2021高考化学鲁科版一轮复习教师用书第二章第4课时　离子共存、离子的检验与推断

第4课时　离子共存、离子的检验与推断

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考点一　离子共存

1.离子不能大量共存的五种常见类型

(1)生成难溶物或微溶物

(2)生成难电离的物质(如弱酸、弱碱)

H+与OH-、CH3COO-、、S2-、、、CN-、、、[Al(OH)4]-、、HS-、、、等弱酸根离子不能大量共存;

OH-与H+、、HS-、、、及Mg2+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Al3+、等弱碱的阳离子不能大量共存。

(3)水解相互促进

常见的因发生相互促进的水解反应而不能大量共存的离子如下:

Al3+与、、S2-、HS-、[Al(OH)4]-、;

Fe3+与、、[Al(OH)4]-、。

(4)络合反应

离子间因发生络合反应而不能大量共存的离子如下:

Fe3+与SCN-因生成Fe(SCN)3而不能大量共存。

Ag+与NH3·H2O因生成[Ag(NH3)2]+而不能大量共存。

(5)氧化还原型

具有较强氧化性的离子与具有较强还原性的离子,会发生氧化还原反应而不能大量共存。

2.离子共存判断的“三大步骤”

第一步:“细审题干关键点”

(1)注意“一定大量共存”“可能大量共存”“不能大量共存”“因发生氧化还原反应而不能大量共存”等关键点。

(2)注意“透明溶液”意味着无难溶物和微溶物,但并不意味着溶液无色。

第二步:“分析限制条件”

(1)常见表示溶液呈酸性的表述

①常温下,pH=1的溶液;

②使pH试纸变红的溶液;

③使甲基橙呈红色的溶液;

④与镁粉反应放出氢气的溶液;

⑤c(OH-)=1×10-14 mol·L-1的溶液或c(OH-)/c(H+)<1的溶液。

(2)常见表示溶液呈碱性的表述

①常温下pH=14的溶液;

②使pH试纸变蓝的溶液;

③使酚酞溶液变红的溶液;

④c(H+)=1×10-14 mol·L-1的溶液;

⑤通入NH3或加入Na2O2的溶液。

(3)常见表示溶液既能呈酸性也能呈碱性的表述

①与铝粉反应放出氢气的溶液;

②常温下水电离出的c(OH-)=1×10-12 mol·L-1的溶液;

③与NH4HCO3反应能产生气体的溶液。

(4)无色溶液:不含有Cu2+、Fe3+、Fe2+、等。

第三步:“注意特殊情况”

(1)S2-与在碱性条件下可以共存,但在酸性条件下则会发生氧化还原反应而不能大量共存。

(2)在碱性和中性环境中没有氧化性,酸性环境中[(H+)]具有氧化性。

(3)ClO-在酸性、中性和碱性环境中均有较强的氧化性。

[名师点拨] 离子共存判断“四个要素”——一(观)颜色 ,二(辨)性质(酸碱性、氧化性),三(查)特殊[①ClO-、② (H+)、③Fe3+(SCN-)],四(析)反应(①复分解型反应、②水解互促型反应、③氧化还原型反应、④络合反应)。

题型一　非氧化还原反应类离子共存

[典例1] (2014·山东卷改编)下列有关溶液组成的描述合理的是(　　)

A.无色溶液中可能大量存在Al3+、、Cl-、S2-

B.酸性溶液中可能大量存在Na+、CH3COO-、、Cl-

C.弱碱性溶液中可能大量存在Na+、K+、Cl-、

D.中性溶液中可能大量存在Fe3+、K+、Cl-、

解析:Al3+与S2-可发生水解相互促进的反应而不能大量共存,A项错误;酸性溶液中存在H+,H+与CH3COO-不能大量共存,B项错误; 水解可使溶液呈弱碱性,弱碱性溶液中可以含有大量,C项正确;Fe3+在中性溶液中因发生强烈水解而不能大量存在,D项错误。

