2021高三化学人教版一轮教师用书：第2章第3节离子检验与推断

第三节　离子检验与推断
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要点网络
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。


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－、F－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。
(4)弱酸酸式酸根(如HS－、HCO、HSO、H2PO、HPO、HC2O等)在强酸(H＋)或强碱(OH－)中均不能大量共存。
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。
[补短板]
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)只含弱酸根离子或只含弱碱阳离子在中性溶液中不能大量存在。

指出下列离子组不能大量共存的原因。
(1)在溶液中：Na＋、OH－、SO、Fe3＋___________________。
(2)在溶液中：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

命题点　溶液中离子共存的判断
1．(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。]
2．(2019·精选模拟)下列各组离子在指定的溶液中能大量共存的有________(填序号)。
①＝10－12的溶液中：Na＋、K＋、SiO、CO
②含有大量Fe2＋的溶液中：K＋、Fe3＋、[Fe(CN)6]3－、SO
③无色溶液中：K＋、SO、Cr2O、Na＋
④滴入KSCN溶液显血红色的溶液中：NH、Mg2＋、SO、Cl－
⑤滴加甲基橙试剂显红色的溶液中：Na＋、Fe2＋、Cl－、NO
⑥在c(Fe3＋)＝1 mol·L－1的溶液中：K＋、NH、SCN－、NO
⑦中性溶液中：Al3＋、Fe3＋、SO、ClO
⑧＝1×10－13 mol·L－1的溶液中：NH、Ca2＋、Cl－、NO
[解析]　②中Fe2＋与[Fe(CN)6]3－形成蓝色沉淀；③中Cr2O为橙色；⑤中NO(H＋)氧化Fe2＋；⑥中Fe3＋与SCN－发生络合反应；⑦中Al3＋、Fe3＋水解呈酸性。
[答案]　①④⑧

离子共存的四步分析法




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。
2．两种常考阴离子的检验
(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)
提醒：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

命题点1　常见离子的检验
1．向四支试管中分别加入少量不同的无色溶液进行如下操作，结论正确的是(　　)
选项
操作
现象
结论
A
滴加BaCl2溶液
生成白色
沉淀
原溶液中有SO
B
滴加氯水和CCl4，振荡、静置
下层溶液
显紫色
原溶液中有I－
C
用洁净铂丝蘸取溶液进行焰色反应
火焰呈
黄色
原溶液中有Na＋，无K＋
D
滴加稀NaOH溶液，将湿润红色石蕊试纸置于试管口
试纸不
变蓝
原溶液中无NH
B　[A项，Ag＋干扰；C项，Na＋焰色反应干扰K＋，无法确定溶液中是否含有K＋；D项，没有加热操作，NH无法确定。]
2．某化学兴趣小组在课外活动中，对某一份溶液成分(已知不含其他还原性离子)进行了检测，其中三次检测结果如下表所示：
检测序号
溶液中检测出的离子组合
第一次
KCl、K2SO4、Na2CO3、NaCl
第二次
KCl、AlCl3、Na2SO4、K2CO3
第三次
Na2SO4、KCl、K2CO3、NaCl
则下列说法合理的是(　　)
A．三次检测结果都正确
B．该溶液中的阳离子无法判断
C．为了检验SO，应先加过量稀硝酸后再滴加Ba(NO3)2溶液，观察是否有沉淀现象
D．为了确定是否存在CO，可以向其中滴加CaCl2溶液，观察是否有沉淀现象
C　[Al3＋与CO不能大量共存于溶液中，第二次检测结果不正确，A项错误；因第一次、第三次检测中均有CO，阳离子均只有K＋、Na＋，故溶液中的阳离子可以确定，B项错误；CO也能与Ba2＋结合形成沉淀，先加过量稀硝酸可排除CO的干扰，再加Ba(NO3)2溶液来检验SO，C项正确；CaSO4也可沉淀出来，D项错误。]
命题点2　设计物质检验的实验方案
3．结晶析出Na2S2O3·5H2O，其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。利用所给试剂设计实验，检验产品中是否存在Na2SO4，简要说明实验操作、现象和结论：_____________________________________________________________
___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
已知Na2S2O3·5H2O遇酸易分解：S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O
可供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液。
[答案]　取少量产品溶于足量稀盐酸，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(答案合理即可)
4．已知：5SO＋2IO＋2H＋===I2＋5SO＋H2O
某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2，可能存在I－、IO中的一种或两种。请补充完整检验含碘废水中是否含有I－、IO的实验方案：取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液，直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在；________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[答案]　从水层取少量溶液，加入1～2 mL淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加FeCl3溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有I－；若溶液不变蓝，说明废水中不含有I－。另从水层取少量溶液，加入1～2 mL淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加Na2SO3溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有IO；若溶液不变蓝，说明废水中不含有IO

