高三化学一轮复习知识点第7讲离子共存离子的检验和推断

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高三化学一轮复习知识点第7讲 离子共存 离子的检验和推断
【核心素养分析】
宏观辨识与微观探析：能从宏观和微观相结合的视角理解化学反应和离子反应，并运用离子反应解决实际问题。

证据推理与模型认知：知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征；能运用正确的模型理解离子的检验与推断的规律。

【重点知识梳理】 知识点一 离子共存
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。

发生下列反应而不能大量共存的情况：
1、发生复分解反应。

（1）生成难溶物或微溶物：如：Ba 2+与CO 2－
3，Ag +与Br -，Ca 2+与SO 2
－
4等不能大量共存。

（2）生成气体或挥发性物质：如：NH ＋4与OH －，H +与CO 2－3、HCO －3、S 2-、HS -、SO 2－3、HSO -3 等不能大量共存。

（3）生成难电离物质：如：H +与CH 3COO -、CO 2－
3、S 2-、SO 2－
3等因生成弱酸不能大量共存；
OH -与NH ＋
4因生成的弱碱不能大量共存；H +与OH －
生成水不能大量共存。

2、发生氧化还原反应：
氧化性离子(如Fe 3+、NO －
3、ClO -、MnO －
4 (H +)等)与还原性离子(如S 2-、I -、Fe 2+、SO 2－
3等)不能大量共存。

3、离子间发生水解相互促进不能共存：
弱酸对应的阴离子和弱碱对应的阳离子相互促进双水解进行到底。

如Al 3+、Fe 3+、NH ＋
4与CO 2－
3、HCO －
3、S 2-、HS -、AlO －
2等。

4、络合反应：如Fe3+和SCN-。

【知识拓展】
多种离子能否大量共存于同一溶液中，归纳起来就是一句话：一色、二性、三特殊、四反应。

1、一色。

即溶液颜色。

若限定无色溶液，则Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnO－4、Co2+、Cr2O2－7、CrO42-、Cr3+等有色离子不能存在。

2、二性。

即溶液的酸性和碱性。

在强酸性溶液电，OH-及弱酸根阴离子（CO2－
3、SO2－3、S2-、CH3COO-等)均不能大量存；在强碱性溶液中，H+及弱碱阳离子(如NH＋
4、Mg2+、Al3+、Fe3+等)均不能大量存在；酸式弱酸根离子(如HCO－3、HSO－3、HS-、H2PO－4等)在强酸性或强碱性溶液中均不可能大量存在。

3、三特殊。

指三种特妹情况：①HCO－3与AlO－2不能大量共存(发生双水解反应)；①H+与NO－3组合具有强氧化性，能与S2-、Fe2+、I-等发生反应，而这一种组合常常较为隐蔽，不易被察觉；①NH＋4与CH3COO-、CO2－3，Mg2+与HCO－3等组合中，虽然两种离子都能水解且水解相互促进，但总的水解程度仍很小，它们在溶液中能大量共存(加热就不同了)。

4、四反应。

指离子间通常能发生的四种类型的反应，能相互反应的离子显然不能大量共存。

①复分解反应，①氧化还原反应，①相互促进酌水解反应，①络合反应。

【规律总结】离子共存问题中隐含条件的分析
溶液呈碱性，无大量的H＋及弱碱的阳离
子、弱酸的酸式根离子
溶液可能显酸性，也可能显强碱性，显酸
性时不能含NO－3
知识点二离子检验与推断
（一）离子检验
1、常见物质的检验(包括鉴别、鉴定、推断)
2、常见的阳离子的检验
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；①生成气体；①显现特殊颜色。

3、常见阴离子的检验
【规律总结】常见离子检验干扰问题
（1）向某溶液中加入BaCl2溶液后生成白色沉淀，再加入稀盐酸沉淀不消失，不能判断原溶液中一定存在SO2－4，若原溶液中存在Ag＋，也有相同的现象。

（2）向某溶液中加入Ca(OH)2溶液，有白色沉淀生成，不能判断原溶液中一定存在CO2－3，若原溶液中存在SO2－3、HSO－3、HCO－3等，也有相同的现象。

（3）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，不能判断原溶液中一定存在CO2－3，
若原溶液中存在HCO－3、SO2－3、HSO－3等，也有相同的现象。

（4）向某溶液中滴入BaCl2溶液，产生白色沉淀，再加入稀HNO3，白色沉淀不溶解，不能确定原溶液中一定存在SO2－4，若原溶液中存在SO2－3和Ag＋，也有相同的现象。

