2018高考化学大一轮学考复习考点突破化学物质及其变化离子共存离子的检验和推断检测

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2018高考化学大一轮学考复习考点突破化学物质及其变化离子共存离子的检验和推断检测

第二章 化学物质及其变化 第7讲 离子共存 离子的检验和推断 考纲要求 1.掌握常见离子的检验方法。2.了解离子反应发生条件,正确判断常见离子在溶液中能否大量共存。‎ 考点一 离子共存 ‎1.离子共存问题是离子反应条件和本质的最直接应用 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.熟记常考离子的性质 颜色 MnO(紫)、Cu2+(蓝)、Fe2+(浅绿)、Fe3+(黄)‎ 氧化性 ClO-、MnO、NO(H+)、Fe3+、Cr2O 还原性 S2-(HS-)、SO(HSO)、I-、Br-、Cl-、Fe2+‎ 水解显 酸性 NH、Mg2+、Al3+、Cu2+、Fe2+、Fe3+‎ 水解显 碱性 AlO、S2-、SO、CO、SiO、ClO-、CH3COO-‎ 酸式 酸根离子 HCO、HS-、HSO、HPO、H2PO 注意 既能与酸反应又能与碱反应的离子,一般为多元弱酸的酸式酸根离子。‎ ‎3.熟记相互促进的水解反应 Al3+‎ CO、HCO、S2-、HS-、AlO、ClO-‎ Fe3+‎ CO、HCO、AlO、ClO-‎ ‎4.离子共存判断题中常见的限制条件 限制条件 分析解读 无色溶液 有色离子不能大量共存 使甲基橙呈红色或pH=1‎ 溶液显酸性,无大量的OH-及弱酸的酸根离子 遇酚酞呈红色或pH=13‎ 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 与Al反应放出H2‎ 溶液可能显酸性,也可能显强碱性,显酸性时不能含NO 由水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1‎ 溶液可能显酸性,也可能显碱性 通入足量的CO2(或NH3)‎ 溶液呈酸性(或碱性)‎ 因发生氧化还原反应而不能大量共存 能发生氧化还原反应的氧化性离子和还原性离子不能大量共存 ‎“一定”“可能”还是“不能”大量共存 确定是“可能性”还是“肯定性”‎ 加水稀释,减小 说明该溶液呈酸性[稀释的是溶质,溶质c(H+)减小,而c(OH-)增大]‎ 某溶液的lg =12‎ 该溶液呈酸性 深度思考 指出下列离子组不能共存的原因。‎ ‎(1)Na+、OH-、SO、Fe3+_________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)K+、Mg2+、I-、ClO-___________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)含有大量Fe3+的溶液:Na+、SCN-、Cl-、I-_______________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)含有大量NO的溶液:H+、Fe2+、Cl-、SO______________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)常温下,pH=12的溶液:K+、Cl-、SO、SiO、Ca2+_____________________。‎ ‎(6)c(H+)=0.1 mol·L-1的溶液:Na+、NH、SO、S2O_______________________。‎ ‎(7)使pH试纸显蓝色的溶液中:Cu2+、NO、Fe3+、SO______________________。‎ ‎(8)与铝粉反应放出氢气的无色溶液中:NO、Al3+、Na+、SO__________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(9)pH=0的溶液中:Al3+、NH、Ca2+、ClO-_________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案 (1)Fe3+与OH-反应生成沉淀 ‎(2)I-能被ClO-氧化 ‎(3)Fe3+与SCN-发生络合反应,Fe3+与I-发生氧化还原反应 ‎(4)NO在酸性条件下能氧化Fe2+‎ ‎(5)Ca2+与SO、SiO反应生成沉淀 ‎(6)S2O与H+反应:S2O+2H+===S↓+SO2↑+H2O ‎(7)Cu2+、Fe3+与OH-反应生成沉淀 ‎(8)溶液可能呈碱性也可能呈酸性,NO在酸性溶液中与铝粉反应不能放出氢气,Al3+在碱性溶液中不能大量共存 ‎(9)ClO-与H+生成弱电解质HClO不能大量共存 ‎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+、CO、NO ‎③Na+、HCO、H+、NO ‎④Al3+、Fe3+、NO、SO ‎⑤K+、Na+、AlO、NO ‎⑥Na+、H+、Cl-、OH-‎ ‎⑦Cu2+、Fe2+、Cl-、SO ‎⑧K+、Na+、SiO、NO 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、Fe2+、Na+‎ ‎②Na+、Fe3+、I-、Cl-‎ ‎③H+、S2-、SO、SO ‎④SO、NO、Na+、H+‎ ‎⑤I-、ClO-、K+、H+‎ ‎⑥Na+、K+、MnO、Cl-‎ ‎⑦Fe3+、Ca2+、H+、NO 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、Cl-、K+‎ ‎②Al3+、SiO、Na+、Cl-‎ ‎③Fe3+、NH、SO、S2-‎ ‎④Fe3+、Cl-、Na+、CO ‎⑤Al3+、Fe3+、SCN-、Cl-‎ ‎⑥Na+、Al3+、NO、AlO ‎⑦Na+、Ca2+、HCO、HSO ‎⑧S2O、Na+、H+、SO ‎⑨Na+、Al3+、SO、S2-‎ 答案 ①②④⑥⑨‎ ‎4.下列各组离子在指定的溶液中,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的溶液:H+、Fe2+、Cl-、SO ‎(3)常温下,pH=12的溶液:K+、Cl-、SO ‎(4)c(H+)=0.1 mol·L-1的溶液:Na+、NH、SO、S2O ‎(5)使pH试纸显蓝色的溶液:Cu2+、NO、Fe3+、SO ‎(6)与铝粉反应放出H2的无色溶液:NO、Al3+、Na+、SO ‎(7)使红色石蕊试纸变蓝的溶液:SO、CO、Na+、K+‎ ‎(8)常温下=1×10-12的溶液:K+、AlO、CO、Na+‎ ‎(9)中性溶液:Fe3+、Al3+、NO、SO ‎(10)使甲基橙变红色的溶液:Mg2+、K+、SO、SO ‎(11)使酚酞变红色的溶液:Na+、Cu2+、Fe2+、NO 答案 (3)(7)(8)‎ 解析 (1)Fe3+与SCN-、I-不能大量共存;(2)在酸性条件下NO能氧化Fe2+;(4)2H++S2O===S↓+SO2↑+H2O;(5)pH试纸显蓝色,溶液呈碱性,Cu2+、Fe3+不能大量共存;(6)与铝粉反应放出氢气的溶液,可能呈强酸性或碱性,若为酸性条件,有NO存在不能产生H2,若为碱性,Al3+不能大量共存;(8)=1×10-12溶液呈碱性,CO、AlO圴大量共存;(9)Fe3+、Al3+易水解,中性条件下,生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀;(10)甲基橙显红色的溶液,呈酸性,SO不能大量共存;(11)使酚酞显红色的溶液呈碱性,Cu2+、Fe2+不能大量共存。‎ 考点二 离子的检验和推断 ‎1.常见离子的检验方法 根据离子性质不同而在实验中所表现出的现象不同,可以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。‎ 离子 试剂 现象 注意 Cl-、Br-、‎ I-‎ AgNO3溶液 和稀HNO3‎ AgCl(白色)、‎ AgBr(淡黄色)、‎ AgI(黄色)‎ SO 稀盐酸和 BaCl2溶液 白色沉淀 先用 稀盐酸酸化 Fe2+‎ NaOH溶液 白色沉淀→‎ 灰绿色沉淀→‎ 红褐色沉淀 Fe3+‎ NaOH溶液 红褐色沉淀 NH 浓NaOH溶液和湿润的红色石蕊试纸 产生有刺激性气味的气体,且气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 要加热 CO 稀盐酸和澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊 SO、‎ HSO、‎ HCO 有干扰 SO 稀H2SO4和品红溶液 产生有刺激性气味的气体,且气体能使品红溶液褪色 HSO 有干扰 I-‎ 氯水(少量),CCl4‎ 下层为紫色 Fe2+‎ ‎①KSCN溶液和氯水 ‎②铁氰化钾溶液K3[Fe(CN)6]‎ ‎①先是无变化,滴加氯水后变红色 ‎②生成蓝色沉淀Fe3[Fe(CN)6]2‎ 先加KSCN溶液,无变化,再加氯水 Fe3+‎ KSCN溶液 红色 苯酚溶液 紫色 Na+、‎ K+‎ Pt(Fe)丝和稀盐酸 火焰分别呈黄色、紫色 K+要透过蓝色钴玻璃片观察焰色 ‎2.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、CrO、Cr2O)。‎ ‎(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。‎ ‎3.电荷守恒在定量型离子推断试题中的应用 离子定量推断试题常根据离子的物质的量(或浓度)定量推断最后一种离子的存在: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。‎ 深度思考 ‎1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”‎ ‎(1)向某溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成,再加入稀盐酸,沉淀不消失,则溶液一定存在SO(×)‎ ‎(2)向某溶液中加入Ba(NO3)2溶液,产生不溶于稀HNO3的白色沉淀,则溶液中一定存在SO(×)‎ ‎(3)向某溶液中加入Ca(OH)2溶液,有白色沉淀生成,则溶液中一定存在CO(×)‎ ‎2.