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2022版高考化学总复习专题二化学物质及其变化第2讲离子反应教案新人教版
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这是一份2022版高考化学总复习专题二化学物质及其变化第2讲离子反应教案新人教版，共26页。试卷主要包含了电解质及其电离，离子反应与离子方程式，离子共存等内容，欢迎下载使用。
第2讲 离子反应
考试要点
核心素养
1.了解电解质的概念,了解强电解质和弱电解质的概念。
2.理解电解质在水中的电离以及电解质溶液的导电性。
3.了解离子反应的概念、离子反应发生的条件。
4.能正确书写离子方程式并能进行有关计算。
1.宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识化学反应和离子反应的异同点;能从微观的角度认识溶液中离子导电的规律,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。
2.证据推理与模型认知:具有证据意识,能基于不同电解质溶液导电性的差异,分析推理,理解溶液中电解质的电离特点和导电规律。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反应方程式书写的方法。
一、电解质及其电离
1.电解质和非电解质的比较
定义
特性
实例
电解质
在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物
化合物,能电离、能导电
盐(NaCl)、酸(H2SO4)、碱(NaOH)
非电
解质
在水溶液中和熔融状态下都不导电的化合物
化合物,不能电离、不能导电
蔗糖、乙醇
易错
点拨
a.电解质和非电解质都属于化合物,单质、混合物既不是电解质,也不是非电解质
b.有些化合物的水溶液虽然能导电,但溶液中导电的离子不是其自身电离产生的,故这些化合物不属于电解质,而属于非电解质,如SO2、CO2、SO3、NH3(因溶于水分别生成的H2SO3、H2CO3、H2SO4、NH3·H2O能电离出自由移动的离子而导电)等
2.强电解质和弱电解质的比较
强电解质
弱电解质
定义
在水溶液中能① 全部 电离的电解质
在水溶液中② 部分 电离的电解质
电离平衡
③ 不存在
④ 存在
溶液中存
在的微粒
种类
水合离子、⑤ 水分子
水合离子、⑥ 水分子 、⑦ 弱电解质分子 等
举例
强酸:HCl、H2SO4、HNO3、HClO4、HBr、HI等
强碱:KOH、NaOH、Ba(OH)2等
绝大部分盐:BaSO4、BaCl2等
弱酸:CH3COOH、HF、H2S、H2CO3等
弱碱:NH3·H2O及难溶于水的碱等
H2O
易错点拨
a.电解质强弱与物质溶解性无关,溶解度小的物质易被误认为是弱电解质。如BaSO4、AgCl、CaCO3等
b.溶液导电性强弱与自由离子的浓度及离子所带的电荷数有关,与电解质强弱无直接关系
3.电解质的电离
(1)电离的理解
电解质在水溶液中或熔融状态下,离解成⑧ 自由移动离子 的过程。离子化合物的电离条件:⑨ 水溶液中或熔融状态下 ,共价化合物的电离条件:⑩ 水溶液中 。
(2)电离方程式
强电
解质
全部电离,用“ ”连接。
如Na2SO4: Na2SO42Na++SO42-
弱电
解质
部分电离,用“”表示。多元弱酸分步电离,且电离程度逐步减弱,以第一步电离为主。如H2S的电离方程式: H2SH++HS-、HS-H++S2-
多元弱碱分步电离,但一步写出。
如Cu(OH)2的电离方程式: Cu(OH)2Cu2++2OH-
两性氢氧化物双向电离。
如Al(OH)3的电离方程式:
H++AlO2-+H2OAl(OH)3Al3++3OH-
酸式盐
强酸酸式盐完全电离,一步写出。如NaHSO4在水溶液中的电离方程式为NaHSO4 Na++H++SO42- ,在熔融状态下的电离方程式为NaHSO4 Na++HSO4-
多元弱酸酸式盐,第一步完全电离,其余部分电离。
如NaHCO3的电离方程式:
NaHCO3Na++HCO3-、HCO3-H++CO32-
二、离子反应与离子方程式
1.离子反应
(1)定义:有 离子参加 或有 离子生成 的反应。
(2)类型:
2.离子方程式
(1)书写步骤(以CaCO3与盐酸的反应为例)
(2)意义
离子方程式不仅可以表示某一个具体的化学反应,还可以表示同一类型的离子反应,如氢氧化钠溶液和盐酸反应、氢氧化钙溶液和硝酸反应的离子方程式都可用 H++OH-H2O 来表示。
(3)物质“拆分”原则
书写离子方程式时,氧化物、弱电解质(弱酸、弱碱、水)、多元弱酸的酸根离子(如HCO3-、HS-、HSO3-等)、沉淀、气体、非电解质在离子方程式中均不能拆分,易溶的强电解质[强酸(浓盐酸、浓硝酸在离子方程式中可拆,浓硫酸一般不拆)、强碱、大多数可溶性盐]拆成离子形式。
强酸的酸式酸根离子在水溶液中写成拆分形式。如NaHSO4应写成Na+、H+和SO42-;而NaHSO4在熔融状态下应写成Na+和HSO4-。
微溶物出现在反应物中时,澄清溶液可以拆,悬浊液不可拆;微溶物出现在生成物中时当沉淀处理,不可拆。如:澄清石灰水与盐酸反应的离子方程式:H++OH-H2O;用石灰乳制漂白粉的离子方程式:Ca(OH)2+Cl2Ca2++Cl-+ClO-+H2O。
及时提醒 a.盐类水解的离子方程式用“”而不用“”。
b.熟记四种常见的微溶物是Ag2SO4、CaSO4、MgCO3、Ca(OH)2。
三、离子共存
1.离子共存的条件
几种离子在同一溶液中大量共存,指离子之间 不反应 ;若离子之间能 发生反应 ,则不能大量共存。
2.分析离子能否大量共存必备知识
(1)中学常见的四种有颜色的离子: MnO4- (紫红色)、 Cu2+ (蓝色)、 Fe3+ (棕黄色)、 Fe2+ (浅绿色)。
(2)常见的表示溶液呈酸性的表述
a.pH=1的溶液(常温下);
b.使紫色石蕊试纸变 红 的溶液;
c.使甲基橙呈 红色 的溶液;
d.与镁粉反应放出 氢气 的溶液;
e.c(OH-)=1×10-14mol/L的溶液(常温下)。
(3)常见的表示溶液呈碱性的表述
a.pH=14的溶液(常温下);
b.使紫色石蕊试纸变 蓝 的溶液;
c.使无色酚酞试液变 红 的溶液;
d.c(H+)=1×10-14mol/L的溶液(常温下)。
(4)常见的表示溶液可能呈酸性也可能呈碱性的表述
a.与铝粉反应放出 氢气 的溶液;
b.由水电离出的c(OH-)=1×10-12mol/L的溶液(常温下);
c.与NH4HCO3反应能产生气体的溶液。
3.判断离子能否大量共存的“四个要点”
(1)一色——溶液颜色,无色溶液中不存在有色离子
(2)二性——溶液的酸、碱性
a.在强酸性溶液中,OH-及 弱酸根 离子(如CO32-、SO32-、S2-、CH3COO-等)均不能大量存在;
b.在强碱性溶液中,H+及 弱碱 阳离子(如NH4+、Al3+、Mg2+、Fe3+等)均不能大量存在;
c.弱酸的 酸式酸根 离子(如HCO3-、HSO3-、HS-等)在强酸性和强碱性溶液中均不能大量存在。
(3)三特殊——三种特殊情况
a.AlO2-与HCO3-不能大量共存,发生反应的离子方程式为 AlO2-+HCO3-+H2OAl(OH)3↓+CO32- 。
b.“NO3-+H+”组合具有强氧化性,能与S2-、Fe2+、I-、SO32-等具有还原性的离子发生氧化还原 反应而不能大量共存。
c.NH4+与CH3COO-、CO32-,Mg2+与HCO3-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。
(4)四反应——四种反应类型
a.复分解反应,如Ba2+与SO42-、NH4+与OH-、H+与CH3COO-等不能大量共存。
b.氧化还原反应:如Fe3+与I-、S2-,NO3-(H+)与Fe2+等不能大量共存。
c.配合反应:如Fe3+与SCN-等不能大量共存。
d.相互促进水解的反应:如Al3+与CO32-、HCO3-、AlO2-等不能大量共存。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)BaSO4投入水中,溶液的导电性弱,故它是弱电解质 ( )
(2)CO2、NH3的水溶液能导电,所以CO2、NH3均是电解质 ( )
(3)NaCl固体不导电,熔融的KCl能导电,所以前者是非电解质,后者是电解质 ( )
(4)强电解质溶液的导电性比弱电解质溶液的导电性强 ( )
(5)溶液的导电性强弱与溶液中离子浓度及离子所带的电荷数有关 ( )
(6)Fe和稀盐酸反应:2Fe+6H+2Fe3++3H2↑ ( )
(7)NaHCO3的水解:HCO3-+H2OH2CO3+OH- ( )
(8)向NaClO溶液中通入少量SO2:2ClO-+H2O+SO22HClO+SO32- ( )
(9)Mg(OH)2与醋酸的反应:OH-+H+H2O ( )
(10)向Na2CO3溶液中滴入少量盐酸:CO32-+2H+H2O+CO2↑ ( )
答案 (1)✕ (2)✕ (3)✕ (4)✕ (5)√ (6)✕ (7)✕ (8)✕ (9)✕ (10)✕
2.下列物质在水溶液中的电离方程式错误的是 ( )
A.NaHSO3Na++H++SO32-
B.H2SH++HS-
C.MgCl2Mg2++2Cl-
D.Ba(OH)2Ba2++2OH-
答案 A HSO3-为弱酸根离子,不能拆开写,A错误。
3.下列化学反应的离子方程式错误的是 ( )
A.BaCl2溶液与K2SO4溶液的反应:Ba2++SO42-BaSO4↓
B.NaOH溶液与硝酸的反应:OH-+H+H2O
C.Na2CO3溶液与硫酸的反应:CO32-+2H+CO2↑+H2O
D.碳酸钙与盐酸的反应:CO32-+2H+CO2↑+H2O
答案 D D项中碳酸钙为不溶于水的固体,应写化学式,正确的离子方程式为CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O。
4.水溶液中能大量共存的一组离子是 ( )
A.NH4+、Ba2+、Br-、CO32- B.Cl-、SO32-、Fe2+、H+
C.K+、Na+、SO42-、MnO4- D.Na+、H+、NO3-、HCO3-
答案 C Ba2+与CO32-能反应生成BaCO3沉淀,不能大量共存。SO32-与H+能反应生成SO2和H2O,SO32-与Fe2+能生成沉淀FeSO3,不能大量共存。H+与HCO3-能反应生成CO2和H2O,不能大量共存。
5.写出下列反应的离子方程式。
(1)澄清石灰水中加入稀盐酸: 。
(2)石灰乳与Na2CO3溶液反应: 。
(3)NH4Cl与NaOH两稀溶液混合: 。
(4)用MnO2与浓盐酸共热制Cl2: 。
答案 (1)OH-+H+H2O
(2)Ca(OH)2+CO32-CaCO3+2OH-
(3)NH4++OH-NH3·H2O
(4)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
考点一 电解质的分类和电离
题组一 电解质及其电离
1.下列说法正确的是 ( )
A.酸、碱、盐都是电解质 B.电解质都是易溶于水的物质
C.氧化物都是电解质 D.氢化物都不是电解质
答案 A 硫酸钡是电解质,但难溶于水,B错误;非金属氧化物如SO2等属于非电解质,C错误;KH属于电解质,HCl也是电解质,D错误。
2.下列物质在指定条件下的电离方程式不正确的是 ( )
A.熔融的BaSO4:BaSO4Ba2++SO42-
B.NH3·H2O溶液:NH3·H2ONH4++OH-
C.熔融的NaHSO4:NaHSO4Na++H++SO42-
D.H2CO3的第二步电离:HCO3-H++CO32-
答案 C 熔融的NaHSO4的电离方程式为NaHSO4Na++HSO4-。
题组二 溶液导电性变化分析
3.现有下列几种导电性变化图像,把符合要求的图像序号填在相应的题目后面括号中。
(1)向H2SO4溶液中加入等体积、等物质的量浓度的Ba(OH)2溶液 ( )
(2)向H2SO3溶液中通入Cl2直至过量 ( )
(3)向AgNO3溶液中通入少量HBr ( )