答案:C

[对点精练1] (2019·北京牛栏山期中)常温下,下列各组离子在指定溶液中可能大量共存的是(　D　)

A.由水电离产生的c(OH-)=1×10-12 mol/L的溶液中: 、K+、Na+、

B.含有大量Fe3+的溶液中:Al3+、OH-、Br-、Na+

C.pH=0的溶液中:Na+、K+、S2-、

D.能使酚酞变红色的溶液中:Na+、Ba2+、Cl-、Br-

解析:由水电离产生的c(OH-)=1×10-12 mol/L的溶液可能是强酸,也可能是强碱溶液,在强酸性和强碱性溶液中都不能大量共存,A错误;含有大量Fe3+的溶液中Fe3+、Al3+与OH-不能大量共存,B错误;pH=0 的溶液呈酸性,S2-、在强酸性溶液中不能大量共存,C错误;能使酚酞变红色的溶液呈碱性,碱性溶液中Na+、Ba2+、Cl-、Br-可以大量共存,D正确。

[对点精练2] (2019·福建莆田期中)常温下,下列各组离子在指定溶液中可能大量共存的是(　A　)

A.c(OH-)/c(H+)=1×1014的溶液中:K+、Na+、I-、

B.水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1的溶液中:Ca2+、Ba2+、Cl-、

C.加入铝粉能放出氢气的溶液中:Ba2+、Cl-、Fe3+、

D.c()=0.1 mol·L-1的溶液中:Ca2+、、、H+

解析:c(OH-)/c(H+)=1×1014的溶液中c(OH-)=1 mol·L-1,溶液呈碱性,K+、Na+、I-、互不反应,能够大量共存,故A正确;在由水电离产生的H+浓

度为 1×10-13 mol·L-1的溶液中,水的电离受到抑制,则溶液为强酸性或强碱性,在强酸性和强碱性溶液中都不能大量存在,故B错误;加入铝粉能放出氢气的溶液可能为酸溶液,也可能为碱溶液,在酸性条件下有强氧化性,与铝反应不生成氢气,在碱性条件下Fe3+不能大量共存,故C错误;c()=0.1 mol·L-1的溶液中,Ca2+、H+与都能反应而不能大量共存,与高锰酸根离子发生氧化还原反应也不能大量共存,故D错误。

题型二　氧化还原反应类离子共存

[典例2] (2018·江苏卷改编)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-1KI溶液:Na+、K+、ClO-、OH-

B.0.1 mol·L-1NaOH溶液:K+、Cl-、、S2-

C.0.1 mol·L-1NaCl溶液:H+、Cu2+、、

D常温下pH=11的溶液中:S2-、K+、、ClO-

解析:ClO-与I-能发生氧化还原反应,A项不符合题意; 、S2-在碱性条件下能共存,B项符合题意;酸性条件下, 能氧化Cl-,C项不符合题意;ClO-具有强氧化性,S2-具有强还原性,两者发生氧化还原反应,D项不符合题意。

答案:B

[对点精练3] (2019·甘肃武威一轮)下列各离子组在溶液中能共存且通入括号中相应气体后,仍能大量存在的是(　D　)

A.Na+、Ba2+、、I-(氯气)

B.Ca2+、、Na+、Cl-(二氧化硫)

C.Fe3+、、、 (氨气)

D.Na+、K+、、Cl-(二氧化碳)

解析:A项中四种离子能共存,通入氯气后能将、I-氧化,故不符合题意;B项中四种离子能共存,通入二氧化硫被硝酸根离子氧化而不能共存,故不符合题

意;C项中Fe3+、之间反应生成沉淀,所以不能共存,故不符合题意;D项中四种离子能共存,通入二氧化碳后也不反应,故符合题意。

考点二　离子的检验与推断

1.离子检验的常用方法

(1)沉淀法

(2)气体法

(3)显色法

2.排除三种离子检验时的“干扰”

