-3、HCO-3与盐酸反应均放出二氧化碳,B错误;钾的焰色反应为紫色,可被黄色掩盖,需通过蓝色钴玻璃才可观察,C正确;D项不能排除银离子的干扰,应先加入盐酸,若无明显现象,再加入氯化钡溶液检验SO2-4,D错误。
2.(2018·日照诊断)某溶液中可能含有Na+、NH+4、Ba2+、SO2-4、I-、S2-,分别取样:①用pH计测试,溶液显弱酸性;②加氯水和淀粉无明显现象。
为确定该溶液的组成,还需检验的离子是()
A.Na+B.SO2-4
C.Ba2+D.NH+4
解析:选A溶液显弱酸性必含NH+4,由①、②可分别排除S2-、I-,所以溶液中必有SO2-4和NH+4,Na+不能确定,选A。
3.(2018·宝鸡模拟)根据下列实验内容得出的结论正确的是()
23
若废液呈酸性,即使含Cu2+,加入少量的葡萄糖溶液也无红色沉淀产生,B项错误;若该溶液中含有HSO-3,加入盐酸也能产生无色有刺激性气味气体,C项错误。
1.物质检验的一般步骤
观察物理性质―→取少量样品―→加入某种试剂
―→加热、振荡等操作―→根据现象―→得出结论
2.物质检验的一般依据
任何具有明显实验现象差异的物理性质、化学性质都可作为物质检验的依据。
在物质鉴定过程中常常是根据颜色的变化、是否有气体产生、能否溶解、有无沉淀、有无吸热或放热等现象来判断;还可以根据能不能产生某个现象来判断,也可以根据产生某个现象的快慢进行判断。
题组二“步步为营,瞻前顾后”——突破离子的推断
4.(定性推断)(2018·大庆模拟)某中学化学实验小组在实验室鉴定某无色溶液。
已知溶液中的溶质仅由NH+4、K+、Ag+、Ca2+、Al3+、AlO-2、MnO-4、CO2-3、SO2-4中的若干种组成。
取该溶液进行如下实验:
(1)取适量溶液,加入过量盐酸,有气体生成,并得到无色溶液;
(2)在(1)所得溶液中加入过量NH4HCO3溶液,有气体生成,同时产生白色沉淀甲;
(3)在(2)所得溶液中加入过量Ba(OH)2溶液并加热也有气体生成,同时产生白色沉淀乙。
则下列离子在原溶液中一定存在的有()
A.K+、CO2-3、AlO-2
B.SO2-4、AlO-2、K+、CO2-3
C.CO2-3、K+、Al3+、NH+4
D.MnO-4、K+、CO2-3、NH+4
解析:选A原溶液无色,说明该溶液中不存在MnO-4。
实验(1)加入盐酸有气体生成,溶液中含有CO2-3,则溶液中不存在Ag+、Ca2+、Al3+。
实验(2)产生的气体是(1)所得溶液中过量的盐酸与HCO-3反应生成的CO2,沉淀只可能是Al3+与HCO-3反应生成的Al(OH)3,则实验(1)所得溶液中必有AlO-2与过量盐酸反应生成的Al3+,而原溶液存在AlO-2时,NH+4必然不存在。
实验(3)的气体和沉淀都可能是由(2)所得溶液中过量的NH4HCO3与Ba(OH)2反应生成的,分别为NH3和BaCO3,所以无法判断SO2-4是否存在。
综上所述,原溶液中一定不存在Ag+、Ca2+、Al3+、MnO-4、NH+4,根据溶液呈电中性,则仅有的阳离子K+存在于溶液中,则原溶液一定存在AlO-2、CO2-3和K+,而SO2-4无法判断。
A项正确。
5.(定量推断)某溶液可能含有Cl-、SO2-4、CO2-3、NH+4、Fe3+、Al3+和K+。
取该溶液100 mL,加入过量NaOH溶液,加热,得到0.02 mol气体,同时产生红褐色沉淀;过滤,洗涤,灼烧,得到1.60 g固体;向上述滤液中加足量BaCl2溶液,得到4.66 g不溶于盐酸的沉淀。
由此可知原溶液中()
A.至少存在5种离子
B.Cl-一定存在,且c(Cl-)≥0.4 mol·L-1
C.SO2-4、NH+4一定存在,Cl-可能不存在
D.CO2-3、Al3+一定不存在,K+可能存在
解析:选B根据加入过量NaOH溶液,加热,得到0.02 mol气体,说明有NH+4,为0.02 mol,同时产生红褐色沉淀,说明有Fe3+,而且为0.02 mol,则没有CO2-3;根据不溶于盐酸的4.66 g沉淀,说明有SO2-4,且为0.02 mol,则根据电荷守恒可知一定有Cl-,至少有0.04 mol,B正确。
“电荷守恒”在离子推断中的应用
