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2021版高考化学一轮复习课时分层提升练四离子反应（含解析）新人教版
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离子反应
一、选择题
1.(2019·泉州模拟)下列物质按照纯净物、混合物、电解质和非电解质顺序排列的是 ( )
A.盐酸、水煤气、醋酸、干冰
B.天然气、空气、苛性钾、石灰石
C.液氨、氯水、硫酸钠、乙醇
D.胆矾、漂白粉、氯化钾、氯气
【解析】选C。A项,盐酸是混合物,水煤气是混合物,醋酸是电解质,干冰是非电解质,错误;B项,天然气是混合物,空气是混合物,苛性钾是电解质,石灰石是混合物,错误;C项,液氨是纯净物,氯水是混合物,硫酸钠是电解质,乙醇是非电解质,正确;D项,胆矾是纯净物,漂白粉是混合物,氯化钾是电解质,氯气是单质(单质不属于非电解质),错误。
2.(2019·成都模拟)下列反应能用H++OH-H2O表示的是 ( )
A.醋酸和氢氧化钠溶液
B.氢氧化镁和盐酸
C.氢氧化钡和稀硫酸
D.澄清石灰水和硝酸
【解析】选D。醋酸是弱酸,书写离子方程式时,应写成CH3COOH;氢氧化镁难溶于水,应写其化学式Mg(OH)2;C项反应生成的硫酸钡难溶于水,漏掉了另一个离子反应Ba2++SBaSO4↓。
3.(2019·福州模拟)下列离子方程式表达正确的是 ( )
A.氢氧化铁溶于氢碘酸:
Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O
B.小苏打溶液呈碱性的原因:
HC+H2OH3O++C
C.溴化亚铁溶液中通入足量氯气:
2Fe2++4Br-+3Cl22Fe3++2Br2+6Cl-
D.向氢氧化钠溶液中加入铝粉:
Al+OH-+H2OAl+H2↑
【解析】选C。A项生成的Fe3+与I-会反应,错误;B项小苏打呈碱性的原因是碳酸氢根离子水解造成的,应为HC+H2OOH-+H2CO3,错误;C项Cl2足量时,Fe2+、Br-都被氧化,正确;D项氢元素质量不守恒,错误。
4.下列解释事实的离子方程式不正确的是 ( )
A.铝片放入NaOH溶液中有气体产生:2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑
B.向K2Cr2O7溶液中滴加少量浓硫酸,溶液橙色加深:Cr2(橙色)+H2O 2Cr(黄色)+2H+
C.向Na2SiO3溶液中通入过量CO2制备硅酸凝胶:Si+CO2+H2OH2SiO3(胶体)+C
D.用Na2CO3溶液浸泡锅炉水垢(含CaSO4):CaSO4+CCaCO3+S
【解析】选C。铝片放入NaOH溶液中有气体产生,离子方程式:2Al+2OH-+2H2O 2Al+3H2↑,A正确;K2Cr2O7溶液中存在Cr2(橙色)+H2O2Cr(黄色)+2H+,滴加少量浓硫酸,增大氢离子浓度,平衡逆向移动,橙色加深,B正确;向Na2SiO3溶液中通入过量CO2制备硅酸凝胶,离子方程式:Si+2CO2+2H2O H2SiO3(胶体)+2HC,C错误;碳酸钙溶解度小于硫酸钙,碳酸钠与硫酸钙反应生成碳酸钙和硫酸钠,离子方程式:CaSO4+CCaCO3+S,D正确。
5.(2019·南昌模拟)在不同温度下,水溶液中c(H+)与c(OH-)有如图所示关系。下列关于离子共存的说法正确的是 ( )
A.a点对应的溶液中大量存在:C、Na+、Cl-、S
B.b点对应的溶液中大量存在:Fe3+、Ba2+、K+、N
C.c点对应的溶液中大量存在:Na+、Ba2+、Cl-、Al3+
D.d点对应的溶液中大量存在:Na+、K+、ClO-、Cl-
【解析】选D。A中,a点处溶液呈中性,C在中性溶液中不能大量存在,A错误;B中,b点处溶液pH=6,Fe3+不能大量存在,B错误;c点对应的溶液呈中性,Al3+不能大量存在,C错误;d点所对应的溶液呈碱性,所给离子能大量共存,D正确。
6.(2019·郑州模拟)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.pH=1的溶液中:Na+、K+、Mn、C
B.c(H+)=1×10-13mol·L-1溶液中:Mg2+、Cu2+、S、N
C.0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液中:K+、Na+、N、Cl-
D.0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中:Fe2+、N、SCN-、S
【解析】选C。pH=1的溶液显酸性,C与H+不能大量共存,A错误;c(H+)=1×10-13mol·L-1溶液显碱性,则Mg2+、Cu2+与OH-不能大量共存,B错误;K+、Na+、N、Cl-四种离子间能够共存,且四种离子与N、HC也能大量共存,C正确;Fe3+ 与SCN-易形成络合物,不能大量共存,D错误。
7.(2019·全国卷Ⅲ)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N、S、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
