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专题三 离子反应-2022年高考化学一轮复习对点讲解与练习（通用版）学案
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这是一份专题三 离子反应-2022年高考化学一轮复习对点讲解与练习（通用版）学案，共26页。学案主要包含了拓展训练，解题思路，基础巩固，能力提升，答案与解析等内容，欢迎下载使用。
专题三 离子反应
考点1 离子反应和离子方程式
考法1 “八看”法判断离子方程式的正误
命题角度1 以实验现象为切入点判断离子方程式或化学方程式的正误
例1. 下列离子方程式能用来解释相应实验现象的是
实验现象
离子方程式
A
向氢氧化镁悬浊液中滴加氯化铵溶液,沉淀溶解
Mg(OH)2+2NH4+Mg2++2NH3·H2O
B
向沸水中滴加饱和氯化铁溶液得到红褐色液体
Fe3++3H2OFe(OH)3↓+3H+
C
二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液褪色
3SO2+2MnO4-+4H+3SO42-+2Mn2++2H2O
D
氧化亚铁溶于稀硝酸
FeO+2H+Fe2++H2O
【解析】本题考查化学实验现象分析及离子方程式正误判断,考查的核心素养是科学探究与创新意识、变化观念与平衡思想。氢氧化镁悬浊液中存在沉淀溶解平衡Mg(OH)2 Mg2++2OH-,滴加氯化铵溶液,NH4+与OH-结合生成NH3·H2O,Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移动,离子方程式为Mg(OH)2+2NH4+ Mg2++2NH3·H2O,A项正确;向沸水中滴加饱和氯化铁溶液,得到红褐色Fe(OH)3胶体而不是沉淀,B项错误;二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液褪色,发生反应5SO2+2MnO4-+2H2O 5SO42-+2Mn2++4H+,C项错误;氧化亚铁与稀硝酸发生氧化还原反应3FeO+10H++NO3- 3Fe3++NO↑+5H2O,D项错误。
【答案】 A
命题角度2 避开“四类”陷阱速判离子方程式的正误
例2. 下列指定反应的离子方程式正确的是
A.饱和Na2CO3溶液与CaSO4固体反应:CO32-+CaSO4CaCO3+SO42-
B.酸化NaIO3和NaI的混合溶液:I-+IO3-+6H+I2+3H2O
C.KClO碱性溶液与Fe(OH)3反应:3ClO-+2Fe(OH)32FeO42-+3Cl-+4H++H2O
D.电解饱和食盐水:2Cl-+2H+Cl2↑+H2↑
【解析】本题考查离子方程式的正误判断,较容易。CaSO4为固体,在离子方程式中不能拆开,CO32-与CaSO4反应可生成更难溶的CaCO3,符合沉淀溶解平衡的移动规律,A项正确;离子方程式的书写未遵循得失电子守恒及电荷守恒,B项错误;碱性溶液中不可能生成H+,C项错误;电解NaCl溶液时,阴极上水电离出来的H+放电,水为弱电解质,在离子方程式中不可拆开,故应写成2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-,D项错误。
【答案】 A
【拓展训练】1. 不能正确表示下列变化的离子方程式是( )
A.二氧化硫与酸性高锰酸钾溶液反应:5SO2+2H2O+2MnO4-2Mn2++5SO42-+4H+
B.酸性碘化钾溶液中滴加适量双氧水:2I-+2H++H2O2I2+2H2O
C.硅酸钠溶液和盐酸反应:SiO32-+2H+H2SiO3↓
D.硫酸铜溶液中加少量的铁粉:3Cu2++2Fe2Fe3++3Cu
考法2 与“量”有关的离子方程式的书写
命题角度1 根据提示信息书写陌生反应的离子方程式
例3 . (1)CrO42-和Cr2O72-在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0 mol·L-1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72-)随c(H+)的变化如图所示。
用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应 。
(2)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2O72- 还原成Cr3+,该反应的离子方程式为 。
【解题思路】 (1)首先根据题干信息及图像找出反应物为CrO42-,生成物为Cr2O72-,再结合反应是在酸性溶液中进行的,左边需要补充H+,右边需要补充H2O,最后配平离子方程式。(2)依据题给信息,找出氧化剂为Cr2O72-,还原剂为NaHSO3,还原产物为Cr3+,则氧化产物应该是SO42-,然后根据得失电子守恒得Cr2O72-+3HSO3-2Cr3++3SO42-,最后,根据反应在酸性溶液中进行及电荷守恒,在方程式左边补充上“5H+”、右边补充“4H2O”,即可得到离子方程式。
【解析】 (1)从题图看出,CrO4-在酸性条件下逐渐转化成Cr2O72-,离子方程式为2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O。(2)Cr2O72-中Cr的化合价为+6,具有强氧化性;NaHSO3中S为+4价,具有还原性,该反应为氧化还原反应。该反应的离子方程式为Cr2O72-+3HSO3-+5H+2Cr3++3SO42-+4H2O。
【答案】 (1)2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O
(2)Cr2O72-+3HSO3-+5H+ 2Cr3++3SO42-+4H2O
命题角度2 根据转化关系信息书写离子方程式
例4. A、E为中学实验室中的常用药品,A、B、C、D、E之间的转化关系如图所示(部分产物略去),反应②和④为氧化还原反应,其余反应均为非氧化还原反应,交通警察可以根据反应②判断司机是否酒后驾车。
回答下列问题:
(1)写出反应①(黄色溶液转化为橙色溶液)的离子方程式: 。
(2)写出E的同分异构体的结构简式: ,反应②的离子方程式为 。
(3)写出反应③(由C生成D)的离子方程式: ,已知D显两性,写出D的电离方程式: 。
(4)反应④中H2O2只作还原剂,反应④的离子方程式为 。
(5)黄色溶液B与Na2SO3反应时也有灰蓝色沉淀生成,写出该反应的离子方程式: 。
(6)用锌粒还原橙色溶液A时,溶液颜色经绿色变成蓝色,放置后溶液又变为绿色。已知单核阳离子G在溶液中为蓝色,且溶液由绿色变成蓝色时,每生成1 mol G得到1 mol电子,则“溶液由绿色变成蓝色”的离子方程式为 。“放置后溶液又变为绿色”的可能原因为 (用离子方程式表示)。
【解析】 解题的突破口是“交通警察可以根据反应②判断司机是否酒后驾车”,结合Cr2O72-(橙色)变为Cr3+(绿色)可判断A是K2Cr2O7,E是CH3CH2OH(其同分异构体是CH3OCH3)。由反应①可确定B是K2CrO4。
(1)溶液中H+浓度增大时,CrO42-(黄色)结合H+生成Cr2O72-(橙色):2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O。
(2)本题要注意两点,一要看清题目要求,是写出E的同分异构体的结构简式而不是写出E的结构简式。二是要会判断CH3CH2OH和CH3COOH中C的化合价,在CH3CH2OH分子中可看作C显-2价,在CH3COOH分子中可看作C显0价,故1 mol CH3CH2OH被氧化为1 mol CH3COOH时失去4 mol e-,再根据氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数配平该离子方程式。
(3)绿色溶液中的Cr3+与OH-反应生成灰蓝色的Cr(OH)3沉淀:Cr3++3OH-Cr(OH)3↓;考查考生的迁移应用能力,即显两性的Cr(OH)3的电离方程式与Al(OH)3的相似,为H++CrO2-+H2OCr(OH)3Cr3++3OH-。
(4)第一步:由“H2O2只作还原剂”判断其氧化产物为O2;根据题图知碱性溶液中CrO42-的还原产物为Cr(OH)3。第二步:根据得失电子守恒得2CrO42-+3H2O22Cr(OH)3↓+3O2↑。第三步:根据电荷守恒和反应溶液显碱性,在左边补充“2H2O”,在右边补充“4OH-”。第四步:检查是否符合质量守恒。
(5)SO32-是强还原剂,其氧化产物为SO42-,然后仿照(4)就能顺利写出离子方程式。
(6)由“每生成1 mol单核阳离子G得到1 mol电子”知,G是Cr2+,可由Fe3+被Zn还原为Fe2+后,经放置被空气中的O2重新氧化为Fe3+,Cr3+(绿色) 被Zn还原为Cr2+(蓝色),Zn+2Cr3+Zn2++2Cr2+,放置在空气中Cr2+(蓝色)又被O2氧化为Cr3+(绿色),4Cr2++O2+4H+4Cr3++2H2O。
【答案】(1)2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O
(2)CH3OCH3 2Cr2O72-+3CH3CH2OH+16H+4Cr3++3CH3COOH+11H2O
(3)Cr3++3OH-Cr(OH)3↓ H++CrO2-+H2OCr(OH)3Cr3++3OH-
(4)2CrO42-+3H2O2+2H2O2Cr(OH)3↓+3O2↑+4OH-
(5)2CrO42-+3SO32-+5H2O2Cr(OH)3↓+3SO42-+4OH-
(6)Zn+2Cr3+Zn2++2Cr2+ 4Cr2++O2+4H+4Cr3++2H2O
【点评】在酸性溶液中,+6价的Cr主要以橙色的Cr2O72-形式存在,其还原产物一般为绿色的Cr3+;在碱性溶液,+6价的Cr主要以黄色的CrO42-形式存在,其还原产物一般为灰蓝色的Cr(OH)3沉淀。
【拓展训练】2. 工业上常利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备锂离子电池的电极材料。工艺流程第一步为盐酸“酸浸”,“酸浸”后,钛主要以TiOCl42-形式存在,写出相应反应的离子方程式: 。
(2)①Cl2可将Fe2+氧化,FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为
。
②向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为 。
考点2 离子共存
考法3 无限定条件的离子共存判断
命题角度 无限定条件的离子共存判断
例5. 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-
【解析】Ba2+与CO32-结合生成沉淀而不共存,A项错误;SO32-与H+结合生成HSO3-或H2SO3而不共存,B项错误;K+、Na+、SO42-、MnO4-四种离子能大量共存,C项正确;H+与HCO3-结合生成H2CO3而不共存,D项错误。
【答案】C
考法4 有限定条件的离子共存判断
命题角度 有限定条件的离子共存判断
例6. 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-1 KI溶液:Na+、K+、ClO-、OH-
B.0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液:Cu2+、NH4+、NO3-、SO42-
C.0.1 mol·L-1 HCl溶液:Ba2+、K+、CH3COO-、NO3-
D.0.1 mol·L-1 NaOH溶液:Mg2+、Na+、SO42-、HCO3-
【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HCO3-反应生成CO32-和H2O,D项不符合题意。
【答案】 B
考点3 离子的检验与推断
考法5 离子的检验与推断
命题角度1 溶液中离子的检验与推断
例7. 某无色溶液中可能含有Na+、Ba2+、Cl-、Br-、SO32-、SO42-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)常温下用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:SO32-+2H2OH2SO3+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++SO42- 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
【解题思路】
【解析】 实验(1)说明原溶液中有水解呈碱性的SO32-,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SO32-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SO42-（该离子可能是原溶液中本来就含有的,也可能是SO32-在实验(2)中被氯水氧化所得）,实验(4)说明所得滤液中含有Cl-(该离子可能是原溶液中本来就含有的,也可能是Cl2被还原所得),C项正确;由实验(1)证明原溶液中含有SO32-,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。
【答案】 C
【拓展训练】3.（双选）已知:SO32-+I2+H2OSO42-+2I-+2H+。某溶液中可能含有Na+、NH4+、Fe2+、K+、I-、SO32-、SO42-,且所有离子物质的量浓度相等。向该无色溶液中滴加少量溴水,溶液仍呈无色。下列关于该溶液的判断正确的是( )