(4)向氨水中通入HCl直至过量 ( )
(5)向NaOH溶液中通入少量Cl2 ( )
(6)向饱和石灰水中不断通入SO2 ( )
答案 (1)④ (2)② (3)③ (4)② (5)③ (6)①
4.向0.02mol·L-1CuSO4溶液中匀速滴加1mol·L-1氨水,先观察到有浅蓝色沉淀[Cu2(OH)2SO4]生成,后沉淀溶解,逐渐变为深蓝色溶液。该实验过程体系的pH和电导率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.c(Cu2+):a点=b点
B.bc段生成浅蓝色沉淀的反应为2Cu2++2OH-+SO42-Cu2(OH)2SO4↓
C.d点时:c(NH4+)<2c(SO42-)
D.导电能力:NH4+>[Cu(NH3)4]2+
答案 D a点到b点发生反应:2Cu2++2NH3·H2O+SO42-Cu2(OH)2SO4↓+2NH4+,c(Cu2+)减小,故c(Cu2+):a点>b点,A错误;bc段生成浅蓝色沉淀的反应为2Cu2++2NH3·H2O+SO42-
Cu2(OH)2SO4↓+2NH4+,B错误;c点沉淀达到最大值,此时溶质为(NH4)2SO4,c点到d点,pH突变,但导电率几乎不变,故d点溶质为(NH4)2SO4和NH3·H2O,那么d点溶液中电荷守恒为c(NH4+)+
c(H+)=c(OH-)+2c(SO42-),因为此时pH>7,c(H+)2c(SO42-),C错误;b'点之前释放NH4+,导电能力增强,b'点之后释放[Cu(NH3)4]2+和OH-,导电能力降低,说明导电能力:NH4+>
[Cu(NH3)4]2+,D正确。
考点二 离子方程式的书写及正误判断
题组一 离子方程式的书写
1.写出下列典型反应的离子方程式。
(1)氯化铝溶液中加入过量氨水: 。
(2)小苏打与乙酸溶液混合: 。
(3)澄清石灰水中加入盐酸: 。
(4)Cl2通入水中: 。
(5)实验室用浓盐酸与MnO2共热制Cl2: 。
(6)在石灰乳中加入Na2CO3溶液: 。
(7)NaHCO3溶液与稀盐酸混合: 。
(8)FeCl3溶液与Cu反应: 。
(9)Ba(OH)2溶液与(NH4)2SO4溶液混合: 。
(10)Fe2O3溶于HI溶液中: 。
(11)FeO溶于稀HNO3中: 。
(12)磁性氧化铁溶于稀硝酸中: 。
答案 (1)Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+
(2)HCO3-+CH3COOHCH3COO-+CO2↑+H2O
(3)OH-+H+H2O
(4)Cl2+H2OH++Cl-+HClO
(5)4H++2Cl-+MnO2Cl2↑+2H2O+Mn2+
(6)Ca(OH)2+CO32-CaCO3+2OH-
(7)HCO3-+H+H2O+CO2↑
(8)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
(9)Ba2++2OH-+2NH4++SO42-BaSO4↓+2NH3·H2O
(10)Fe2O3+6H++2I-2Fe2++I2+3H2O
(11)3FeO+10H++NO3-3Fe3++NO↑+5H2O
(12)3Fe3O4+28H++NO3-9Fe3++NO↑+14H2O
2.写出下列与量有关的反应的离子方程式。
(1)酸性氧化物与碱溶液反应。如CO2通入澄清石灰水中:
CO2少量: ;
CO2过量: 。
(2)多元弱酸盐与强酸反应。如Na2CO3溶液与稀盐酸反应:
盐酸少量: ;
盐酸过量: 。
(3)铝盐溶液与强碱溶液反应。如AlCl3溶液与NaOH溶液反应:
NaOH溶液少量: ;
NaOH溶液过量: 。
(4)NaAlO2溶液与强酸溶液反应。如NaAlO2溶液与盐酸反应:
盐酸少量: ;
盐酸过量: 。
(5)CO2通入NaAlO2溶液中:
CO2少量: ;
CO2过量: 。
(6)Fe与稀硝酸反应:
Fe少量: ;
Fe过量: 。
(7)FeI2溶液与Cl2反应:
Cl2少量: ;
Cl2过量: 。
(8)Ca(HCO3)2溶液与NaOH溶液混合:
NaOH少量: ;
NaOH过量: 。
(9)NH4Al(SO4)2溶液与Ba(OH)2溶液反应:
①n[NH4Al(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]=1∶1: 。
②n[NH4Al(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]=1∶2: 。
③n[NH4Al(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]=1∶3: 。
(10)向含有H+、Al3+、NH4+的溶液中,逐滴加入NaOH溶液至过量,反应的离子方程式依次为:
;
;
;
。
答案 (1)CO2+Ca2++2OH-CaCO3↓+H2O CO2+OH-HCO3-
(2)CO32-+H+HCO3- CO32-+2H+H2O+CO2↑
(3)Al3++3OH-Al(OH)3↓ Al3++4OH-AlO2-+2H2O
(4)AlO2-+H++H2OAl(OH)3↓ AlO2-+4H+Al3++2H2O
(5)2AlO2-+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+CO32- AlO2-+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO3-
(6)Fe+NO3-+4H+Fe3++NO↑+2H2O 3Fe+2NO3-+8H+3Fe2++2NO↑+4H2O
(7)2I-+Cl22Cl-+I2 2Fe2++4I-+3Cl22Fe3++2I2+6Cl-
(8)HCO3-+OH-+Ca2+CaCO3↓+H2O 2HCO3-+2OH-+Ca2+CaCO3↓+CO32-+2H2O
(9)①2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-3BaSO4↓+2Al(OH)3↓
②NH4++Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-2BaSO4↓+Al(OH)3↓+NH3·H2O
③NH4++Al3++2SO42-+2Ba2++5OH-2BaSO4↓+NH3·H2O+AlO2-+2H2O
(10)H++OH-H2O Al3++3OH-Al(OH)3↓ NH4++OH-NH3·H2O Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O
名师总结
与量有关的离子方程式的种类与书写思路
(1)先后型:向FeBr2溶液中通入氯气,氯气少量时Fe2+首先反应,Cl2过量时Fe2+和Br-均反应;向FeI2溶液中通入氯气,氯气少量时I-首先反应,Cl2过量时Fe2+和I-均反应。向NH4HCO3溶液中加入NaOH溶液,首先是HCO3-与OH-发生中和反应,然后是NH4+与OH-反应。
(2)配比型:两种物质比例不同,反应的离子方程式不同。这种离子反应的书写可用“定一法”书写,将量少的物质化学计量数定为1,如向Ca(HCO3)2溶液中加入过量NaOH溶液的离子方程式的书写:
题组二 离子方程式的正误判断
3.下列解释事实的离子方程式正确的是 ( )
A.向NaClO溶液中通入少量CO2制取次氯酸:ClO-+H2O+CO2HClO+HCO3-
B.电解MgCl2溶液:2H2O+2Cl-2OH-+H2↑+Cl2↑
C.Ca(HCO3)2溶液中加入足量的NaOH溶液:Ca2++HCO3-+OH-CaCO3↓+H2O
D.铁和稀硝酸反应制得浅绿色溶液:Fe+4H++NO3-Fe3++NO↑+2H2O
答案 A 镁离子会和氢氧根离子反应生成沉淀,正确的离子方程式为2H2O+Mg2++2Cl-Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑,故B错误;Ca(HCO3)2溶液中加入足量的NaOH溶液,碳酸氢根离子完全反应,离子方程式为Ca2++2HCO3-+2OH-CaCO3↓+2H2O+CO32-,故C错误;铁和稀硝酸反应制得浅绿色溶液,说明铁过量生成Fe2+,离子方程式为3Fe+8H++2NO3-3Fe2++2NO↑+4H2O,故D错误。
4.下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是 ( )
A.向偏铝酸钠溶液中通入过量的CO2:2AlO2-+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+CO32-
B.向HNO2溶液中滴加酸性KMnO4溶液:5NO2-+2MnO4-+3H2O5NO3-+2Mn2++3OH-
C.向NH4HSO4溶液中滴加少量的Ba(OH)2溶液:Ba2++2OH-+NH4++H++SO42-BaSO4↓+NH3·H2O+H2O
D.向银氨溶液中滴加乙醛溶液并水浴加热:CH3CHO+2[Ag(NH3)2]++2OH-CH3COO-+NH4++2Ag↓+H2O+3NH3
答案 D 向偏铝酸钠溶液中通入过量的CO2生成碳酸氢钠和氢氧化铝:AlO2-+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO3-,A错误;亚硝酸是弱电解质,向HNO2溶液中滴加酸性KMnO4溶液:5HNO2+2MnO4-+H+5NO3-+2Mn2++3H2O,B错误;向NH4HSO4溶液中滴加少量的Ba(OH)2溶液:Ba2++2OH-+2H++SO42-BaSO4↓+2H2O,C错误。
名师总结
离子方程式正误判断的思维流程
考点三 离子共存
题组一 无限制条件的离子共存的判断
1.下列各组离子,能在溶液中大量共存的是 ( )
A.Na+、Mg2+、Cl-、OH- B.H+、Ca2+、CO32-、NO3-
C.Cu2+、K+、SO42-、NO3- D.Na+、HCO3-、OH-、Ca2+
答案 C A项中Mg2+与OH-反应生成Mg(OH)2沉淀,不能大量共存;B项中H+与CO32-不能大量共存,Ca2+与CO32-会生成CaCO3沉淀,也不能大量共存;C项中各离子之间不反应,可以大量共存;D项中HCO3-与OH-、Ca2+反应会生成H2O和CaCO3沉淀,不能大量共存。
2.(2020北京北师大附中模拟)在水溶液中能大量共存的一组离子是 ( )
A.NH4+、H+、S2O32-、PO43- B.Na+、Ca2+、Cl-、NO3-
C.Cu2+、Hg2+、S2-、SO42- D.Ba2+、Al3+、Br-、CO32-
答案 B A中H+与S2O32-发生氧化还原反应;C中S2-分别与Cu2+、Hg2+反应生成沉淀;D中Ba2+与CO32-反应生成沉淀,Al3+与CO32-发生相互促进的水解反应。
题组二 题干中有限制条件的离子共存
3.下列各组离子能在酸性溶液中大量共存的是 ( )
A.Na+、Fe2+、NH4+、SO42- B.Na+、Ca2+、Cl-、ClO-
C.Mg2+、Ba2+、CO32-、SO42- D.K+、NH4+、Cl-、HCO3-
答案 A 酸性溶液中,H+、Na+、Fe2+、NH4+、SO42-之间不发生反应,在溶液中能够大量共存,故A符合题意;酸性溶液中,ClO-与H+反应生成次氯酸不能大量共存,故B不符合题意;溶液中Mg2+与CO32-反应生成碳酸镁沉淀,Ba2+与CO32-、SO42-反应生成碳酸钡和硫酸钡沉淀,H+与CO32-反应生成CO2和H2O,不能大量共存,故C不符合题意;酸性溶液中,HCO3-与H+反应生成二氧化碳气体,不能大量共存,故D不符合题意。
4.下列各组离子在碱性条件下可以大量共存,在酸性条件下因发生氧化还原反应而不能大量共存的是 ( )
A.Cu2+、Fe2+、NO3-、Cl- B.K+、Mg2+、HCO3-、SO42-
C.S2-、Na+、K+、Cl- D.Ba2+、Na+、I-、NO3-