(1)的检验

[名师点拨] 所用的钡盐不能用Ba(NO3)2溶液,因为在酸性条件下,、会被溶液中的 (H+)氧化成,从而得出错误结论。

(2)的检验

(3)Fe2+的检验

①溶液中只含Fe2+:可用KSCN溶液和氯水检验,不考虑干扰问题。

②溶液中含Fe2+、Fe3+,不含Cl-时,可加入酸性 KMnO4溶液,溶液褪色,说明溶液中含有Fe2+,不能用KSCN溶液和氯水,原因是Fe3+形成干扰。

③溶液中含有Fe2+、Fe3+、Cl-时,加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液,生成蓝色沉淀,不能用酸性KMnO4溶液,原因是Cl-有还原性,也能使酸性KMnO4溶液褪色,形成

干扰。

[名师点拨] (1)离子检验的表达规范

取样准备…取少量样品溶液于洁净试管中[或取少量样品于洁净试管中,加入少

量水(或酸、碱)溶解]……

　↓

加入试剂…向试管中滴加适(足)量的××溶液[或××和××溶液]……

　↓

描述现象…产生××色沉淀、生成××色××味气体,溶液由××色变成

××色……

　↓

检验结论…则试样中含有××离子[或则试样中不含有××离子]

(2)实验基本操作中“证明沉淀是否洗涤干净”表达规范——取最后一次洗

涤液……

3.离子推断的“四项基本原则”

(1)肯定性原则

根据实验现象推出溶液中肯定存在或肯定不存在的离子(记住几种常见的有色离子:Fe2+、Fe3+、Cu2+、、、)。

(2)互斥性原则

在肯定某些离子存在的同时,结合离子共存规律,否定一些离子的存在(注意题目中的隐含条件,如酸性、碱性、指示剂的颜色变化、与铝反应产生H2、水的电离情况等)。

(3)电中性原则

溶液呈电中性,溶液中有阳离子,必有阴离子,且溶液中阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷总数相等(这一原则可帮助我们确定一些隐含的离子)。

(4)进出性原则

通常是在实验过程中使用,是指在实验过程中反应生成的离子或引入的离子对后续实验的干扰。

题型一　离子检验

[典例1] (2018·浙江11月选考)通过实验得出的结论正确的是(　　)

A.将某固体试样完全溶于盐酸,再滴加BaCl2溶液,出现白色沉淀,则该固体试样中存在

B.将某固体试样完全溶于盐酸,再滴加KSCN溶液,没有出现血红色,则该固体试样中不存在Fe3+

C.在某固体试样加水后的溶液中,滴加NaOH溶液,没有产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体,该固体试样中仍可能存在

D.在某固体试样加水反应后的上层清液中,滴加盐酸出现白色沉淀,再加NaOH溶液沉淀溶解,则该固体试样中存在

解析:可能为其他阴离子,如,A错误;固体可能为Fe2O3和Fe的混合物,B错误;加入NaOH溶液浓度太小或没有加热,生成的NH3没有逸出,C正确;固体中可能存在的离子为[Al(OH)4]-,D错误。

答案:C

[对点精练1] 下列关于离子检验的说法中正确的是(　D　)

A.向某溶液中加入AgNO3溶液,生成白色沉淀,该溶液中一定含有Cl-

B.向某溶液中加入稀盐酸,产生无色气体,则该溶液中一定含有

C.向某溶液中加入NaOH溶液,用蓝色石蕊试纸检验逸出的气体,试纸变红,则该溶液中一定含有

D.向某溶液中加入2滴KSCN溶液,溶液不显红色,再向溶液中加几滴新制的氯水,溶液变为红色,则该溶液中一定含有Fe2+

解析:能与AgNO3溶液生成白色沉淀的离子有多种,除Cl-外还有等,A不正确;能与稀盐酸反应产生无色气体的离子也有多种,除外还有、等,B不正确;检验时要加热,并且要用红色的石蕊试纸,C不正确;D正确。