A.肯定不含I- B.肯定不含SO42-
C.肯定含有SO32- D.肯定含有NH4+
命题角度2 应用离子反应进行物质检验或推断
例8 . 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
【解题思路】
【解析】由实验①现象
“固体全部溶解”AgCl不溶解,B项不符合题意。
由实验②现象
“仍有固体存在”NaHCO3、Al(OH)3均溶于稀硫酸, A项不符合题意。Na2CO3、CuSO4均溶于稀硫酸,D项不符合题意。BaCO3与硫酸反应生成BaSO4沉淀,C项符合题意。
【答案】 C
【拓展训练】4. 某固体混合物中可能含有:K+、Na+、Cl-、CO32-、SO42-等离子,将该固体溶解所得到的溶液进行如下实验:
下列说法正确的是( )
A.该混合物一定是K2CO3和NaCl
B.该混合物可能是Na2CO3和KCl
C.该混合物可能是Na2SO4和Na2CO3
D.该混合物一定是Na2CO3和NaCl
【基础巩固】
考点1 离子反应和离子方程式
1.下列离子方程式不正确的是( )
A.泡沫灭火器的工作原理:3CO32-+2Al3++3H2O3CO2↑+2Al(OH)3↓
B.用H2S去除废水中的Hg2+:H2S+Hg2+HgS↓+2H+
C.酸性溶液中KIO3与KI反应生成I2:IO3-+5I-+6H+3I2+3H2O
D.碳酸钡不能用作钡餐的原因:BaCO3+2H+Ba2++CO2↑+H2O
2.下列解释实验事实的方程式正确的是( )
A.向Al2(SO4)3溶液中滴加氨水产生白色胶状沉淀:Al3++3OH-Al(OH)3↓
B.90 ℃时测得纯水中c(H+)·c(OH-)=3.8×10-13:H2O(l)H+(aq)+OH-(aq) ΔH<0
C.向碳酸钠溶液中滴入酚酞,溶液变红:CO32-+2H2OH2CO3+2OH-
D.向FeCl3溶液中通入SO2,溶液变为浅绿色:2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++SO42-+4H+
3.下列各组反应,能用同一个离子方程式表示的是( )
A
NaHCO3溶液与足量澄清石灰水
Ca(HCO3)2溶液与足量NaOH溶液
B
AlCl3溶液与足量NaOH溶液
Al2(SO4)3溶液与足量氨水
C
FeCl2溶液与稀HNO3
Fe(NO3)2溶液与稀盐酸
D
稀H2SO4与Ba(OH)2溶液
NaHSO4与足量Ba(OH)2溶液
4.根据下列事实书写的离子方程式错误的是( )
A.向Na2SiO3溶液中加入稀盐酸得到硅酸胶体:SiO32-+2H+H2SiO3(胶体)
B.向FeSO4溶液中加入NH4HCO3溶液得到FeCO3沉淀:
Fe2++2HCO3-FeCO3↓+CO2↑+H2O
C.将过量SO2通入NaClO溶液中:SO2+H2O+ClO-HClO+HSO3-
D.在稀硫酸存在下,MnO2将CuS中的硫元素氧化为硫单质:
MnO2+CuS+4H+Mn2++Cu2++S+2H2O
5.下列反应的方程式正确的是( )
A.铜片与浓硫酸共热:Cu+H2SO4CuSO4+H2↑
B.Na2S溶液显碱性:S2-+2H2OH2S↑+2OH-
C.用氨水吸收烟气中的二氧化硫:SO2+2OH-SO32-+H2O
D.向Na2S2O3溶液中滴加稀硫酸:S2O32-+2H+SO2↑+S↓+H2O
6.向两份等体积、等浓度,pH不同的FeSO4溶液中逐滴加入NaClO溶液,实验测得溶液pH随加入NaClO溶液体积变化曲线如图所示,实验现象如表所示。下列说法不正确的是( )
实验
实验现象
Ⅰ
滴入V1 mL NaClO溶液产生大量红褐色沉淀
Ⅱ
滴入V1 mL NaClO溶液,溶液变黄,未见沉淀,继续滴加出现红褐色沉淀
A.a~b段发生的主要反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+5H2O2Fe(OH)3↓+Cl-+4H+
B.d~e段发生的主要反应的离子方程式为ClO-+H+HClO
C.c、f点对应溶液pH接近的主要原因是ClO-+H2OHClO+OH-
D.向c点对应溶液中加入过量的浓盐酸,沉淀溶解并有刺激性气味的气体放出
7.明矾（KAl(SO4)2·12H2O）在生产、生活中有广泛用途,利用炼铝厂的废料——铝灰(含Al、Al2O3及少量SiO2和FeO·xFe2O3)可制备明矾。工艺流程如下:
已知生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示:
Al(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
开始沉淀
3.4
6.3
1.5
完全沉淀
4.7
8.3
3.0
回答下列问题:
(1)操作Ⅰ的名称是 ;检验滤液A中是否存在Fe3+的方法是
。
(2)在滤液A中加入稍过量高锰酸钾的目的是 ;流程中“调pH”的合理范围是 。
(3)已知滤渣Ⅱ中含有二氧化锰,写出生成其反应的离子方程式:
;流程中加入适量C物质的化学式为 。
(4)明矾净水的原理是
;
向明矾溶液中加入过量Ba(OH)2溶液的离子反应方程式为
。
(5)常温下,Fe3+恰好完全沉淀时的浓度为1.0×10-5 mol·L-1,则Ksp（Fe(OH)3）= 。
考点2 离子共存
8.室温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是( )
A.pH=2的溶液:Na+、NH4+、SO42-、S2O32-
B.c(Fe2+)=0.1 mol·L-1的溶液: H+、Al3+、NO3-、SCN-
C.0.1 mol·L-1的NaOH溶液:Na+、K+、CO32-、AlO2-
D.由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1的溶液:Na+、Fe3+、ClO-、SO42-
9.常温下,下列各组离子能大量共存的是( )
A.含有HCO3-的澄清透明溶液中:K+、SiO32-、Cl-、Na+
B.pH=0的溶液中:K+、Ba2+、Cl-、HSO3-
C.水电离出的c(H+)·c(OH-)=10-20的溶液中:Na+、ClO-、S2-、NH4+
D.pH=7的溶液:Fe3+、Mg2+、SO42-、Cl-
考点3 离子的检验与推断
10.某溶液中可能含有K+、Na+、Mg2+、NH4+、Fe2+、Br-、CO32-、SO42-、SO32-中的若干种离子。某同学做了如下实验:
①取少量溶液,滴加足量氯水,有气泡产生且溶液颜色变成黄色
②另取少量溶液,滴加盐酸酸化的氯化钡溶液,无沉淀生成
③蘸取原溶液,做焰色反应,透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色
为进一步确定该溶液的组成,无需进行的实验是( )
A.取少量溶液,滴加氯水和CCl4,振荡、静置
B.上述实验③不透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色
C.取少量溶液,滴加适量的稀硫酸和品红溶液
D.取少量溶液,滴加适量浓NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸检验气体
11.某试液中只可能含有K+、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.原溶液中存在NH4+、Fe2+、Cl-、SO42-
B.滤液X中大量存在的阳离子有NH4+、Fe2+和Ba2+
C.无法确定沉淀C的成分
D.无法确定原试液中是否含有Al3+、Cl-
12.某溶液中可能含有OH-、CO32-、AlO2-、SiO32-、SO42-、HCO3-、Na+、Fe3+、Mg2+、Al3+等离子。当向该溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的盐酸时,发现生成沉淀的物质的量随加入盐酸的体积变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.原溶液中一定含有Na2SO4,可能不含有CO32-
B.原溶液中一定含有的阴离子只有OH-、AlO2-、CO32-
C.原溶液中含CO32-与AlO2-的物质的量之比为3∶4
D.a-d>34
13.水溶性离子是大气颗粒物的主要成分,研究其化学组成对于治理大气污染有重要意义,某地区大气颗粒物经采样与必要的预处理后得试样溶液。经离子色谱检验确定含有以下离子NH4+、Na+、Mg2+、Ca2+、Al3+、SO42-、NO3-、CO32-、Cl-。某同学对其再进行如下的实验:
已知:在加热与强碱性条件下,铝单质可以将NO3-还原为氨气。
回答下列问题:
(1)气体1的电子式为 。
(2)生成沉淀1的离子方程式为 。
(3)沉淀2的成分是 (填化学式)。
(4)溶液3气体2的离子方程式为 。
(5)根据上述实验可推断该地区大气颗粒物中 含量较低(填离子符号)。
(6)已知大气颗粒物中各元素的污染主体如表所示:
元素
N
S
Na、Mg、Cl
Al
Ca
污染主体
机动车尾气
燃煤污染
海盐离子
土壤扬尘
建筑粉尘
根据实验结果可判断该地区大气颗粒物污染主体有 。
【能力提升】
一、选择题(每小题6分,共60分)
1.下列指定反应的离子方程式正确的是( )
A.饱和Na2CO3溶液与CaSO4固体反应:CO32-+CaSO4CaCO3+SO42-
B.用铝粉和NaOH溶液反应制取少量H2:Al+2OH- AlO2-+H2↑
C.室温下用稀HNO3溶解铜:Cu+2NO3-+2H+ Cu2++2NO2↑+H2O
D.KClO碱性溶液与Fe(OH)3反应:3ClO-+2Fe(OH)32FeO42-+3Cl-+4H++H2O
2.下列离子方程式书写正确的是( )
A.小苏打治疗胃酸过多的反应:CO32-+2H+CO2↑+H2O
B.向次氯酸钠溶液中通入少量的CO2:2ClO-+CO2+H2O2HClO+CO32-
C.向H2 18O2中加入H2SO4酸化的KMnO4溶液:
5H218O2+2MnO4-+6H+518O2↑+2Mn2++8H2O
D.将过量SO2通入Ba(NO3)2溶液中:3SO2+2NO3-+3Ba2++2H2O3BaSO4↓+2NO+4H+
3.向少量K2CO3溶液中缓慢滴加稀盐酸,并不断搅拌,随着稀盐酸的加入,溶液中离子数目也相应地发生如图变化,四条曲线(c和d部分重叠)与溶液中离子的对应关系正确的是( )
A.a:Cl- b:K+ c:CO32- d:HCO3-
B.a:K+ b:CO32- c:Cl- d:HCO3-
C.a:K+ b:CO32- c:HCO3- d:Cl-
D.a:K+ b:HCO3- c:Cl- d:CO32-
4.下列各组粒子在溶液中不仅可以大量共存且在加入试剂X后,发生反应的离子方程式也正确的是( )
微粒组
试剂X
发生反应的离子方程式
A
K+、Na+、SO42-、CO32-
少量醋酸
2H++CO32-CO2↑+H2O
B
NH4+、Fe2+、Br-、S2-
过量氨水
Fe2++2NH3·H2OFe(OH)2↓+2NH4+
C
Na+、K+、SO32-、Cl-
过量Ca(ClO)2
Ca2++SO32-CaSO3↓
D
H+、Na+、I-、Cl-
适量NaNO3
6I-+2NO3-+8H+2NO↑+4H2O+3I2
5.下列事实所对应的离子方程式正确的是( )
事实
离子方程式
A
向酸性KMnO4溶液中加入NaHSO3溶液,溶液变为无色
5SO32-+2MnO4-+6H+5SO42-+2Mn2++3H2O
B
向硫代硫酸钠溶液中滴加盐酸,有淡黄色沉淀产生
S2O32-+2H+S↓+SO2↑+H2O
C
向明矾溶液中加入Ba(OH)2溶液,使SO42-刚好沉淀完全
2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-3BaSO4↓+2Al(OH)3↓
D
向碘化亚铁溶液中滴加少量溴水,溶液变为黄色
2Fe2++Br22Fe3++2Br-
6.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-1 KI溶液:Na+、K+、MnO4-、CO32-
B.0.1 mol·L-1 NaOH溶液:Mg2+、Na+、SO42-、HCO3-
C.0.1 mol·L-1 HCl溶液:Ba2+、Fe2+、CH3COO-、NO3-
D.0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液:Cu2+、NH4+、NO3-、Cl-
7.K2Cr2O7是一种强氧化剂,溶液为橙色,还原产物多为Cr3+,工业上可用于处理含砷(AsO33-)和Fe2+的废水,生成FeAsO4沉淀。下列说法不正确的是( )
A.K2Cr2O7溶液具有强氧化性,可用酸式滴定管量取
B.乙二醇与足量酸性K2Cr2O7溶液反应的离子方程式为5Cr2O72-+3HOCH2CH2OH+40H+10Cr3++6CO2↑+29H2O
C.酸性重铬酸钾溶液处理含砷(AsO33-)和Fe2+的废水的离子方程式为Cr2O72-+AsO33-+12H++Fe2+2Cr3++FeAsO4↓+6H2O
D.K2Cr2O7溶液加碱后变成黄色(CrO42-),是因为溶液中存在平衡Cr2O72-+3H2O2CrO42-+2H3O+
8.某溶液中可能含有SO42-、NO3-、CO32-、NH4+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Na+中的几种,且所含阴离子浓度相同(忽略OH-和H+)。某化学兴趣小组设计了如下实验方案以确定该溶液中所含离子成分,下列说法正确的是( )