【解析】选A。本题为信息题,注意从题目信息中提取有用信息。根据示意图,水经过阳离子交换树脂后,Ca2+、Na+、 Mg2+均被H+交换,因为Ca2+、Mg2+是+2价阳离子,H+是+1价阳离子,根据电荷守恒与Ca2+、Mg2+交换的H+数目应为Ca2+、Mg2+总数的2倍,因此水中阳离子总数增加,A错误。根据示意图,N、S、Cl-经过阴离子交换树脂后被OH-替换,B正确。水经过净化后溶液中离子浓度减小,水的导电性降低,纯水几乎不导电,C正确。经过阳离子交换树脂后溶液中的阳离子全部是H+,经过阴离子交换树脂后溶液中的阴离子被OH-替换,所以在阴离子树脂填充段存在反应H++ OH-H2O,D正确。
二、非选择题
8.请按要求书写下列离子方程式:
(1)将NaHSO4溶液滴到Ba(OH)2溶液中,当溶液恰好呈中性时,反应的离子方程式为_________________________________________________。
(2)向Ba(HCO3)2溶液中滴入NaHSO4溶液,至沉淀完全,写出反应的离子方程式: __________________________________________。 在上述溶液中继续滴入NaHSO4溶液,此时离子方程式为________________________。
(3)0.2 mol·L-1的NH4Al(SO4)2溶液与0.3 mol·L-1的Ba(OH)2溶液等体积混合:
______________________________________________。
【解析】(1)当溶液呈中性时,n(H+)=n(OH-),可假设Ba(OH)2为1 mol,即Ba2+为
1 mol,OH-为2 mol,需要2 mol NaHSO4,反应的离子方程式为2H++S+Ba2++2OH- BaSO4↓+2H2O;
(2)向Ba(HCO3)2溶液中滴入NaHSO4溶液,至沉淀完全,n(Ba2+)=n(S),发生反应的离子方程式为Ba2++S+H++HCBaSO4↓+H2O+CO2↑,此时HC过量,继续加入NaHSO4溶液,HC与H+反应,反应的离子方程式为HC+H+CO2↑+H2O;
(3)NH4Al(SO4)2与Ba(OH)2按照2∶3的物质的量之比反应生成氢氧化铝、硫酸钡和硫酸铵,离子方程式:2Al3++3S+3Ba2++6OH-2Al(OH)3↓+3BaSO4↓。
答案:(1)2H++S+Ba2++2OH-BaSO4↓+2H2O
(2)Ba2++S+H++HCBaSO4↓+H2O+CO2↑
HC+H+CO2↑+H2O
(3)2Al3++3S+3Ba2++6OH-2Al(OH)3↓+3BaSO4↓
9.(2019·桂林模拟)某有色电解质溶液中,可能大量存在Ag+、H+、Cu2+、C、OH-、Cl-,你认为一定含有的离子是__________________,一定没有的离子是______________,还需进一步确认的离子是__________。
【解析】含Cu2+的溶液呈蓝色,该有色溶液含有Cu2+,因C、OH-与Cu2+反应不能存在,为保持溶液电中性,溶液中应含有Cl-,与Cl-反应的Ag+不能在溶液中存在,不能确定H+是否存在。
答案:Cu2+、Cl- OH-、C、Ag+ H+
一、选择题
1.(2019·北京高考)探究草酸(H2C2O4)性质,进行如下实验。(已知:室温下,0.1 mol·L-1 H2C2O4的pH=1.3)
实验
装置
试剂a
现象
①
Ca(OH)2
溶液(含酚酞)
溶液褪色,产生
白色沉淀
②
少量NaHCO3溶液
产生气泡
③
酸性KMnO4溶液
紫色溶液褪色
④
C2H5OH和
浓硫酸
加热后产生
有香味物质
由上述实验所得草酸性质所对应的方程式不正确的是 ( )
A.H2C2O4有酸性,Ca(OH)2+H2C2O4CaC2O4↓+2H2O
B.酸性:H2C2O4>H2CO3,NaHCO3+H2C2O4NaHC2O4+CO2↑+H2O
C.H2C2O4有还原性:2Mn+5C2+16H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
D.H2C2O4可发生酯化反应:HOOCCOOH+2C2H5OHC2H5OOCCOOC2H5+2H2O
【解析】选C。H2C2O4有酸性,与氢氧化钙溶液发生反应:Ca(OH)2+H2C2O4
CaC2O4↓+2H2O,生成草酸钙沉淀,溶液褪色,故A正确;H2C2O4的酸性强于H2CO3的酸性,强酸制弱酸:NaHCO3+H2C2O4NaHC2O4+CO2↑+H2O,故B正确;草酸为弱电解质,与高锰酸钾反应的离子方程式为2Mn + 5H2C2O4 +6H+2Mn2+ + 10CO2↑ +8H2O,故C错误;草酸其实就是乙二酸,有两个羧基,其结构简式为HOOC—COOH,可与乙醇发生酯化反应,方程式为HOOCCOOH+2C2H5OHC2H5OOCCOOC2H5+2H2O,故D正确。
【加固训练】
向含a mol NaOH和a mol Na2CO3的混合溶液中通入b mol CO2充分反应(不考虑CO2的溶解),下列说法不正确的是 ( )
A.当a≥2b时,发生的离子反应为
2OH-+CO2C+H2O
B.当a=1.25b时,发生的离子方程式为
5OH-+4CO23HC+C+H2O
C.