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?‎ 答案 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.怎样检验溶液中既有Cl-,又有SO?‎ 答案 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。‎ 题组一 排除干扰,确定离子 ‎1.关于某无色溶液中所含离子的鉴别,下列判断正确的是(  )‎ A.加入AgNO3溶液,生成白色沉淀,加稀盐酸沉淀不溶解时,可确定有Cl-存在 B.通入Cl2后,溶液变为深黄色,加入淀粉溶液后溶液变蓝,可确定有I-存在 C.加入Ba(NO3)2溶液,生成白色沉淀,加稀盐酸后沉淀不溶解时,可确定有SO存在 D.加入稀盐酸,生成的气体能使澄清石灰水变浑浊,可确定有CO存在 答案 B 解析 Cl-、SO均能与Ag+形成不溶于稀盐酸的白色沉淀,A错;I2遇淀粉变蓝,通入Cl2后,溶液变为深黄色,加入淀粉溶液后溶液变蓝,则溶液中有I-存在,B对;SO与Ba(NO3)2反应形成BaSO3沉淀,加入稀盐酸后在H+、NO的作用下可转化为BaSO4沉淀,C错;能使澄清石灰水变浑浊的气体是CO2或SO2,原溶液中可能存在的离子是CO、HCO、SO或HSO,D错。‎ ‎2.根据下列实验内容得出的结论正确的是(  )‎ 选项 实验内容 结论 A 某物质的水溶液能使红色石蕊试纸变蓝 该物质中一定含有OH-,而且一定是碱 B 向废液中加入少量的葡萄糖溶液,无红色沉淀产生 废液中不含Cu2+‎ C 向某物质的水溶液中加入盐酸能产生无色无味气体 该溶液中一定含有CO D 向某溶液中滴加NaOH溶液,先产生白色沉淀,后沉淀溶解 该溶液中可能含有Al3+‎ 答案 D 解析 显碱性的盐溶液也能使红色石蕊试纸变蓝,如Na2CO3溶液,A项错误;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HCO,加入盐酸也能产生无色无味气体,C项错误。‎ ‎3.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(  )‎ 操作 现象 结论 A 滴加BaCl2溶液 生成白色沉淀 原溶液中有SO B 滴加氯水和CCl4,振荡、静置 下层溶液显紫色 原溶液中有I-‎ C 用洁净铂丝蘸取溶液进行焰色反应 火焰呈黄色 原溶液中有Na+,无K+‎ D 滴加稀NaOH溶液,将湿润红色石蕊试纸置于试管口 试纸不变蓝 原溶液中无NH 答案 B 解析 本题主要考查常见离子的鉴别,意在考查学生的实验能力。A项,加入BaCl2‎ 溶液得到白色沉淀,原溶液中可能含有SO或SO或Ag+;B项,溶于CCl4呈紫色的为I2,即原溶液中含有I-;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应加入浓NaOH溶液,且需要加热。‎ 离子检验的一般思路 离子检验一般是根据离子的特性(物理性质或化学性质),通过实验及实验现象确定离子的种类,在实验时要注意排除干扰离子如检验SO时,要先用盐酸排除Ag+引起的干扰,且选用的钡试剂是BaCl2而不是Ba(NO3)2溶液,以免酸性条件下NO将溶液中的SO氧化成SO而造成新的干扰。其一般检验流程为 先溶解后检验→先物理后化学→先取样后反应→排干扰加试剂→依现象得结论 题组二 步步为营,瞻前顾后——突破“离子组成推断题”‎ ‎4.某溶液中可能存在Br-、CO、SO、Al3+、I-、Mg2+、Na+等7种离子中的某几种。现取该溶液进行实验,得到如下现象:‎ ‎①向溶液中滴加足量氯水后,溶液变橙色,且有无色气泡冒出;②向所得橙色溶液中加入足量BaCl2溶液,无沉淀生成;③向所得溶液中继续滴加淀粉溶液,溶液不变蓝色。‎ 已知:5Cl2+I2+6H2O===10HCl+2HIO3‎ 据此可以判断:该溶液肯定不存在的离子组是(  )‎ A.Al3+、Mg2+、SO B.Mg2+、CO、I-‎ C. Al3+、SO、I- D.Al3+、Br-、SO 答案 A 解析 根据①溶液中有Br-和CO,根据离子共存原则,不存在Al3+、Mg2+;根据②溶液中无SO;根据③不能确定是否含有I-,因为在①中氯水可能把I-氧化成IO,致使溶液不变蓝色。‎ ‎5.某无色溶液中可能含有Na+、Ba2+、Cl-、Br-、SO、SO等离子中的若干种,依次进行下列实验,且每步所加试剂均过量:‎ ‎①用pH试纸检验,溶液的pH大于7;‎ ‎②向溶液中加氯水,再加入CCl4振荡,静置,分液,CCl4层呈橙红色;‎ ‎③向所得溶液中加入Ba(NO3)2溶液和稀硝酸,有白色沉淀生成;‎ ‎④过滤,向滤液中加入AgNO3溶液和稀硝酸,有白色沉淀生成。‎ 下列说法正确的是(  )‎ A.实验①说明发生了反应:SO+2H2OH2SO3+2OH-‎ B.