A.该溶液中一定含有SO42-、NH4+、Fe3+、Na+
B.溶液中一定只含有三种阳离子
C.通过计算,溶液中一定含有Fe2+,且其浓度可能与Fe3+相等
D.向溶液中加入少量盐酸,一定会有红棕色气体产生
9. A、B、C、D四种物质之间的转化关系如图所示(部分产物略去),下列说法正确的是( )
A.若A为AlCl3溶液,B可能为氨水,反应①的离子方程式为Al3++4NH3·H2OAlO2-+4NH4++2H2O
B.若A为Fe,B可能为稀HNO3,反应②的离子方程式为3Fe+8H++2NO3-3Fe2++2NO↑+4H2O
C.若A为NaOH溶液,B可能为CO2,可用Ca(OH)2溶液鉴别C、D中的阴离子
D.若A为Cl2,B可能为NH3,实验室可用加热固体C的方法制取NH3
10. 生产上用过量烧碱溶液处理某矿物(含Al2O3、MgO),过滤后得到的滤液用 NaHCO3溶液处理,测得溶液pH、n（Al(OH)3）随加入NaHCO3溶液体积变化的曲线如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.NaHCO3溶液的物质的量浓度为0.8 mol·L-1
B.b点与c点溶液所含微粒种类相同
C.a点溶液中大量存在的离子是Na+、AlO2-、OH-
D.生成沉淀的离子方程式为HCO3-+AlO2-+H2OAl(OH)3?+CO32-
二、非选择题(共28分)
11.碱性锌锰电池的工作原理:Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2,其中的电解质溶液是KOH溶液。某课题组用废旧铁壳无汞碱性锌锰电池为原料,制备一种新型材料——MnxZn1-xFe2O4,其工艺流程如图所示:
(1)已知MnxZn1-xFe2O4中锰元素的化合价与实验室用二氧化锰制取氯气时还原产物中锰元素的相同,则铁元素的化合价为 。
(2)“溶渣”工序中稀硫酸与铁反应生成的硫酸亚铁可将+3价锰的化合物全部还原成Mn2+,写出该反应的离子方程式: 。
(3)“调铁”工序的目的是调整滤液B中铁元素的总浓度,使其中金属元素的物质的量之比与产品的化学式MnxZn1-xFe2O4相符合。
①写出“调铁”工序中发生反应的离子方程式: 、 。
②若测得滤液B中c(Mn2+)+c(Zn2+)=a mol·L-1,c(Fe2+)+c(Fe3+)=b mol·L-1,滤液B的体积为1 m3,“调铁”工序中,需加入的铁粉质量为 kg(忽略溶液体积变化,用含a、b的代数式表示)。
(4)在“氧化”工序中,加入H2O2溶液的目的是把Fe2+氧化为Fe3+;生产过程中发现实际消耗H2O2溶液的量大于理论值,其可能原因除温度外,主要是 。
(5)用氨水“调pH”后,经“结晶”“过滤”可得到产品和滤液C,从滤液C中还可分离出一种氮肥,该氮肥的溶液中离子浓度由大到小的顺序为 。
12. 某实验小组研究KI和酸性KMnO4溶液的反应。
实验序号
Ⅰ
Ⅱ
实验操作
实验现象
紫色褪去,溶液变为棕黄色
紫色溶液迅速变为棕褐色悬浊液,然后沉淀消失,溶液变为棕黄色
资料:i.MnO4-在酸性条件下最终被还原为Mn2+。ii.酸性条件下氧化性:KMnO4>KIO3>I2。
(1)实验Ⅰ中溶液呈棕黄色,推测生成了 (填化学式)。
(2)实验小组继续对实验Ⅱ反应中初始阶段的产物成分进行探究:
①经检验,实验Ⅱ初始阶段I-的氧化产物不是I2,则“实验现象a”为 。
②黑色固体是 (填化学式)。
③设计实验方案证明在“紫色清液”中存在IO3-:
。
④写出生成IO3-的离子方程式: 。
(3)探究实验Ⅱ中沉淀消失的原因。
用离子方程式解释实验Ⅱ中沉淀消失的原因: 。
(4)实验反思:KI和酸性KMnO4溶液反应过程中,所得产物成分与 有关(写出两点即可)。
【答案与解析】
【拓展训练】
1.D 本题考查离子方程式的正误判断。硫酸铜溶液中加少量的铁粉的离子方程式为Cu2++FeFe2++Cu,D项错误。
2.(1)FeTiO3+4H++4Cl-Fe2++TiOCl42-+2H2O(2分)
(2)①2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-(2分) ②2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O(2分)
【解析】 (1)钛酸亚铁中钛元素为+4价,铁元素为+2价,产物有氯化亚铁,比较FeTiO3和TiOCl42-知,产物中一定有H2O。(2)①FeCl2溶液与氯水反应可生成FeCl3,离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。②溶液变为棕黄色,说明生成了Fe3+,离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。
3.BC 由溶液无色可知,溶液中不存在Fe2+;溴水为橙色,加入少量溴水,溶液仍呈无色,说明溶液中含有还原性的离子,即含有I-、SO32-中的一种或两种;根据“已知”可判断出I-的还原性比SO32-的弱,若溶液中只有I-,则加入溴水会生成碘单质,不符合题意,所以溶液中一定含SO32-,可能含有I-,A项错误、C项正确。由于所有离子的物质的量浓度相等,若溶液中含有SO42-,则即使不含有I-,Na+、NH4+、K+三种阳离子都存在,也不能满足电荷守恒,所以溶液中一定不含SO42-,B项正确。若溶液中只含SO32-一种阴离子,则根据电荷守恒知,溶液中含有Na+、NH4+、K+中的两种,D项错误。
4.B 该固体溶解所得到溶液的焰色反应呈黄色,说明溶液中含有Na+;往溶液中加入过量Ba(NO3)2产生白色沉淀,且该白色沉淀溶于过量盐酸,说明原溶液中不存在SO42-,存在CO32-;往加入过量Ba(NO3)2后得到的溶液中加入AgNO3/HNO3产生白色沉淀,说明原溶液中存在Cl-。综上所述,该固体混合物中一定含有Na+、Cl-和CO32-,一定不含SO42-,可能含有K+,故本题选B。
【基础巩固】
1.A 泡沫灭火器中盛有Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液,故其工作原理为3HCO3-+Al3+3CO2↑+Al(OH)3↓,A项错误;B、C、D项正确。
2.D 氨水为弱碱,书写离子方程式时不能拆开,正确的离子方程式应为Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+, A项错误;90 ℃时,测得纯水中c(H+)·c(OH-)=3.8×10-13,而25 ℃时纯水中c(H+)·c(OH-)=1.0×10-14,故H2O(l)H+(aq)+OH-(aq) ΔH>0,B项错误;向碳酸钠溶液中滴入酚酞,溶液变红,是因为碳酸根离子水解使溶液呈碱性,但多元弱酸根离子的水解是分步进行的,且以第一步为主,故正确的离子方程式应为CO32-+H2OHCO3-+OH-,C项错误;向FeCl3溶液中通入SO2,溶液变为浅绿色,发生氧化还原反应,离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++SO42-+4H+,D项正确。
3.C 前者HCO3-完全转化为CaCO3沉淀,正确的离子方程式为HCO3-+Ca2++OH- CaCO3↓+H2O,后者HCO3-部分转化为CaCO3沉淀,正确的离子方程式为2HCO3-+Ca2++2OH-CaCO3↓+CO32-+2H2O,A项不符合题意;前者发生反应生成AlO2-,后者发生反应生成Al(OH)3沉淀,B项不符合题意;二者均发生反应3Fe2++4H++NO3-3Fe3++2H2O+NO↑,C项符合题意;前者正确的离子方程式为2H++SO42-+Ba2++2OH-BaSO4↓+2H2O,后者正确的离子方程式为H++SO42-+Ba2++OH-BaSO4↓+H2O,D项不符合题意。
4.C 向Na2SiO3溶液中加入稀盐酸得到硅酸胶体:SiO32-+2H+H2SiO3(胶体),A项正确。向FeSO4溶液中加入NH4HCO3溶液得到FeCO3沉淀、CO2和H2O:Fe2++2HCO3-FeCO3↓+CO2↑+H2O,B项正确。将过量SO2通入NaClO溶液中,发生氧化还原反应:SO2+H2O+ClO-Cl-+SO42-+2H+,C项错误。在稀硫酸存在下,MnO2与CuS发生氧化还原反应生成硫单质、水、硫酸锰和硫酸铜:MnO2+CuS+4H+Mn2++Cu2++S+2H2O,D项正确。
5.D 铜片与浓硫酸共热生成硫酸铜、二氧化硫和水,不能生成氢气,正确的方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,A项错误。Na2S溶液中硫离子水解,溶液显碱性:S2-+H2OHS-+OH-,B项错误。用氨水吸收烟气中的二氧化硫生成亚硫酸铵,反应的离子方程式是SO2+2NH3·H2OSO32-+2NH4++H2O,C项错误。Na2S2O3溶液与稀硫酸发生歧化反应:S2O32-+2H+SO2↑+S↓+H2O,D项正确。
6.B a~b段生成红褐色沉淀,即生成了Fe(OH)3沉淀,反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+5H2O2Fe(OH)3↓+Cl-+4H+, A项正确;d~e段溶液变黄,说明生成了Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+2Fe3++Cl-+H2O,B项错误;c、f点NaClO溶液过量,ClO-水解使溶液显碱性,水解的离子方程式为ClO-+H2OHClO+OH-, C项正确;c点对应溶液中含有Fe(OH)3沉淀和NaClO,加入过量的浓盐酸,氢氧化铁与HCl反应可生成氯化铁,次氯酸钠与HCl反应可生成氯气,所以加入过量的浓盐酸,沉淀溶解并有刺激性气味的气体放出, D项正确。
7.(1)过滤(1分) 取少量滤液A于试管中,再向试管中滴加少量硫氰化钾溶液,观察溶液是否变红(1分) (2)将滤液A中的Fe2+全部转化为Fe3+(1分) 3.0≤pH<3.4(2分) (3)3Mn2++2MnO4-+2H2O5MnO2↓+4H+ (2分) K2SO4(2分) (4)铝离子水解生成的氢氧化铝胶体具有吸附聚沉的作用(2分) Al3++2SO42-+4OH-+2Ba2+AlO2-+2BaSO4↓+2H2O(2分) (5)1.0×10-38(2分)
【解析】 (1)根据流程信息可知,经操作Ⅰ可得到固体和液体,则操作Ⅰ为过滤,检验Fe3+常用的试剂是硫氰化钾溶液,方法是取少量滤液A于试管中,再向试管中滴加少量硫氰化钾溶液,观察溶液是否变红。(2)在滤液A中加入稍过量的高锰酸钾,可将溶液中的Fe2+全部氧化成Fe3+,再调节溶液pH,将Fe3+转化为Fe(OH)3,调pH时要注意Fe3+应完全沉淀,Al3+不能沉淀,由题给数据可知,调pH的合理范围是3.0≤pH<3.4。(3)加入MnSO4是为了除去过量的MnO4-,生成物是MnO2,则发生的离子反应为3Mn2++2MnO4-+2H2O5MnO2↓+4H+;滤液B的主要成分是Al2(SO4)3,要制备明矾（KAl(SO4)2·12H2O）,由原子守恒知加入的适量C是K2SO4。(4)明矾溶于水,电离出铝离子,铝离子水解生成氢氧化铝胶体,胶体具有吸附聚沉的作用,可以净水;向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液,SO42-全部生成BaSO4,Al3+形成AlO2-,发生的离子反应为Al3++2SO42-+4OH-+2Ba2+AlO2-+2BaSO4↓+2H2O。(5)常温下,Fe3+完全沉淀时pH=3.0,c(H+)=1.0×10-3 mol·L-1,c(OH-)=1.0×10-11 mol·L-1,
Ksp（Fe(OH)3）=c(Fe3+)·c3(OH-)=1.0×10-5×(1.0×10-11)3=1.0×10-38。
8.C pH=2的溶液为酸性溶液,酸性溶液中不能大量存在S2O32-,A项错误;H+、NO3-、Fe2+能发生氧化还原反应而不能大量共存,B项错误;NaOH溶液中,Na+、K+、CO32-、AlO2-能大量共存,C项正确;由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1的溶液可能是pH=2或pH=12的溶液,pH=2的溶液中,不能大量存在ClO-,pH=12的溶液中,不能大量存在Fe3+,D项错误。
9.A 含有HCO3-的澄清透明溶液显碱性,K+、SiO32-、Cl-、Na+能在碱性环境下大量共存,A项正确;pH=0的溶液显酸性,HSO3-在酸性环境下不能大量存在,B项错误;根据Kw=c(H+)·c(OH-)=10-14可知,水电离出的c(H+)·c(OH-)=10-20的溶液可能显酸性,也可能显碱性,酸性环境下,ClO-、S2-不能大量共存,碱性环境下,NH4+不能大量存在,C项错误;常温下,pH=7的溶液显中性,Fe3+、Mg2+不能在中性溶液中大量存在,D项错误。
10.A 由实验①可推出溶液中含有Br-、CO32-,由离子共存知,溶液中不含Mg2+、Fe2+;由实验②可推出溶液中不含SO42-;由实验③可推出溶液中含有K+,不能确定溶液中是否含有的离子为NH4+、Na+、SO32-。取少量溶液,滴加氯水和CCl4,是验证Br-的方法,无需进行该实验,A项符合题意;不透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色,可验证Na+是否存在,B项不符合题意;加入适量稀硫酸和品红溶液可验证SO32-是否存在,C项不符合题意;取少量溶液,滴加适量浓NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸检验气体,可验证NH4+是否存在,D项不符合题意。