(1)溶液中离子的检验答题模板
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……”)
(2)固体物质的检验答题模板
①取少量待测物质；加入……试剂溶解；②向该溶解液中加入……试剂或再加入……试剂；③若溶液由……色变为……色或有……生成；④则说明……结论。

“四项基本原则”突破离子推断
——证据推理与模型认知

离子反应的一个重要应用是离子推断，分析近几年高
考试题，涉及离子推断的试题有所体现。题目特点涉及的离子有时较多，离子的干扰常作为命题者设计的陷阱，体现了“证据推理与模型认知”的核心素养。

“四项基本原则”推导离子的思路

[典例导航]
某溶液中可能含有Cl－、SO、CO、NH、Fe3＋、Al3＋和
K＋。取该溶液100 mL，加入过量NaOH溶液，加热，得到0.02 mol气体，同时产生红褐色沉淀；过滤，洗涤，灼烧，得到1.6 g固体；向上述滤液中加足量BaCl2溶液，得到4.66 g不溶于盐酸的沉淀。由此可知原溶液中(　　)
A．至少存在5种离子
B．Cl－一定存在，且c(Cl－)≥0.4 mol·L－1
C．SO、NH一定存在，Cl－可能不存在
D．CO、Al3＋一定不存在，K＋可能存在
[思路点拨]　

B　[根据加入过量NaOH溶液，加热，得到0.02 mol气体，说明有NH，为0.02 mol，同时产生红褐色沉淀，说明有Fe3＋，而且为0.02 mol，则没有CO；根据不溶于盐酸的4.66 g沉淀，说明有SO，且为0.02 mol，则根据电荷守恒可知一定有Cl－，至少有0.04 mol，B正确。]

通过补充什么实验步骤可确定溶液中是否含有K＋、Al3＋？
[答案]　用洁净的铂丝蘸取原溶液，在无色火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察是否有紫色火焰，确定是否含K＋；取最后的滤液少许，加入盐酸，观察是否存在开始沉淀生成，后来又溶解的现象，确定是否含有Al3＋。

1．某同学为检验溶液中是否含有常见的几种无机离子，进行了如图所示的实验操作。其中检验过程中产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。由该实验能得到的正确结论是(　　)

A．原溶液中一定含有SO
B．原溶液中一定含有NH
C．原溶液中一定含有Cl－
D．原溶液中一定含有Fe3＋
B　[原溶液中加入Ba(NO3)2和HCl生成白色沉淀，原溶液中可能存在SO、SO或Ag＋，A错误；因检验过程中产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明原溶液中一定含有NH，B正确；加AgNO3溶液产生白色沉淀，可能是加入的HCl引起的，C错误；加入KSCN溶液得到红色溶液，Fe3＋可能是由原溶液中的Fe2＋被
H＋、NO氧化而来的，故原溶液中不一定含有Fe3＋，D错误。]
2．某无色溶液是两种溶质溶于水形成的浓溶液，其中含有6种离子。为鉴别这两种溶质，进行了以下实验：
①取少量溶液，加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成。
②取少量溶液，逐滴滴加浓NaOH溶液，先出现白色沉淀；然后有无色刺激性气体生成，用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝；最后沉淀逐渐溶解。
这两种溶质可能是(　　)
A．MgSO4、NH4NO3
B．AlCl3、NH4Cl
C．Al2(SO4)3、NH4Cl
D．AgNO3、(NH4)2SO4
C　[A项，实验②如入浓NaOH溶液，先出现白色沉淀Mg(OH)2，然后生成刺激性气体NH3，但沉淀最终不溶解，错误；B项，AlCl3、NH4Cl溶液中加入BaCl2溶液，无白色沉淀生成，且溶液中只存在5种离子，错误；C项，实验①生成BaSO4白色沉淀，实验②生成Al(OH)3白色沉淀和NH3，最后Al(OH)3溶解，正确；D项，Ag＋与SO不共存，错误。]
3．某溶液中可能含有SO、NO、CO、NH、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SO、NH、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
C　[加入NaOH溶液有气体产生，所以有NH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，可知溶液中铁元素的物质的量为0.02 mol，根据离子共存可知不会有CO；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，故可排除Al3＋；根据所得BaSO4沉淀质量，可知含有SO且n(SO)
＝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NO，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，根据电荷守恒可知，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＋)