2021年高考化学一轮复习讲义 第2章 专项提能特训2 离子反应的实际应用
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1．(2020·山东济宁统考)某试液中只能含有K＋、NH、Fe2＋、Al3＋、Cl－、SO、CO、AlO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．原试液中存在NH、Fe2＋、Cl－、SO
B．滤液X中大量存在的阳离子有NH、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－
答案 A
解析 加入过量稀硫酸无明显变化，说明不含CO，不含AlO；加入硝酸钡有气体生成，由于已经加入了硫酸，NO在酸性条件下具有强氧化性，说明有Fe2＋存在且被氧化，沉淀A为BaSO4；加入NaOH有气体，说明存在NH，沉淀B为氢氧化铁沉淀；通入少量CO2产生沉淀，溶液呈碱性，且存在Ba2＋，沉淀C为BaCO3。因为存在的离子浓度均为0.1 mol·L－1，则原试液中只能含有NH、Fe2＋、Cl－、SO才能保证电荷守恒，K＋必然不能存在。由上述分析可知，A项正确；滤液X中大量存在的阳离子有NH、Fe3＋和Ba2＋，B项错误；沉淀C为BaCO3，C项错误；原试液中不含Al3＋，D项错误。
2．(2019·原创冲刺卷二)A、B两种溶液分别含有下列十种离子中的各不相同的五种：H＋、Al3＋、Na＋、Cu2＋、NO、OH－、SO、CO、SO、Cl－。下列判断正确的是( )
A．若A溶液为无色溶液，则A溶液中可能含有：H＋、Al3＋、Cl－、SO、NO
B．若A溶液有强还原性，则B溶液中可能含有：H＋、Cu2＋、Al3＋、Cl－、NO
C．若B溶液呈强碱性，则A溶液中可能含有：H＋、Al3＋、Na＋、Cu2＋、NO
D．若B溶液有强氧化性且各离子浓度相同，则B溶液可能含有：H＋、Al3＋、Cu2＋、NO、SO
答案 B
解析 若A溶液为无色溶液且含有H＋、Al3＋、Cl－、SO、NO，则B溶液一定含有Cu2＋、OH－、CO等，Cu2＋与OH－、CO等反应不能大量共存，A错误；若A溶液有强还原性，则A溶液中含有SO，SO与H＋、Cu2＋、Al3＋、NO(H＋)不共存，这些离子都存在于B溶液中，B正确；若A溶液中含有H＋、Al3＋、Na＋、Cu2＋、NO五种离子，由于A、B含有各不相同的五种离子，则B溶液中没有阳离子，C错误；B溶液有强氧化性且各离子浓度相同，则B溶液中含有H＋、NO(显强氧化性)，若B溶液中含有H＋、Al3＋、Cu2＋、NO、SO(浓度相等)，则B溶液中正电荷数目比负电荷数目多，溶液不显电中性，D错误。
3．某溶液中可能存在Br－、CO、SO、Al3＋、I－、Mg2＋、Na＋七种离子中的某几种。现取该溶液进行实验，得到如下现象：
①向溶液中滴加足量氯水后，溶液变橙色，且有无色气泡冒出；②向所得橙色溶液中加入足量BaCl2溶液，无沉淀生成；③向所得溶液中继续滴加淀粉溶液，溶液不变蓝色。
已知：5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3
据此可以判断：该溶液肯定不存在的离子组是( )
A．Al3＋、Mg2＋、SO B．Mg2＋、CO、I－
C．Al3＋、SO、I－ D．Al3＋、Br－、SO
答案 A
解析 根据①可判断溶液中有Br－和CO，根据离子共存原则，不存在Al3＋、Mg2＋；根据②可判断溶液中无SO；根据③不能确定是否含有I－，因为在①中氯水可能把I－氧化成IO，致使溶液不变蓝色。
4．(2020·威海高三上学期调研)5种固体物质A、B、C、D、E由表中不同的阴阳离子组成，它们均易溶于水。
阳离子 | Na＋ | Al3＋ | Fe3＋ | Cu2＋ | Ba2＋ |
阴离子 | OH－ | Cl－ | CO | NO | SO |
分别取它们的水溶液进行实验，结果如下：
① A溶液与C溶液混合后产生蓝色沉淀，向该沉淀中加入足量稀HNO3沉淀部分溶解，剩余白色固体；
②B溶液与E溶液混合后产生红褐色沉淀，同时产生大量气体；
③少量C溶液与D溶液混合后产生白色沉淀，过量C溶液与D溶液混合后无现象；
④B溶液与D溶液混合后无现象；
⑤将38.4 g Cu片投入装有足量D溶液的试管中，Cu片不溶解，再滴加1.6 mol·L－1 H2SO4，Cu片逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现。
(1)据此推断A、B、C、D、E的化学式：A________；B________；C________；D________；E________。
(2)写出步骤②中发生反应的离子方程式：__________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)写出步骤⑤中发生反应的离子方程式：__________________________________________
______________________________________________________________________________。
若要将Cu片完全溶解，至少加入稀H2SO4的体积是________mL。
答案 (1)CuSO4 FeCl3 Ba(OH)2 Al(NO3)3 Na2CO3
(2)2Fe3＋＋3CO＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋3CO2↑