11.A 加入过量稀硫酸无明显现象,说明无CO32-、AlO2-;加入过量Ba(NO3)2溶液有气体A生成,说明溶液中存在还原性离子,即含有Fe2+,因为前面加入了稀硫酸,故由生成沉淀A(硫酸钡)不能说明溶液中存在SO42-;向滤液X中加入过量NaOH溶液有气体B生成,说明存在NH4+,沉淀B为氢氧化铁;向滤液Y中通入少量CO2得到沉淀C,则沉淀C可以是BaCO3或Al(OH)3或二者的混合物,又因为试液中各离子的浓度均为0.1 mol·L-1,根据电荷守恒及以上分析可知,原溶液中一定存在SO42-、Cl-,一定不存在K+、Al3+,故沉淀C为BaCO3。由上述分析知,原溶液中存在NH4+、Fe2+、SO42-、Cl-, A项正确;滤液X中大量存在的阳离子为Fe3+、NH4+、Ba2+、H+, B项错误;沉淀C为BaCO3, C项错误;原溶液中存在Cl-,不存在Al3+, D项错误。
12.C 由题图分析可知,开始无沉淀生成,说明加入的盐酸和溶液中的碱反应,说明溶液中一定含OH-,则与OH-不能共存的是Fe3+、Mg2+、Al3+;随后反应生成沉淀逐渐增多,说明是AlO2-、SiO32-和H+反应生成氢氧化铝沉淀和硅酸沉淀,由于AlO2-与HCO3-会发生反应生成氢氧化铝沉淀,则溶液中一定不存在HCO3-;继续加入盐酸沉淀量不变,消耗盐酸的离子只能是CO32-,CO32-反应完后继续加入盐酸,沉淀逐渐减少至不再改变,进一步证明沉淀是氢氧化铝和硅酸,氢氧化铝沉淀溶于盐酸,最后剩余沉淀为硅酸;SO42-不能确定是否存在,但根据溶液呈电中性可知,溶液中一定含有Na+。溶液中SO42-不能确定是否存在,因此原溶液中不一定含有Na2SO4,故A错误;依据判断,原溶液中一定含有的阴离子是OH-、SiO32-、AlO2-、CO32-,故B错误;依据题图可知与CO32-反应的盐酸体积为2体积,CO32-+2H+CO2↑+H2O,氢氧化铝溶解消耗的盐酸体积为4体积,Al(OH)3+3H+Al3++3H2O,则原溶液中含有CO32-与AlO2-的物质的量之比为3∶4,故C正确;根据题图知,溶解氢氧化铝消耗的盐酸为4体积,假设盐酸的浓度为1 mol/L,盐酸体积的单位为L,则消耗HCl 4 mol,则溶解的氢氧化铝为43 mol,则溶液中含有43 mol AlO2-,沉淀43 mol AlO2-需要HCl43 mol,a-d对应于AlO2-和SiO32-消耗的盐酸体积,即a-d>43,故D错误。
13.(每空2分)(1) (2)2AlO2-+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+CO32- (3)BaSO4、BaCO3 (4)8Al+3NO3-+5OH-+2H2O3NH3↑+8AlO2- (5)Mg2+、Ca2+、CO32- (6)机动车尾气、燃煤污染、土壤扬尘
【解析】 (1)由题给流程可知,试样溶液中的NH4+与过量NaOH溶液反应,加热产生的气体1为氨气(NH3),电子式为。(2)试样溶液中的Al3+与过量NaOH溶液反应生成AlO2-,AlO2-与CO2反应生成Al(OH)3沉淀,Al(OH)3沉淀与NaOH溶液反应生成AlO2-,沉淀溶解,所以沉淀1为Al(OH)3,生成沉淀1的离子方程式为2AlO2-+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+CO32-。(3)由流程可知,沉淀2中加盐酸,沉淀部分溶解并产生气体,结合离子色谱检验结果可得,沉淀2应为BaSO4和BaCO3的混合物。(4)流程中,溶液3加入铝粉和NaOH,并加热,生成的气体2能使湿润的pH试纸变蓝,则气体2为氨气,结合已知条件可得溶液3气体2的离子方程式为8Al+3NO3-+5OH-+2H2O3NH3↑+8AlO2-。(5)根据试样溶液加过量NaOH溶液没有产生沉淀,可得Mg2+含量较低;根据沉淀1完全溶解于NaOH溶液,可得沉淀1中没有CaCO3,Ca2+和CO32-含量较低,所以根据上述实验可推断该地区大气颗粒物中Mg2+、Ca2+、CO32-含量较低。(6)根据实验结果可判断该地区大气颗粒物中Mg2+、Ca2+、CO32-含量较低,NH4+、Al3+、NO3-、SO42-含量较高,结合表中提供的信息可得:机动车尾气、燃煤污染、土壤扬尘是该地区大气颗粒物污染主体。
【能力提升】
1.A 溶解度小的CaSO4可以转化为溶解度更小的CaCO3,A项正确;铝粉与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O 2AlO2-+3H2↑,B项错误;铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O,C项错误;碱性溶液中不能生成氢离子,D项错误。
2.C 小苏打的主要成分是碳酸氢钠,且碳酸氢根离子不能拆开,正确的离子方程式为HCO3-+2H+CO2↑+H2O,A项错误;由于酸性H2CO3>HClO>HCO3-,故向次氯酸钠溶液中通入少量CO2的离子方程式为ClO-+CO2+H2OHClO+HCO3-,B项错误;酸性高锰酸钾具有强氧化性,可将过氧化氢氧化为氧气,而自身被还原为Mn2+,C项正确;将过量SO2通入Ba(NO3)2溶液中,二氧化硫被硝酸根离子氧化,正确的离子方程式为3SO2+2NO3-+Ba2++2H2O2SO42-+BaSO4↓+2NO+4H+,D项错误。
3.C 向少量K2CO3溶液中缓慢滴加稀盐酸,依次发生反应:CO32-+H+HCO3-、HCO3-+H+CO2↑+H2O,K+不参与反应,故K+的数目不变,即图中a代表K+,CO32-的数目逐渐减少,故图中b代表CO32-,HCO3-的数目先增多后减少,故图中c代表HCO3-,Cl-数目随稀盐酸的量的增多逐渐增多,故图中d代表Cl-,C项正确。
4.D CH3COOH是弱酸,不能拆开,且少量CH3COOH与CO32-反应生成HCO3-,A项错误;Fe2+与S2-反应生成FeS而不能大量共存,B项错误;Ca(ClO)2具有强氧化性,可将SO32-氧化为SO42-,从而生成CaSO4,C项错误;加入适量NaNO3后,NO3-在酸性条件下有强氧化性,能与I-发生氧化还原反应,D项正确。
5.B NaHSO3为弱酸的酸式盐,书写离子方程式时HSO3-不能拆开,A项错误;Na2S2O3在酸性条件下发生歧化反应生成单质S和SO2气体,离子方程式书写正确,B项正确;明矾溶液中SO42-刚好完全沉淀时,离子反应为Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-2BaSO4↓+AlO2-+2H2O,C项错误;还原性I->Fe2+,加少量溴水时先氧化I-,2I-+Br2I2+2Br-,D项错误。
6.D MnO4-具有氧化性,I-具有还原性,二者能发生氧化还原反应,不能大量共存,A项错误;Mg2+与OH-反应生成Mg(OH)2沉淀而不能大量存在,HCO3-与OH-反应生成CO32-和H2O而不能大量存在,B项错误;CH3COO-和H+反应生成弱电解质CH3COOH而不能大量存在,H+、Fe2+、NO3-发生氧化还原反应而不能大量共存,C项错误;溶液中这些离子之间不发生反应,能大量共存,D项正确。
7.C K2Cr2O7溶液具有强氧化性,易腐蚀碱式滴定管中的橡胶管,所以应用酸式滴定管量取,A正确;与过量的具有强氧化性的酸性K2Cr2O7溶液反应,乙二醇的变化历程为乙二醇→乙二醛→乙二酸→CO2,B正确;题给离子方程式不符合电荷守恒和得失电子守恒,应为Cr2O72-+2AsO33-+10H++2Fe2+2Cr3++2FeAsO4↓+5H2O,C错误;K2Cr2O7溶液中存在着平衡:Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+,加碱后平衡右移,生成黄色的CrO42-,D正确。
8.C 加入NaOH溶液有气体产生,所以原溶液中含有NH4+且为0.01 mol;有红褐色沉淀,所以一定有Fe3+,但Fe2+无法确定,因为生成的少量白色沉淀会被红褐色沉淀掩盖,根据灼烧后有1.6 g固体Fe2O3,即0.01 mol,可知铁元素为0.02 mol,根据离子共存可知不会有CO32-;由于加入了过量NaOH溶液,所以原溶液中是否含有Na+无法确定;如果有Al3+,则滤液中通入CO2会有沉淀生成,故可排除Al3+;根据加入BaCl2溶液所得沉淀质量,可知原溶液中含有SO42-且n(SO42-)=0.02 mol;若溶液中没有Na+,则阳离子所带正电荷大于0.01 mol+0.02 mol×2=0.05 mol,小于等于0.01 mol+0.02 mol×3=0.07 mol,则一定存在NO3-,阴离子浓度相同,阴离子所带负电荷为0.02 mol×2+0.02 mol=0.06 mol,根据电荷守恒,则一定含有Fe2+,设为x mol,则0.06=0.01+2x+3×(0.02-x),x=0.01,Fe2+与Fe3+浓度相等;若含有Na+,则n(Fe2+)>0.01 mol,n(Fe3+)<0.01 mol,故溶液中可能含有四种阳离子;溶液中一定含有Fe2+,且其浓度可能与Fe3+相等;溶液中NO3-的浓度不大,因此加入少量盐酸,与Fe2+反应产生NO无色气体。综上所述,A、B、D错误,C正确。
9.B Al(OH)3不能溶于过量NH3·H2O生成AlO2-,A项错误;铁与少量稀HNO3反应的离子方程式为3Fe+8H++2NO3-3Fe2++2NO↑+4H2O,B项正确;由题意可知C为NaHCO3溶液,D为Na2CO3溶液,二者与Ca(OH)2溶液反应都生成碳酸钙白色沉淀,现象相同,不能鉴别,C项错误;由题意可知C为NH4Cl,D为HCl,实验室不能用加热固体NH4Cl的方法制备NH3,D项错误。
10.A 由题图可知,加入0~8 mL NaHCO3溶液时无沉淀产生,加入40 mL NaHCO3溶液时沉淀最多,为0.032 mol Al(OH)3,即加入 0~8 mL NaHCO3溶液时只发生反应OH-+HCO3-CO32-+H2O,加入8~40 mL NaHCO3溶液时,发生反应HCO3-+AlO2-+H2OAl(OH)3↓+CO32-,则c(NaHCO3)=0.032mol(0.040-0.008) L=1.0 mol·L-1,A项错误;b点与c点对应溶液中所含微粒种类相同,均含有Na+、AlO2-、CO32-等,B项正确;a点溶液中的溶质为NaOH、NaAlO2,大量存在的离子是Na+、AlO2-、OH-,C项正确;生成沉淀的离子方程式为HCO3-+AlO2-+H2OAl(OH)3↓+CO32-,D项正确。
11.(每空2分)(1)+3 (2)MnO(OH)+Fe2++3H+Mn2++Fe3++2H2O (3)①Fe+2Fe3+3Fe2+ Fe+2H+Fe2++H2↑ ②56(2a-b) (4)生成的Fe3+催化了H2O2的分解 (5)c(NH4+)>c(SO42-)>c(H+)>c(OH-)
【解析】 由题给流程图可知,向用水浸取后的滤渣A中加入过量稀硫酸,滤渣A中的Fe与稀硫酸反应生成的硫酸亚铁在酸性条件下与MnO(OH)发生氧化还原反应可生成硫酸铁、硫酸锰,滤渣A中的Zn(OH)2与稀硫酸反应可生成硫酸锌,过滤得到含有硫酸锌、硫酸铁和硫酸锰的酸性滤液B,向滤液B中加入铁粉调整滤液B中铁元素的总浓度,使其中金属元素的物质的量之比与产品的化学式MnxZn1-xFe2O4相符合,再加入H2O2溶液将Fe2+氧化为Fe3+,用氨水调pH后,经结晶、过滤得到产品MnxZn1-xFe2O4。(1)由题意可知,MnxZn1-xFe2O4中锰元素的化合价为+2,设铁元素化合价为a,由化合物中各元素化合价代数和为零可得(+2)×x+(+2)×(1-x)+a×2+(-2)×4=0,解得a=+3。(2)由题意可知,硫酸亚铁与MnO(OH)在酸性条件下发生氧化还原反应,硫酸亚铁被氧化成硫酸铁,MnO(OH)被还原为硫酸锰,反应的离子方程式为MnO(OH)+Fe2++3H+Mn2++Fe3++2H2O。(3)①“调铁”工序中,加入的铁粉与溶液中的Fe3+和H+反应,氧化性较强的Fe3+与Fe反应生成Fe2+,Fe3+完全反应后,H+与Fe反应生成Fe2+和H2,反应的离子方程式为Fe+2Fe3+3Fe2+和Fe+2H+Fe2++H2↑。②由MnxZn1-xFe2O4可知,（n(Mn2+)+n(Zn2+)）∶n(Fe3+)=1∶2,设加入的铁粉的物质的量为x,依据题意可得(a mol·L-1×103 L)∶(b mol·L-1×103 L+x)=1∶2,解得x=(2a-b)×103 mol,则加入的铁粉质量为(2a-b)×103 mol×56 g·mol-1=56(2a-b)×103 g=56(2a-b) kg。(4)在“氧化”工序中,H2O2把Fe2+氧化为Fe3+,反应生成的Fe3+可以作催化剂,使H2O2催化分解,导致实际消耗H2O2溶液的量大于理论值。(5)由题给流程图可知,反应中加入了稀硫酸和氨水,滤液C中一定含有可以作氮肥的硫酸铵,硫酸铵溶液中NH4+水解使溶液显酸性,溶液中有c(H+)>c(OH-),但是由于NH4+水解程度小,溶液中有c(NH4+)>c(SO2-4),则溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(NH4+)>c(SO42-)>c(H+)>c(OH-)。