在离子推断题中,常根据溶液呈电中性,即电荷守恒,来确定最后一种阴离子或阳离子是否存在,如果已知其他离子的物质的量或浓度,还可确定该未知离子的物质的量或浓度。
离子检验题的答题规范
实验操作(取少量或适量待检溶液,加入……试剂,再加入……试剂)
⇓
现象描述(①溶液由……变为……,②若有……生成,③若没有……等)
⇓
得出结论(如“若……说明……,若……说明……”)
[典例剖析] (NH4)2SO4是常用的化肥和化工原料,受热易分解。
某兴趣小组拟探究其分解产物。
【查阅资料】(NH4)2SO4在260℃和400℃时分解产物不同。
【实验探究】该小组拟选用下图所示装置进行实验(夹持和加热装置略)。
连接装置A—D—B,检查气密性,按图示重新加入试剂。
通入N2排尽空气后,于400℃加热装置A至(NH4)2SO4完全分解无残留物,停止加热,冷却,停止通入N2。
观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。
经检验,该白色固体和装置D内溶液中有SO2-3,无SO2-4。
进一步研究发现,气体产物中无氮氧化物。
检验装置D内溶液中有SO2-3,无SO2-4的实验操作和现象是______________________。
答案:取少量装置D内溶液于试管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀,加入足量稀盐酸后,沉淀完全溶解,放出无色刺激性气体
1.按要求回答下列问题:
(1)结晶析出Na2S2O3·5H2O,其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。
利用所给试剂设计实验,检测产品中是否存在Na2SO4,简要说明实验操作、现象和结论:________________________________________________________________________。
已知Na2S2O3·5H2O遇酸易分解:S2O2-3+2H+===S↓+SO2↑+H2O
供选择的试剂:稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液
(2)榴石矿石可以看作CaO、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成。
试设计实验证明榴石矿中含有FeO(试剂任选,说明实验操作与现象)_______________________________________。
答案:(1)取少量产品溶于足量稀盐酸,静置,取上层溶液(或过滤,取滤液)于一试管中,滴加BaCl2溶液,若产生白色沉淀则说明含有Na2SO4杂质(合理即可)
(2)取矿石少许,加稀硫酸充分反应后,向其中滴加酸性高锰酸钾溶液,若紫色褪去,证明矿石中含有FeO(不能加盐酸溶解)
2.已知:5SO2-3+2IO-3+2H+===I2+5SO2-4+H2O
某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2,可能存在I-、IO-3中的一种或两种。
请补充完整检验含碘废水中是否含有I-、IO-3的实验方案:取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液,直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在;________________________________________。
实验中可供选择的试剂:稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。
答案:从水层取少量溶液,加入1~2 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有I-;若溶液不变蓝,说明废水中不含有I-。
另从水层取少量溶液,加入1~2 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有IO-3;若溶液不变蓝,说明废水中不含有IO-3
3.为了探究AgNO3的氧化性,某化学兴趣小组设计了如下实验。