【解析】选C。向NaOH和Na2CO3的混合溶液中通入CO2,先发生反应:2OH-+CO2
C+H2O,当溶液中只有C时,发生反应:CO2+C+H2O2HC。当a≥2b时,CO2的量少,只与NaOH发生反应,此时离子反应为2OH-+CO2C+H2O,故A正确;当a=1.25b时,除将NaOH完全反应生成Na2CO3外,剩余的CO2会继续与Na2CO3反应,发生的离子方程式为5OH-+4CO23HC+C+H2O,故B正确;
化学式
电离常数(25 ℃)
HClO
Ki=3.0×10-8
H2CO3
K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11
A.c(H+)=1×10-14mol·L-1的溶液:K+、Na+、Al、S2
B.上表提供的数据下:HClO、HC、ClO-、C
C.能与Al反应生成H2的溶液:N、Ca2+、N、I-
D.中性溶液中:C、Na+、S、Al
【解析】选A。由c(H+)=1×10-14 mol·L-1可知溶液呈碱性,A项离子可大量共存;由表中数据可知,酸性强弱顺序是H2CO3>HClO>HC,因此HClO+CClO-+ HC,B项不能大量共存;能与Al反应生成H2的溶液可能是强酸性溶液也可能是强碱性溶液,当溶液呈强酸性时N具有氧化性,不能产生H2,且H+、N和I-会发生氧化还原反应,而当溶液呈强碱性时,N不能大量存在,C项不能大量共存;C、Al只能大量存在于碱性溶液中,D项不能共存。
3.无色溶液中含有:①Na+、②B、③Cl-、④Br-、⑤S、⑥S、⑦F中的一种或几种,依次进行下列实验,且每步所加试剂均过量,观察到的现象如下:
步骤
操作
现象
Ⅰ
用pH试纸检验
溶液的pH大于7
Ⅱ
向溶液中滴加氯水,再加入CCl4振荡,静置
CCl4层呈橙红色
Ⅲ
取Ⅱ的上层溶液,加入Ba(NO3)2溶液和稀硝酸
有白色沉淀产生
Ⅳ
将Ⅲ过滤,向滤液中加入AgNO3溶液和稀硝酸
有白色沉淀产生
根据上述实验现象,判断以下结论中正确的是 ( )
A.肯定含有的离子是①④⑤
B.肯定没有的离子是②⑤⑦
C.可能含有的离子是①②⑥
D.不能确定的离子是①③⑥
【解析】选A。根据步骤Ⅰ,该溶液呈碱性,在碱性的无色溶液中,一定不存在Fe2+,该溶液是强碱弱酸盐溶液,所以一定存在S,则一定不存在Ba2+,溶液呈电中性,所以溶液中的阳离子只能是Na+;步骤Ⅱ说明该溶液中一定存在Br-,氯气与Br-反应生成溴单质,溴单质在四氯化碳中的颜色是橙红色;步骤Ⅲ不能说明有S存在,因为该溶液中一定存在S,加入氯水后会将S氧化为S,与Ba(NO3)2反应生成BaSO4沉淀;步骤Ⅳ不能确定Cl-的存在,因为加入的氯水中含有Cl-,因此一定存在的离子是①④⑤,一定不存在的离子是②⑦,不能确定的离子是③⑥。
4.(2019·全国卷Ⅰ)固体界面上强酸的吸附和离解是多相化学在环境、催化、材料科学等领域研究的重要课题。下图为少量HCl气体分子在253 K冰表面吸附和溶解过程的示意图。下列叙述错误的是 ( )
A.冰表面第一层中,HCl以分子形式存在
B.冰表面第二层中,H+浓度为5×10-3 mol·L-1(设冰的密度为0.9 g·cm-3)
C.冰表面第三层中,冰的氢键网络结构保持不变
D.冰表面各层之间,均存在可逆反应HClH++Cl-
【解析】选D。由图可知,在冰表面第一层中,HCl分子并没有电离,以分子形式存在,A正确;第二层中,Cl-与H2O的比值是10-4∶1,由于HCl是强酸,所以H+浓度与氯离子浓度相等,假设氢离子的物质的量为10-4 mol,则水的物质的量为1 mol,则水的体积为=20 mL,故氢离子的浓度为=5×10-3 mol·L-1,B正确;冰表面第三层中,由于是以晶体的形式存在,所以冰的氢键网络结构保持不变,C正确;在第二层,主要以溶液形式存在,所以第二层全部电离,不会存在可逆反应,D不正确。
二、非选择题
5.(2019·包头模拟)有一包白色粉末,可能含有
①NaHSO4、②KHCO3、③Ba(NO3)2、④CaCl2、⑤NaNO3、⑥MgSO4中的一种或几种。
实验步骤如下:
①取少量固体投入水中,既有气体生成,又有沉淀产生。
②过滤,取少量滤液加AgNO3溶液,无沉淀产生。
③再取少量滤液,加入足量NaOH溶液,也无沉淀产生。
(1)推断白色粉末中一定有________,一定没有________,不能确定的是________(填序号)。
(2)请写出实验步骤①中产生气体的离子方程式: ________________。
(3)请写出实验步骤①中产生沉淀的离子方程式: ________________。
【解析】①取少量固体投入水中,既有气体生成,又有沉淀产生,说明含有硫酸氢钠和碳酸氢钾,可能含有硝酸钡或氯化钙。②过滤,取少量滤液加AgNO3溶液,无沉淀产生,说明不含有氯化钙,则一定含有硝酸钡。③再取少量滤液,加入足量NaOH溶液,也无沉淀产生,说明不含硫酸镁。(1)根据分析可知一定含有硫酸氢钠、碳酸氢钾和硝酸钡,肯定不含氯化钙和硫酸镁,不能确定是否含有硝酸钠。(2)步骤①中产生气体是碳酸氢钾和硫酸氢钠反应,即碳酸氢根离子和氢离子反应生成水和二氧化碳,离子方程式为H++HCH2O+CO2↑。(3)溶液中钡离子和硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀,离子方程式为 Ba2++SBaSO4↓。