12.(除标明外,每空2分)(1)I2(1分) (2)①溶液分层,下层液体无色 ②MnO2(1分) ③取少量“紫色清液”于试管中,逐滴加入Na2SO3溶液,振荡,溶液紫色消失变成棕黄色时,滴加淀粉溶液,溶液变蓝,说明存在IO3-(3分) ④2MnO4-+I-+2H+2MnO2↓+IO3-+H2O
专题三 离子反应
考点1 离子反应和离子方程式
考法1 “八看”法判断离子方程式的正误
命题角度1 以实验现象为切入点判断离子方程式或化学方程式的正误
例1. 下列离子方程式能用来解释相应实验现象的是
实验现象
离子方程式
A
向氢氧化镁悬浊液中滴加氯化铵溶液,沉淀溶解
Mg(OH)2+2NH4+Mg2++2NH3·H2O
B
向沸水中滴加饱和氯化铁溶液得到红褐色液体
Fe3++3H2OFe(OH)3↓+3H+
C
二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液褪色
3SO2+2MnO4-+4H+3SO42-+2Mn2++2H2O
D
氧化亚铁溶于稀硝酸
FeO+2H+Fe2++H2O
【解析】本题考查化学实验现象分析及离子方程式正误判断,考查的核心素养是科学探究与创新意识、变化观念与平衡思想。氢氧化镁悬浊液中存在沉淀溶解平衡Mg(OH)2 Mg2++2OH-,滴加氯化铵溶液,NH4+与OH-结合生成NH3·H2O,Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移动,离子方程式为Mg(OH)2+2NH4+ Mg2++2NH3·H2O,A项正确;向沸水中滴加饱和氯化铁溶液,得到红褐色Fe(OH)3胶体而不是沉淀,B项错误;二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液褪色,发生反应5SO2+2MnO4-+2H2O 5SO42-+2Mn2++4H+,C项错误;氧化亚铁与稀硝酸发生氧化还原反应3FeO+10H++NO3- 3Fe3++NO↑+5H2O,D项错误。
【答案】 A
命题角度2 避开“四类”陷阱速判离子方程式的正误
例2. 下列指定反应的离子方程式正确的是
A.饱和Na2CO3溶液与CaSO4固体反应:CO32-+CaSO4CaCO3+SO42-
B.酸化NaIO3和NaI的混合溶液:I-+IO3-+6H+I2+3H2O
C.KClO碱性溶液与Fe(OH)3反应:3ClO-+2Fe(OH)32FeO42-+3Cl-+4H++H2O
D.电解饱和食盐水:2Cl-+2H+Cl2↑+H2↑
【解析】本题考查离子方程式的正误判断,较容易。CaSO4为固体,在离子方程式中不能拆开,CO32-与CaSO4反应可生成更难溶的CaCO3,符合沉淀溶解平衡的移动规律,A项正确;离子方程式的书写未遵循得失电子守恒及电荷守恒,B项错误;碱性溶液中不可能生成H+,C项错误;电解NaCl溶液时,阴极上水电离出来的H+放电,水为弱电解质,在离子方程式中不可拆开,故应写成2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-,D项错误。
【答案】 A
【拓展训练】1. 不能正确表示下列变化的离子方程式是( )
A.二氧化硫与酸性高锰酸钾溶液反应:5SO2+2H2O+2MnO4-2Mn2++5SO42-+4H+
B.酸性碘化钾溶液中滴加适量双氧水:2I-+2H++H2O2I2+2H2O
C.硅酸钠溶液和盐酸反应:SiO32-+2H+H2SiO3↓
D.硫酸铜溶液中加少量的铁粉:3Cu2++2Fe2Fe3++3Cu
考法2 与“量”有关的离子方程式的书写
命题角度1 根据提示信息书写陌生反应的离子方程式
例3 . (1)CrO42-和Cr2O72-在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0 mol·L-1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72-)随c(H+)的变化如图所示。
用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应 。
(2)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2O72- 还原成Cr3+,该反应的离子方程式为 。
【解题思路】 (1)首先根据题干信息及图像找出反应物为CrO42-,生成物为Cr2O72-,再结合反应是在酸性溶液中进行的,左边需要补充H+,右边需要补充H2O,最后配平离子方程式。(2)依据题给信息,找出氧化剂为Cr2O72-,还原剂为NaHSO3,还原产物为Cr3+,则氧化产物应该是SO42-,然后根据得失电子守恒得Cr2O72-+3HSO3-2Cr3++3SO42-,最后,根据反应在酸性溶液中进行及电荷守恒,在方程式左边补充上“5H+”、右边补充“4H2O”,即可得到离子方程式。
【解析】 (1)从题图看出,CrO4-在酸性条件下逐渐转化成Cr2O72-,离子方程式为2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O。(2)Cr2O72-中Cr的化合价为+6,具有强氧化性;NaHSO3中S为+4价,具有还原性,该反应为氧化还原反应。该反应的离子方程式为Cr2O72-+3HSO3-+5H+2Cr3++3SO42-+4H2O。
【答案】 (1)2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O
(2)Cr2O72-+3HSO3-+5H+ 2Cr3++3SO42-+4H2O
命题角度2 根据转化关系信息书写离子方程式
例4. A、E为中学实验室中的常用药品,A、B、C、D、E之间的转化关系如图所示(部分产物略去),反应②和④为氧化还原反应,其余反应均为非氧化还原反应,交通警察可以根据反应②判断司机是否酒后驾车。
回答下列问题:
(1)写出反应①(黄色溶液转化为橙色溶液)的离子方程式: 。
(2)写出E的同分异构体的结构简式: ,反应②的离子方程式为 。
(3)写出反应③(由C生成D)的离子方程式: ,已知D显两性,写出D的电离方程式: 。
(4)反应④中H2O2只作还原剂,反应④的离子方程式为 。
(5)黄色溶液B与Na2SO3反应时也有灰蓝色沉淀生成,写出该反应的离子方程式: 。
(6)用锌粒还原橙色溶液A时,溶液颜色经绿色变成蓝色,放置后溶液又变为绿色。已知单核阳离子G在溶液中为蓝色,且溶液由绿色变成蓝色时,每生成1 mol G得到1 mol电子,则“溶液由绿色变成蓝色”的离子方程式为 。“放置后溶液又变为绿色”的可能原因为 (用离子方程式表示)。
【解析】 解题的突破口是“交通警察可以根据反应②判断司机是否酒后驾车”,结合Cr2O72-(橙色)变为Cr3+(绿色)可判断A是K2Cr2O7,E是CH3CH2OH(其同分异构体是CH3OCH3)。由反应①可确定B是K2CrO4。
(1)溶液中H+浓度增大时,CrO42-(黄色)结合H+生成Cr2O72-(橙色):2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O。
(2)本题要注意两点,一要看清题目要求,是写出E的同分异构体的结构简式而不是写出E的结构简式。二是要会判断CH3CH2OH和CH3COOH中C的化合价,在CH3CH2OH分子中可看作C显-2价,在CH3COOH分子中可看作C显0价,故1 mol CH3CH2OH被氧化为1 mol CH3COOH时失去4 mol e-,再根据氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数配平该离子方程式。
(3)绿色溶液中的Cr3+与OH-反应生成灰蓝色的Cr(OH)3沉淀:Cr3++3OH-Cr(OH)3↓;考查考生的迁移应用能力,即显两性的Cr(OH)3的电离方程式与Al(OH)3的相似,为H++CrO2-+H2OCr(OH)3Cr3++3OH-。
(4)第一步:由“H2O2只作还原剂”判断其氧化产物为O2;根据题图知碱性溶液中CrO42-的还原产物为Cr(OH)3。第二步:根据得失电子守恒得2CrO42-+3H2O22Cr(OH)3↓+3O2↑。第三步:根据电荷守恒和反应溶液显碱性,在左边补充“2H2O”,在右边补充“4OH-”。第四步:检查是否符合质量守恒。
(5)SO32-是强还原剂,其氧化产物为SO42-,然后仿照(4)就能顺利写出离子方程式。
(6)由“每生成1 mol单核阳离子G得到1 mol电子”知,G是Cr2+,可由Fe3+被Zn还原为Fe2+后,经放置被空气中的O2重新氧化为Fe3+,Cr3+(绿色) 被Zn还原为Cr2+(蓝色),Zn+2Cr3+Zn2++2Cr2+,放置在空气中Cr2+(蓝色)又被O2氧化为Cr3+(绿色),4Cr2++O2+4H+4Cr3++2H2O。
【答案】(1)2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O
(2)CH3OCH3 2Cr2O72-+3CH3CH2OH+16H+4Cr3++3CH3COOH+11H2O
(3)Cr3++3OH-Cr(OH)3↓ H++CrO2-+H2OCr(OH)3Cr3++3OH-
(4)2CrO42-+3H2O2+2H2O2Cr(OH)3↓+3O2↑+4OH-
(5)2CrO42-+3SO32-+5H2O2Cr(OH)3↓+3SO42-+4OH-
(6)Zn+2Cr3+Zn2++2Cr2+ 4Cr2++O2+4H+4Cr3++2H2O
【点评】在酸性溶液中,+6价的Cr主要以橙色的Cr2O72-形式存在,其还原产物一般为绿色的Cr3+;在碱性溶液,+6价的Cr主要以黄色的CrO42-形式存在,其还原产物一般为灰蓝色的Cr(OH)3沉淀。
【拓展训练】2. 工业上常利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备锂离子电池的电极材料。工艺流程第一步为盐酸“酸浸”,“酸浸”后,钛主要以TiOCl42-形式存在,写出相应反应的离子方程式: 。
(2)①Cl2可将Fe2+氧化,FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为
。
②向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为 。
考点2 离子共存
考法3 无限定条件的离子共存判断
命题角度 无限定条件的离子共存判断
例5. 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-
【解析】Ba2+与CO32-结合生成沉淀而不共存,A项错误;SO32-与H+结合生成HSO3-或H2SO3而不共存,B项错误;K+、Na+、SO42-、MnO4-四种离子能大量共存,C项正确;H+与HCO3-结合生成H2CO3而不共存,D项错误。
【答案】C
考法4 有限定条件的离子共存判断
命题角度 有限定条件的离子共存判断
例6. 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-1 KI溶液:Na+、K+、ClO-、OH-
B.0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液:Cu2+、NH4+、NO3-、SO42-
C.0.1 mol·L-1 HCl溶液:Ba2+、K+、CH3COO-、NO3-
D.0.1 mol·L-1 NaOH溶液:Mg2+、Na+、SO42-、HCO3-
【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HCO3-反应生成CO32-和H2O,D项不符合题意。
【答案】 B
考点3 离子的检验与推断
考法5 离子的检验与推断
命题角度1 溶液中离子的检验与推断
例7. 某无色溶液中可能含有Na+、Ba2+、Cl-、Br-、SO32-、SO42-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)常温下用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:SO32-+2H2OH2SO3+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++SO42- 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
【解题思路】
【解析】 实验(1)说明原溶液中有水解呈碱性的SO32-,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SO32-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SO42-（该离子可能是原溶液中本来就含有的,也可能是SO32-在实验(2)中被氯水氧化所得）,实验(4)说明所得滤液中含有Cl-(该离子可能是原溶液中本来就含有的,也可能是Cl2被还原所得),C项正确;由实验(1)证明原溶液中含有SO32-,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。
【答案】 C
【拓展训练】3.（双选）已知:SO32-+I2+H2OSO42-+2I-+2H+。某溶液中可能含有Na+、NH4+、Fe2+、K+、I-、SO32-、SO42-,且所有离子物质的量浓度相等。向该无色溶液中滴加少量溴水,溶液仍呈无色。下列关于该溶液的判断正确的是( )
A.肯定不含I- B.肯定不含SO42-
C.肯定含有SO32- D.肯定含有NH4+
命题角度2 应用离子反应进行物质检验或推断
