2020版新一线高考化学（人教版）一轮复习教学案：第2章第3节 离子检验与推断
展开第三节 离子检验与推断
考纲定位 | 核心素养 |
1.掌握常见离子的检验方法。 2.根据离子反应的条件，分析离子共存和推断离子的存在。 | 1.证据推理——根据离子反应的条件，会分析离子是否共存和离子存在的推断。 2.科学探究——根据离子的性质，探究离子的检验方法。 |
考点一| 离子的共存
1．复分解反应型
(1)生成难溶物或微溶物的离子不能大量共存
阳离子 | 不能大量共存的阴离子 |
Ba2＋、Ca2＋、Pb2＋、Ag＋ | CO、SO、SO、SiO、PO |
Cu2＋、Fe2＋ | OH－、S2－、CO、SiO |
Mg2＋、Zn2＋ | OH－、CO、AlO、SiO |
H＋ | SiO、AlO |
(2)生成气体及挥发性物质的离子不能大量共存
离子 | 不能大量共存的离子 |
H＋ | S2O、SO、HSO、CO、HCO、S2－、HS－ |
OH－ | NH |
(3)生成难电离物质(水、弱酸、一水合氨等)
H＋与CH3COO－、CO、S2－、SO、ClO－等生成弱酸不能大量共存；OH－与NH(稀溶液)生成弱碱不能大量共存；H＋与OH－生成水不能大量共存。
2．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。
氧化性离子 | 还原性离子 |
ClO－、MnO(H＋)、 NO(H＋)、Fe3＋、Cr2O、 FeO | Fe2＋(可与Fe3＋共存)、 S2－、I－、SO、HS－、HSO |
3.水解相互促进型
(1)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：
①Al3＋与CO、HCO、S2－、HS－、AlO、SiO。
②Fe3＋与CO、HCO、AlO、SiO。
(2)NH与CH3COO－、CO、HCO、S2－等能发生相互促进的水解反应，但不完全，仍能大量共存。
4．络合反应型
离子间因发生络合反应而不能大量共存，常见的反应有(1)Fe3＋与SCN－因生成Fe(SCN)3而不能大量共存。
(2)Ag＋与NH3·H2O因生成[Ag(NH3)2]＋而不能大量共存。
[深度归纳] 常见限定条件的分析
(1)溶液无色说明溶液中不存在大量的Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋、MnO、Fe(SCN)2＋、Cr2O、CrO等。
(2)常见表示溶液呈酸性的描述
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；④c(H＋)＝0.1 mol·L－1的溶液。
(3)常见表示溶液呈碱性的描述
①常温下pH＝14的溶液；②使pH试纸变蓝的溶液；③使酚酞变红的溶液；④c(OH－)＝0.1 mol·L－1的溶液。
(4)常见表示溶液既可能呈酸性又可能呈碱性的描述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。
(5)溶液中含有NO(H＋)、ClO－、MnO、H2O2、Fe3＋，说明溶液具有强氧化性。
(6)溶液中含有S2－、SO、I－、Fe2＋、SO2，说明溶液具有还原性。
(7)溶液中含有HCO、HSO、HS－时溶液不能呈强酸或强碱性。HCO、HS－可存在于弱碱性溶液中，HSO可存在于弱酸性溶液中。
(8)Fe3＋或Al3＋在中性条件不能大量共存。
指出下列离子组不能大量共存的原因。
(1)Na＋、OH－、SO、Fe3＋______________________________________。
(2)K＋、Mg2＋、I－、ClO－_______________________________________。
(3)含有大量Fe3＋的溶液：Na＋、SCN－、Cl－、I－_______________________
___________________________________________________________。
(4)含有大量NO的溶液：H＋、Fe2＋、Cl－、SO______________________
___________________________________________________________。
(5)使pH试纸显蓝色的溶液中：Cu2＋、NO、Fe3＋、SO