将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中,一段时间后将铁丝取出。
为检验溶液中Fe的氧化产物,将溶液中的Ag+除尽后,进行了如下实验,可选用试剂:KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。
请完成下表:
解析:Fe3+遇KSCN溶液,溶液变红色。
由于氯水与Fe2+反应,现象不明显,应直接用K3[Fe(CN)6]溶液检验,如有蓝色沉淀出现,则证明Fe2+存在,否则不存在。
答案:(从左到右,从上到下)溶液呈红色K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀
4.某固体混合物,仅含有以下阴、阳离子中的某几种(不考虑水的电离):
(1)取该固体混合物,加水后固体完全溶解得到无色溶液,且未嗅到气味;用pH试纸测得溶液的pH为12。
则混合物组成中肯定不存在的离子是________。
(2)向(1)所得溶液中滴加盐酸,开始有沉淀生成,继续滴加,沉淀消失,同时有无色无味气体逸出。
则肯定存在的离子是________,可以排除的离子是________。
(3)取以上实验的上层澄清液,滴加AgNO3溶液,有白色沉淀生成。
你认为还有哪些离子尚待检验:________(填离子符号),请你对尚待检验的离子提出合理的检验方法(要求写出具体的步骤、现象与结论):_____________________________________________________。
答案:(1)MnO-4、NH+4、Ag+、Mg2+
(2)AlO-2、CO2-3、K+Ba2+、SO2-3
(3)Cl-取(1)中所得溶液少许于试管中,用硝酸酸化后滴加AgNO3溶液,若有白色沉淀生成则含有Cl-,否则不含Cl-
1.(2017·江苏卷)常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是()
A.无色透明的溶液中:Fe3+、Mg2+、SCN-、Cl-
B.c(H+)
c(OH-)
=1×10-12的溶液中:K+、Na+、CO2-3、NO-3 C.c(Fe2+)=1 mol·L-1的溶液中:K+、NH+4、MnO-4、SO2-4 D.能使甲基橙变红的溶液中:Na+、NH+4、SO2-4、HCO-3
解析:选B A错:Fe3+显黄色且Fe3+与SCN-不能大量共存。
B对:c(H+)
c(OH-)
=1.0×10
-12的溶液显碱性,四种离子可以大量共存。
C错:Fe2+有还原性,MnO-
4
有氧化性,二者不能大量共存。
D错:能使甲基橙变红的溶液呈酸性,HCO-3不能大量存在。
2.(2016·江苏卷)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。
高温下,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+、NH+4、Cl-、SO2-4
B.加入少量NaClO溶液:NH+4、Fe2+、H+、SO2-4、ClO-
C.加入过量NaOH溶液:Na+、Fe2+、NH+4、SO2-4、OH-
D.加入过量NaClO和NaOH的混合溶液:Na+、SO2-4、Cl-、ClO-、OH-
解析:选D Cl2会氧化Fe2+,A项错误;ClO-会氧化Fe2+,且H+会与ClO-结合成弱电解质HClO,B项错误;OH-会与Fe2+反应生成Fe(OH)2沉淀,OH-也会与NH+4反应生成NH3·H2O,C项错误;加入过量的ClO-会氧化Fe2+生成Fe3+,过量的OH-会除去Fe3+和NH+4,最终溶液中会留下Na+和SO2-4,ClO-和OH-均是过量的,而ClO-与Fe2+发生氧化还原反应后会生成Cl-,D项正确。
3.(2016·四川卷,3)下列关于离子共存或离子反应的说法正确的是()
A.某无色溶液中可能大量存在H+、Cl-、MnO-4
B.pH=2的溶液中可能大量存在Na+、NH+4、SiO2-3
C.Fe2+与H2O2在酸性溶液中的反应:2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