答案 D OH-能与Cu2+、Fe2+发生反应生成沉淀,故不能大量共存,A不选;OH-与Mg2+反应生成Mg(OH)2沉淀,也能与HCO3-反应生成水和CO32-,故不能大量共存,B不选;碱性溶液中,题给离子不反应,能大量共存,在酸性条件下H+、S2-发生非氧化还原反应生成H2S气体,C不选;碱性溶液中题给离子不反应,能大量共存,但在酸性条件下I-、NO3-能发生氧化还原反应,符合题意,选D。
题组三 选项中有限制条件的离子共存
5.下列各组粒子在指定溶液中一定能大量共存的是 ( )
A.中性透明溶液中:K+、SO42-、NO3-、Fe3+
B.在酸性KMnO4溶液中:SO42-、Mg2+、NO3-、CH3CH2OH
C.常温下由水电离出的c(H+)·c(OH-)=10-20mol2·L-2的溶液中:Na+、NH4+、Cl-、SiO32-
D.离子的物质的量浓度相同的溶液中:CH3COO-、SO42-、NH4+、Cu2+
答案 D Fe3+不能存在于中性透明溶液中,A项错误;在具有强氧化性的酸性KMnO4溶液中,CH3CH2OH不能存在,B项错误;常温下由水电离出的c(H+)·c(OH-)=10-20mol2·L-2的溶液中,由水电离的c(H+)=c(OH-)=10-10mol·L-1,水的电离受到抑制,该溶液是酸性溶液或碱性溶液,NH4+在碱性溶液中不能大量存在,SiO32-在酸性溶液中不能大量存在,C项错误。
6.(不定项)(2021山东潍坊开学测)室温下,下列各组微粒在指定溶液中能大量共存的是 ( )
A.pH=1的溶液中:CH3CH2OH、Cr2O72-、K+、SO42-
B.c(Ca2+)=0.1 mol·L-1的溶液中:NH4+、C2O42-、Cl-、Br-
C.含大量HCO3-的溶液中:C6H5O-、CO32-、Br-、K+
D.能使甲基橙变为红色的溶液中:Na+、NH4+、SO42-、Cl-
答案 CD pH=1的溶液显酸性,在酸性条件下CH3CH2OH、Cr2O72-会发生氧化还原反应,不能大量共存,故A不符合题意;Ca2+、C2O42-之间反应生成草酸钙,在溶液中不能大量共存,故B不符合题意;C6H5O-、CO32-、Br-、K+之间不反应,且都不与HCO3-反应,在溶液中能够大量共存,故C符合题意;能使甲基橙变为红色的溶液呈酸性,Na+、NH4+、SO42-、Cl-之间不反应,且都不与氢离子反应,在溶液中能够大量共存,故D符合题意。
1.(2020课标Ⅲ,11,6分)对于下列实验,能正确描述其反应的离子方程式是 ( )
A.用Na2SO3溶液吸收少量Cl2:3SO32-+Cl2+H2O2HSO3-+2Cl-+SO42-
B.向CaCl2溶液中通入CO2:Ca2++H2O+CO2CaCO3↓+2H+
C.向H2O2溶液中滴加少量FeCl3:2Fe3++H2O2O2↑+2H++2Fe2+
D.同浓度同体积NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合:NH4++OH-NH3·H2O
答案 A 设少量Cl2为1mol,根据得失电子守恒可知,1molCl2消耗1molSO32-:Cl2+SO32-+H2O2Cl-+SO42-+2H+,由于SO32-过量,继续消耗产生的H+生成HSO3-,故总反应的离子方程式为3SO32-+Cl2+H2O2HSO3-+2Cl-+SO42-,A项正确;将离子方程式写为化学方程式,可知是H2CO3制得HCl,不符合强酸制弱酸规律,B项错误;加入的少量Fe3+对H2O2的分解起催化作用,催化机理为2Fe3++H2O2O2↑+2H++2Fe2+和H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O,C项错误;由电离方程式NH4HSO4NH4++H++SO42-可知,OH-先与H+反应,再与NH4+反应,故同浓度同体积两种溶液混合,发生的反应为H++OH-H2O,D项错误。
2.(2020天津,4,3分)下列离子方程式书写正确的是 ( )
A.CaCO3与稀硝酸反应:CO32-+2H+H2O+CO2↑
B.FeSO4溶液与溴水反应:2Fe2++Br22Fe3++2Br-
C.NaOH溶液与过量H2C2O4溶液反应:H2C2O4+2OH-C2O42-+2H2O
D.C6H5ONa溶液中通入少量CO2:2C6H5O-+CO2+H2O2C6H5OH+CO32-
答案 B CaCO3是难溶物,离子方程式中不能拆成离子形式,A项不正确;Fe2+有还原性,Br2有氧化性,两者发生氧化还原反应,B项正确;H2C2O4过量,因此生成的产物为NaHC2O4,离子方程式为H2C2O4+OH-HC2O4-+H2O,C项不正确;由于酸性:H2CO3>C6H5OH>HCO3-,因此产物中得到的应为NaHCO3,D项不正确。
3.(2019课标Ⅲ,10,6分)离子交换法净化水过程如图所示。下列说法中错误的是 ( )
A.经过阳离子交换树脂后,水中阳离子的总数不变
B.水中的NO3-、SO42-、Cl-通过阴离子树脂后被除去
C.通过净化处理后,水的导电性降低
D.阴离子树脂填充段存在反应H++OH-H2O
答案 A 由题图可知,经过阳离子交换树脂,Ca2+、Na+、Mg2+被H+替换,由电荷守恒可知阳离子数目增多,A项错误;经阴离子交换树脂后得到纯净水,则NO3-、Cl-、SO42-被OH-替换,H+与OH-结合生成水:H++OH-H2O,水的导电能力减弱,B、C、D项正确。
4.(2019江苏单科,4,2分)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-1NaOH溶液:Na+、K+、CO32-、AlO2-
B.0.1mol·L-1FeCl2溶液:K+、Mg2+、SO42-、MnO4-
C.0.1mol·L-1K2CO3溶液:Na+、Ba2+、Cl-、OH-
D.0.1mol·L-1H2SO4溶液:K+、NH4+、NO3-、HSO3-
答案 A A项,在NaOH溶液中,Na+、K+、CO32-、AlO2-相互之间不发生化学反应,可以共存;B项,Fe2+具有还原性,MnO4-具有氧化性,两者之间可发生氧化还原反应,不能共存;C项,CO32-和Ba2+可以结合生成BaCO3沉淀,不能大量共存;D项,在酸性条件下,NO3-可将HSO3-氧化,不能大量共存。
一、单项选择题
1.(2020河南安阳模拟)下列物质溶于水时会破坏水的电离平衡,且属于电解质的是 ( )
A.氯气 B.硬脂酸(C17H35COOH)
C.氯化钾 D.甘油
答案 B 氯气是单质,既不是电解质又不是非电解质,故不选A;硬脂酸(C17H35COOH)是弱酸,属于电解质,C17H35COOH电离出氢离子,抑制水电离,故选B;氯化钾是强酸强碱盐,溶于水,不会破坏水的电离平衡,故不选C;甘油是丙三醇,属于非电解质,故不选D。
2.下列说法中正确的是 ( )
A.三氧化硫的水溶液能导电,所以三氧化硫是电解质
B.自由移动离子数目多的电解质溶液导电能力一定强
C.NaHSO4在水溶液中及熔融状态下均可电离出Na+、H+、SO42-
D.NH3是非电解质,但其水溶液能导电
答案 D 三氧化硫本身不能电离出离子,是非电解质,A错误;离子数目多的溶液中,离子浓度不一定大,离子所带电荷数不一定多,其导电能力不一定强,B错误;NaHSO4在熔融状态下电离出Na+、HSO4-,C错误;NH3是非电解质,但其溶于水后可形成电解质NH3·H2O,其水溶液能导电,D正确。
3.(2020福建厦门质检)下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是 ( )
A.MnO2与浓盐酸反应制Cl2:MnO2+4HCl Mn2++2Cl-+Cl2↑+2H2O
B.明矾溶于水产生Al(OH)3胶体:Al3++3H2O Al(OH)3↓+3H+
C.Na2O2溶于水产生O2:Na2O2+H2O 2Na++2OH-+O2↑
D.Ca(HCO3)2溶液与少量NaOH溶液反应:HCO3-+Ca2++OH- CaCO3↓+H2O
答案 D A项,MnO2与浓盐酸反应制Cl2:MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O,错误;B项,明矾溶于水产生Al(OH)3胶体:Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+,错误;C项,Na2O2溶于水产生O2:2Na2O2+2H2O 4Na++4OH-+O2↑,错误;D项,Ca(HCO3)2溶液与少量NaOH溶液反应:HCO3-+Ca2++OH- CaCO3↓+H2O,正确。
4.(2020湖南株洲模拟)下列解释事实的离子方程式正确的是 ( )
A.石灰水表面漂着的“白膜”可用醋酸溶解:CaCO3+2H+ Ca2++CO2↑+H2O
B.NH4HSO4溶液呈酸性的主要原因是NH4++H2O NH3·H2O+H+
C.盐碱地(含较多NaCl、Na2CO3)中加入石膏,降低土壤的碱性:Ca2++CO32- CaCO3↓
D.漂白粉溶液在空气中失效:Ca2++2ClO-+CO2+H2O 2HClO+CaCO3↓、2HClO 2HCl+O2↑
答案 D 石灰水表面漂着的“白膜”为碳酸钙,用醋酸溶解的离子方程式为CaCO3+2CH3COOH 2CH3COO-+Ca2++H2O+CO2↑,A项错误;NH4HSO4溶液呈酸性的主要原因是NH4HSO4 NH4++H++SO42-,B项错误;盐碱地(含较多NaCl、Na2CO3)中加入石膏,降低土壤的碱性,石膏微溶于水,反应的离子方程式为CaSO4+CO32- CaCO3+SO42-,C项错误。
5.[2021年1月“八省(市)联考”湖南卷]下列离子方程式书写正确的是 ( )
A.饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2:CO32-+CO2+H2O 2HCO3-
B.NaClO溶液中通入少量SO2:SO2+H2O+ClO- SO42-+Cl-+2H+
C.FeI2溶液中通入少量Cl2:Cl2+2Fe2+ 2Fe3++2Cl-
D.Ca(HCO3)2溶液中滴入少量Ca(OH)2溶液:Ca2++OH-+HCO3- CaCO3↓+H2O
答案 D 饱和碳酸钠溶液中通入过量CO2会析出NaHCO3沉淀,离子方程式为2Na++CO32-+CO2+H2O 2NaHCO3↓,故A不正确;通入少量SO2产生硫酸,硫酸再与过量的ClO-反应生成HClO,离子方程式为SO2+H2O+3ClO- SO42-+Cl-+2HClO,故B不正确;I-的还原性强于Fe2+,通入的少量Cl2先和I-反应,所以离子方程式为2I-+Cl2 I2+2Cl-,故C不正确;Ca(OH)2少量,反应的化学方程式为Ca(HCO3)2+Ca(OH)2 2CaCO3↓+2H2O,离子方程式为Ca2++OH-+HCO3- CaCO3↓+H2O,故D正确。
6.(2020福建泉州一模)某混合溶液中所含离子的浓度如下表所示,则X可能为 ( )
所含离子
NO3-
SO42-
H+
X
浓度/(mol/L)
2
1
2
1
A.Cl- B.Ba2+ C.Fe2+ D.Mg2+
答案 D 溶液(设体积为1 L)中的阴离子带电荷为2 mol/L×1×1 L+1 mol/L×2×1 L=4 mol,氢离子带正电荷为2 mol/L×1×1 L=2 mol,根据溶液呈电中性原则,可知X为阳离子,且带电荷数为2,只有Ba2+、Fe2+、Mg2+三种离子可选;而在酸性环境下,硝酸根离子能够氧化铁离子,不能存在,硫酸根离子与钡离子反应产生沉淀,不能大量存在,只有镁离子在题述溶液中可以大量存在,故D正确。
7.在水溶液中能大量共存的一组离子是( )
A.H+、Na+、ClO-、CO32- B.K+、Ca2+、Cl-、NO3-
C.K+、Cu2+、OH-、NO3- D.H+、Na+、Fe2+、MnO4-
答案 B H+与CO32-反应生成二氧化碳和水,H+与ClO-结合生成弱酸次氯酸,因此H+不能与CO32-和ClO-大量共存,故A错误;四种离子之间不发生反应,能够大量共存,故B正确;Cu2+和OH-生成蓝色氢氧化铜沉淀,故C错误;在H+存在条件下MnO4-可以将Fe2+氧化为Fe3+,故D错误。