答案:(1)①②③ ④⑥ ⑤
(2)H++ HCH2O+CO2↑
(3)Ba2++ SBaSO4↓
【加固训练】
(2019·沈阳模拟)1 L某混合溶液,可能含有的离子如下表:
阳离子
H+、K+、Mg2+、Al3+、N、Fe2+、Fe3+
阴离子
Cl-、Br-、I-、C、Al
(1)向该溶液中逐滴加入c mol·L-1 NaOH溶液,产生沉淀的物质的量(n)与加入NaOH溶液的体积(V)的关系如图所示。则该溶液中一定含有的离子是________。
(2)根据图象数据计算a=________mL。
(3)经检测,该溶液中还含有大量的Cl-、Br-、I-,若向1 L该混合溶液中通入一定量的Cl2,溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量与通入Cl2的体积(标准状况)的关系如下表所示,分析后回答下列问题:
Cl2的体积
(标准状况)
2.8 L
5.6 L
11.2 L
n(Cl-)
1.25 mol
1.5 mol
2 mol
n(Br-)
1.5 mol
1.4 mol
0.9 mol
n(I-)
x mol(x≠0)
0
0
①当通入Cl2的体积为5.6 L时,溶液中发生反应的离子方程式为___________。
②原溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量浓度之比为______。
③x=________mol。
【解析】(1)由上述分析可以知道,一定存在H+、Al3+、N;
(2)由离子反应方程式:Al3++3OH-Al(OH)3↓,Al(OH)3 +OH-Al+2H2O,即生成氢氧化铝沉淀需要的氢氧化钠是沉淀溶解需要氢氧化钠的3倍,即3-1=3(a-6),解得a=20/3;
(3)2.8 L氯气的物质的量为2.8 L÷22.4 L·mol-1=0.125 mol,通入0.125 mol氯气时溶液中有I-,所以Br-没有参加反应,所以溶液中n(Br-)=1.5 mol,溶液中氯离子为通入氯气生成的和原来溶液中存在的,由氯原子守恒得,原来n(Cl-)=
1.25 mol-0.125 mol×2=1 mol;5.6 L氯气的物质的量为5.6 L÷22.4 L·mol-1
=0.25 mol,通入0.25 mol氯气时溶液中没有I-,则碘离子完全反应,且n(Br-)=
1.4 mol,说明有0.1mol溴离子参加反应,则碘离子完全反应,根据转移电子相等得n(I-)=0.25 mol×2-0.1 mol=0.4 mol。
①根据以上分析知,当通入氯气的体积为5.6 L时,有碘离子和氯气反应、溴离子与氯气反应,且两者的反应比例为4∶1,所以溶液中发生反应的离子方程式为 5Cl2+8I-+2Br-4I2+10Cl-+Br2;
②通过以上分析知,n(Cl-)=1mol、n(Br-)=1.5 mol、n(I-)=0.4 mol,溶液体积相同,其物质的量之比等于浓度之比,原溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量浓度之比为1∶1.5∶4=10∶15∶4;
③2.8 L氯气的物质的量为2.8 L÷22.4 L·mol-1=0.125 mol,通入0.125 mol氯气消耗I-的物质的量为0.125 mol×2=0.25 mol,原溶液中I-的物质的量为
0.4 mol,所以x=0.4 mol-0.25 mol=0.15 mol。
答案:(1)H+、Al3+、N (2)20/3(或者6.7)
(3)①5Cl2+8I-+2Br-4I2+10Cl-+Br2
②10∶15∶4 ③0.15
6.某实验室模拟以工业用菱铁矿(FeCO3)(含碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3])为原料制取纯净的FeCO3和氯化铜晶体(CuCl2·2H2O)的生产流程如图:
(1)盐酸溶解矿物样品时可能发生反应的离子方程式:
_________________、 _________________。
(2)写出向溶液A中加入NaClO的离子方程式:
__________________________________________________。
(3)处理滤液D时,除产生沉淀外,还产生无色气体,写出该反应的离子方程式:
____________________________________________。
【解析】(1)菱铁矿中含有FeCO3和Cu2(OH)2CO3,二者均能与HCl发生反应,离子方程式分别为FeCO3+2H+Fe2++H2O+CO2↑、Cu2(OH)2CO3+4H+2Cu2++CO2↑+3H2O。(2)溶液A中含有Fe2+,能与ClO-在酸性条件下发生氧化还原反应,离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+2Fe3++Cl-+H2O。(3)滤液D中含有Fe2+,能与HC发生反应生成FeCO3,放出CO2,反应的离子方程式为Fe2++2HCFeCO3↓+CO2↑+H2O。