实验②中发生的离子反应只有:Cl2+2Br-===2Cl-+Br2‎ C.实验③、④发生的反应是Ba2++SO===BaSO4↓、Ag++Cl-===AgCl↓‎ D.为确定该溶液是否含有Na+,还要做焰色反应实验 答案 C 解析 实验①说明原溶液中有水解呈碱性的SO,但其水解是分步进行的,A项错误;实验②说明原溶液中含有Br-,肯定会发生反应:Cl2+2Br-===2Cl-+Br2,但足量的氯水一定会与SO发生氧化还原反应,也是离子反应,B项错误;实验③说明所得溶液中含有SO(注意:‎ 该离子可能是原溶液本来含有的,也可能是SO在上步操作中被氯水氧化所得),实验④说明所得滤液中含有Cl-,C项正确;由实验①证明原溶液中含有SO,根据离子共存原则可知其中一定没有Ba2+,又根据溶液呈电中性,可知溶液中肯定有Na+,没有必要进行焰色反应来检验Na+的存在,D项错误。‎ ‎6.某溶液可能含有Cl-、SO、CO、NH、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.SO、NH一定存在,Cl-可能不存在 D.CO、Al3+一定不存在,K+可能存在 答案 B 解析 根据加入过量NaOH溶液,加热,得到0.02 mol气体,说明有NH,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CO;根据不溶于盐酸的‎4.66 g 沉淀,说明有SO,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。‎ 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SO,无SO。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SO,无SO的实验操作和现象是__________________________‎ ‎______________________________________________。‎ 解析 (1)明确原理:依据题目要求,明确检验的原理,根据原理确定方法。如SO、SO都与Ba2+产生沉淀,但BaSO3可溶于盐酸而BaSO4不溶于盐酸。‎ ‎(2)叙述操作:取液体(水层少量液体)、加试剂(如加BaCl2溶液、加盐酸酸化等)。‎ ‎(3)描述现象:观察产生沉淀及沉淀如何变化要明确具体。‎ ‎(4)得出结论:由什么现象得出对应结论,如“若……说明……,若……说明……”。‎ 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 专题训练 ‎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:S2O+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:5SO+2IO+2H+===I2+5SO+H2O 某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2,可能存在I-、IO 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;若溶液不变蓝,说明废水中不含有IO ‎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:‎ 操作 现象 结论 取少量除尽Ag+后的溶液于试管中,加入KSCN溶液,振荡 存在Fe3+‎ 取少量除尽Ag+后的溶液于试管中,加入________,振荡 存在Fe2+‎ ‎【实验结论】 Fe的氧化产物为Fe2+和Fe3+。‎ 答案 溶液呈红色 K3[Fe(CN)6]溶液 产生蓝色沉淀 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。‎ ‎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):‎ 阳离子 K+、Ba2+、Ag+、Mg2+、NH 阴离子 Cl-、SO、CO、AlO、MnO 为了判断该混合物的组成,现依次进行如下实验,根据实验现象,回答下列问题:‎ ‎(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):_____________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 思路点拨 本题的离子推断只要求确定离子存在与否,可根据实验现象,步步为营,逐步得出正确结论。‎ 答案 (1)MnO、NH、Ag+、Mg2+‎ ‎(2)AlO、CO、K+ Ba2+、SO ‎(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-‎ 解析 ‎ ‎(1)‎ 排除的离子 排除的依据 MnO 溶液无色,MnO显紫色 NH 溶液呈碱性,且未嗅到刺激性气味 Ag+、Mg2+‎ 碱性溶液中无法大量存在 ‎(2)‎ 肯定存在的离子 判断依据 AlO 加盐酸有沉淀产生,继续加盐酸沉淀溶解 CO 加盐酸后有无色无味气体逸出 K+‎ 根据溶液呈电中性原则,溶液中至少含有一种阳离子 排除的离子 排除的依据 Ba2+‎ 与CO无法大量共存 SO 酸化后逸出的气体没有刺激性气味 ‎(3)‎ 待检验离子 理由与检验方法 Cl-‎ 步骤(2)加入盐酸,引入了Cl-,无法确定原溶液是否含有Cl-。