例8 . 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
【解题思路】
【解析】由实验①现象
“固体全部溶解”AgCl不溶解,B项不符合题意。
由实验②现象
“仍有固体存在”NaHCO3、Al(OH)3均溶于稀硫酸, A项不符合题意。Na2CO3、CuSO4均溶于稀硫酸,D项不符合题意。BaCO3与硫酸反应生成BaSO4沉淀,C项符合题意。
【答案】 C
【拓展训练】4. 某固体混合物中可能含有:K+、Na+、Cl-、CO32-、SO42-等离子,将该固体溶解所得到的溶液进行如下实验:
下列说法正确的是( )
A.该混合物一定是K2CO3和NaCl
B.该混合物可能是Na2CO3和KCl
C.该混合物可能是Na2SO4和Na2CO3
D.该混合物一定是Na2CO3和NaCl
【基础巩固】
考点1 离子反应和离子方程式
1.下列离子方程式不正确的是( )
A.泡沫灭火器的工作原理:3CO32-+2Al3++3H2O3CO2↑+2Al(OH)3↓
B.用H2S去除废水中的Hg2+:H2S+Hg2+HgS↓+2H+
C.酸性溶液中KIO3与KI反应生成I2:IO3-+5I-+6H+3I2+3H2O
D.碳酸钡不能用作钡餐的原因:BaCO3+2H+Ba2++CO2↑+H2O
2.下列解释实验事实的方程式正确的是( )
A.向Al2(SO4)3溶液中滴加氨水产生白色胶状沉淀:Al3++3OH-Al(OH)3↓
B.90 ℃时测得纯水中c(H+)·c(OH-)=3.8×10-13:H2O(l)H+(aq)+OH-(aq) ΔH<0
C.向碳酸钠溶液中滴入酚酞,溶液变红:CO32-+2H2OH2CO3+2OH-
D.向FeCl3溶液中通入SO2,溶液变为浅绿色:2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++SO42-+4H+
3.下列各组反应,能用同一个离子方程式表示的是( )
A
NaHCO3溶液与足量澄清石灰水
Ca(HCO3)2溶液与足量NaOH溶液
B
AlCl3溶液与足量NaOH溶液
Al2(SO4)3溶液与足量氨水
C
FeCl2溶液与稀HNO3
Fe(NO3)2溶液与稀盐酸
D
稀H2SO4与Ba(OH)2溶液
NaHSO4与足量Ba(OH)2溶液
4.根据下列事实书写的离子方程式错误的是( )
A.向Na2SiO3溶液中加入稀盐酸得到硅酸胶体:SiO32-+2H+H2SiO3(胶体)
B.向FeSO4溶液中加入NH4HCO3溶液得到FeCO3沉淀:
Fe2++2HCO3-FeCO3↓+CO2↑+H2O
C.将过量SO2通入NaClO溶液中:SO2+H2O+ClO-HClO+HSO3-
D.在稀硫酸存在下,MnO2将CuS中的硫元素氧化为硫单质:
MnO2+CuS+4H+Mn2++Cu2++S+2H2O
5.下列反应的方程式正确的是( )
A.铜片与浓硫酸共热:Cu+H2SO4CuSO4+H2↑
B.Na2S溶液显碱性:S2-+2H2OH2S↑+2OH-
C.用氨水吸收烟气中的二氧化硫:SO2+2OH-SO32-+H2O
D.向Na2S2O3溶液中滴加稀硫酸:S2O32-+2H+SO2↑+S↓+H2O
6.向两份等体积、等浓度,pH不同的FeSO4溶液中逐滴加入NaClO溶液,实验测得溶液pH随加入NaClO溶液体积变化曲线如图所示,实验现象如表所示。下列说法不正确的是( )
实验
实验现象
Ⅰ
滴入V1 mL NaClO溶液产生大量红褐色沉淀
Ⅱ
滴入V1 mL NaClO溶液,溶液变黄,未见沉淀,继续滴加出现红褐色沉淀
A.a~b段发生的主要反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+5H2O2Fe(OH)3↓+Cl-+4H+
B.d~e段发生的主要反应的离子方程式为ClO-+H+HClO
C.c、f点对应溶液pH接近的主要原因是ClO-+H2OHClO+OH-
D.向c点对应溶液中加入过量的浓盐酸,沉淀溶解并有刺激性气味的气体放出
7.明矾（KAl(SO4)2·12H2O）在生产、生活中有广泛用途,利用炼铝厂的废料——铝灰(含Al、Al2O3及少量SiO2和FeO·xFe2O3)可制备明矾。工艺流程如下:
已知生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示:
Al(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
开始沉淀
3.4
6.3
1.5
完全沉淀
4.7
8.3
3.0
回答下列问题:
(1)操作Ⅰ的名称是 ;检验滤液A中是否存在Fe3+的方法是
。
(2)在滤液A中加入稍过量高锰酸钾的目的是 ;流程中“调pH”的合理范围是 。
(3)已知滤渣Ⅱ中含有二氧化锰,写出生成其反应的离子方程式:
;流程中加入适量C物质的化学式为 。
(4)明矾净水的原理是
;
向明矾溶液中加入过量Ba(OH)2溶液的离子反应方程式为
。
(5)常温下,Fe3+恰好完全沉淀时的浓度为1.0×10-5 mol·L-1,则Ksp（Fe(OH)3）= 。
考点2 离子共存
8.室温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是( )
A.pH=2的溶液:Na+、NH4+、SO42-、S2O32-
B.c(Fe2+)=0.1 mol·L-1的溶液: H+、Al3+、NO3-、SCN-
C.0.1 mol·L-1的NaOH溶液:Na+、K+、CO32-、AlO2-
D.由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1的溶液:Na+、Fe3+、ClO-、SO42-
9.常温下,下列各组离子能大量共存的是( )
A.含有HCO3-的澄清透明溶液中:K+、SiO32-、Cl-、Na+
B.pH=0的溶液中:K+、Ba2+、Cl-、HSO3-
C.水电离出的c(H+)·c(OH-)=10-20的溶液中:Na+、ClO-、S2-、NH4+
D.pH=7的溶液:Fe3+、Mg2+、SO42-、Cl-
考点3 离子的检验与推断
10.某溶液中可能含有K+、Na+、Mg2+、NH4+、Fe2+、Br-、CO32-、SO42-、SO32-中的若干种离子。某同学做了如下实验:
①取少量溶液,滴加足量氯水,有气泡产生且溶液颜色变成黄色
②另取少量溶液,滴加盐酸酸化的氯化钡溶液,无沉淀生成
③蘸取原溶液,做焰色反应,透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色
为进一步确定该溶液的组成,无需进行的实验是( )
A.取少量溶液,滴加氯水和CCl4,振荡、静置
B.上述实验③不透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色
C.取少量溶液,滴加适量的稀硫酸和品红溶液
D.取少量溶液,滴加适量浓NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸检验气体
11.某试液中只可能含有K+、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.原溶液中存在NH4+、Fe2+、Cl-、SO42-
B.滤液X中大量存在的阳离子有NH4+、Fe2+和Ba2+
C.无法确定沉淀C的成分
D.无法确定原试液中是否含有Al3+、Cl-
12.某溶液中可能含有OH-、CO32-、AlO2-、SiO32-、SO42-、HCO3-、Na+、Fe3+、Mg2+、Al3+等离子。当向该溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的盐酸时,发现生成沉淀的物质的量随加入盐酸的体积变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.原溶液中一定含有Na2SO4,可能不含有CO32-
B.原溶液中一定含有的阴离子只有OH-、AlO2-、CO32-
C.原溶液中含CO32-与AlO2-的物质的量之比为3∶4
D.a-d>34
13.水溶性离子是大气颗粒物的主要成分,研究其化学组成对于治理大气污染有重要意义,某地区大气颗粒物经采样与必要的预处理后得试样溶液。经离子色谱检验确定含有以下离子NH4+、Na+、Mg2+、Ca2+、Al3+、SO42-、NO3-、CO32-、Cl-。某同学对其再进行如下的实验:
已知:在加热与强碱性条件下,铝单质可以将NO3-还原为氨气。
回答下列问题:
(1)气体1的电子式为 。
(2)生成沉淀1的离子方程式为 。
(3)沉淀2的成分是 (填化学式)。
(4)溶液3气体2的离子方程式为 。
(5)根据上述实验可推断该地区大气颗粒物中 含量较低(填离子符号)。
(6)已知大气颗粒物中各元素的污染主体如表所示:
元素
N
S
Na、Mg、Cl
Al
Ca
污染主体
机动车尾气
燃煤污染
海盐离子
土壤扬尘
建筑粉尘
根据实验结果可判断该地区大气颗粒物污染主体有 。
【能力提升】
一、选择题(每小题6分,共60分)
1.下列指定反应的离子方程式正确的是( )
A.饱和Na2CO3溶液与CaSO4固体反应:CO32-+CaSO4CaCO3+SO42-
B.用铝粉和NaOH溶液反应制取少量H2:Al+2OH- AlO2-+H2↑
C.室温下用稀HNO3溶解铜:Cu+2NO3-+2H+ Cu2++2NO2↑+H2O
D.KClO碱性溶液与Fe(OH)3反应:3ClO-+2Fe(OH)32FeO42-+3Cl-+4H++H2O
2.下列离子方程式书写正确的是( )
A.小苏打治疗胃酸过多的反应:CO32-+2H+CO2↑+H2O
B.向次氯酸钠溶液中通入少量的CO2:2ClO-+CO2+H2O2HClO+CO32-
C.向H2 18O2中加入H2SO4酸化的KMnO4溶液:
5H218O2+2MnO4-+6H+518O2↑+2Mn2++8H2O
D.将过量SO2通入Ba(NO3)2溶液中:3SO2+2NO3-+3Ba2++2H2O3BaSO4↓+2NO+4H+
3.向少量K2CO3溶液中缓慢滴加稀盐酸,并不断搅拌,随着稀盐酸的加入,溶液中离子数目也相应地发生如图变化,四条曲线(c和d部分重叠)与溶液中离子的对应关系正确的是( )
A.a:Cl- b:K+ c:CO32- d:HCO3-
B.a:K+ b:CO32- c:Cl- d:HCO3-
C.a:K+ b:CO32- c:HCO3- d:Cl-
D.a:K+ b:HCO3- c:Cl- d:CO32-
4.下列各组粒子在溶液中不仅可以大量共存且在加入试剂X后,发生反应的离子方程式也正确的是( )
微粒组
试剂X
发生反应的离子方程式
A
K+、Na+、SO42-、CO32-
少量醋酸
2H++CO32-CO2↑+H2O
B
NH4+、Fe2+、Br-、S2-
过量氨水
Fe2++2NH3·H2OFe(OH)2↓+2NH4+
C
Na+、K+、SO32-、Cl-
过量Ca(ClO)2
Ca2++SO32-CaSO3↓
D
H+、Na+、I-、Cl-
适量NaNO3
6I-+2NO3-+8H+2NO↑+4H2O+3I2
5.下列事实所对应的离子方程式正确的是( )
事实
离子方程式
A
向酸性KMnO4溶液中加入NaHSO3溶液,溶液变为无色
5SO32-+2MnO4-+6H+5SO42-+2Mn2++3H2O
B
向硫代硫酸钠溶液中滴加盐酸,有淡黄色沉淀产生
S2O32-+2H+S↓+SO2↑+H2O
C
向明矾溶液中加入Ba(OH)2溶液,使SO42-刚好沉淀完全
2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-3BaSO4↓+2Al(OH)3↓
D
向碘化亚铁溶液中滴加少量溴水,溶液变为黄色
2Fe2++Br22Fe3++2Br-
6.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-1 KI溶液:Na+、K+、MnO4-、CO32-
B.0.1 mol·L-1 NaOH溶液:Mg2+、Na+、SO42-、HCO3-
C.0.1 mol·L-1 HCl溶液:Ba2+、Fe2+、CH3COO-、NO3-
D.0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液:Cu2+、NH4+、NO3-、Cl-
7.K2Cr2O7是一种强氧化剂,溶液为橙色,还原产物多为Cr3+,工业上可用于处理含砷(AsO33-)和Fe2+的废水,生成FeAsO4沉淀。下列说法不正确的是( )
A.K2Cr2O7溶液具有强氧化性,可用酸式滴定管量取
B.乙二醇与足量酸性K2Cr2O7溶液反应的离子方程式为5Cr2O72-+3HOCH2CH2OH+40H+10Cr3++6CO2↑+29H2O
C.酸性重铬酸钾溶液处理含砷(AsO33-)和Fe2+的废水的离子方程式为Cr2O72-+AsO33-+12H++Fe2+2Cr3++FeAsO4↓+6H2O
D.K2Cr2O7溶液加碱后变成黄色(CrO42-),是因为溶液中存在平衡Cr2O72-+3H2O2CrO42-+2H3O+
8.某溶液中可能含有SO42-、NO3-、CO32-、NH4+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Na+中的几种,且所含阴离子浓度相同(忽略OH-和H+)。某化学兴趣小组设计了如下实验方案以确定该溶液中所含离子成分,下列说法正确的是( )
A.该溶液中一定含有SO42-、NH4+、Fe3+、Na+
B.溶液中一定只含有三种阳离子
C.通过计算,溶液中一定含有Fe2+,且其浓度可能与Fe3+相等