答案:(1)FeCO3+2H+Fe2++CO2↑+H2O
Cu2(OH)2CO3+4H+2Cu2++CO2↑+3H2O
(2)2Fe2++ClO-+2H+2Fe3++Cl-+H2O
(3)Fe2++2HCFeCO3↓+CO2↑+H2O
一、选择题
1.(2019·泉州模拟)下列物质按照纯净物、混合物、电解质和非电解质顺序排列的是 ( )
A.盐酸、水煤气、醋酸、干冰
B.天然气、空气、苛性钾、石灰石
C.液氨、氯水、硫酸钠、乙醇
D.胆矾、漂白粉、氯化钾、氯气
【解析】选C。A项,盐酸是混合物,水煤气是混合物,醋酸是电解质,干冰是非电解质,错误;B项,天然气是混合物,空气是混合物,苛性钾是电解质,石灰石是混合物,错误;C项,液氨是纯净物,氯水是混合物,硫酸钠是电解质,乙醇是非电解质,正确;D项,胆矾是纯净物,漂白粉是混合物,氯化钾是电解质,氯气是单质(单质不属于非电解质),错误。
2.(2019·成都模拟)下列反应能用H++OH-H2O表示的是 ( )
A.醋酸和氢氧化钠溶液
B.氢氧化镁和盐酸
C.氢氧化钡和稀硫酸
D.澄清石灰水和硝酸
【解析】选D。醋酸是弱酸,书写离子方程式时,应写成CH3COOH;氢氧化镁难溶于水,应写其化学式Mg(OH)2;C项反应生成的硫酸钡难溶于水,漏掉了另一个离子反应Ba2++SBaSO4↓。
3.(2019·福州模拟)下列离子方程式表达正确的是 ( )
A.氢氧化铁溶于氢碘酸:
Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O
B.小苏打溶液呈碱性的原因:
HC+H2OH3O++C
C.溴化亚铁溶液中通入足量氯气:
2Fe2++4Br-+3Cl22Fe3++2Br2+6Cl-
D.向氢氧化钠溶液中加入铝粉:
Al+OH-+H2OAl+H2↑
【解析】选C。A项生成的Fe3+与I-会反应,错误;B项小苏打呈碱性的原因是碳酸氢根离子水解造成的,应为HC+H2OOH-+H2CO3,错误;C项Cl2足量时,Fe2+、Br-都被氧化,正确;D项氢元素质量不守恒,错误。
4.下列解释事实的离子方程式不正确的是 ( )
A.铝片放入NaOH溶液中有气体产生:2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑
B.向K2Cr2O7溶液中滴加少量浓硫酸,溶液橙色加深:Cr2(橙色)+H2O 2Cr(黄色)+2H+
C.向Na2SiO3溶液中通入过量CO2制备硅酸凝胶:Si+CO2+H2OH2SiO3(胶体)+C
D.用Na2CO3溶液浸泡锅炉水垢(含CaSO4):CaSO4+CCaCO3+S
【解析】选C。铝片放入NaOH溶液中有气体产生,离子方程式:2Al+2OH-+2H2O 2Al+3H2↑,A正确;K2Cr2O7溶液中存在Cr2(橙色)+H2O2Cr(黄色)+2H+,滴加少量浓硫酸,增大氢离子浓度,平衡逆向移动,橙色加深,B正确;向Na2SiO3溶液中通入过量CO2制备硅酸凝胶,离子方程式:Si+2CO2+2H2O H2SiO3(胶体)+2HC,C错误;碳酸钙溶解度小于硫酸钙,碳酸钠与硫酸钙反应生成碳酸钙和硫酸钠,离子方程式:CaSO4+CCaCO3+S,D正确。
5.(2019·南昌模拟)在不同温度下,水溶液中c(H+)与c(OH-)有如图所示关系。下列关于离子共存的说法正确的是 ( )
A.a点对应的溶液中大量存在:C、Na+、Cl-、S
B.b点对应的溶液中大量存在:Fe3+、Ba2+、K+、N
C.c点对应的溶液中大量存在:Na+、Ba2+、Cl-、Al3+
D.d点对应的溶液中大量存在:Na+、K+、ClO-、Cl-
【解析】选D。A中,a点处溶液呈中性,C在中性溶液中不能大量存在,A错误;B中,b点处溶液pH=6,Fe3+不能大量存在,B错误;c点对应的溶液呈中性,Al3+不能大量存在,C错误;d点所对应的溶液呈碱性,所给离子能大量共存,D正确。
6.(2019·郑州模拟)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.pH=1的溶液中:Na+、K+、Mn、C
B.c(H+)=1×10-13mol·L-1溶液中:Mg2+、Cu2+、S、N
C.0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液中:K+、Na+、N、Cl-
D.0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中:Fe2+、N、SCN-、S
【解析】选C。pH=1的溶液显酸性,C与H+不能大量共存,A错误;c(H+)=1×10-13mol·L-1溶液显碱性,则Mg2+、Cu2+与OH-不能大量共存,B错误;K+、Na+、N、Cl-四种离子间能够共存,且四种离子与N、HC也能大量共存,C正确;Fe3+ 与SCN-易形成络合物,不能大量共存,D错误。
7.(2019·全国卷Ⅲ)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N、S、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