8.在某无色透明的酸性溶液中,能大量共存的离子组是 ( )
A.Na+、K+、SO42-、HCO3- B.Cu2+、K+、SO42-、NO3-
C.Na+、K+、Cl-、NO3- D.Fe3+、K+、SO42-、Cl-
答案 C 在水溶液中,Cu2+呈蓝色、Fe3+呈棕黄色,由溶液无色可排除B、D两项;溶液呈酸性,说明溶液中含有大量的H+,HCO3-能与H+发生反应:HCO3-+H+ H2O+CO2↑,排除A项,故选C。
9.常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是 ( )
A.在0.01 mol/L Ba(OH)2溶液中:Al3+、NH4+、NO3-、HCO3-
B.0.1 mol/L的FeCl2溶液中:H+、Al3+、SO42-、ClO-
C.滴加KSCN溶液显红色的溶液中:NH4+、K+、Cl-、I-
D.由水电离产生的c(H+)=1×10-13 mol/L的溶液中:Na+、Ba2+、NO3-、Cl-
答案 D 在0.01 mol/L Ba(OH)2溶液中Al3+、HCO3-均与OH-反应,不能大量共存,A错误;0.1 mol/L的FeCl2溶液中,H+、ClO-结合生成弱电解质HClO,且能将Fe2+氧化成Fe3+,不能大量共存,B错误;滴加KSCN溶液显红色的溶液中有Fe3+,Fe3+能与I-发生氧化还原反应,不能大量共存,C错误;由水电离产生的c(H+)=1×10-13 mol/L的溶液可能呈酸性也可能呈强碱性,Na+、Ba2+、NO3-、Cl-之间不发生反应,可以大量共存,D正确。
10.离子方程式2Ca2++3HCO3-+3OH- 2CaCO3↓+CO32-+3H2O可以表示 ( )
A.Ca(HCO3)2与NaOH溶液反应
B.Ca(HCO3)2与Ba(OH)2溶液反应
C.Ca(HCO3)2与澄清石灰水反应
D.NH4HCO3与澄清石灰水反应
答案 A Ca(HCO3)2与NaOH溶液按照物质的量之比2∶3混合,发生反应的离子方程式为2Ca2++3HCO3-+3OH- 2CaCO3↓+CO32-+3H2O,A项正确;Ca(HCO3)2与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式为Ca2++2HCO3-+Ba2++2OH- CaCO3↓+BaCO3↓+2H2O,B项错误;Ca(HCO3)2与澄清石灰水反应的离子方程式为Ca2++HCO3-+OH- CaCO3↓+H2O,C项错误;NH4HCO3与澄清石灰水反应的离子方程式为Ca2++HCO3-+NH4++2OH- CaCO3↓+NH3·H2O+H2O,D项错误。
11.常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是 ( )
A.澄清透明的溶液中:Na+、Cu2+、NO3-、Cl-
B.中性溶液中:Fe3+、NH4+、Br-、HCO3-
C.c(OH-)
答案 A A项,选项离子之间不发生反应,离子可以大量共存,符合题意;B项,中性溶液中,OH-与Fe3+会形成Fe(OH)3沉淀,OH-与HCO3-反应生成CO32-、H2O,离子之间不能大量共存,不符合题意;C项,c(OH-)
A.a反应:Fe2++2H++H2O2 Fe3++2H2O
B.b反应:HCO3-+OH- CO32-+H2O
C.c反应:H++OH- H2O
D.d反应:Al3++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3NH4+
答案 D A项,电荷不守恒,错误;B项,离子方程式书写不完整,NH4+也会与OH-反应,错误;C项,醋酸为弱电解质,不能拆写为离子形式,错误。
二、不定项选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)
13.下列离子方程式表达正确的是 ( )
A.向FeCl3溶液中滴加HI溶液:2Fe3++2I- 2Fe2++I2
B.向(NH4)2SO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液:NH4++SO42-+Ba2++OH- NH3·H2O+BaSO4↓
C.Ca(OH)2溶液与少量NaHCO3溶液混合:Ca2++2OH-+2HCO3- CaCO3↓+2H2O+CO32-
D.3 mol/L Na2CO3溶液和1 mol/L Al2(SO4)3溶液等体积混合:2Al3++3CO32-+3H2O 2Al(OH)3↓+3CO2↑
答案 AD FeCl3溶液中滴加HI溶液,二者发生氧化还原反应,离子方程式为2Fe3++2I- 2Fe2++I2,故A正确;向(NH4)2SO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液:2NH4++SO42-+Ba2++2OH- 2NH3·H2O+BaSO4↓,故B错误;Ca(OH)2溶液与少量NaHCO3溶液混合:Ca2++OH-+HCO3- CaCO3↓+H2O,故C错误;3 mol/L Na2CO3溶液和1 mol/L Al2(SO4)3溶液等体积混合,反应的离子方程式为2Al3++3CO32-+3H2O 2Al(OH)3↓+3CO2↑,故D正确。
14.(2020全国高三专题练习)下列图像正确的是 ( )
答案 B 向Ca(OH)2和NaOH的混合溶液中通入CO2,CO2先与Ca(OH)2反应,所以一开始就有碳酸钙沉淀生成,当Ca(OH)2全部反应后,再与NaOH反应,图像与实际反应不符,故A错误;向FeCl3溶液中加入锌粉,Fe3+和Zn先反应生成亚铁离子,则铁离子的浓度减小,亚铁离子浓度增大,然后亚铁离子再与Zn反应生成Fe,亚铁离子浓度减小,锌离子浓度一直增大,后来保持不变,图像与实际反应符合,故B正确;向NaOH溶液中通入CO2,先生成碳酸钠,碳酸根离子浓度增大,氢氧根离子浓度减小,当n mol氢氧根离子完全反应生成0.5n mol碳酸根离子,继续通入二氧化碳,碳酸根离子转化为碳酸氢根离子,最后生成n mol碳酸氢根离子,图像与实际反应不符,故C错误;HCl与Cl2的混合气体通入NaOH溶液中,当NaOH完全反应后,溶液中的Cl-和ClO-会在过量HCl酸化的情况下发生反应Cl-+ClO-+2H+ Cl2↑+H2O,最终溶液中ClO-的物质的量几乎为0,图像与实际反应不符,故D错误。
15.(2020江西师范大学附属中学模拟)下列离子方程式的书写及评价均合理的是 ( )
选项
离子方程式
评价
A
将1 mol Cl2通入含1 mol FeI2的溶液中:2Fe2++2I-+2Cl2 2Fe3++4Cl-+I2
正确;Cl2过量,可将Fe2+、I-均氧化
B
1 mol·L-1的NaAlO2溶液和2.5 mol·L-1的HCl溶液等体积均匀混合:2AlO2-+5H+ Al3++Al(OH)3↓+H2O
正确;AlO2-与Al(OH)3消耗的H+的物质的量之比为2∶3
C
过量SO2通入NaClO溶液中:SO2+H2O+ClO- HClO+HSO3-
正确;说明酸性:H2SO3强于HClO
D
Mg(HCO3)2溶液与足量的NaOH溶液反应:Mg2++HCO3-+OH- MgCO3↓+H2O
正确;酸式盐与碱反应生成正盐和水
答案 B A项,将1 mol Cl2通入含1 mol FeI2溶液中,Cl2不足,先氧化I-,离子方程式为2I-+Cl2 2Cl-+I2,错误;B项,AlO2-与H+物质的量之比为1∶1反应时,生成Al(OH)3沉淀,为1∶4反应时生成铝离子,所以1 mol·L-1的NaAlO2溶液和2.5 mol·L-1的HCl溶液等体积均匀混合,离子方程式为2AlO2-+5H+ Al3++Al(OH)3↓+H2O,可理解为2 mol AlO2-消耗2 mol H+,生成2 mol Al(OH)3,其中1 mol Al(OH)3又消耗了3 mol H+,生成1 mol Al3+,所以AlO2-与Al(OH)3消耗的H+的物质的量之比为2∶3,正确;C项,过量SO2通入NaClO溶液中,发生氧化还原反应:H2O+SO2+ClO- SO42-+Cl-+2H+,离子方程式错误,且无法比较H2SO3和HClO的酸性强弱,错误;D项,Mg(HCO3)2与足量NaOH溶液反应的离子方程式为Mg2++2HCO3-+4OH- 2H2O+Mg(OH)2↓+2CO32-,离子方程式错误,且酸式盐与碱反应生成正盐和水的说法不全面,错误。
16.甲、乙、丙、丁四种易溶于水的物质,分别由NH4+、Ba2+、Mg2+、H+、OH-、Cl-、HCO3-、SO42-中的不同阳离子和阴离子各一种组成,已知:
①将甲溶液分别与其他三种物质的溶液混合,均有白色沉淀生成;
②0.1 mol·L-1乙溶液中c(H+)>0.1 mol·L-1;
③向丙溶液中滴入AgNO3溶液有不溶于稀HNO3的白色沉淀生成。
下列结论不正确的是 ( )
A.甲溶液含有Ba2+ B.乙溶液含有SO42-
C.丙溶液含有Cl- D.丁溶液含有Mg2+
答案 D 根据②中的信息可知乙是二元酸,故乙是H2SO4;根据③中现象,可以推知丙中含有Cl-;再结合①中提供信息,甲与其他三种物质混合均产生白色沉淀,则可推出甲是Ba(OH)2,乙是H2SO4,丙是MgCl2,丁是NH4HCO3,故选D。
17.某试液中只可能含有K+、Ba2+、NH4+、Fe2+、Al3+、Cl-、SO42-、CO32-、AlO2-中的若干种离子,离子浓度均为0.1 mol·L-1。某同学进行了如下实验:
下列说法正确的是 ( )
A.无法确定原试液中是否含有Al3+、Cl-
B.滤液X中大量存在的阳离子有NH4+、Fe2+和Ba2+
C.可以确定沉淀C的成分
D.原溶液中存在的离子为NH4+、Fe2+、Cl-、SO42-
答案 CD 试液中加入过量稀硫酸无明显变化,说明溶液中不含CO32-、Ba2+、AlO2-;加入过量硝酸钡溶液有气体产生,说明有亚铁离子存在且被氧化,沉淀为硫酸钡;加入过量NaOH溶液有气体产生,说明存在铵根离子,气体为氨气,沉淀B为红褐色氢氧化铁沉淀;滤液中通入少量CO2产生沉淀,由于之前加入的Ba2+过量,不确定是否含Al3+;由题给信息,存在的离子浓度均为0.1 mol·L-1,故只能含有NH4+、Fe2+、Cl-、SO42-才能保证电荷守恒,K+、Al3+必然不能存在,沉淀C为BaCO3,故C、D正确。
18.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+、NH4+、Mg2+、Al3+、SO42-、NO3-、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:3NO3-+8Al+5OH-+2H2O 3NH3↑+8AlO2-。
根据以上的实验操作与现象,该同学得出的结论正确的是 ( )
A.试样中肯定存在NH4+、Mg2+、SO42-和NO3-
B.试样中一定不含Al3+
C.试样中不可能存在Na+、Cl-
D.该雾霾中可能存在NaNO3、NH4Cl和MgSO4
答案 AD 试样溶液中加入过量Ba(OH)2溶液并加热,生成的气体1能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,说明气体1是NH3,则试样中含有NH4+;向溶液1中通入CO2,得到溶液2、沉淀2,溶液2中加入Al,生成气体2,该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,说明气体2是NH3,根据已知条件知,溶液2中含有NO3-,根据元素守恒知,原溶液中含有NO3-;向沉淀2中加入酸,沉淀溶解并放出气体,说明沉淀2是碳酸钡等难溶性碳酸盐,也有可能是试样中存在Al3+,在过量的Ba(OH)2溶液中反应生成AlO2-,通入CO2后生成Al(OH)3沉淀;沉淀1加入酸后,沉淀部分溶解,硫酸钡不溶于酸,说明原来溶液中含有SO42-,以及能和过量Ba(OH)2溶液反应生成能溶于酸的沉淀,根据题给离子知,该沉淀为Mg(OH)2,所以溶液中含有Mg2+。通过以上分析知,试样中肯定存在NH4+、Mg2+、SO42-和NO3-,选项A正确;不能确定试样中是否含有Al3+,选项B错误;试样中可能存在Na+、Cl-,选项C错误;根据以上分析知,试样中肯定存在NH4+、Mg2+、SO42-和NO3-,可能存在Na+、Cl-,所以该雾霾中可能存在NaNO3、NH4Cl和MgSO4,选项D正确。