D.向溶液中加入少量盐酸,一定会有红棕色气体产生
9. A、B、C、D四种物质之间的转化关系如图所示(部分产物略去),下列说法正确的是( )
A.若A为AlCl3溶液,B可能为氨水,反应①的离子方程式为Al3++4NH3·H2OAlO2-+4NH4++2H2O
B.若A为Fe,B可能为稀HNO3,反应②的离子方程式为3Fe+8H++2NO3-3Fe2++2NO↑+4H2O
C.若A为NaOH溶液,B可能为CO2,可用Ca(OH)2溶液鉴别C、D中的阴离子
D.若A为Cl2,B可能为NH3,实验室可用加热固体C的方法制取NH3
10. 生产上用过量烧碱溶液处理某矿物(含Al2O3、MgO),过滤后得到的滤液用 NaHCO3溶液处理,测得溶液pH、n（Al(OH)3）随加入NaHCO3溶液体积变化的曲线如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.NaHCO3溶液的物质的量浓度为0.8 mol·L-1
B.b点与c点溶液所含微粒种类相同
C.a点溶液中大量存在的离子是Na+、AlO2-、OH-
D.生成沉淀的离子方程式为HCO3-+AlO2-+H2OAl(OH)3?+CO32-
二、非选择题(共28分)
11.碱性锌锰电池的工作原理:Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2,其中的电解质溶液是KOH溶液。某课题组用废旧铁壳无汞碱性锌锰电池为原料,制备一种新型材料——MnxZn1-xFe2O4,其工艺流程如图所示:
(1)已知MnxZn1-xFe2O4中锰元素的化合价与实验室用二氧化锰制取氯气时还原产物中锰元素的相同,则铁元素的化合价为 。
(2)“溶渣”工序中稀硫酸与铁反应生成的硫酸亚铁可将+3价锰的化合物全部还原成Mn2+,写出该反应的离子方程式: 。
(3)“调铁”工序的目的是调整滤液B中铁元素的总浓度,使其中金属元素的物质的量之比与产品的化学式MnxZn1-xFe2O4相符合。
①写出“调铁”工序中发生反应的离子方程式: 、 。
②若测得滤液B中c(Mn2+)+c(Zn2+)=a mol·L-1,c(Fe2+)+c(Fe3+)=b mol·L-1,滤液B的体积为1 m3,“调铁”工序中,需加入的铁粉质量为 kg(忽略溶液体积变化,用含a、b的代数式表示)。
(4)在“氧化”工序中,加入H2O2溶液的目的是把Fe2+氧化为Fe3+;生产过程中发现实际消耗H2O2溶液的量大于理论值,其可能原因除温度外,主要是 。
(5)用氨水“调pH”后,经“结晶”“过滤”可得到产品和滤液C,从滤液C中还可分离出一种氮肥,该氮肥的溶液中离子浓度由大到小的顺序为 。
12. 某实验小组研究KI和酸性KMnO4溶液的反应。
实验序号
Ⅰ
Ⅱ
实验操作
实验现象
紫色褪去,溶液变为棕黄色
紫色溶液迅速变为棕褐色悬浊液,然后沉淀消失,溶液变为棕黄色
资料:i.MnO4-在酸性条件下最终被还原为Mn2+。ii.酸性条件下氧化性:KMnO4>KIO3>I2。
(1)实验Ⅰ中溶液呈棕黄色,推测生成了 (填化学式)。
(2)实验小组继续对实验Ⅱ反应中初始阶段的产物成分进行探究:
①经检验,实验Ⅱ初始阶段I-的氧化产物不是I2,则“实验现象a”为 。
②黑色固体是 (填化学式)。
③设计实验方案证明在“紫色清液”中存在IO3-:
。
④写出生成IO3-的离子方程式: 。
(3)探究实验Ⅱ中沉淀消失的原因。
用离子方程式解释实验Ⅱ中沉淀消失的原因: 。
(4)实验反思:KI和酸性KMnO4溶液反应过程中,所得产物成分与 有关(写出两点即可)。
【答案与解析】
【拓展训练】
1.D 本题考查离子方程式的正误判断。硫酸铜溶液中加少量的铁粉的离子方程式为Cu2++FeFe2++Cu,D项错误。
2.(1)FeTiO3+4H++4Cl-Fe2++TiOCl42-+2H2O(2分)
(2)①2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-(2分) ②2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O(2分)
【解析】 (1)钛酸亚铁中钛元素为+4价,铁元素为+2价,产物有氯化亚铁,比较FeTiO3和TiOCl42-知,产物中一定有H2O。(2)①FeCl2溶液与氯水反应可生成FeCl3,离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。②溶液变为棕黄色,说明生成了Fe3+,离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。
3.BC 由溶液无色可知,溶液中不存在Fe2+;溴水为橙色,加入少量溴水,溶液仍呈无色,说明溶液中含有还原性的离子,即含有I-、SO32-中的一种或两种;根据“已知”可判断出I-的还原性比SO32-的弱,若溶液中只有I-,则加入溴水会生成碘单质,不符合题意,所以溶液中一定含SO32-,可能含有I-,A项错误、C项正确。由于所有离子的物质的量浓度相等,若溶液中含有SO42-,则即使不含有I-,Na+、NH4+、K+三种阳离子都存在,也不能满足电荷守恒,所以溶液中一定不含SO42-,B项正确。若溶液中只含SO32-一种阴离子,则根据电荷守恒知,溶液中含有Na+、NH4+、K+中的两种,D项错误。
4.B 该固体溶解所得到溶液的焰色反应呈黄色,说明溶液中含有Na+;往溶液中加入过量Ba(NO3)2产生白色沉淀,且该白色沉淀溶于过量盐酸,说明原溶液中不存在SO42-,存在CO32-;往加入过量Ba(NO3)2后得到的溶液中加入AgNO3/HNO3产生白色沉淀,说明原溶液中存在Cl-。综上所述,该固体混合物中一定含有Na+、Cl-和CO32-,一定不含SO42-,可能含有K+,故本题选B。
【基础巩固】
1.A 泡沫灭火器中盛有Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液,故其工作原理为3HCO3-+Al3+3CO2↑+Al(OH)3↓,A项错误;B、C、D项正确。
2.D 氨水为弱碱,书写离子方程式时不能拆开,正确的离子方程式应为Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+, A项错误;90 ℃时,测得纯水中c(H+)·c(OH-)=3.8×10-13,而25 ℃时纯水中c(H+)·c(OH-)=1.0×10-14,故H2O(l)H+(aq)+OH-(aq) ΔH>0,B项错误;向碳酸钠溶液中滴入酚酞,溶液变红,是因为碳酸根离子水解使溶液呈碱性,但多元弱酸根离子的水解是分步进行的,且以第一步为主,故正确的离子方程式应为CO32-+H2OHCO3-+OH-,C项错误;向FeCl3溶液中通入SO2,溶液变为浅绿色,发生氧化还原反应,离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++SO42-+4H+,D项正确。
3.C 前者HCO3-完全转化为CaCO3沉淀,正确的离子方程式为HCO3-+Ca2++OH- CaCO3↓+H2O,后者HCO3-部分转化为CaCO3沉淀,正确的离子方程式为2HCO3-+Ca2++2OH-CaCO3↓+CO32-+2H2O,A项不符合题意;前者发生反应生成AlO2-,后者发生反应生成Al(OH)3沉淀,B项不符合题意;二者均发生反应3Fe2++4H++NO3-3Fe3++2H2O+NO↑,C项符合题意;前者正确的离子方程式为2H++SO42-+Ba2++2OH-BaSO4↓+2H2O,后者正确的离子方程式为H++SO42-+Ba2++OH-BaSO4↓+H2O,D项不符合题意。
4.C 向Na2SiO3溶液中加入稀盐酸得到硅酸胶体:SiO32-+2H+H2SiO3(胶体),A项正确。向FeSO4溶液中加入NH4HCO3溶液得到FeCO3沉淀、CO2和H2O:Fe2++2HCO3-FeCO3↓+CO2↑+H2O,B项正确。将过量SO2通入NaClO溶液中,发生氧化还原反应:SO2+H2O+ClO-Cl-+SO42-+2H+,C项错误。在稀硫酸存在下,MnO2与CuS发生氧化还原反应生成硫单质、水、硫酸锰和硫酸铜:MnO2+CuS+4H+Mn2++Cu2++S+2H2O,D项正确。
5.D 铜片与浓硫酸共热生成硫酸铜、二氧化硫和水,不能生成氢气,正确的方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,A项错误。Na2S溶液中硫离子水解,溶液显碱性:S2-+H2OHS-+OH-,B项错误。用氨水吸收烟气中的二氧化硫生成亚硫酸铵,反应的离子方程式是SO2+2NH3·H2OSO32-+2NH4++H2O,C项错误。Na2S2O3溶液与稀硫酸发生歧化反应:S2O32-+2H+SO2↑+S↓+H2O,D项正确。
6.B a~b段生成红褐色沉淀,即生成了Fe(OH)3沉淀,反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+5H2O2Fe(OH)3↓+Cl-+4H+, A项正确;d~e段溶液变黄,说明生成了Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+2Fe3++Cl-+H2O,B项错误;c、f点NaClO溶液过量,ClO-水解使溶液显碱性,水解的离子方程式为ClO-+H2OHClO+OH-, C项正确;c点对应溶液中含有Fe(OH)3沉淀和NaClO,加入过量的浓盐酸,氢氧化铁与HCl反应可生成氯化铁,次氯酸钠与HCl反应可生成氯气,所以加入过量的浓盐酸,沉淀溶解并有刺激性气味的气体放出, D项正确。
7.(1)过滤(1分) 取少量滤液A于试管中,再向试管中滴加少量硫氰化钾溶液,观察溶液是否变红(1分) (2)将滤液A中的Fe2+全部转化为Fe3+(1分) 3.0≤pH<3.4(2分) (3)3Mn2++2MnO4-+2H2O5MnO2↓+4H+ (2分) K2SO4(2分) (4)铝离子水解生成的氢氧化铝胶体具有吸附聚沉的作用(2分) Al3++2SO42-+4OH-+2Ba2+AlO2-+2BaSO4↓+2H2O(2分) (5)1.0×10-38(2分)
【解析】 (1)根据流程信息可知,经操作Ⅰ可得到固体和液体,则操作Ⅰ为过滤,检验Fe3+常用的试剂是硫氰化钾溶液,方法是取少量滤液A于试管中,再向试管中滴加少量硫氰化钾溶液,观察溶液是否变红。(2)在滤液A中加入稍过量的高锰酸钾,可将溶液中的Fe2+全部氧化成Fe3+,再调节溶液pH,将Fe3+转化为Fe(OH)3,调pH时要注意Fe3+应完全沉淀,Al3+不能沉淀,由题给数据可知,调pH的合理范围是3.0≤pH<3.4。(3)加入MnSO4是为了除去过量的MnO4-,生成物是MnO2,则发生的离子反应为3Mn2++2MnO4-+2H2O5MnO2↓+4H+;滤液B的主要成分是Al2(SO4)3,要制备明矾（KAl(SO4)2·12H2O）,由原子守恒知加入的适量C是K2SO4。(4)明矾溶于水,电离出铝离子,铝离子水解生成氢氧化铝胶体,胶体具有吸附聚沉的作用,可以净水;向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液,SO42-全部生成BaSO4,Al3+形成AlO2-,发生的离子反应为Al3++2SO42-+4OH-+2Ba2+AlO2-+2BaSO4↓+2H2O。(5)常温下,Fe3+完全沉淀时pH=3.0,c(H+)=1.0×10-3 mol·L-1,c(OH-)=1.0×10-11 mol·L-1,
Ksp（Fe(OH)3）=c(Fe3+)·c3(OH-)=1.0×10-5×(1.0×10-11)3=1.0×10-38。
8.C pH=2的溶液为酸性溶液,酸性溶液中不能大量存在S2O32-,A项错误;H+、NO3-、Fe2+能发生氧化还原反应而不能大量共存,B项错误;NaOH溶液中,Na+、K+、CO32-、AlO2-能大量共存,C项正确;由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1的溶液可能是pH=2或pH=12的溶液,pH=2的溶液中,不能大量存在ClO-,pH=12的溶液中,不能大量存在Fe3+,D项错误。
9.A 含有HCO3-的澄清透明溶液显碱性,K+、SiO32-、Cl-、Na+能在碱性环境下大量共存,A项正确;pH=0的溶液显酸性,HSO3-在酸性环境下不能大量存在,B项错误;根据Kw=c(H+)·c(OH-)=10-14可知,水电离出的c(H+)·c(OH-)=10-20的溶液可能显酸性,也可能显碱性,酸性环境下,ClO-、S2-不能大量共存,碱性环境下,NH4+不能大量存在,C项错误;常温下,pH=7的溶液显中性,Fe3+、Mg2+不能在中性溶液中大量存在,D项错误。
10.A 由实验①可推出溶液中含有Br-、CO32-,由离子共存知,溶液中不含Mg2+、Fe2+;由实验②可推出溶液中不含SO42-;由实验③可推出溶液中含有K+,不能确定溶液中是否含有的离子为NH4+、Na+、SO32-。取少量溶液,滴加氯水和CCl4,是验证Br-的方法,无需进行该实验,A项符合题意;不透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色,可验证Na+是否存在,B项不符合题意;加入适量稀硫酸和品红溶液可验证SO32-是否存在,C项不符合题意;取少量溶液,滴加适量浓NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸检验气体,可验证NH4+是否存在,D项不符合题意。