检验时要取(1)中所得溶液,滴加硝酸和硝酸银溶液,看是否有白色沉淀生成 ‎1.(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)3 B.AgCl、NaHCO3‎ C.Na2SO3、BaCO3 D.Na2CO3、CuSO4‎ 答案 C 解析 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,碳酸钡不溶于水使部分固体不溶解,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,正确;D项,Na2CO3、CuSO4中加入足量稀硫酸,振荡后无固体存在,错误。‎ ‎2.(2016·四川理综,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 B.pH=2的溶液中可能大量存在Na+、NH、SiO 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溶液的反应:H++SO+Ba2++OH-===BaSO4↓+H2O 答案 C 解析 A项,酸性条件下MnO将Cl-氧化为Cl2,不能大量共存且MnO显紫色;B项,酸性条件下,H+与SiO 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,正确的离子方程式为2H++ SO+Ba2++ 2OH-===BaSO4↓+ 2H2O,错误。‎ ‎3.(2015·广东理综,8)水溶液中能大量共存的一组离子是(  )‎ A.NH 、Ba2+、Br-、CO B.Cl-、SO、Fe2+、H+‎ C. K+、Na+、SO、MnO D.Na+、H+、NO、HCO 答案 C 解析 A项,Ba2+和CO因生成BaCO3沉淀,而不能大量共存;B项,SO与H+结合生成弱电解质H2SO3,而不能大量共存;C项,离子间互不反应,可以大量共存;D项,H+与HCO 能反应生成CO2和H2O,而不能大量共存。‎ ‎4.(2014·山东理综,12)下列有关溶液组成的描述合理的是(  )‎ A.无色溶液中可能大量存在Al3+、NH、Cl-、S2-‎ B.酸性溶液中可能大量存在Na+、ClO-、SO、I-‎ C.弱碱性溶液中可能大量存在Na+、K+、Cl-、HCO D.中性溶液中可能大量存在Fe3+、K+、Cl-、SO 答案 C 解析 A项,Al3+和S2-可以发生水解相互促进反应而不能大量共存,错误;B项,酸性溶液中,HClO具有强氧化性,能将I-氧化,错误;C项,弱碱性溶液中,Na+、K+、Cl-、HCO能大量共存;D项,Fe3+在pH为3.7的溶液中就可沉淀完全,则在中性溶液中生成Fe(OH)3‎ 沉淀,错误。‎ ‎1.在室温下,下列各组微粒在溶液中能大量共存的是(  )‎ A.Na+、Ba2+、NO、Cl-‎ B.H+、Fe2+、ClO-、SO C.K+、Fe3+、Cl-、SCN-‎ D.NH、Al3+、SiO、CO 答案 A 解析 H+、Fe2+、ClO-发生氧化还原反应,B错误;Fe3+与SCN-生成硫氰化铁显红色,C错误;Al3+与SiO、CO发生相互促进的水解反应,不能大量共存,D错误。‎ ‎2.常温下,下列微粒可以大量共存于同一溶液中的是(  )‎ A.NH、CH3COO-、Ca2+、Cl-‎ B.Fe3+、Ag+、SO、NO C.Cu2+、H+、S2-、NO D.I-、Fe3+、K+、Cl-‎ 答案 A 解析 A项,各离子之间互不反应,可大量共存,正确;B项,Ag+与SO结合可生成沉淀,不能大量共存,错误;C项,Cu2+与S2-结合可生成沉淀,H+、NO与S2-可发生氧化还原反应,不能大量共存,错误;D项,Fe3+氧化I-不能大量共存,错误。‎ ‎3.某无色溶液含有下列离子中的若干种:H+、NH、Fe3+、Ba2+、Al3+、CO、Cl-、OH-、NO。向该溶液中加入铝粉,只放出H2,则溶液中能大量存在的离子最多有(  )‎ A.3种 B.4种 C.5种 D.6种 答案 C 解析 含有Fe3+的溶液显黄色,在无色溶液中不能大量存在;H+与CO、OH-会发生反应,不能大量共存;OH-与NH、Al3+会发生反应,不能大量共存;Ba2+、Al3+和CO会发生反应,不能大量共存。向该溶液中加入铝粉,只放出H2,若溶液为碱性,则含有大量的OH-,还可能含有大量的Ba2+、Cl-、NO,最多4种;若溶液为酸性,由于H+、NO起硝酸的作用,加入Al不能产生氢气,所以含有的离子可能是H+、NH、Ba2+、Al3+、Cl-,最多是5种离子。故选项是C。‎ ‎4.