(3)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 500
解析 本题主要考查离子反应。
①蓝色沉淀是氢氧化铜，白色固体是硫酸钡，据此判断A和C是硫酸铜和氢氧化钡；
②在剩余阳离子中只有Na＋可以与CO结合，红褐色沉淀是氢氧化铁，气体是二氧化碳，B和E中一种是碳酸钠，另一种物质是铁盐；
③说明C是氢氧化钡，D是铝盐，相应地A是硫酸铜；
④说明B是铁盐，E是碳酸钠；
⑤说明D是硝酸铝，相应地B是氯化铁。
(1)A、B、C、D、E的化学式分别为CuSO4、FeCl3、Ba(OH)2、Al(NO3)3、Na2CO3。
(2)步骤②中Fe3＋与CO的水解相互促进，发生反应的离子方程式：2Fe3＋＋3CO＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋3CO2↑。
(3)步骤⑤中稀硝酸与铜发生反应，反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。38.4 g Cu的物质的量为0.6 mol，消耗1.6 mol H＋，需要0.8 mol H2SO4，因此，若要将Cu片完全溶解，至少加入稀H2SO4的体积是＝0.5 L＝500 mL。
5．为了充分利用铜资源，某工厂利用废旧黄铜灰(含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe2O3、SiO2等)制取金属铜并得到副产物锌盐，其生产流程如下：
(1)滤渣1的主要成分为________。稀硫酸溶解黄铜灰的过程中，Cu是否参与了反应？如果参与了，请写出该反应的离子方程式；如果没有参与反应，请写出理由： _____________
______________________________________________________________________________。
(2)滤渣1及滤渣2与浓硫酸反应的步骤中存在缺陷，可将实验改进为先让滤渣与______反应，产物再溶于稀硫酸。这样改进的优点是____________________________________________。
(3)写出滤液3与H2O2反应的离子方程式：_________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案 (1)Cu和SiO2 Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)O2 避免产生有毒气体SO2污染环境，同时减少了硫酸的用量(其他合理答案均可)
(3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
解析 (1)黄铜灰中不与稀硫酸反应的物质是Cu和二氧化硅，所以加入稀硫酸过滤后的滤渣1的主要成分是单质铜和二氧化硅。黄铜灰中有氧化铁，与稀硫酸反应得到Fe3＋，单质铜可以与其反应，离子方程式为Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋(因为氧化铁少量，所以最后一定剩余单质铜，滤渣1中应该有单质铜)。
(2)滤渣2主要含单质铜和铁，滤渣1主要含单质铜和二氧化硅，加入浓硫酸发生反应，将单质铁和铜转化为盐溶液，滤渣3为二氧化硅。此步反应中最大的问题是生成了污染性气体二氧化硫，所以应该先通入氧气氧化，将金属单质氧化为金属氧化物，再与稀硫酸反应。同时这样操作可以减少硫酸的用量(因为用浓硫酸时，一部分硫酸转化为二氧化硫，而使用稀硫酸时，所有的硫酸都转化为硫酸盐)。
(3)在滤液3中加入稀硫酸和过氧化氢的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，所以该反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
6．碳酸钠在轻工、建材、纺织、国防、医药等工业中有重要的应用。工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Cl－和SO等杂质，提纯工艺线路如下：
碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如图所示：
请回答下列问题：
(1)试剂A是________，“母液”中除了含有Na＋、CO、OH－外，还含有________等离子，过滤要“趁热”的目的是________。
(2)检验试剂级Na2CO3中Cl－和SO是否除尽，选用的试剂及加入的先后次序是___(填字母)。
a．HCl、BaCl2、AgNO3
b．AgNO3、HNO3、Ba(NO3)2
c．HNO3、Ba(NO3)2、AgNO3
d．AgNO3、HCl、BaCl2
答案 (1)氢氧化钠溶液(或NaOH溶液) Cl－、SO(H＋) 提高Na2CO3·H2O的含量 (2)c
解析 (1)试剂A是氢氧化钠溶液，“母液”中除了含有Na＋、CO、OH－外，还含有Cl－、SO等离子，过滤要“趁热”的目的是提高Na2CO3·H2O的含量。
(2)检验试剂级Na2CO3中Cl－和SO是否除尽，需要用硝酸除去CO，防止生成Ag2CO3和BaCO3带来干扰，再加入过量Ba(NO3)2检验并除尽SO，最后加入AgNO3检验Cl－，所以选用的试剂及加入的先后次序是c。