D.稀硫酸和Ba(OH)2溶液反应:H++SO2-4+Ba2++OH-===BaSO4↓+H2O
解析:选C A项,酸性条件下MnO-4将Cl-氧化为Cl2,不能大量共存且MnO-4显紫色;B项,酸性条件下,H+与SiO2-3生成H2SiO3沉淀,不能大量共存;C项,酸性条件下H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,正确;D项,不符合定组成规律,正确的离子方程式为:2H++SO2-4+Ba2++2OH-===BaSO4↓+2H2O,错误。
4.(2015·广东卷)水溶液中能大量共存的一组离子是()
A.NH+4、Ba2+、Br-、CO2-3B.Cl-、SO2-3、Fe2+、H+
C.K+、Na+、SO2-4、MnO-4D.Na+、H+、NO-3、HCO-3
答案:C
5.(2016·全国卷Ⅱ,12)某白色粉末由两种物质组成,为鉴别其成分进行如下实验:
①取少量样品加入足量水仍有部分固体未溶解;再加入足量稀盐酸,有气泡产生,固体全部溶解;
②取少量样品加入足量稀硫酸有气泡产生,振荡后仍有固体存在。
该白色粉末可能为()
A.NaHCO3、Al(OH)3B.AgCl、NaHCO3
C.Na2SO3、BaCO3D.Na2CO3、CuSO4
解析:选C A项,NaHCO3、Al(OH)3中加入足量稀硫酸有气泡产生,生成硫酸钠、硫酸铝、二氧化碳和水,最终无固体存在,错误;B项,AgCl不溶于酸,固体不能全部溶解,错误;C项,亚硫酸钠和碳酸钡加入水,碳酸钡不溶于水即部分固体不溶解,加入稀盐酸,碳酸钡与盐酸反应生成氯化钡、二氧化碳和水,固体全部溶解,再将样品加入足量稀硫酸,稀硫酸和碳酸钡反应生成硫酸钡沉淀、二氧化碳和水,符合题意;D项,Na2CO3、CuSO4中加入足量稀硫酸,振荡后无固体存在,错误。
6.(2015·天津卷,2)下列关于物质或离子检验的叙述正确的是()
A.在溶液中加KSCN,溶液显红色,证明原溶液中有Fe3+,无Fe2+
B.气体通过无水CuSO4,粉末变蓝,证明原气体中含有水蒸气
C.灼烧白色粉末,火焰呈黄色,证明原粉末中有Na+无K+
D.将气体通入澄清石灰水,溶液变浑浊,证明原气体是CO2
解析:选B A项,在溶液中加KSCN,溶液显红色,说明一定含有Fe3+,还可能含有Fe2+,因为Fe2+遇KSCN不变红,错误;B项,气体通过无水硫酸铜,粉末变蓝,是因为白色的无水硫酸铜与水反应生成了蓝色的CuSO4·5H2O,所以可证明原气体中含有水蒸气,正确;C项,灼烧白色粉末,火焰呈黄色,说明原粉末中一定含有Na+,不能确认有无K+,若要进一步确认可透过蓝色的钴玻璃滤去黄光后进行观察,如果火焰呈紫色,则含有K+,错误;D项,若为SO2气体也有相同的现象,所以不能确定该气体一定是CO2,错误。
7.(2014·浙江卷,13)雾霾严重影响人们的生活与健康。
某地区的雾霾中可能含有如下
可溶性无机离子:Na +、NH +4、Mg 2+、Al 3+、SO 2-4、NO -3、Cl -。
某同学收集了该地区的雾霾,经必要的预处理后得试样溶液,设计并完成了如下实验:
已知:3NO -3+8Al +5OH -+2H 2O ――→△
3NH 3↑+8AlO -
2 根据以上的实验操作与现象,该同学得出的结论不正确的是( )
A .试样中肯定存在NH +4、Mg 2+、SO 2-4和NO -3
B .试样中一定不含Al 3+
C .试样中可能存在Na +、Cl -
D .该雾霾中可能存在NaNO 3、NH 4Cl 和MgSO 4
解析:选B 由气体1使湿润红色石蕊试纸显蓝色的现象,确定气体1为氨气,溶液中一定存在NH +4;由沉淀2与酸反应的现象判断其成分中一定有碳酸钡,可能存在氢氧化铝,所以B 项错误;由溶液2与Al/OH -反应:3NO -3+8Al +5OH -+2H 2O ――→△
3NH 3↑+8AlO -2确定溶液中一定存在NO -3;由沉淀1加酸后,沉淀部分溶解,确定其中沉淀溶解的部分为
氢氧化镁,未溶解的部分为硫酸钡,所以确定溶液中存在SO 2-4和Mg 2+
,A 、D 项正确;Na +、Cl -无法确定是否存在,C 项正确。