【解析】选A。本题为信息题,注意从题目信息中提取有用信息。根据示意图,水经过阳离子交换树脂后,Ca2+、Na+、 Mg2+均被H+交换,因为Ca2+、Mg2+是+2价阳离子,H+是+1价阳离子,根据电荷守恒与Ca2+、Mg2+交换的H+数目应为Ca2+、Mg2+总数的2倍,因此水中阳离子总数增加,A错误。根据示意图,N、S、Cl-经过阴离子交换树脂后被OH-替换,B正确。水经过净化后溶液中离子浓度减小,水的导电性降低,纯水几乎不导电,C正确。经过阳离子交换树脂后溶液中的阳离子全部是H+,经过阴离子交换树脂后溶液中的阴离子被OH-替换,所以在阴离子树脂填充段存在反应H++ OH-H2O,D正确。
二、非选择题
8.请按要求书写下列离子方程式:
(1)将NaHSO4溶液滴到Ba(OH)2溶液中,当溶液恰好呈中性时,反应的离子方程式为_________________________________________________。
(2)向Ba(HCO3)2溶液中滴入NaHSO4溶液,至沉淀完全,写出反应的离子方程式: __________________________________________。 在上述溶液中继续滴入NaHSO4溶液,此时离子方程式为________________________。
(3)0.2 mol·L-1的NH4Al(SO4)2溶液与0.3 mol·L-1的Ba(OH)2溶液等体积混合:
______________________________________________。
【解析】(1)当溶液呈中性时,n(H+)=n(OH-),可假设Ba(OH)2为1 mol,即Ba2+为
1 mol,OH-为2 mol,需要2 mol NaHSO4,反应的离子方程式为2H++S+Ba2++2OH- BaSO4↓+2H2O;
(2)向Ba(HCO3)2溶液中滴入NaHSO4溶液,至沉淀完全,n(Ba2+)=n(S),发生反应的离子方程式为Ba2++S+H++HCBaSO4↓+H2O+CO2↑,此时HC过量,继续加入NaHSO4溶液,HC与H+反应,反应的离子方程式为HC+H+CO2↑+H2O;
(3)NH4Al(SO4)2与Ba(OH)2按照2∶3的物质的量之比反应生成氢氧化铝、硫酸钡和硫酸铵,离子方程式:2Al3++3S+3Ba2++6OH-2Al(OH)3↓+3BaSO4↓。
答案:(1)2H++S+Ba2++2OH-BaSO4↓+2H2O
(2)Ba2++S+H++HCBaSO4↓+H2O+CO2↑
HC+H+CO2↑+H2O
(3)2Al3++3S+3Ba2++6OH-2Al(OH)3↓+3BaSO4↓
9.(2019·桂林模拟)某有色电解质溶液中,可能大量存在Ag+、H+、Cu2+、C、OH-、Cl-,你认为一定含有的离子是__________________,一定没有的离子是______________,还需进一步确认的离子是__________。
【解析】含Cu2+的溶液呈蓝色,该有色溶液含有Cu2+,因C、OH-与Cu2+反应不能存在,为保持溶液电中性,溶液中应含有Cl-,与Cl-反应的Ag+不能在溶液中存在,不能确定H+是否存在。
答案:Cu2+、Cl- OH-、C、Ag+ H+
一、选择题
1.(2019·北京高考)探究草酸(H2C2O4)性质,进行如下实验。(已知:室温下,0.1 mol·L-1 H2C2O4的pH=1.3)
实验
装置
试剂a
现象
①
Ca(OH)2
溶液(含酚酞)
溶液褪色,产生
白色沉淀
②
少量NaHCO3溶液
产生气泡
③
酸性KMnO4溶液
紫色溶液褪色
④
C2H5OH和
浓硫酸
加热后产生
有香味物质
由上述实验所得草酸性质所对应的方程式不正确的是 ( )
A.H2C2O4有酸性,Ca(OH)2+H2C2O4CaC2O4↓+2H2O
B.酸性:H2C2O4>H2CO3,NaHCO3+H2C2O4NaHC2O4+CO2↑+H2O
C.H2C2O4有还原性:2Mn+5C2+16H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
D.H2C2O4可发生酯化反应:HOOCCOOH+2C2H5OHC2H5OOCCOOC2H5+2H2O
【解析】选C。H2C2O4有酸性,与氢氧化钙溶液发生反应:Ca(OH)2+H2C2O4
CaC2O4↓+2H2O,生成草酸钙沉淀,溶液褪色,故A正确;H2C2O4的酸性强于H2CO3的酸性,强酸制弱酸:NaHCO3+H2C2O4NaHC2O4+CO2↑+H2O,故B正确;草酸为弱电解质,与高锰酸钾反应的离子方程式为2Mn + 5H2C2O4 +6H+2Mn2+ + 10CO2↑ +8H2O,故C错误;草酸其实就是乙二酸,有两个羧基,其结构简式为HOOC—COOH,可与乙醇发生酯化反应,方程式为HOOCCOOH+2C2H5OHC2H5OOCCOOC2H5+2H2O,故D正确。
【加固训练】
向含a mol NaOH和a mol Na2CO3的混合溶液中通入b mol CO2充分反应(不考虑CO2的溶解),下列说法不正确的是 ( )
A.当a≥2b时,发生的离子反应为
2OH-+CO2C+H2O
B.当a=1.25b时,发生的离子方程式为
5OH-+4CO23HC+C+H2O
C.