在强酸性溶液中能大量共存的无色透明离子组是(  )‎ A.K+、Na+、NO、MnO B.Mg2+、Na+、Cl-、SO C.K+、Na+、Br-、Cu2+‎ D.Na+、Ba2+、OH-、SO 答案 B 解析 A选项中的MnO在水溶液中显紫色;C选项中的Cu2+在水溶液中显蓝色;D选项中会发生离子反应Ba2++SO===BaSO4↓和H++OH-===H2O。‎ ‎5.含有下列各组离子的溶液中通入(或加入)过量的某种物质后仍能大量共存的是(  )‎ A.H+、Ba2+、Fe3+、NO,通入SO2气体 B.Ca2+、Cl-、K+、H+,通入CO2气体 C.AlO、Na+、Br-、SO,通入CO2气体 D.HCO、Na+、I-、HS-,加入AlCl3溶液 答案 B 解析 A组离子之间不反应,能大量共存,但通入SO2气体与Fe3+(或H+、NO)发生氧化还原反应,不能大量共存;B组离子之间不反应,能大量共存,且通入CO2气体仍不反应,能大量共存;C组离子之间不反应,能大量共存,但通入CO2气体与AlO反应生成沉淀,不能大量共存;D组离子之间不反应,能大量共存,但加入AlCl3溶液与HCO(或HS-)发生相互促进的水解反应,不能大量共存。‎ ‎6.下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是(  )‎ A.0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液:K+、Na+、SO、OH-‎ B.能使pH试纸显红色的溶液:Na+、NH、I-、NO C.0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液:Mg2+、Cl-、H+、SO D.Kw/c(H+)=0.1 mol·L-1的溶液:K+、Na+、NO、SiO 答案 D 解析 A项,NH、HCO均与OH-反应,在溶液中不能大量共存;B项,使pH试纸显红色的溶液呈酸性,酸性条件下NO把I-氧化;C项,CH3COO-与H+不能共存;D项,Kw/c(H+)=0.1 mol·L-1,即c(OH-)=0.1 mol·L-1,四种离子与OH-都不反应。‎ ‎7.下列离子能大量共存,且满足相应要求的是(  )‎ 选项 离子 要求 A Na+、NO、Cl-、CH3COO-‎ c(Na+)<c(NO)‎ B Fe3+、NO、Cl-‎ 滴入KSCN溶液,立即出现红色沉淀 C Na+、HCO、Al3+、SO 逐滴滴加氨水立即有沉淀产生 D NH、Al3+、SO、H+‎ 滴加NaOH浓溶液一开始没有气体产生 答案 D 解析 根据电荷守恒c(Na+)=c(NO)+c(Cl-)+c(CH3COO-)可知,c(Na+)>c(NO),A错;Fe3+与SCN-发生反应生成红色溶液而不是红色沉淀,B错;Al3+与HCO能发生相互促进的水解反应而不能大量共存,C错;D项中加入的NaOH先与H+、Al3+反应,后与NH反应产生氨气,最后与Al(OH)3沉淀反应,D正确。‎ ‎8.关于微粒在指定溶液中能否大量共存的评价正确的是(  )‎ 选项 溶液 微粒 评价 A ‎8%H2O2水溶液 Fe3+、Mg2+、SO、Na+‎ 可以大量共存 B 室温下pH=12的水溶液 NO、Na+、SO、K+‎ NO能将SO氧化而不能大量共存 C ‎1 mol·L-1的NH4Cl溶液 Ba2+、OH-、NH3·H2O NH4Cl溶液显酸性,NH3·H2O不能大量共存 D NaHSO4水溶液 I-、K+、CH3COO-、Br-‎ CH3COO-能与NaHSO4溶液反应,不能大量共存 答案 D 解析 Fe3+对H2O2的分解有催化作用,A错;NO只有在酸性条件下才有强氧化性,B项中的评价错误;C项中OH-不能大量共存,原因是NH+OH-===NH3·H2O,C项中的评价错误;NaHSO4能完全电离生成H+,故能发生反应CH3COO-+H+===CH3COOH,D项正确。‎ ‎9.已知:SO+I2+H2O===SO+2H++2I-,某溶液中可能含有I-、NH、Cu2+、SO,向该无色溶液中加入少量溴水,溶液仍呈无色,则下列判断正确的是(  )‎ A.肯定不含I- B.肯定不含NH C.可能含有SO D.可能含有I-‎ 答案 D 解析 溴首先氧化亚硫酸根离子而后氧化碘离子,溶液仍呈无色说明一定含有亚硫酸根离子,可能含有碘离子,一定不含铜离子,根据电荷守恒可知一定含铵根离子。‎ ‎10.‎25 ℃‎时,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是(  )‎ A.pH=1的溶液中:Na+、K+、MnO、CO B.c(H+)=1×10-13 mol·L-1的溶液中:Mg2+、Cu2+、SO、NO C.0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液中:K+、Na+、NO、Cl-‎ D.0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中:Fe2+、NH、SCN-、SO 答案 C 解析 A项,pH=1的溶液显强酸性,CO与H+因生成CO2、H2O而不能大量共存;B项,c(H+)=1×10-13 mol·L-1的溶液pH=13,溶液显强碱性,Mg2+、Cu2+分别与OH-反应生成Mg(OH)2、Cu(OH)2沉淀而不能大量共存;C项,0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液中,题给四种离子与NH、HCO均不发生反应,可以大量共存;D项,Fe3+、Fe2+均能与SCN-反应,生成难电离的弱电解质Fe(SCN)3、Fe(SCN)2而不能大量共存。