（5）向某溶液中滴加氯水，再加入KSCN溶液，溶液变红色，原溶液中不一定存在Fe2＋，检验Fe2＋时，应先加KSCN，再加氯水，否则，Fe3＋干扰结果的判断。

（6）做某溶液的焰色反应实验，火焰呈黄色，溶液中一定存在Na＋，也可能存在K＋，因为钾的焰色反应必须透过蓝色钴玻璃才能观察到。

（二）离子的推断
利用离子反应进行物质的推断是推断题中的一种重要题型，它既考查了常见离子的典型性质，又考查了考生的推断能力。

这类试题常将物质拆分为离子，通过实验并根据其现象推断出相关物质。

解答此类试题，易出现一错全错的连锁错误，因此，解答的关键是依据题目表述的现象和离子的性质，初步推出可能的物质，然后逐步分析，从而得出正确的结果。

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。

【特别提醒】必须注意两点：
（1）所加试剂引入的离子对后续实验的影响；
（2）用电荷守恒判断溶液中还可能含有的离子时要将定性与定量的方法相结合。

【典型题分析】
高频考点一无条件的离子共存
例1．(2020·北京师范大学附中模拟)在水溶液中能大量共存的一组离子是()
A．NH＋4、H＋、S2O2－3、PO3－4
B．Na＋、Ca2＋、Cl－、NO－3
C．Cu2＋、Hg2＋、S2－、SO2－4
D．Ba2＋、Al3＋、Br－、CO2－3
【答案】B
【解析】A中H＋与S2O2－3发生氧化还原反应；C中S2－分别与Cu2＋、Hg2＋生成沉淀；D中Ba2＋与CO2－3反应生成沉淀，Al3＋与CO2－3发生相互促进的彻底的水解反应。

【变式探究】(2020·山西太原五中模拟)在水溶液中能大量共存的一组离子是()
A．NH＋4、CH3COO－、Na＋、H＋
B．AlO－2、Na＋、K＋、HCO－3
C．Mg2＋、Na＋、SO2－4、NO－3
D．ClO－、Na＋、K＋、Fe2＋
【答案】C
【解析】A中生成CH3COOH弱电解质；B中发生：AlO－2＋HCO－3＋H2O===Al(OH)3↓＋CO2－3；D中ClO －与Fe2＋发生氧化还原反应。

高频考点二有条件限制的离子共存
例2.（2020·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. 1
⋅氨水溶液：Na+、K+、OH-、NO-3
0.1mol L-
B. 1
⋅盐酸溶液：Na+、K+、SO2-4、SiO2-3
0.1mol L-
C. 10.1mol L -⋅KMnO 4溶液：NH +4、Na +、NO -
3、I -
D. 10.1mol L -⋅AgNO 3溶液：NH +
4、Mg 2+、Cl -、SO 2-
4 【答案】A
【解析】在0.1mol/L 氨水中，四种离子可以大量共存，A 选；在0.1mol/L 盐酸中含有大量氢离子，四种离子中硅酸根可以与氢离子反应生成硅酸沉淀，故不能共存，B 不选；MnO 4-具有强氧化性，可以将碘离子氧化成碘单质，故不能共存，C 不选；在0.1mol/L 硝酸银溶液中，银离子可以与氯离子、硫酸根离子反应生成氯化银、硫酸银沉淀，不能共存，D 不选；故选A 。

【变式探究】（2019·江苏卷）室温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是（ ） A. 0.1 mol·L −1NaOH 溶液：Na +、K +、23CO -
、2AlO -
B. 0.1 mol·L −1FeCl 2溶液：K +、Mg 2+、24SO -、4MnO -
C. 0.1 mol·L −1K 2CO 3溶液：Na +、Ba 2+、Cl −、OH −
D. 0.1 mol·L −1H 2SO 4溶液：K +、4NH +、3NO -、3HSO -
【答案】A
【解析】A.是一个碱性环境，离子相互间不反应，且与OH -不反应，能大量共存；B.MnO 4-具有强氧化性，Fe 2+具有还原性，两者会发生氧化还原反应而不能大量共存；C.Ba 2+可以与CO 32-发生反应生成沉淀而不能大量存在；D.酸性条件下H +与HSO 3-不能大量共存，同时酸性条件下NO 3-表现强氧化性会将HSO 3-氧化而不能大量共存。

【举一反三】(2018·江苏卷)室温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( ) A ．0.1mol·L －
1KI 溶液：Na ＋
、K ＋
、ClO －
、OH －
B ．0.1mol·L －
1Fe 2(SO 4)3溶液：Cu 2＋
、NH ＋
4、NO －
3、SO 2－
4 C ．0.1mol·L －
1HCl 溶液：Ba 2＋
、K ＋
、CH 3COO －
、NO －
3
D．0.1mol·L－1NaOH溶液：Mg2＋、Na＋、SO2－4、HCO－3
【答案】B
【解析】ClO－与I－能发生氧化还原反应，A项不符合题意；H＋与CH3COO－会结合成弱电解质CH3COOH，C项不符合题意；OH－与Mg2＋反应生成Mg(OH)2沉淀，OH－与HCO－3反应生成CO2－3和H2O，D项不符合题意。