题型二　离子的推断

[典例2] (2014·浙江卷)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+、、Mg2+、Al3+、、、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:3+8Al+5OH-+2H2O3NH3↑+8

根据以上的实验操作与现象,该同学得出的结论不正确的是(　　)

A.试样中肯定存在、Mg2+、和

B.试样中一定不含Al3+

C.试样中可能存在Na+、Cl-

D.该雾霾中可能存在NaNO3、NH4Cl和MgSO4

解析:由于试样溶液加过量Ba(OH)2溶液得气体1,根据气体1的性质可知原溶液中含;沉淀1加酸沉淀部分溶解,说明原溶液中含Mg2+和,Mg(OH)2沉淀溶于酸中,BaSO4不能溶于酸中;又由在溶液1中通入CO2后得溶液2,加Al和OH-,产生气体2,结合已知信息和气体2的性质,推得原溶液中含有;沉淀2加入酸沉淀溶解并放出气体,说明沉淀2中一定含有BaCO3[CO2与上步过量的Ba(OH)2反应生成],但也可能含有Al(OH)3,若原试样溶液中有Al3+,则在 Ba(OH)2溶液中生成,通入CO2后生成Al(OH)3进入沉淀2中,加酸又被溶解,同时还可能含有Na+和Cl-,由试样溶液中可能含有的离子可知,该雾霾中可能存在NaNO3、NH4Cl和MgSO4,因此A、C、D均正确,B不正确。

答案:B

[对点精练2] 已知:+I2+H2O+2H++2I-,某溶液中可能含有I-、、Cu2+、,向该无色溶液中加入少量溴水,溶液仍呈无色,则下列判断正确的是

(　D　)

A.肯定不含I-      B.肯定不含

C.可能含有      D.可能含有I-

解析:溴首先氧化亚硫酸根离子而后氧化碘离子,溶液仍呈无色说明一定含有亚硫酸根离子,可能含有碘离子,一定不含铜离子,根据电荷守恒可知一定含铵根离子。

[对点精练3] (2019·湘鄂十二校联考)某溶液中可能含有OH-、、[Al(OH)4]-、、、、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盐酸的体积变化如图所示。下列说法正确的是(　C　)

A.原溶液中可能含有Na2SO4、可能不含有

B.原溶液中一定含有的阴离子只有OH-、[Al(OH)4]-、

C.原溶液中含与[Al(OH)4]-的物质的量之比为3∶4

D.a-d>

解析:由图像分析可知,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-,则与氢氧根离子不能共存的Fe3+、Mg2+、Al3+不存在;随后反应生成沉淀并逐渐增大,说明是[Al(OH)4]-、和氢离子反应生成氢氧化铝沉淀和硅酸沉淀,由于[Al(OH)4]- 与发生反应生成氢氧化铝沉淀,则溶液中一定不存在;继续加入盐酸沉淀量不变,消耗盐酸的离子只能是,反应完后继续加入盐酸,沉淀逐渐减小至不再改变,进一步证明沉淀是氢氧化铝和硅酸沉淀,氢氧化铝沉淀溶于盐酸,最后剩余沉淀为硅酸;硫酸根离子不能确定是否存在,故A、B错误;依据图像可知,与碳酸根离子反应的盐酸为2体积, +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,则形成氢氧化铝消耗盐酸体积,[Al(OH)4]-+H+Al(OH)3↓+H2O,H+～Al(OH)3～3H+,原溶液中含有与的物质的量之比为3∶4,故C正确;溶解氢氧化铝消耗的盐酸体积为4体积,假设消耗氯化氢4 mol,则溶解的氢氧化铝为 mol,则溶液中含有 mol [Al(OH)4]-,沉淀 mol [Al(OH)4]-需要HCl mol,a-d对应于

[Al(OH)4]-和消耗的HCl大于 mol,故D错误。