___________________________________________________________。
(6)与铝粉反应放出氢气的无色溶液中：NO、Al3＋、Na＋、SO___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(7)pH＝0的溶液中：Al3＋、NH、Ca2＋、ClO－______________________
___________________________________________________________。
答案：(1)Fe3＋与OH－反应生成沉淀
(2)I－能被ClO－氧化
(3)Fe3＋与SCN－发生络合反应，Fe3＋与I－发生氧化还原反应
(4)NO在酸性条件下氧化Fe2＋
(5)Cu2＋、Fe3＋与OH－反应生成沉淀
(6)溶液可能呈碱性也可能呈酸性，NO在酸性溶液中与铝粉反应不能放出氢气，Al3＋在碱性溶液中不能大量共存
(7)ClO－与H＋生成弱电解质HClO
⊙考法☆ 溶液中离子共存的判断
(2019·上饶模拟)下列各组离子在指定的溶液中，能大量共存的是( )
①酸性溶液中：Fe2＋、Al3＋、NO、Cl－、I－
②pH＝13的溶液：Na＋、CO、SO、AlO、S2－
③水电离出来的c(H＋)＝10－13 mol·L－1的溶液：NH、K＋、NO、S2O
④加入铝片能放出H2的溶液：Na＋、HCO、Cu2＋、SO
⑤弱碱性溶液中：Na＋、K＋、Cl－、HCO
A．①② B．②③
C．②④⑤ D．②⑤
D [①酸性条件下Fe2＋、I－、NO发生氧化还原反应，则一定不能共存，故①错误；②pH＝13的溶液显碱性，该组离子在碱性条件下不反应，则能共存，故②正确；③水电离出来的c(H＋)＝10－13 mol·L－1的溶液，为酸性或碱性溶液，碱性溶液中OH－与NH结合生成弱电解质，酸性溶液中H＋与S2O发生氧化还原反应，则不能共存，故③错误；④加入铝片能放出H2的溶液，为酸或强碱溶液，HCO既能与酸反应又能与碱反应，则一定不能共存，故④错误；⑤HCO水解呈弱碱性，HCO在弱碱性溶液中可共存。]
考点二| 常见离子的检验
1．一般离子的检验
离子 | 试剂 | 现象 | 注意 |
Cl－、Br－、I－ | AgNO3溶液和稀硝酸 | AgCl(白色)、AgBr(淡黄色)、AgI(黄色) | — |
NH | 浓NaOH溶液和湿润的红色石蕊试纸 | 产生有刺激性气味的气体，且气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 | 加热 |
Fe3＋ | NaOH溶液 | 红褐色沉淀 | — |
KSCN溶液 | 溶液呈红色 | — | |
SO | 稀硫酸和品红溶液 | 产生有刺激性气味的气体，且气体能使品红溶液褪色 | HSO有干扰 |
Na＋、K＋ | Pt(Fe)丝和稀盐酸 | 火焰分别呈黄色、紫色 | K＋要透过蓝色钴玻璃片观察焰色 |
Mg2＋ | NaOH溶液 | 产生白色沉淀 | — |
Al3＋ | NaOH溶液 | 产生白色沉淀，NaOH过量沉淀又溶解 | NaOH溶液逐滴滴加至过量 |
Cu2＋ | NaOH溶液 | 产生蓝色沉淀 | — |
提醒：Br－、I－的其他检验方法
(1)Br－：氯水和CCl4，分层和下层为橙红色现象。
(2)I－：氯水和CCl4，分层和下层为紫红色现象；或氯水和淀粉，溶液变蓝。
2．三种常考离子的检验与干扰排除
(1)SO的检验
①检验方法
②排除干扰
Ag＋的干扰 | 先用盐酸酸化，能防止Ag＋干扰 |
CO、SO的干扰 | 因为BaCO3、BaSO3也是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀不同的是这些沉淀能溶于盐酸中，因此检验SO时，必须用盐酸酸化(不能用HNO3、H2SO4酸化) |
注意：所用的钡盐不能用Ba(NO3)2溶液，因为在酸性条件下，SO、HSO会被溶液中的NO(H＋)氧化成SO，从而得出错误结论。
(2)CO的检验
①检验方法
②排除干扰
HCO的干扰 | 若被检液中不含CO而含有HCO，则加入CaCl2(或BaCl2)溶液时不会产生白色沉淀，故可用CaCl2(或BaCl2)溶液排除干扰 |
SO的干扰 | 因为CaSO3与CaCO3一样，也是白色沉淀，且CaSO3也能与盐酸反应产生使澄清石灰水变浑浊的气体(SO2)，但SO2是有刺激性气味的气体，故可用无色无味来排除SO的干扰 |
(3)Fe2＋的检验
①溶液中只含Fe2＋：可用KSCN溶液和氯水检验。
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－也能使酸性KMnO4溶液褪色，Cl－能形成干扰。
⊙考法☆ 离子检验实验方案的设计与评价