第2讲 离子反应
考试要点
核心素养
1.了解电解质的概念,了解强电解质和弱电解质的概念。
2.理解电解质在水中的电离以及电解质溶液的导电性。
3.了解离子反应的概念、离子反应发生的条件。
4.能正确书写离子方程式并能进行有关计算。
1.宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识化学反应和离子反应的异同点;能从微观的角度认识溶液中离子导电的规律,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。
2.证据推理与模型认知:具有证据意识,能基于不同电解质溶液导电性的差异,分析推理,理解溶液中电解质的电离特点和导电规律。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反应方程式书写的方法。
一、电解质及其电离
1.电解质和非电解质的比较
定义
特性
实例
电解质
在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物
化合物,能电离、能导电
盐(NaCl)、酸(H2SO4)、碱(NaOH)
非电
解质
在水溶液中和熔融状态下都不导电的化合物
化合物,不能电离、不能导电
蔗糖、乙醇
易错
点拨
a.电解质和非电解质都属于化合物,单质、混合物既不是电解质,也不是非电解质
b.有些化合物的水溶液虽然能导电,但溶液中导电的离子不是其自身电离产生的,故这些化合物不属于电解质,而属于非电解质,如SO2、CO2、SO3、NH3(因溶于水分别生成的H2SO3、H2CO3、H2SO4、NH3·H2O能电离出自由移动的离子而导电)等
2.强电解质和弱电解质的比较
强电解质
弱电解质
定义
在水溶液中能① 全部 电离的电解质
在水溶液中② 部分 电离的电解质
电离平衡
③ 不存在
④ 存在
溶液中存
在的微粒
种类
水合离子、⑤ 水分子
水合离子、⑥ 水分子 、⑦ 弱电解质分子 等
举例
强酸:HCl、H2SO4、HNO3、HClO4、HBr、HI等
强碱:KOH、NaOH、Ba(OH)2等
绝大部分盐:BaSO4、BaCl2等
弱酸:CH3COOH、HF、H2S、H2CO3等
弱碱:NH3·H2O及难溶于水的碱等
H2O
易错点拨
a.电解质强弱与物质溶解性无关,溶解度小的物质易被误认为是弱电解质。如BaSO4、AgCl、CaCO3等
b.溶液导电性强弱与自由离子的浓度及离子所带的电荷数有关,与电解质强弱无直接关系
3.电解质的电离
(1)电离的理解
电解质在水溶液中或熔融状态下,离解成⑧ 自由移动离子 的过程。离子化合物的电离条件:⑨ 水溶液中或熔融状态下 ,共价化合物的电离条件:⑩ 水溶液中 。
(2)电离方程式
强电
解质
全部电离,用“ ”连接。
如Na2SO4: Na2SO42Na++SO42-
弱电
解质
部分电离,用“”表示。多元弱酸分步电离,且电离程度逐步减弱,以第一步电离为主。如H2S的电离方程式: H2SH++HS-、HS-H++S2-
多元弱碱分步电离,但一步写出。
如Cu(OH)2的电离方程式: Cu(OH)2Cu2++2OH-
两性氢氧化物双向电离。
如Al(OH)3的电离方程式:
H++AlO2-+H2OAl(OH)3Al3++3OH-
酸式盐
强酸酸式盐完全电离,一步写出。如NaHSO4在水溶液中的电离方程式为NaHSO4 Na++H++SO42- ,在熔融状态下的电离方程式为NaHSO4 Na++HSO4-
多元弱酸酸式盐,第一步完全电离,其余部分电离。
如NaHCO3的电离方程式:
NaHCO3Na++HCO3-、HCO3-H++CO32-
二、离子反应与离子方程式
1.离子反应
(1)定义:有 离子参加 或有 离子生成 的反应。
(2)类型:
2.离子方程式
(1)书写步骤(以CaCO3与盐酸的反应为例)
(2)意义
离子方程式不仅可以表示某一个具体的化学反应,还可以表示同一类型的离子反应,如氢氧化钠溶液和盐酸反应、氢氧化钙溶液和硝酸反应的离子方程式都可用 H++OH-H2O 来表示。
(3)物质“拆分”原则
书写离子方程式时,氧化物、弱电解质(弱酸、弱碱、水)、多元弱酸的酸根离子(如HCO3-、HS-、HSO3-等)、沉淀、气体、非电解质在离子方程式中均不能拆分,易溶的强电解质[强酸(浓盐酸、浓硝酸在离子方程式中可拆,浓硫酸一般不拆)、强碱、大多数可溶性盐]拆成离子形式。
强酸的酸式酸根离子在水溶液中写成拆分形式。如NaHSO4应写成Na+、H+和SO42-;而NaHSO4在熔融状态下应写成Na+和HSO4-。
微溶物出现在反应物中时,澄清溶液可以拆,悬浊液不可拆;微溶物出现在生成物中时当沉淀处理,不可拆。如:澄清石灰水与盐酸反应的离子方程式:H++OH-H2O;用石灰乳制漂白粉的离子方程式:Ca(OH)2+Cl2Ca2++Cl-+ClO-+H2O。
及时提醒 a.盐类水解的离子方程式用“”而不用“”。
b.熟记四种常见的微溶物是Ag2SO4、CaSO4、MgCO3、Ca(OH)2。
三、离子共存
1.离子共存的条件
几种离子在同一溶液中大量共存,指离子之间 不反应 ;若离子之间能 发生反应 ,则不能大量共存。
2.分析离子能否大量共存必备知识
(1)中学常见的四种有颜色的离子: MnO4- (紫红色)、 Cu2+ (蓝色)、 Fe3+ (棕黄色)、 Fe2+ (浅绿色)。
(2)常见的表示溶液呈酸性的表述
a.pH=1的溶液(常温下);
b.使紫色石蕊试纸变 红 的溶液;
c.使甲基橙呈 红色 的溶液;
d.与镁粉反应放出 氢气 的溶液;
e.c(OH-)=1×10-14mol/L的溶液(常温下)。
(3)常见的表示溶液呈碱性的表述
a.pH=14的溶液(常温下);
b.使紫色石蕊试纸变 蓝 的溶液;
c.使无色酚酞试液变 红 的溶液;
d.c(H+)=1×10-14mol/L的溶液(常温下)。
(4)常见的表示溶液可能呈酸性也可能呈碱性的表述
a.与铝粉反应放出 氢气 的溶液;
b.由水电离出的c(OH-)=1×10-12mol/L的溶液(常温下);
c.与NH4HCO3反应能产生气体的溶液。
3.判断离子能否大量共存的“四个要点”
(1)一色——溶液颜色,无色溶液中不存在有色离子
(2)二性——溶液的酸、碱性
a.在强酸性溶液中,OH-及 弱酸根 离子(如CO32-、SO32-、S2-、CH3COO-等)均不能大量存在;
b.在强碱性溶液中,H+及 弱碱 阳离子(如NH4+、Al3+、Mg2+、Fe3+等)均不能大量存在;
c.弱酸的 酸式酸根 离子(如HCO3-、HSO3-、HS-等)在强酸性和强碱性溶液中均不能大量存在。
(3)三特殊——三种特殊情况
a.AlO2-与HCO3-不能大量共存,发生反应的离子方程式为 AlO2-+HCO3-+H2OAl(OH)3↓+CO32- 。
b.“NO3-+H+”组合具有强氧化性,能与S2-、Fe2+、I-、SO32-等具有还原性的离子发生氧化还原 反应而不能大量共存。
c.NH4+与CH3COO-、CO32-,Mg2+与HCO3-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。
(4)四反应——四种反应类型
a.复分解反应,如Ba2+与SO42-、NH4+与OH-、H+与CH3COO-等不能大量共存。
b.氧化还原反应:如Fe3+与I-、S2-,NO3-(H+)与Fe2+等不能大量共存。
c.配合反应:如Fe3+与SCN-等不能大量共存。
d.相互促进水解的反应:如Al3+与CO32-、HCO3-、AlO2-等不能大量共存。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)BaSO4投入水中,溶液的导电性弱,故它是弱电解质 ( )
(2)CO2、NH3的水溶液能导电,所以CO2、NH3均是电解质 ( )
(3)NaCl固体不导电,熔融的KCl能导电,所以前者是非电解质,后者是电解质 ( )
(4)强电解质溶液的导电性比弱电解质溶液的导电性强 ( )
(5)溶液的导电性强弱与溶液中离子浓度及离子所带的电荷数有关 ( )
(6)Fe和稀盐酸反应:2Fe+6H+2Fe3++3H2↑ ( )
(7)NaHCO3的水解:HCO3-+H2OH2CO3+OH- ( )
(8)向NaClO溶液中通入少量SO2:2ClO-+H2O+SO22HClO+SO32- ( )
(9)Mg(OH)2与醋酸的反应:OH-+H+H2O ( )
(10)向Na2CO3溶液中滴入少量盐酸:CO32-+2H+H2O+CO2↑ ( )
答案 (1)✕ (2)✕ (3)✕ (4)✕ (5)√ (6)✕ (7)✕ (8)✕ (9)✕ (10)✕
2.下列物质在水溶液中的电离方程式错误的是 ( )
A.NaHSO3Na++H++SO32-
B.H2SH++HS-
C.MgCl2Mg2++2Cl-
D.Ba(OH)2Ba2++2OH-
答案 A HSO3-为弱酸根离子,不能拆开写,A错误。
3.下列化学反应的离子方程式错误的是 ( )
A.BaCl2溶液与K2SO4溶液的反应:Ba2++SO42-BaSO4↓
B.NaOH溶液与硝酸的反应:OH-+H+H2O
C.Na2CO3溶液与硫酸的反应:CO32-+2H+CO2↑+H2O
D.碳酸钙与盐酸的反应:CO32-+2H+CO2↑+H2O
答案 D D项中碳酸钙为不溶于水的固体,应写化学式,正确的离子方程式为CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O。
4.水溶液中能大量共存的一组离子是 ( )
A.NH4+、Ba2+、Br-、CO32- B.Cl-、SO32-、Fe2+、H+
C.K+、Na+、SO42-、MnO4- D.Na+、H+、NO3-、HCO3-
答案 C Ba2+与CO32-能反应生成BaCO3沉淀,不能大量共存。SO32-与H+能反应生成SO2和H2O,SO32-与Fe2+能生成沉淀FeSO3,不能大量共存。H+与HCO3-能反应生成CO2和H2O,不能大量共存。
5.写出下列反应的离子方程式。
(1)澄清石灰水中加入稀盐酸: 。
(2)石灰乳与Na2CO3溶液反应: 。
(3)NH4Cl与NaOH两稀溶液混合: 。
(4)用MnO2与浓盐酸共热制Cl2: 。
答案 (1)OH-+H+H2O
(2)Ca(OH)2+CO32-CaCO3+2OH-
(3)NH4++OH-NH3·H2O
(4)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
考点一 电解质的分类和电离
题组一 电解质及其电离
1.下列说法正确的是 ( )
A.酸、碱、盐都是电解质 B.电解质都是易溶于水的物质
C.氧化物都是电解质 D.氢化物都不是电解质
答案 A 硫酸钡是电解质,但难溶于水,B错误;非金属氧化物如SO2等属于非电解质,C错误;KH属于电解质,HCl也是电解质,D错误。
2.下列物质在指定条件下的电离方程式不正确的是 ( )
A.熔融的BaSO4:BaSO4Ba2++SO42-
B.NH3·H2O溶液:NH3·H2ONH4++OH-
C.熔融的NaHSO4:NaHSO4Na++H++SO42-
D.H2CO3的第二步电离:HCO3-H++CO32-
答案 C 熔融的NaHSO4的电离方程式为NaHSO4Na++HSO4-。
题组二 溶液导电性变化分析
3.现有下列几种导电性变化图像,把符合要求的图像序号填在相应的题目后面括号中。
(1)向H2SO4溶液中加入等体积、等物质的量浓度的Ba(OH)2溶液 ( )
(2)向H2SO3溶液中通入Cl2直至过量 ( )
(3)向AgNO3溶液中通入少量HBr ( )
(4)向氨水中通入HCl直至过量 ( )
(5)向NaOH溶液中通入少量Cl2 ( )
(6)向饱和石灰水中不断通入SO2 ( )
答案 (1)④ (2)② (3)③ (4)② (5)③ (6)①