11.A 加入过量稀硫酸无明显现象,说明无CO32-、AlO2-;加入过量Ba(NO3)2溶液有气体A生成,说明溶液中存在还原性离子,即含有Fe2+,因为前面加入了稀硫酸,故由生成沉淀A(硫酸钡)不能说明溶液中存在SO42-;向滤液X中加入过量NaOH溶液有气体B生成,说明存在NH4+,沉淀B为氢氧化铁;向滤液Y中通入少量CO2得到沉淀C,则沉淀C可以是BaCO3或Al(OH)3或二者的混合物,又因为试液中各离子的浓度均为0.1 mol·L-1,根据电荷守恒及以上分析可知,原溶液中一定存在SO42-、Cl-,一定不存在K+、Al3+,故沉淀C为BaCO3。由上述分析知,原溶液中存在NH4+、Fe2+、SO42-、Cl-, A项正确;滤液X中大量存在的阳离子为Fe3+、NH4+、Ba2+、H+, B项错误;沉淀C为BaCO3, C项错误;原溶液中存在Cl-,不存在Al3+, D项错误。
12.C 由题图分析可知,开始无沉淀生成,说明加入的盐酸和溶液中的碱反应,说明溶液中一定含OH-,则与OH-不能共存的是Fe3+、Mg2+、Al3+;随后反应生成沉淀逐渐增多,说明是AlO2-、SiO32-和H+反应生成氢氧化铝沉淀和硅酸沉淀,由于AlO2-与HCO3-会发生反应生成氢氧化铝沉淀,则溶液中一定不存在HCO3-;继续加入盐酸沉淀量不变,消耗盐酸的离子只能是CO32-,CO32-反应完后继续加入盐酸,沉淀逐渐减少至不再改变,进一步证明沉淀是氢氧化铝和硅酸,氢氧化铝沉淀溶于盐酸,最后剩余沉淀为硅酸;SO42-不能确定是否存在,但根据溶液呈电中性可知,溶液中一定含有Na+。溶液中SO42-不能确定是否存在,因此原溶液中不一定含有Na2SO4,故A错误;依据判断,原溶液中一定含有的阴离子是OH-、SiO32-、AlO2-、CO32-,故B错误;依据题图可知与CO32-反应的盐酸体积为2体积,CO32-+2H+CO2↑+H2O,氢氧化铝溶解消耗的盐酸体积为4体积,Al(OH)3+3H+Al3++3H2O,则原溶液中含有CO32-与AlO2-的物质的量之比为3∶4,故C正确;根据题图知,溶解氢氧化铝消耗的盐酸为4体积,假设盐酸的浓度为1 mol/L,盐酸体积的单位为L,则消耗HCl 4 mol,则溶解的氢氧化铝为43 mol,则溶液中含有43 mol AlO2-,沉淀43 mol AlO2-需要HCl43 mol,a-d对应于AlO2-和SiO32-消耗的盐酸体积,即a-d>43,故D错误。
13.(每空2分)(1) (2)2AlO2-+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+CO32- (3)BaSO4、BaCO3 (4)8Al+3NO3-+5OH-+2H2O3NH3↑+8AlO2- (5)Mg2+、Ca2+、CO32- (6)机动车尾气、燃煤污染、土壤扬尘
【解析】 (1)由题给流程可知,试样溶液中的NH4+与过量NaOH溶液反应,加热产生的气体1为氨气(NH3),电子式为。(2)试样溶液中的Al3+与过量NaOH溶液反应生成AlO2-,AlO2-与CO2反应生成Al(OH)3沉淀,Al(OH)3沉淀与NaOH溶液反应生成AlO2-,沉淀溶解,所以沉淀1为Al(OH)3,生成沉淀1的离子方程式为2AlO2-+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+CO32-。(3)由流程可知,沉淀2中加盐酸,沉淀部分溶解并产生气体,结合离子色谱检验结果可得,沉淀2应为BaSO4和BaCO3的混合物。(4)流程中,溶液3加入铝粉和NaOH,并加热,生成的气体2能使湿润的pH试纸变蓝,则气体2为氨气,结合已知条件可得溶液3气体2的离子方程式为8Al+3NO3-+5OH-+2H2O3NH3↑+8AlO2-。(5)根据试样溶液加过量NaOH溶液没有产生沉淀,可得Mg2+含量较低;根据沉淀1完全溶解于NaOH溶液,可得沉淀1中没有CaCO3,Ca2+和CO32-含量较低,所以根据上述实验可推断该地区大气颗粒物中Mg2+、Ca2+、CO32-含量较低。(6)根据实验结果可判断该地区大气颗粒物中Mg2+、Ca2+、CO32-含量较低,NH4+、Al3+、NO3-、SO42-含量较高,结合表中提供的信息可得:机动车尾气、燃煤污染、土壤扬尘是该地区大气颗粒物污染主体。
【能力提升】
1.A 溶解度小的CaSO4可以转化为溶解度更小的CaCO3,A项正确;铝粉与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O 2AlO2-+3H2↑,B项错误;铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O,C项错误;碱性溶液中不能生成氢离子,D项错误。
2.C 小苏打的主要成分是碳酸氢钠,且碳酸氢根离子不能拆开,正确的离子方程式为HCO3-+2H+CO2↑+H2O,A项错误;由于酸性H2CO3>HClO>HCO3-,故向次氯酸钠溶液中通入少量CO2的离子方程式为ClO-+CO2+H2OHClO+HCO3-,B项错误;酸性高锰酸钾具有强氧化性,可将过氧化氢氧化为氧气,而自身被还原为Mn2+,C项正确;将过量SO2通入Ba(NO3)2溶液中,二氧化硫被硝酸根离子氧化,正确的离子方程式为3SO2+2NO3-+Ba2++2H2O2SO42-+BaSO4↓+2NO+4H+,D项错误。
3.C 向少量K2CO3溶液中缓慢滴加稀盐酸,依次发生反应:CO32-+H+HCO3-、HCO3-+H+CO2↑+H2O,K+不参与反应,故K+的数目不变,即图中a代表K+,CO32-的数目逐渐减少,故图中b代表CO32-,HCO3-的数目先增多后减少,故图中c代表HCO3-,Cl-数目随稀盐酸的量的增多逐渐增多,故图中d代表Cl-,C项正确。
4.D CH3COOH是弱酸,不能拆开,且少量CH3COOH与CO32-反应生成HCO3-,A项错误;Fe2+与S2-反应生成FeS而不能大量共存,B项错误;Ca(ClO)2具有强氧化性,可将SO32-氧化为SO42-,从而生成CaSO4,C项错误;加入适量NaNO3后,NO3-在酸性条件下有强氧化性,能与I-发生氧化还原反应,D项正确。
5.B NaHSO3为弱酸的酸式盐,书写离子方程式时HSO3-不能拆开,A项错误;Na2S2O3在酸性条件下发生歧化反应生成单质S和SO2气体,离子方程式书写正确,B项正确;明矾溶液中SO42-刚好完全沉淀时,离子反应为Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-2BaSO4↓+AlO2-+2H2O,C项错误;还原性I->Fe2+,加少量溴水时先氧化I-,2I-+Br2I2+2Br-,D项错误。
6.D MnO4-具有氧化性,I-具有还原性,二者能发生氧化还原反应,不能大量共存,A项错误;Mg2+与OH-反应生成Mg(OH)2沉淀而不能大量存在,HCO3-与OH-反应生成CO32-和H2O而不能大量存在,B项错误;CH3COO-和H+反应生成弱电解质CH3COOH而不能大量存在,H+、Fe2+、NO3-发生氧化还原反应而不能大量共存,C项错误;溶液中这些离子之间不发生反应,能大量共存,D项正确。
7.C K2Cr2O7溶液具有强氧化性,易腐蚀碱式滴定管中的橡胶管,所以应用酸式滴定管量取,A正确;与过量的具有强氧化性的酸性K2Cr2O7溶液反应,乙二醇的变化历程为乙二醇→乙二醛→乙二酸→CO2,B正确;题给离子方程式不符合电荷守恒和得失电子守恒,应为Cr2O72-+2AsO33-+10H++2Fe2+2Cr3++2FeAsO4↓+5H2O,C错误;K2Cr2O7溶液中存在着平衡:Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+,加碱后平衡右移,生成黄色的CrO42-,D正确。
8.C 加入NaOH溶液有气体产生,所以原溶液中含有NH4+且为0.01 mol;有红褐色沉淀,所以一定有Fe3+,但Fe2+无法确定,因为生成的少量白色沉淀会被红褐色沉淀掩盖,根据灼烧后有1.6 g固体Fe2O3,即0.01 mol,可知铁元素为0.02 mol,根据离子共存可知不会有CO32-;由于加入了过量NaOH溶液,所以原溶液中是否含有Na+无法确定;如果有Al3+,则滤液中通入CO2会有沉淀生成,故可排除Al3+;根据加入BaCl2溶液所得沉淀质量,可知原溶液中含有SO42-且n(SO42-)=0.02 mol;若溶液中没有Na+,则阳离子所带正电荷大于0.01 mol+0.02 mol×2=0.05 mol,小于等于0.01 mol+0.02 mol×3=0.07 mol,则一定存在NO3-,阴离子浓度相同,阴离子所带负电荷为0.02 mol×2+0.02 mol=0.06 mol,根据电荷守恒,则一定含有Fe2+,设为x mol,则0.06=0.01+2x+3×(0.02-x),x=0.01,Fe2+与Fe3+浓度相等;若含有Na+,则n(Fe2+)>0.01 mol,n(Fe3+)<0.01 mol,故溶液中可能含有四种阳离子;溶液中一定含有Fe2+,且其浓度可能与Fe3+相等;溶液中NO3-的浓度不大,因此加入少量盐酸,与Fe2+反应产生NO无色气体。综上所述,A、B、D错误,C正确。
9.B Al(OH)3不能溶于过量NH3·H2O生成AlO2-,A项错误;铁与少量稀HNO3反应的离子方程式为3Fe+8H++2NO3-3Fe2++2NO↑+4H2O,B项正确;由题意可知C为NaHCO3溶液,D为Na2CO3溶液,二者与Ca(OH)2溶液反应都生成碳酸钙白色沉淀,现象相同,不能鉴别,C项错误;由题意可知C为NH4Cl,D为HCl,实验室不能用加热固体NH4Cl的方法制备NH3,D项错误。
10.A 由题图可知,加入0~8 mL NaHCO3溶液时无沉淀产生,加入40 mL NaHCO3溶液时沉淀最多,为0.032 mol Al(OH)3,即加入 0~8 mL NaHCO3溶液时只发生反应OH-+HCO3-CO32-+H2O,加入8~40 mL NaHCO3溶液时,发生反应HCO3-+AlO2-+H2OAl(OH)3↓+CO32-,则c(NaHCO3)=0.032mol(0.040-0.008) L=1.0 mol·L-1,A项错误;b点与c点对应溶液中所含微粒种类相同,均含有Na+、AlO2-、CO32-等,B项正确;a点溶液中的溶质为NaOH、NaAlO2,大量存在的离子是Na+、AlO2-、OH-,C项正确;生成沉淀的离子方程式为HCO3-+AlO2-+H2OAl(OH)3↓+CO32-,D项正确。
11.(每空2分)(1)+3 (2)MnO(OH)+Fe2++3H+Mn2++Fe3++2H2O (3)①Fe+2Fe3+3Fe2+ Fe+2H+Fe2++H2↑ ②56(2a-b) (4)生成的Fe3+催化了H2O2的分解 (5)c(NH4+)>c(SO42-)>c(H+)>c(OH-)
【解析】 由题给流程图可知,向用水浸取后的滤渣A中加入过量稀硫酸,滤渣A中的Fe与稀硫酸反应生成的硫酸亚铁在酸性条件下与MnO(OH)发生氧化还原反应可生成硫酸铁、硫酸锰,滤渣A中的Zn(OH)2与稀硫酸反应可生成硫酸锌,过滤得到含有硫酸锌、硫酸铁和硫酸锰的酸性滤液B,向滤液B中加入铁粉调整滤液B中铁元素的总浓度,使其中金属元素的物质的量之比与产品的化学式MnxZn1-xFe2O4相符合,再加入H2O2溶液将Fe2+氧化为Fe3+,用氨水调pH后,经结晶、过滤得到产品MnxZn1-xFe2O4。(1)由题意可知,MnxZn1-xFe2O4中锰元素的化合价为+2,设铁元素化合价为a,由化合物中各元素化合价代数和为零可得(+2)×x+(+2)×(1-x)+a×2+(-2)×4=0,解得a=+3。(2)由题意可知,硫酸亚铁与MnO(OH)在酸性条件下发生氧化还原反应,硫酸亚铁被氧化成硫酸铁,MnO(OH)被还原为硫酸锰,反应的离子方程式为MnO(OH)+Fe2++3H+Mn2++Fe3++2H2O。(3)①“调铁”工序中,加入的铁粉与溶液中的Fe3+和H+反应,氧化性较强的Fe3+与Fe反应生成Fe2+,Fe3+完全反应后,H+与Fe反应生成Fe2+和H2,反应的离子方程式为Fe+2Fe3+3Fe2+和Fe+2H+Fe2++H2↑。②由MnxZn1-xFe2O4可知,（n(Mn2+)+n(Zn2+)）∶n(Fe3+)=1∶2,设加入的铁粉的物质的量为x,依据题意可得(a mol·L-1×103 L)∶(b mol·L-1×103 L+x)=1∶2,解得x=(2a-b)×103 mol,则加入的铁粉质量为(2a-b)×103 mol×56 g·mol-1=56(2a-b)×103 g=56(2a-b) kg。(4)在“氧化”工序中,H2O2把Fe2+氧化为Fe3+,反应生成的Fe3+可以作催化剂,使H2O2催化分解,导致实际消耗H2O2溶液的量大于理论值。(5)由题给流程图可知,反应中加入了稀硫酸和氨水,滤液C中一定含有可以作氮肥的硫酸铵,硫酸铵溶液中NH4+水解使溶液显酸性,溶液中有c(H+)>c(OH-),但是由于NH4+水解程度小,溶液中有c(NH4+)>c(SO2-4),则溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(NH4+)>c(SO42-)>c(H+)>c(OH-)。
12.(除标明外,每空2分)(1)I2(1分) (2)①溶液分层,下层液体无色 ②MnO2(1分) ③取少量“紫色清液”于试管中,逐滴加入Na2SO3溶液,振荡,溶液紫色消失变成棕黄色时,滴加淀粉溶液,溶液变蓝,说明存在IO3-(3分) ④2MnO4-+I-+2H+2MnO2↓+IO3-+H2O
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