‎ ‎11.某溶液中可能含有Na+、NH、Ba2+、SO、I-、S2-中的几种。①用pH试纸测试,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.SO C.Ba2+ D.NH 答案 A 解析 由①可知溶液显弱酸性,上述离子只有NH能水解使溶液显酸性,则一定含有NH,而S2-能水解显碱性,则一定不含有S2-;再由氯水能氧化I-生成碘单质,碘遇淀粉变蓝,而②中加氯水和淀粉无明显现象,则一定不含有I-;又溶液呈电中性,有阳离子必有阴离子,则溶液中有NH,必须同时存在阴离子,即SO必然存在,而Ba2+、SO能结合生成沉淀,则这两种离子不能大量共存,即一定不存在Ba2+;显然剩下的Na+是否存在无法判断,则需检验的离子是Na+,故选A。‎ ‎12.某溶液只可能含有K+、Al3+、Fe3+、Mg2+、Ba2+、NH、Cl-、CO、SO中的若干种离子。某同学取100 mL的溶液分成两等份进行如下实验:‎ ‎①第一份加过量的氢氧化钠溶液后加热,收集到0.02 mol的气体,无沉淀产生,同时得到溶液甲。‎ ‎②向溶液甲中通入过量的二氧化碳气体,生成白色沉淀,沉淀经过滤,洗涤灼烧后,得到‎1.02 g固体。‎ ‎③第二份加足量的氯化钡溶液后,生成白色沉淀,沉淀经盐酸充分洗涤,干燥,得到‎11.65 g固体。‎ 据此,该同学得到的结论正确的是(  )‎ A.实验①中产生的气体为氨气,并可得原溶液中c(NH)=0.2 mol·L-1‎ B.实验③中的白色沉淀中一定有BaSO4,无BaCO3‎ C.原溶液中一定有K+,且c(K+)=0.4 mol·L-1‎ D.若要判断原溶液中是否有Cl-,无需另外设计实验验证 答案 B 解析 由①得50 mL溶液中n(NH)=0.02 mol,根据离子共存原则,无Fe3+、Mg2+;②中得到的沉淀为Al(OH)3,‎1.02 g固体为Al2O3,则50 mL溶液中n(Al3+)=0.02 mol,根据离子共存原则,无CO;由③得,溶液中一定含SO,其物质的量为n(SO)=0.05 mol(指50 mL溶液中),根据离子共存原则,原溶液中一定无Ba2+。综上所述,有SO(0.05 mol)、Al3+(0.02 mol)、NH(0.02 mol),根据电荷守恒,还一定有K+,根据上述实验,由于无法确定是否含有Cl ‎-,所以 n(K+)≥0.05 mol×2-0.02 mol×3-0.02 mol=0.02 mol,其浓度为c(K+)≥=0.4 mol·L-1。‎ ‎13.(2016·临沂校级模拟)甲、乙、丙、丁是由H+、Na+、Al3+、Ba2+、OH-、Cl-、HCO中的两种组成,可以发生如图转化,下列说法正确的是(  )‎ A.甲为AlCl3,乙为NaHCO3‎ B.溶液丙中还可以大量共存的离子有:Fe2+、NO、SO C.在甲中滴加丁开始反应的离子方程式:HCO+Ba2++OH-===BaCO3↓+H2O D.白色沉淀A可能溶解在溶液D中 答案 D 解析 甲、乙、丙、丁是由H+、Na+、Al3+、Ba2+、OH-、Cl-、HCO中的两种组成,依据离子共存原则,H+只能与Cl-组成HCl,Al3+只能与Cl-组成AlCl3,依据甲溶液能和乙溶液生成沉淀、气体和氯化钠,甲和丙生成气体和氯化钠,故甲和乙中含有能双水解的离子,符合条件的只有Al3+和HCO,甲中含有Na+,则甲为NaHCO3,乙为AlCl3,B为二氧化碳;又甲与丁生成白色沉淀,丁含有钡离子,则丁为氢氧化钡,丙为HCl。‎ ‎14.由几种离子化合物组成的混合物,含有以下离子中的若干种:K+、Cl-、NH、Mg2+、Ba2+、CO、SO,将该混合物溶于水后得澄清溶液,现取3份各100 mL的该溶液分别进行如下实验:‎ 实验序号 实验内容 实验结果 ‎①‎ 加AgNO3溶液 有白色沉淀生成 ‎②‎ 加足量NaOH溶液并加热 收集到气体‎1.12 L(标准状况)‎ ‎③‎ 加足量BaCl2溶液时,对所得沉淀进行洗涤、干燥、称量;再向沉淀中加足量稀盐酸,然后干燥、称量 第一次称量读数为‎6.27 g;第二次称量读数为‎2.33 g 试回答下列问题:‎ ‎(1)根据实验①对Cl-是否存在的判断是________(填“一定存在”“一定不存在”或“不能确定”),根据实验①②③判断混合物中一定不存在的离子是__________________________‎ ‎______________________________________________。