4.向0.02mol·L-1CuSO4溶液中匀速滴加1mol·L-1氨水,先观察到有浅蓝色沉淀[Cu2(OH)2SO4]生成,后沉淀溶解,逐渐变为深蓝色溶液。该实验过程体系的pH和电导率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.c(Cu2+):a点=b点
B.bc段生成浅蓝色沉淀的反应为2Cu2++2OH-+SO42-Cu2(OH)2SO4↓
C.d点时:c(NH4+)<2c(SO42-)
D.导电能力:NH4+>[Cu(NH3)4]2+
答案 D a点到b点发生反应:2Cu2++2NH3·H2O+SO42-Cu2(OH)2SO4↓+2NH4+,c(Cu2+)减小,故c(Cu2+):a点>b点,A错误;bc段生成浅蓝色沉淀的反应为2Cu2++2NH3·H2O+SO42-
Cu2(OH)2SO4↓+2NH4+,B错误;c点沉淀达到最大值,此时溶质为(NH4)2SO4,c点到d点,pH突变,但导电率几乎不变,故d点溶质为(NH4)2SO4和NH3·H2O,那么d点溶液中电荷守恒为c(NH4+)+
c(H+)=c(OH-)+2c(SO42-),因为此时pH>7,c(H+)
[Cu(NH3)4]2+,D正确。
考点二 离子方程式的书写及正误判断
题组一 离子方程式的书写
1.写出下列典型反应的离子方程式。
(1)氯化铝溶液中加入过量氨水: 。
(2)小苏打与乙酸溶液混合: 。
(3)澄清石灰水中加入盐酸: 。
(4)Cl2通入水中: 。
(5)实验室用浓盐酸与MnO2共热制Cl2: 。
(6)在石灰乳中加入Na2CO3溶液: 。
(7)NaHCO3溶液与稀盐酸混合: 。
(8)FeCl3溶液与Cu反应: 。
(9)Ba(OH)2溶液与(NH4)2SO4溶液混合: 。
(10)Fe2O3溶于HI溶液中: 。
(11)FeO溶于稀HNO3中: 。
(12)磁性氧化铁溶于稀硝酸中: 。
答案 (1)Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+
(2)HCO3-+CH3COOHCH3COO-+CO2↑+H2O
(3)OH-+H+H2O
(4)Cl2+H2OH++Cl-+HClO
(5)4H++2Cl-+MnO2Cl2↑+2H2O+Mn2+
(6)Ca(OH)2+CO32-CaCO3+2OH-
(7)HCO3-+H+H2O+CO2↑
(8)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
(9)Ba2++2OH-+2NH4++SO42-BaSO4↓+2NH3·H2O
(10)Fe2O3+6H++2I-2Fe2++I2+3H2O
(11)3FeO+10H++NO3-3Fe3++NO↑+5H2O
(12)3Fe3O4+28H++NO3-9Fe3++NO↑+14H2O
2.写出下列与量有关的反应的离子方程式。
(1)酸性氧化物与碱溶液反应。如CO2通入澄清石灰水中:
CO2少量: ;
CO2过量: 。
(2)多元弱酸盐与强酸反应。如Na2CO3溶液与稀盐酸反应:
盐酸少量: ;
盐酸过量: 。
(3)铝盐溶液与强碱溶液反应。如AlCl3溶液与NaOH溶液反应:
NaOH溶液少量: ;
NaOH溶液过量: 。
(4)NaAlO2溶液与强酸溶液反应。如NaAlO2溶液与盐酸反应:
盐酸少量: ;
盐酸过量: 。
(5)CO2通入NaAlO2溶液中:
CO2少量: ;
CO2过量: 。
(6)Fe与稀硝酸反应:
Fe少量: ;
Fe过量: 。
(7)FeI2溶液与Cl2反应:
Cl2少量: ;
Cl2过量: 。
(8)Ca(HCO3)2溶液与NaOH溶液混合:
NaOH少量: ;
NaOH过量: 。
(9)NH4Al(SO4)2溶液与Ba(OH)2溶液反应:
①n[NH4Al(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]=1∶1: 。
②n[NH4Al(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]=1∶2: 。
③n[NH4Al(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]=1∶3: 。
(10)向含有H+、Al3+、NH4+的溶液中,逐滴加入NaOH溶液至过量,反应的离子方程式依次为:
;
;
;
。
答案 (1)CO2+Ca2++2OH-CaCO3↓+H2O CO2+OH-HCO3-
(2)CO32-+H+HCO3- CO32-+2H+H2O+CO2↑
(3)Al3++3OH-Al(OH)3↓ Al3++4OH-AlO2-+2H2O
(4)AlO2-+H++H2OAl(OH)3↓ AlO2-+4H+Al3++2H2O
(5)2AlO2-+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+CO32- AlO2-+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO3-
(6)Fe+NO3-+4H+Fe3++NO↑+2H2O 3Fe+2NO3-+8H+3Fe2++2NO↑+4H2O
(7)2I-+Cl22Cl-+I2 2Fe2++4I-+3Cl22Fe3++2I2+6Cl-
(8)HCO3-+OH-+Ca2+CaCO3↓+H2O 2HCO3-+2OH-+Ca2+CaCO3↓+CO32-+2H2O
(9)①2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-3BaSO4↓+2Al(OH)3↓
②NH4++Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-2BaSO4↓+Al(OH)3↓+NH3·H2O
③NH4++Al3++2SO42-+2Ba2++5OH-2BaSO4↓+NH3·H2O+AlO2-+2H2O
(10)H++OH-H2O Al3++3OH-Al(OH)3↓ NH4++OH-NH3·H2O Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O
名师总结
与量有关的离子方程式的种类与书写思路
(1)先后型:向FeBr2溶液中通入氯气,氯气少量时Fe2+首先反应,Cl2过量时Fe2+和Br-均反应;向FeI2溶液中通入氯气,氯气少量时I-首先反应,Cl2过量时Fe2+和I-均反应。向NH4HCO3溶液中加入NaOH溶液,首先是HCO3-与OH-发生中和反应,然后是NH4+与OH-反应。
(2)配比型:两种物质比例不同,反应的离子方程式不同。这种离子反应的书写可用“定一法”书写,将量少的物质化学计量数定为1,如向Ca(HCO3)2溶液中加入过量NaOH溶液的离子方程式的书写:
题组二 离子方程式的正误判断
3.下列解释事实的离子方程式正确的是 ( )
A.向NaClO溶液中通入少量CO2制取次氯酸:ClO-+H2O+CO2HClO+HCO3-
B.电解MgCl2溶液:2H2O+2Cl-2OH-+H2↑+Cl2↑
C.Ca(HCO3)2溶液中加入足量的NaOH溶液:Ca2++HCO3-+OH-CaCO3↓+H2O
D.铁和稀硝酸反应制得浅绿色溶液:Fe+4H++NO3-Fe3++NO↑+2H2O
答案 A 镁离子会和氢氧根离子反应生成沉淀,正确的离子方程式为2H2O+Mg2++2Cl-Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑,故B错误;Ca(HCO3)2溶液中加入足量的NaOH溶液,碳酸氢根离子完全反应,离子方程式为Ca2++2HCO3-+2OH-CaCO3↓+2H2O+CO32-,故C错误;铁和稀硝酸反应制得浅绿色溶液,说明铁过量生成Fe2+,离子方程式为3Fe+8H++2NO3-3Fe2++2NO↑+4H2O,故D错误。
4.下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是 ( )
A.向偏铝酸钠溶液中通入过量的CO2:2AlO2-+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+CO32-
B.向HNO2溶液中滴加酸性KMnO4溶液:5NO2-+2MnO4-+3H2O5NO3-+2Mn2++3OH-
C.向NH4HSO4溶液中滴加少量的Ba(OH)2溶液:Ba2++2OH-+NH4++H++SO42-BaSO4↓+NH3·H2O+H2O
D.向银氨溶液中滴加乙醛溶液并水浴加热:CH3CHO+2[Ag(NH3)2]++2OH-CH3COO-+NH4++2Ag↓+H2O+3NH3
答案 D 向偏铝酸钠溶液中通入过量的CO2生成碳酸氢钠和氢氧化铝:AlO2-+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO3-,A错误;亚硝酸是弱电解质,向HNO2溶液中滴加酸性KMnO4溶液:5HNO2+2MnO4-+H+5NO3-+2Mn2++3H2O,B错误;向NH4HSO4溶液中滴加少量的Ba(OH)2溶液:Ba2++2OH-+2H++SO42-BaSO4↓+2H2O,C错误。
名师总结
离子方程式正误判断的思维流程
考点三 离子共存
题组一 无限制条件的离子共存的判断
1.下列各组离子,能在溶液中大量共存的是 ( )
A.Na+、Mg2+、Cl-、OH- B.H+、Ca2+、CO32-、NO3-
C.Cu2+、K+、SO42-、NO3- D.Na+、HCO3-、OH-、Ca2+
答案 C A项中Mg2+与OH-反应生成Mg(OH)2沉淀,不能大量共存;B项中H+与CO32-不能大量共存,Ca2+与CO32-会生成CaCO3沉淀,也不能大量共存;C项中各离子之间不反应,可以大量共存;D项中HCO3-与OH-、Ca2+反应会生成H2O和CaCO3沉淀,不能大量共存。
2.(2020北京北师大附中模拟)在水溶液中能大量共存的一组离子是 ( )
A.NH4+、H+、S2O32-、PO43- B.Na+、Ca2+、Cl-、NO3-
C.Cu2+、Hg2+、S2-、SO42- D.Ba2+、Al3+、Br-、CO32-
答案 B A中H+与S2O32-发生氧化还原反应;C中S2-分别与Cu2+、Hg2+反应生成沉淀;D中Ba2+与CO32-反应生成沉淀,Al3+与CO32-发生相互促进的水解反应。
题组二 题干中有限制条件的离子共存
3.下列各组离子能在酸性溶液中大量共存的是 ( )
A.Na+、Fe2+、NH4+、SO42- B.Na+、Ca2+、Cl-、ClO-
C.Mg2+、Ba2+、CO32-、SO42- D.K+、NH4+、Cl-、HCO3-
答案 A 酸性溶液中,H+、Na+、Fe2+、NH4+、SO42-之间不发生反应,在溶液中能够大量共存,故A符合题意;酸性溶液中,ClO-与H+反应生成次氯酸不能大量共存,故B不符合题意;溶液中Mg2+与CO32-反应生成碳酸镁沉淀,Ba2+与CO32-、SO42-反应生成碳酸钡和硫酸钡沉淀,H+与CO32-反应生成CO2和H2O,不能大量共存,故C不符合题意;酸性溶液中,HCO3-与H+反应生成二氧化碳气体,不能大量共存,故D不符合题意。
4.下列各组离子在碱性条件下可以大量共存,在酸性条件下因发生氧化还原反应而不能大量共存的是 ( )
A.Cu2+、Fe2+、NO3-、Cl- B.K+、Mg2+、HCO3-、SO42-
C.S2-、Na+、K+、Cl- D.Ba2+、Na+、I-、NO3-
答案 D OH-能与Cu2+、Fe2+发生反应生成沉淀,故不能大量共存,A不选;OH-与Mg2+反应生成Mg(OH)2沉淀,也能与HCO3-反应生成水和CO32-,故不能大量共存,B不选;碱性溶液中,题给离子不反应,能大量共存,在酸性条件下H+、S2-发生非氧化还原反应生成H2S气体,C不选;碱性溶液中题给离子不反应,能大量共存,但在酸性条件下I-、NO3-能发生氧化还原反应,符合题意,选D。
题组三 选项中有限制条件的离子共存
5.下列各组粒子在指定溶液中一定能大量共存的是 ( )