【解析】选C。向NaOH和Na2CO3的混合溶液中通入CO2,先发生反应:2OH-+CO2
C+H2O,当溶液中只有C时,发生反应:CO2+C+H2O2HC。当a≥2b时,CO2的量少,只与NaOH发生反应,此时离子反应为2OH-+CO2C+H2O,故A正确;当a=1.25b时,除将NaOH完全反应生成Na2CO3外,剩余的CO2会继续与Na2CO3反应,发生的离子方程式为5OH-+4CO23HC+C+H2O,故B正确;
化学式
电离常数(25 ℃)
HClO
Ki=3.0×10-8
H2CO3
K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11
A.c(H+)=1×10-14mol·L-1的溶液:K+、Na+、Al、S2
B.上表提供的数据下:HClO、HC、ClO-、C
C.能与Al反应生成H2的溶液:N、Ca2+、N、I-
D.中性溶液中:C、Na+、S、Al
【解析】选A。由c(H+)=1×10-14 mol·L-1可知溶液呈碱性,A项离子可大量共存;由表中数据可知,酸性强弱顺序是H2CO3>HClO>HC,因此HClO+CClO-+ HC,B项不能大量共存;能与Al反应生成H2的溶液可能是强酸性溶液也可能是强碱性溶液,当溶液呈强酸性时N具有氧化性,不能产生H2,且H+、N和I-会发生氧化还原反应,而当溶液呈强碱性时,N不能大量存在,C项不能大量共存;C、Al只能大量存在于碱性溶液中,D项不能共存。
3.无色溶液中含有:①Na+、②B、③Cl-、④Br-、⑤S、⑥S、⑦F中的一种或几种,依次进行下列实验,且每步所加试剂均过量,观察到的现象如下:
步骤
操作
现象
Ⅰ
用pH试纸检验
溶液的pH大于7
Ⅱ
向溶液中滴加氯水,再加入CCl4振荡,静置
CCl4层呈橙红色
Ⅲ
取Ⅱ的上层溶液,加入Ba(NO3)2溶液和稀硝酸
有白色沉淀产生
Ⅳ
将Ⅲ过滤,向滤液中加入AgNO3溶液和稀硝酸
有白色沉淀产生
根据上述实验现象,判断以下结论中正确的是 ( )
A.肯定含有的离子是①④⑤
B.肯定没有的离子是②⑤⑦
C.可能含有的离子是①②⑥
D.不能确定的离子是①③⑥
【解析】选A。根据步骤Ⅰ,该溶液呈碱性,在碱性的无色溶液中,一定不存在Fe2+,该溶液是强碱弱酸盐溶液,所以一定存在S,则一定不存在Ba2+,溶液呈电中性,所以溶液中的阳离子只能是Na+;步骤Ⅱ说明该溶液中一定存在Br-,氯气与Br-反应生成溴单质,溴单质在四氯化碳中的颜色是橙红色;步骤Ⅲ不能说明有S存在,因为该溶液中一定存在S,加入氯水后会将S氧化为S,与Ba(NO3)2反应生成BaSO4沉淀;步骤Ⅳ不能确定Cl-的存在,因为加入的氯水中含有Cl-,因此一定存在的离子是①④⑤,一定不存在的离子是②⑦,不能确定的离子是③⑥。
4.(2019·全国卷Ⅰ)固体界面上强酸的吸附和离解是多相化学在环境、催化、材料科学等领域研究的重要课题。下图为少量HCl气体分子在253 K冰表面吸附和溶解过程的示意图。下列叙述错误的是 ( )
A.冰表面第一层中,HCl以分子形式存在
B.冰表面第二层中,H+浓度为5×10-3 mol·L-1(设冰的密度为0.9 g·cm-3)
C.冰表面第三层中,冰的氢键网络结构保持不变
D.冰表面各层之间,均存在可逆反应HClH++Cl-
【解析】选D。由图可知,在冰表面第一层中,HCl分子并没有电离,以分子形式存在,A正确;第二层中,Cl-与H2O的比值是10-4∶1,由于HCl是强酸,所以H+浓度与氯离子浓度相等,假设氢离子的物质的量为10-4 mol,则水的物质的量为1 mol,则水的体积为=20 mL,故氢离子的浓度为=5×10-3 mol·L-1,B正确;冰表面第三层中,由于是以晶体的形式存在,所以冰的氢键网络结构保持不变,C正确;在第二层,主要以溶液形式存在,所以第二层全部电离,不会存在可逆反应,D不正确。
二、非选择题
5.(2019·包头模拟)有一包白色粉末,可能含有
①NaHSO4、②KHCO3、③Ba(NO3)2、④CaCl2、⑤NaNO3、⑥MgSO4中的一种或几种。
实验步骤如下:
①取少量固体投入水中,既有气体生成,又有沉淀产生。
②过滤,取少量滤液加AgNO3溶液,无沉淀产生。
③再取少量滤液,加入足量NaOH溶液,也无沉淀产生。
(1)推断白色粉末中一定有________,一定没有________,不能确定的是________(填序号)。
(2)请写出实验步骤①中产生气体的离子方程式: ________________。
(3)请写出实验步骤①中产生沉淀的离子方程式: ________________。
【解析】①取少量固体投入水中,既有气体生成,又有沉淀产生,说明含有硫酸氢钠和碳酸氢钾,可能含有硝酸钡或氯化钙。②过滤,取少量滤液加AgNO3溶液,无沉淀产生,说明不含有氯化钙,则一定含有硝酸钡。③再取少量滤液,加入足量NaOH溶液,也无沉淀产生,说明不含硫酸镁。(1)根据分析可知一定含有硫酸氢钠、碳酸氢钾和硝酸钡,肯定不含氯化钙和硫酸镁,不能确定是否含有硝酸钠。(2)步骤①中产生气体是碳酸氢钾和硫酸氢钠反应,即碳酸氢根离子和氢离子反应生成水和二氧化碳,离子方程式为H++HCH2O+CO2↑。(3)溶液中钡离子和硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀,离子方程式为 Ba2++SBaSO4↓。
答案:(1)①②③ ④⑥ ⑤
(2)H++ HCH2O+CO2↑