‎ ‎(2)试确定溶液中一定存在的阴离子及其物质的量浓度(可不填满):‎ 阴离子符号 物质的量浓度/mol·L-1‎ 答案 (1)不能确定 Ba2+、Mg2+‎ ‎(2)‎ 阴离子符号 物质的量浓度/mol·L-1‎ SO ‎0.1‎ CO ‎0.2‎ 解析 Cl-与Ag+生成AgCl白色沉淀,CO与Ag+也能生成Ag2CO3白色沉淀,故无法确定Cl-的存在;溶液中CO与Ba2+生成BaCO3沉淀,SO与Ba2+生成BaSO4沉淀,前者能溶于盐酸,而后者不溶,故溶液中一定存在SO、CO,无Ba2+和Mg2+。由②可求出n(NH)=0.05 mol,由③可求n(CO)=0.02 mol,n(SO)=0.01 mol,再根据电荷守恒可知:2×n(CO)+2×n(SO)>1×n(NH),故一定含有K+。‎ ‎15.(2016·湖北荆门模拟)现有五种可溶性物质,A、B、C、D、E,它们所含的阴、阳离子互不相同,分别含有五种阳离子Na+、Al3+、Mg2+、Ba2+、Fe3+和五种阴离子Cl-、OH-、NO、CO、X中的一种。‎ ‎(1)某同学通过比较分析,认为无需检验就可判断其中必有的两种物质是________和________(填化学式,且相对分子质量小的写在第一个空)。‎ ‎(2)为了确定X,现将(1)中的两种物质记为A和B,含X的物质记为C,当C与B的溶液混合时,产生红褐色沉淀和无色无味气体;当C与A的溶液混合时,产生棕黄色沉淀(红白混合颜色),向该沉淀中滴入稀硝酸,沉淀部分溶解,最后留有白色沉淀不再溶解。则X为________________________________________________________________________。‎ A.SO B.SO C.CH3COO- D.SiO ‎(3)B的水溶液不显中性,原因为____________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。‎ ‎(4)将0.02 mol A与0.01 mol ‎ C同时溶解在足量的蒸馏水中,充分反应后,最终所得沉淀的质量为________(保留两位有效数字)。‎ ‎(5)将Cu投入到装有D溶液的试管中,Cu不溶解;再滴加稀H2SO4,Cu逐渐溶解,管口附近有红棕色气体出现。则物质D一定含有上述离子中的________(填相应的离子符号)。有关反应的离子方程式为________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(6)利用上述已经确定的物质,可能检验出D、E中的阳离子。请简述实验操作步骤、现象及结论:________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案 (1)Na2CO3 Ba(OH)2 (2)B ‎(3)CO+H2OHCO+OH- (4)‎‎6.1 g ‎(5)NO 3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O ‎(6)往D的溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液直至过量,若先出现白色沉淀后又逐渐溶解,则D中含有Al3+,E中含有Mg2+(或往D的溶液中加入适量的Na2CO3溶液,若产生了白色沉淀和无色无味的气体,则D中含有Al3+,E中含有Mg2+)‎ 解析 (1)CO只能与Na+相结合,因此一定含有Na2CO3。此时OH-只能与Ba2+结合,所以一定还含有Ba(OH)2。‎ ‎(2)当C与B的溶液混合时,产生红褐色沉淀和无色无味气体,红褐色沉淀是Fe(OH)3,无色无味的气体一定是CO2,所以B是Na2CO3,C中含有Fe3+;当C与A的溶液混合时产生棕黄色沉淀(红白混合颜色),向该沉淀中滴入稀硝酸,沉淀部分溶解,最后留有白色沉淀不再溶解,这说明A是Ba(OH)2,C中还含有SO,因此C是Fe2(SO4)3。‎ ‎(3)Na2CO3是强碱弱酸盐,CO水解使溶液显碱性,离子方程式为CO+H2OHCO+OH-。‎ ‎(4)0.02 mol Ba(OH)2与0.01 mol Fe2(SO4)3混合生成0.02 mol BaSO4沉淀和 Fe(OH)3,其质量是0.02 mol×‎233 g·mol-1+×‎107 g· mol-1≈‎6.1 g。‎ ‎(5)将Cu投入到装有D溶液的试管中,Cu不溶解;再滴加稀H2SO4,Cu逐渐溶解,管口附近有红棕色气体出现,红棕色气体是NO2,这说明D中含有NO。在酸性条件下NO能氧化金属铜 ,反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O。‎ ‎(6)D中含有NO,E中含有Cl-,而剩余的阳离子只有Al3+和Mg2+,则检验出D、E中的阳离子的实验操作是:往D的溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液直至过量,若先出现白色沉淀后又逐渐溶解,则说明D中含有Al3+,E中含有Mg2+(或往D的溶液中加入适量Na2CO3溶液,若产生了白色沉淀和无色无味的气体,则D中含有Al3+,E中含有Mg2+)。‎
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