A.中性透明溶液中:K+、SO42-、NO3-、Fe3+
B.在酸性KMnO4溶液中:SO42-、Mg2+、NO3-、CH3CH2OH
C.常温下由水电离出的c(H+)·c(OH-)=10-20mol2·L-2的溶液中:Na+、NH4+、Cl-、SiO32-
D.离子的物质的量浓度相同的溶液中:CH3COO-、SO42-、NH4+、Cu2+
答案 D Fe3+不能存在于中性透明溶液中,A项错误;在具有强氧化性的酸性KMnO4溶液中,CH3CH2OH不能存在,B项错误;常温下由水电离出的c(H+)·c(OH-)=10-20mol2·L-2的溶液中,由水电离的c(H+)=c(OH-)=10-10mol·L-1,水的电离受到抑制,该溶液是酸性溶液或碱性溶液,NH4+在碱性溶液中不能大量存在,SiO32-在酸性溶液中不能大量存在,C项错误。
6.(不定项)(2021山东潍坊开学测)室温下,下列各组微粒在指定溶液中能大量共存的是 ( )
A.pH=1的溶液中:CH3CH2OH、Cr2O72-、K+、SO42-
B.c(Ca2+)=0.1 mol·L-1的溶液中:NH4+、C2O42-、Cl-、Br-
C.含大量HCO3-的溶液中:C6H5O-、CO32-、Br-、K+
D.能使甲基橙变为红色的溶液中:Na+、NH4+、SO42-、Cl-
答案 CD pH=1的溶液显酸性,在酸性条件下CH3CH2OH、Cr2O72-会发生氧化还原反应,不能大量共存,故A不符合题意;Ca2+、C2O42-之间反应生成草酸钙,在溶液中不能大量共存,故B不符合题意;C6H5O-、CO32-、Br-、K+之间不反应,且都不与HCO3-反应,在溶液中能够大量共存,故C符合题意;能使甲基橙变为红色的溶液呈酸性,Na+、NH4+、SO42-、Cl-之间不反应,且都不与氢离子反应,在溶液中能够大量共存,故D符合题意。
1.(2020课标Ⅲ,11,6分)对于下列实验,能正确描述其反应的离子方程式是 ( )
A.用Na2SO3溶液吸收少量Cl2:3SO32-+Cl2+H2O2HSO3-+2Cl-+SO42-
B.向CaCl2溶液中通入CO2:Ca2++H2O+CO2CaCO3↓+2H+
C.向H2O2溶液中滴加少量FeCl3:2Fe3++H2O2O2↑+2H++2Fe2+
D.同浓度同体积NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合:NH4++OH-NH3·H2O
答案 A 设少量Cl2为1mol,根据得失电子守恒可知,1molCl2消耗1molSO32-:Cl2+SO32-+H2O2Cl-+SO42-+2H+,由于SO32-过量,继续消耗产生的H+生成HSO3-,故总反应的离子方程式为3SO32-+Cl2+H2O2HSO3-+2Cl-+SO42-,A项正确;将离子方程式写为化学方程式,可知是H2CO3制得HCl,不符合强酸制弱酸规律,B项错误;加入的少量Fe3+对H2O2的分解起催化作用,催化机理为2Fe3++H2O2O2↑+2H++2Fe2+和H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O,C项错误;由电离方程式NH4HSO4NH4++H++SO42-可知,OH-先与H+反应,再与NH4+反应,故同浓度同体积两种溶液混合,发生的反应为H++OH-H2O,D项错误。
2.(2020天津,4,3分)下列离子方程式书写正确的是 ( )
A.CaCO3与稀硝酸反应:CO32-+2H+H2O+CO2↑
B.FeSO4溶液与溴水反应:2Fe2++Br22Fe3++2Br-
C.NaOH溶液与过量H2C2O4溶液反应:H2C2O4+2OH-C2O42-+2H2O
D.C6H5ONa溶液中通入少量CO2:2C6H5O-+CO2+H2O2C6H5OH+CO32-
答案 B CaCO3是难溶物,离子方程式中不能拆成离子形式,A项不正确;Fe2+有还原性,Br2有氧化性,两者发生氧化还原反应,B项正确;H2C2O4过量,因此生成的产物为NaHC2O4,离子方程式为H2C2O4+OH-HC2O4-+H2O,C项不正确;由于酸性:H2CO3>C6H5OH>HCO3-,因此产物中得到的应为NaHCO3,D项不正确。
3.(2019课标Ⅲ,10,6分)离子交换法净化水过程如图所示。下列说法中错误的是 ( )
A.经过阳离子交换树脂后,水中阳离子的总数不变
B.水中的NO3-、SO42-、Cl-通过阴离子树脂后被除去
C.通过净化处理后,水的导电性降低
D.阴离子树脂填充段存在反应H++OH-H2O
答案 A 由题图可知,经过阳离子交换树脂,Ca2+、Na+、Mg2+被H+替换,由电荷守恒可知阳离子数目增多,A项错误;经阴离子交换树脂后得到纯净水,则NO3-、Cl-、SO42-被OH-替换,H+与OH-结合生成水:H++OH-H2O,水的导电能力减弱,B、C、D项正确。
4.(2019江苏单科,4,2分)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-1NaOH溶液:Na+、K+、CO32-、AlO2-
B.0.1mol·L-1FeCl2溶液:K+、Mg2+、SO42-、MnO4-
C.0.1mol·L-1K2CO3溶液:Na+、Ba2+、Cl-、OH-
D.0.1mol·L-1H2SO4溶液:K+、NH4+、NO3-、HSO3-
答案 A A项,在NaOH溶液中,Na+、K+、CO32-、AlO2-相互之间不发生化学反应,可以共存;B项,Fe2+具有还原性,MnO4-具有氧化性,两者之间可发生氧化还原反应,不能共存;C项,CO32-和Ba2+可以结合生成BaCO3沉淀,不能大量共存;D项,在酸性条件下,NO3-可将HSO3-氧化,不能大量共存。
一、单项选择题
1.(2020河南安阳模拟)下列物质溶于水时会破坏水的电离平衡,且属于电解质的是 ( )
A.氯气 B.硬脂酸(C17H35COOH)
C.氯化钾 D.甘油
答案 B 氯气是单质,既不是电解质又不是非电解质,故不选A;硬脂酸(C17H35COOH)是弱酸,属于电解质,C17H35COOH电离出氢离子,抑制水电离,故选B;氯化钾是强酸强碱盐,溶于水,不会破坏水的电离平衡,故不选C;甘油是丙三醇,属于非电解质,故不选D。
2.下列说法中正确的是 ( )
A.三氧化硫的水溶液能导电,所以三氧化硫是电解质
B.自由移动离子数目多的电解质溶液导电能力一定强
C.NaHSO4在水溶液中及熔融状态下均可电离出Na+、H+、SO42-
D.NH3是非电解质,但其水溶液能导电
答案 D 三氧化硫本身不能电离出离子,是非电解质,A错误;离子数目多的溶液中,离子浓度不一定大,离子所带电荷数不一定多,其导电能力不一定强,B错误;NaHSO4在熔融状态下电离出Na+、HSO4-,C错误;NH3是非电解质,但其溶于水后可形成电解质NH3·H2O,其水溶液能导电,D正确。
3.(2020福建厦门质检)下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是 ( )
A.MnO2与浓盐酸反应制Cl2:MnO2+4HCl Mn2++2Cl-+Cl2↑+2H2O
B.明矾溶于水产生Al(OH)3胶体:Al3++3H2O Al(OH)3↓+3H+
C.Na2O2溶于水产生O2:Na2O2+H2O 2Na++2OH-+O2↑
D.Ca(HCO3)2溶液与少量NaOH溶液反应:HCO3-+Ca2++OH- CaCO3↓+H2O
答案 D A项,MnO2与浓盐酸反应制Cl2:MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O,错误;B项,明矾溶于水产生Al(OH)3胶体:Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+,错误;C项,Na2O2溶于水产生O2:2Na2O2+2H2O 4Na++4OH-+O2↑,错误;D项,Ca(HCO3)2溶液与少量NaOH溶液反应:HCO3-+Ca2++OH- CaCO3↓+H2O,正确。
4.(2020湖南株洲模拟)下列解释事实的离子方程式正确的是 ( )
A.石灰水表面漂着的“白膜”可用醋酸溶解:CaCO3+2H+ Ca2++CO2↑+H2O
B.NH4HSO4溶液呈酸性的主要原因是NH4++H2O NH3·H2O+H+
C.盐碱地(含较多NaCl、Na2CO3)中加入石膏,降低土壤的碱性:Ca2++CO32- CaCO3↓
D.漂白粉溶液在空气中失效:Ca2++2ClO-+CO2+H2O 2HClO+CaCO3↓、2HClO 2HCl+O2↑
答案 D 石灰水表面漂着的“白膜”为碳酸钙,用醋酸溶解的离子方程式为CaCO3+2CH3COOH 2CH3COO-+Ca2++H2O+CO2↑,A项错误;NH4HSO4溶液呈酸性的主要原因是NH4HSO4 NH4++H++SO42-,B项错误;盐碱地(含较多NaCl、Na2CO3)中加入石膏,降低土壤的碱性,石膏微溶于水,反应的离子方程式为CaSO4+CO32- CaCO3+SO42-,C项错误。
5.[2021年1月“八省(市)联考”湖南卷]下列离子方程式书写正确的是 ( )
A.饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2:CO32-+CO2+H2O 2HCO3-
B.NaClO溶液中通入少量SO2:SO2+H2O+ClO- SO42-+Cl-+2H+
C.FeI2溶液中通入少量Cl2:Cl2+2Fe2+ 2Fe3++2Cl-
D.Ca(HCO3)2溶液中滴入少量Ca(OH)2溶液:Ca2++OH-+HCO3- CaCO3↓+H2O
答案 D 饱和碳酸钠溶液中通入过量CO2会析出NaHCO3沉淀,离子方程式为2Na++CO32-+CO2+H2O 2NaHCO3↓,故A不正确;通入少量SO2产生硫酸,硫酸再与过量的ClO-反应生成HClO,离子方程式为SO2+H2O+3ClO- SO42-+Cl-+2HClO,故B不正确;I-的还原性强于Fe2+,通入的少量Cl2先和I-反应,所以离子方程式为2I-+Cl2 I2+2Cl-,故C不正确;Ca(OH)2少量,反应的化学方程式为Ca(HCO3)2+Ca(OH)2 2CaCO3↓+2H2O,离子方程式为Ca2++OH-+HCO3- CaCO3↓+H2O,故D正确。
6.(2020福建泉州一模)某混合溶液中所含离子的浓度如下表所示,则X可能为 ( )
所含离子
NO3-
SO42-
H+
X
浓度/(mol/L)
2
1
2
1
A.Cl- B.Ba2+ C.Fe2+ D.Mg2+
答案 D 溶液(设体积为1 L)中的阴离子带电荷为2 mol/L×1×1 L+1 mol/L×2×1 L=4 mol,氢离子带正电荷为2 mol/L×1×1 L=2 mol,根据溶液呈电中性原则,可知X为阳离子,且带电荷数为2,只有Ba2+、Fe2+、Mg2+三种离子可选;而在酸性环境下,硝酸根离子能够氧化铁离子,不能存在,硫酸根离子与钡离子反应产生沉淀,不能大量存在,只有镁离子在题述溶液中可以大量存在,故D正确。
7.在水溶液中能大量共存的一组离子是( )
A.H+、Na+、ClO-、CO32- B.K+、Ca2+、Cl-、NO3-
C.K+、Cu2+、OH-、NO3- D.H+、Na+、Fe2+、MnO4-
答案 B H+与CO32-反应生成二氧化碳和水,H+与ClO-结合生成弱酸次氯酸,因此H+不能与CO32-和ClO-大量共存,故A错误;四种离子之间不发生反应,能够大量共存,故B正确;Cu2+和OH-生成蓝色氢氧化铜沉淀,故C错误;在H+存在条件下MnO4-可以将Fe2+氧化为Fe3+,故D错误。
8.在某无色透明的酸性溶液中,能大量共存的离子组是 ( )
A.Na+、K+、SO42-、HCO3- B.Cu2+、K+、SO42-、NO3-
C.Na+、K+、Cl-、NO3- D.Fe3+、K+、SO42-、Cl-
答案 C 在水溶液中,Cu2+呈蓝色、Fe3+呈棕黄色,由溶液无色可排除B、D两项;溶液呈酸性,说明溶液中含有大量的H+,HCO3-能与H+发生反应:HCO3-+H+ H2O+CO2↑,排除A项,故选C。