1．(2018·湖北四校二模)某研究性学习小组欲分析某矿石的主要成分，粉碎后将其溶于过量稀盐酸充分反应，过滤后用所得滤液进行如下实验，下列说法正确的是( )
A．取少量滤液向其中滴加少量Na2CO3溶液，无白色沉淀，说明矿石中一定不含Ca2＋
B．取少量滤液向其中滴加过量BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明矿石中含有SO
C．取少量滤液向其中滴加过量的氨水，白色沉淀逐渐增多，然后渐渐溶解，说明矿石中含有Al3＋
D．取少量滤液向其中先通入少量Cl2，再滴加KSCN溶液，溶液变红色，说明矿石中一定含有Fe2＋
B [选项A中因盐酸过量，加入的少量Na2CO3溶液应先和H＋反应，即使有Ca2＋存在，也不会产生白色沉淀，A项错误；选项B中加入过量BaCl2溶液能产生白色沉淀，说明含有SO，B项正确；选项C中氨水不能溶解Al(OH)3，C项错误；选项D中应先加入KSCN溶液，溶液无现象，再加入氯水，如变红色，说明含有Fe2＋，D项错误。]
2．按要求回答下列问题：
(1)Na2SO3在空气中容易变质，检验样品Na2SO3是否变质（试剂任选）。简要说明实验操作、现象和结论：_____________________________
___________________________________________________________。
(2)榴石矿石可以看作CaO、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成。试设计实验证明榴石矿中含有FeO(试剂任选，说明实验操作与现象)_____________________
___________________________________________________________。
答案：(1)取少量Na2SO3样品溶于足量稀盐酸，静置，取上层溶液(或过滤，取滤液)于一试管中，滴加BaCl2溶液，若产生白色沉淀则说明含有Na2SO4杂质即Na2SO3变质(合理即可)
(2)取矿石少许，加稀硫酸充分反应后，向其中滴加酸性高锰酸钾溶液，若紫色褪去，证明矿石中含有FeO(不能加盐酸溶解)或取矿石少许，加稀硫酸充分反应后，向上层溶液中加K3[Fe(CN)6]溶液，若溶液中生成蓝色沉淀，则证明矿石中含FeO
实验操作(取少量或适量待检溶液，加入……试剂，再加入……试剂)
⇓
现象描述(①溶液由……变为……，②若有……生成，③若没有……)
⇓
得出结论(如“若……说明……，若……说明……”)
课堂反馈 真题体验
1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)(2017·全国卷Ⅱ)向2 mL 0.1 mol·L－1的FeCl3溶液中加足量铁粉，振荡，加1滴KSCN溶液，发现黄色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变，说明Fe的还原性强于Fe2＋。( )
(2)(2017·江苏高考)向久置的Na2SO3溶液中加入足量BaCl2溶液，出现白色沉淀；再加入足量稀盐酸，部分沉淀溶解，说明部分Na2SO3被氧化。( )
(3)(2016·四川高考)将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明该溶液中一定含有CO。( )
(4)(2016·四川高考)向某食盐溶液中滴加淀粉溶液，溶液颜色不变，说明该食盐中一定没有添加碘酸钾。( )
答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)×
2．(2016·全国卷Ⅱ，T12)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
C [A项中，NaHCO3、Al(OH)3加入足量水中，NaHCO3溶解，Al(OH)3不溶解；加入稀盐酸，固体全部溶解，且有气泡产生；NaHCO3、Al(OH)3均能与H2SO4反应，最后不会有固体剩余；B项中，NaHCO3溶于水，AgCl不溶于水，加入足量稀盐酸，AgCl仍不溶解；C项中Na2SO3溶于水，BaCO3不溶于水，BaCO3能溶于稀盐酸：BaCO3＋2HCl===BaCl2＋H2O＋CO2↑，Na2SO3、BaCO3均能与稀硫酸反应：Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O、BaCO3＋H2SO4===BaSO4↓＋H2O＋CO2↑；D项中，CuSO4和Na2CO3都能溶于稀硫酸。]