高频考点阿三离子检验与推断
例3．(2020·广东佛山一中质检)某无色溶液中可能含有CrO2－4、NH＋4、SO2－3、Mg2＋、Al3＋、K＋、SO2－4、Cl－、NO－3中的一种或几种，已知所含离子的物质的量浓度相等。

取甲、乙两支试管分别加入1mL该溶液进行如下实验：
①向甲中加入适量稀盐酸，无明显现象；
①向乙中逐滴滴加NaOH溶液至过量并加热，现象为先有白色沉淀产生，进而产生刺激性气味气体，最后白色沉淀完全溶解。

对于该溶液中的离子成分，下列说法正确的是()
A．一定含有NH＋4、Al3＋、SO2－4、Cl－、NO－3
B．一定不含CrO2－4、SO2－3、Mg2＋、NO－3
C．可能含有Mg2＋、K＋、Cl－、NO－3
D．一定不含CrO2－4、SO2－3、Mg2＋、SO2－4
【答案】A
【解析】无色溶液中一定不含有色离子CrO2－4；由①知一定不含SO2－3；由①知一定含NH＋4、Al3＋，一定不含Mg2＋；结合电荷守恒，已知所含离子的物质的量浓度相等，设为1mol·L－1，阳离子的浓度为c(NH＋4)＋3c(Al3＋)＝4mol·L－1，则溶液中阴离子一定含SO2－4、Cl－、NO－3，2c(SO2－4)＋c(Cl－)＋c(NO－3)＝4mol·L－1，故溶液中一定不含K＋。

综上所述，溶液中一定含NH＋4、Al3＋、SO2－4、Cl－、NO－3，一定不含CrO2－4、SO2－3、Mg2＋、K＋。

【方法技巧】
1、坚持“四项基本原则”，破解离子推断题
（1）肯定性原则：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－4、CrO2－4、Cr2O2－7)
（2）互斥性原则：在肯定某些离子的同时，结合离子共存规律，否定一些离子的存在；(要注意题目中的隐含条件，如：酸性、碱性、指示剂的变化、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，一定既有阳离子，又有阴离子，且溶液中正电荷总数与负电荷总数相等；(这一原则可帮助我们确定一些隐含的离子)
（4）进出性原则：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。

2、电荷守恒在离子反应定量推断试题中的应用
解与离子反应有关的定量推断类试题，需要掌握定量推断最后一种离子存在的方法：如果多种离子共存，且只有一种离子的物质的量未知，可以用电荷守恒来确定最后一种离子是否存在，即阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数。

3、解题基本思路
【变式探究】(2020·河北衡水中学调研)某溶液中含Na＋、NH＋4、Fe2＋、Al3＋、NO－3、CO2－3、AlO－2、SO2－3中的若干种(不考虑水的电离)。

为了探究溶液中的离子种类，进行如下实验：
下列推断正确的是()
A．无色气体是SO2和CO2，白色沉淀是Al(OH)3
B．一定存在Na＋、Al3＋、CO2－3和AlO－2
C．原溶液中阳离子浓度一定大于阴离子浓度
D．原溶液中不可能存在NH＋4、Fe2＋、NO－3
【答案】C
【解析】加入稀硫酸，产生无色气体，该气体不能使品红溶液褪色，说明气体中没有SO2，有CO2。

由此推知，原溶液中一定有CO2－3，则一定没有Fe2＋、Al3＋。

溶液1中加入足量NaOH溶液先产生白色沉淀，后溶解，说明原溶液中一定存在AlO－2。

加入氢氧化钠溶液并加热，没有氨产生，说明原溶液中无NH＋4，由电荷守恒知钠离子一定存在。

A项，无色气体中无SO2，错误；B项，原溶液中无Al3＋，错误；C项，原溶液中的阳离子为Na＋，阴离子一定有CO2－3、AlO－2，可能有NO－3，由电荷守恒可知，钠离子浓度一定大于阴离子总浓度，正确；D项，原溶液中可能存在NO－3，错误。

高频考点四结合化学实验综合考查离子推断
例4．(2020·黑龙江哈尔滨三中模拟)向四支试管中分别加入少量不同的无色溶液进行如下操作，结论正确的是()
【答案】C
【解析】A项，加入BaCl2溶液得到白色沉淀，原溶液中可能含有SO2－3或SO2－4或Ag＋；B项，HSO－3也有同样的现象；C项，观察K＋的焰色反应应透过蓝色钴玻璃，排除Na＋的干扰；D项，检验NH＋4应加入浓NaOH溶液，且需要加热。

【变式探究】(2020·浙江诸暨中学模拟)下列实验中，对应的现象及结论或解释均正确的是()
【答案】D
【解析】A项，乙烯将MnO－4还原为Mn2＋，体现了乙烯的还原性；B项，溶解在溶液中的氧气将I－氧化为单质碘；C项，若原溶液中只有Fe3＋，也会产生相同的现象；D项，下层呈紫红色，可知氯气氧化碘离子生成碘，则原无色溶液中一定有I－。