9.常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是 ( )
A.在0.01 mol/L Ba(OH)2溶液中:Al3+、NH4+、NO3-、HCO3-
B.0.1 mol/L的FeCl2溶液中:H+、Al3+、SO42-、ClO-
C.滴加KSCN溶液显红色的溶液中:NH4+、K+、Cl-、I-
D.由水电离产生的c(H+)=1×10-13 mol/L的溶液中:Na+、Ba2+、NO3-、Cl-
答案 D 在0.01 mol/L Ba(OH)2溶液中Al3+、HCO3-均与OH-反应,不能大量共存,A错误;0.1 mol/L的FeCl2溶液中,H+、ClO-结合生成弱电解质HClO,且能将Fe2+氧化成Fe3+,不能大量共存,B错误;滴加KSCN溶液显红色的溶液中有Fe3+,Fe3+能与I-发生氧化还原反应,不能大量共存,C错误;由水电离产生的c(H+)=1×10-13 mol/L的溶液可能呈酸性也可能呈强碱性,Na+、Ba2+、NO3-、Cl-之间不发生反应,可以大量共存,D正确。
10.离子方程式2Ca2++3HCO3-+3OH- 2CaCO3↓+CO32-+3H2O可以表示 ( )
A.Ca(HCO3)2与NaOH溶液反应
B.Ca(HCO3)2与Ba(OH)2溶液反应
C.Ca(HCO3)2与澄清石灰水反应
D.NH4HCO3与澄清石灰水反应
答案 A Ca(HCO3)2与NaOH溶液按照物质的量之比2∶3混合,发生反应的离子方程式为2Ca2++3HCO3-+3OH- 2CaCO3↓+CO32-+3H2O,A项正确;Ca(HCO3)2与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式为Ca2++2HCO3-+Ba2++2OH- CaCO3↓+BaCO3↓+2H2O,B项错误;Ca(HCO3)2与澄清石灰水反应的离子方程式为Ca2++HCO3-+OH- CaCO3↓+H2O,C项错误;NH4HCO3与澄清石灰水反应的离子方程式为Ca2++HCO3-+NH4++2OH- CaCO3↓+NH3·H2O+H2O,D项错误。
11.常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是 ( )
A.澄清透明的溶液中:Na+、Cu2+、NO3-、Cl-
B.中性溶液中:Fe3+、NH4+、Br-、HCO3-
C.c(OH-)
答案 A A项,选项离子之间不发生反应,离子可以大量共存,符合题意;B项,中性溶液中,OH-与Fe3+会形成Fe(OH)3沉淀,OH-与HCO3-反应生成CO32-、H2O,离子之间不能大量共存,不符合题意;C项,c(OH-)
A.a反应:Fe2++2H++H2O2 Fe3++2H2O
B.b反应:HCO3-+OH- CO32-+H2O
C.c反应:H++OH- H2O
D.d反应:Al3++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3NH4+
答案 D A项,电荷不守恒,错误;B项,离子方程式书写不完整,NH4+也会与OH-反应,错误;C项,醋酸为弱电解质,不能拆写为离子形式,错误。
二、不定项选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)
13.下列离子方程式表达正确的是 ( )
A.向FeCl3溶液中滴加HI溶液:2Fe3++2I- 2Fe2++I2
B.向(NH4)2SO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液:NH4++SO42-+Ba2++OH- NH3·H2O+BaSO4↓
C.Ca(OH)2溶液与少量NaHCO3溶液混合:Ca2++2OH-+2HCO3- CaCO3↓+2H2O+CO32-
D.3 mol/L Na2CO3溶液和1 mol/L Al2(SO4)3溶液等体积混合:2Al3++3CO32-+3H2O 2Al(OH)3↓+3CO2↑
答案 AD FeCl3溶液中滴加HI溶液,二者发生氧化还原反应,离子方程式为2Fe3++2I- 2Fe2++I2,故A正确;向(NH4)2SO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液:2NH4++SO42-+Ba2++2OH- 2NH3·H2O+BaSO4↓,故B错误;Ca(OH)2溶液与少量NaHCO3溶液混合:Ca2++OH-+HCO3- CaCO3↓+H2O,故C错误;3 mol/L Na2CO3溶液和1 mol/L Al2(SO4)3溶液等体积混合,反应的离子方程式为2Al3++3CO32-+3H2O 2Al(OH)3↓+3CO2↑,故D正确。
14.(2020全国高三专题练习)下列图像正确的是 ( )
答案 B 向Ca(OH)2和NaOH的混合溶液中通入CO2,CO2先与Ca(OH)2反应,所以一开始就有碳酸钙沉淀生成,当Ca(OH)2全部反应后,再与NaOH反应,图像与实际反应不符,故A错误;向FeCl3溶液中加入锌粉,Fe3+和Zn先反应生成亚铁离子,则铁离子的浓度减小,亚铁离子浓度增大,然后亚铁离子再与Zn反应生成Fe,亚铁离子浓度减小,锌离子浓度一直增大,后来保持不变,图像与实际反应符合,故B正确;向NaOH溶液中通入CO2,先生成碳酸钠,碳酸根离子浓度增大,氢氧根离子浓度减小,当n mol氢氧根离子完全反应生成0.5n mol碳酸根离子,继续通入二氧化碳,碳酸根离子转化为碳酸氢根离子,最后生成n mol碳酸氢根离子,图像与实际反应不符,故C错误;HCl与Cl2的混合气体通入NaOH溶液中,当NaOH完全反应后,溶液中的Cl-和ClO-会在过量HCl酸化的情况下发生反应Cl-+ClO-+2H+ Cl2↑+H2O,最终溶液中ClO-的物质的量几乎为0,图像与实际反应不符,故D错误。
15.(2020江西师范大学附属中学模拟)下列离子方程式的书写及评价均合理的是 ( )
选项
离子方程式
评价
A
将1 mol Cl2通入含1 mol FeI2的溶液中:2Fe2++2I-+2Cl2 2Fe3++4Cl-+I2
正确;Cl2过量,可将Fe2+、I-均氧化
B
1 mol·L-1的NaAlO2溶液和2.5 mol·L-1的HCl溶液等体积均匀混合:2AlO2-+5H+ Al3++Al(OH)3↓+H2O
正确;AlO2-与Al(OH)3消耗的H+的物质的量之比为2∶3
C
过量SO2通入NaClO溶液中:SO2+H2O+ClO- HClO+HSO3-
正确;说明酸性:H2SO3强于HClO
D
Mg(HCO3)2溶液与足量的NaOH溶液反应:Mg2++HCO3-+OH- MgCO3↓+H2O
正确;酸式盐与碱反应生成正盐和水
答案 B A项,将1 mol Cl2通入含1 mol FeI2溶液中,Cl2不足,先氧化I-,离子方程式为2I-+Cl2 2Cl-+I2,错误;B项,AlO2-与H+物质的量之比为1∶1反应时,生成Al(OH)3沉淀,为1∶4反应时生成铝离子,所以1 mol·L-1的NaAlO2溶液和2.5 mol·L-1的HCl溶液等体积均匀混合,离子方程式为2AlO2-+5H+ Al3++Al(OH)3↓+H2O,可理解为2 mol AlO2-消耗2 mol H+,生成2 mol Al(OH)3,其中1 mol Al(OH)3又消耗了3 mol H+,生成1 mol Al3+,所以AlO2-与Al(OH)3消耗的H+的物质的量之比为2∶3,正确;C项,过量SO2通入NaClO溶液中,发生氧化还原反应:H2O+SO2+ClO- SO42-+Cl-+2H+,离子方程式错误,且无法比较H2SO3和HClO的酸性强弱,错误;D项,Mg(HCO3)2与足量NaOH溶液反应的离子方程式为Mg2++2HCO3-+4OH- 2H2O+Mg(OH)2↓+2CO32-,离子方程式错误,且酸式盐与碱反应生成正盐和水的说法不全面,错误。
16.甲、乙、丙、丁四种易溶于水的物质,分别由NH4+、Ba2+、Mg2+、H+、OH-、Cl-、HCO3-、SO42-中的不同阳离子和阴离子各一种组成,已知:
①将甲溶液分别与其他三种物质的溶液混合,均有白色沉淀生成;
②0.1 mol·L-1乙溶液中c(H+)>0.1 mol·L-1;
③向丙溶液中滴入AgNO3溶液有不溶于稀HNO3的白色沉淀生成。
下列结论不正确的是 ( )
A.甲溶液含有Ba2+ B.乙溶液含有SO42-
C.丙溶液含有Cl- D.丁溶液含有Mg2+
答案 D 根据②中的信息可知乙是二元酸,故乙是H2SO4;根据③中现象,可以推知丙中含有Cl-;再结合①中提供信息,甲与其他三种物质混合均产生白色沉淀,则可推出甲是Ba(OH)2,乙是H2SO4,丙是MgCl2,丁是NH4HCO3,故选D。
17.某试液中只可能含有K+、Ba2+、NH4+、Fe2+、Al3+、Cl-、SO42-、CO32-、AlO2-中的若干种离子,离子浓度均为0.1 mol·L-1。某同学进行了如下实验:
下列说法正确的是 ( )
A.无法确定原试液中是否含有Al3+、Cl-
B.滤液X中大量存在的阳离子有NH4+、Fe2+和Ba2+
C.可以确定沉淀C的成分
D.原溶液中存在的离子为NH4+、Fe2+、Cl-、SO42-
答案 CD 试液中加入过量稀硫酸无明显变化,说明溶液中不含CO32-、Ba2+、AlO2-;加入过量硝酸钡溶液有气体产生,说明有亚铁离子存在且被氧化,沉淀为硫酸钡;加入过量NaOH溶液有气体产生,说明存在铵根离子,气体为氨气,沉淀B为红褐色氢氧化铁沉淀;滤液中通入少量CO2产生沉淀,由于之前加入的Ba2+过量,不确定是否含Al3+;由题给信息,存在的离子浓度均为0.1 mol·L-1,故只能含有NH4+、Fe2+、Cl-、SO42-才能保证电荷守恒,K+、Al3+必然不能存在,沉淀C为BaCO3,故C、D正确。
18.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+、NH4+、Mg2+、Al3+、SO42-、NO3-、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:3NO3-+8Al+5OH-+2H2O 3NH3↑+8AlO2-。
根据以上的实验操作与现象,该同学得出的结论正确的是 ( )
A.试样中肯定存在NH4+、Mg2+、SO42-和NO3-
B.试样中一定不含Al3+
C.试样中不可能存在Na+、Cl-
D.该雾霾中可能存在NaNO3、NH4Cl和MgSO4
答案 AD 试样溶液中加入过量Ba(OH)2溶液并加热,生成的气体1能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,说明气体1是NH3,则试样中含有NH4+;向溶液1中通入CO2,得到溶液2、沉淀2,溶液2中加入Al,生成气体2,该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,说明气体2是NH3,根据已知条件知,溶液2中含有NO3-,根据元素守恒知,原溶液中含有NO3-;向沉淀2中加入酸,沉淀溶解并放出气体,说明沉淀2是碳酸钡等难溶性碳酸盐,也有可能是试样中存在Al3+,在过量的Ba(OH)2溶液中反应生成AlO2-,通入CO2后生成Al(OH)3沉淀;沉淀1加入酸后,沉淀部分溶解,硫酸钡不溶于酸,说明原来溶液中含有SO42-,以及能和过量Ba(OH)2溶液反应生成能溶于酸的沉淀,根据题给离子知,该沉淀为Mg(OH)2,所以溶液中含有Mg2+。通过以上分析知,试样中肯定存在NH4+、Mg2+、SO42-和NO3-,选项A正确;不能确定试样中是否含有Al3+,选项B错误;试样中可能存在Na+、Cl-,选项C错误;根据以上分析知,试样中肯定存在NH4+、Mg2+、SO42-和NO3-,可能存在Na+、Cl-,所以该雾霾中可能存在NaNO3、NH4Cl和MgSO4,选项D正确。
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