(3)Ba2++ SBaSO4↓
【加固训练】
(2019·沈阳模拟)1 L某混合溶液,可能含有的离子如下表:
阳离子
H+、K+、Mg2+、Al3+、N、Fe2+、Fe3+
阴离子
Cl-、Br-、I-、C、Al
(1)向该溶液中逐滴加入c mol·L-1 NaOH溶液,产生沉淀的物质的量(n)与加入NaOH溶液的体积(V)的关系如图所示。则该溶液中一定含有的离子是________。
(2)根据图象数据计算a=________mL。
(3)经检测,该溶液中还含有大量的Cl-、Br-、I-,若向1 L该混合溶液中通入一定量的Cl2,溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量与通入Cl2的体积(标准状况)的关系如下表所示,分析后回答下列问题:
Cl2的体积
(标准状况)
2.8 L
5.6 L
11.2 L
n(Cl-)
1.25 mol
1.5 mol
2 mol
n(Br-)
1.5 mol
1.4 mol
0.9 mol
n(I-)
x mol(x≠0)
0
0
①当通入Cl2的体积为5.6 L时,溶液中发生反应的离子方程式为___________。
②原溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量浓度之比为______。
③x=________mol。
【解析】(1)由上述分析可以知道,一定存在H+、Al3+、N;
(2)由离子反应方程式:Al3++3OH-Al(OH)3↓,Al(OH)3 +OH-Al+2H2O,即生成氢氧化铝沉淀需要的氢氧化钠是沉淀溶解需要氢氧化钠的3倍,即3-1=3(a-6),解得a=20/3;
(3)2.8 L氯气的物质的量为2.8 L÷22.4 L·mol-1=0.125 mol,通入0.125 mol氯气时溶液中有I-,所以Br-没有参加反应,所以溶液中n(Br-)=1.5 mol,溶液中氯离子为通入氯气生成的和原来溶液中存在的,由氯原子守恒得,原来n(Cl-)=
1.25 mol-0.125 mol×2=1 mol;5.6 L氯气的物质的量为5.6 L÷22.4 L·mol-1
=0.25 mol,通入0.25 mol氯气时溶液中没有I-,则碘离子完全反应,且n(Br-)=
1.4 mol,说明有0.1mol溴离子参加反应,则碘离子完全反应,根据转移电子相等得n(I-)=0.25 mol×2-0.1 mol=0.4 mol。
①根据以上分析知,当通入氯气的体积为5.6 L时,有碘离子和氯气反应、溴离子与氯气反应,且两者的反应比例为4∶1,所以溶液中发生反应的离子方程式为 5Cl2+8I-+2Br-4I2+10Cl-+Br2;
②通过以上分析知,n(Cl-)=1mol、n(Br-)=1.5 mol、n(I-)=0.4 mol,溶液体积相同,其物质的量之比等于浓度之比,原溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量浓度之比为1∶1.5∶4=10∶15∶4;
③2.8 L氯气的物质的量为2.8 L÷22.4 L·mol-1=0.125 mol,通入0.125 mol氯气消耗I-的物质的量为0.125 mol×2=0.25 mol,原溶液中I-的物质的量为
0.4 mol,所以x=0.4 mol-0.25 mol=0.15 mol。
答案:(1)H+、Al3+、N (2)20/3(或者6.7)
(3)①5Cl2+8I-+2Br-4I2+10Cl-+Br2
②10∶15∶4 ③0.15
6.某实验室模拟以工业用菱铁矿(FeCO3)(含碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3])为原料制取纯净的FeCO3和氯化铜晶体(CuCl2·2H2O)的生产流程如图:
(1)盐酸溶解矿物样品时可能发生反应的离子方程式:
_________________、 _________________。
(2)写出向溶液A中加入NaClO的离子方程式:
__________________________________________________。
(3)处理滤液D时,除产生沉淀外,还产生无色气体,写出该反应的离子方程式:
____________________________________________。
【解析】(1)菱铁矿中含有FeCO3和Cu2(OH)2CO3,二者均能与HCl发生反应,离子方程式分别为FeCO3+2H+Fe2++H2O+CO2↑、Cu2(OH)2CO3+4H+2Cu2++CO2↑+3H2O。(2)溶液A中含有Fe2+,能与ClO-在酸性条件下发生氧化还原反应,离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+2Fe3++Cl-+H2O。(3)滤液D中含有Fe2+,能与HC发生反应生成FeCO3,放出CO2,反应的离子方程式为Fe2++2HCFeCO3↓+CO2↑+H2O。
答案:(1)FeCO3+2H+Fe2++CO2↑+H2O
Cu2(OH)2CO3+4H+2Cu2++CO2↑+3H2O
(2)2Fe2++ClO-+2H+2Fe3++Cl-+H2O
(3)Fe2++2HCFeCO3↓+CO2↑+H2O
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