拓展课Ⅱ离子共存（解析版）

拓展课Ⅱ离子共存【知识掌握】判断物质能否在溶液中共存，原因是发生复分解反应而不能共存：1．共存的条件(1)组内物质均可溶。(2)在同一溶液中，物质(即所含离子)之间不发生反应，即不会生成沉淀、气体或水。2．不能共存的离子Cl－和Ag＋(AgCl↓)SO42－和Ba2＋(BaSO4↓)OH－eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(H＋（H2O）,Cu2＋、Fe3＋、Mg2＋[Cu（OH）2↓、,Fe（OH）3↓、Mg（OH）2↓],NH4＋（NH3↑＋H2O）))CO32－eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(H＋（H2O＋CO2↑）,Ca2＋、Ba2＋（CaCO3↓、BaCO3↓）))HCO3－和H＋(H2O＋CO2↑)3．物质共存的隐含条件(1)pH＜7或酸性溶液，则溶液一定存在H＋，且该溶液中没有能与H＋反应的物质(离子)。常见的描述有：酸性溶液、pH＝2(pH＜7)的溶液、能使紫色石蕊溶液呈红色的溶液、加入活泼金属能放出氢气的溶液、加入碳酸盐或碳酸氢盐能放出气体的溶液等。(2)pH>7或碱性溶液，则溶液一定存在OH－，且该溶液中没有能与OH－反应的物质(离子)。常见的描述有：碱性溶液、pH＝11(pH＞7)的溶液、使无色酚酞溶液呈红色的溶液、使紫色石蕊溶液呈蓝色的溶液等。(3)溶液为无色透明，则溶液一定不存在有色离子，如Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋、MnO4－等。溶液也不能形成浑浊或沉淀，即所给混合物中能发生反应生成沉淀的离子不能共存。【巩固提高】一．选择题（共8小题）1．已知某酸性溶液中含有Ba2+、Fe3+，则下述离子组中能与上述离子共存的是（）A．CO32﹣、Cl﹣ B．NO3﹣、Cl﹣ C．NO3﹣、SO42﹣ D．OH﹣、NO3﹣【解答】解：酸性溶液中存在氢离子，A、氢离子和碳酸根离子会结合产生水和二氧化碳，碳酸根离子会和钡离子、铁离子结合产生碳酸钡沉淀，碳酸铁沉淀，因此不能大量共存，故选项错误；B、五种离子之间不会产生沉淀、气体或水，因此能够大量共存，故选项正确；C、硫酸根离子和钡离子会产生硫酸钡沉淀，因此不能大量共存，故选项错误；D、氢氧根离子和氢离子结合产生水，氢氧根离子会和铁离子结合产生氢氧化铁红褐色的沉淀，因此不能大量共存，故选项错误；故选：B。2．下列各组离子在pH＝1的溶液中能大量共存的是（）A．Cu2+、OH﹣、Cl﹣、Ba2+ B．CO32﹣、K+、Na+、SO42﹣ C．NH4+、NO3﹣、Na+、Cl﹣ D．Ag+、NO3﹣、Cl﹣、Na+【解答】解：pH为1的水溶液显酸性，水溶液中含有大量的H+。A、氢离子能与氢氧根离子结合成水，铜离子能与氢氧根离子结合成氢氧化铜沉淀，不能共存，不合题意；B、碳酸根离子与氢离子能结合成二氧化碳和水，不能共存，不合题意；C、四种离子间不能结合成水或气体或沉淀，且能在酸性溶液中共存，符合题意；D、银离子能与氯离子结合成氯化银沉淀，不能共存，不合题意；故选：C。3．下列各组离子在pH＝1的溶液中能大量共存，且形成无色溶液的是（）A．K+、NO3﹣、Na+、Cl﹣ B．CO32﹣、Na+、Cl﹣、NO3﹣ C．K+、Ba2+、H+、SO42﹣ D．Na+、Cu2+、Al3+、Cl﹣【解答】解：pH为1的水溶液显酸性，水溶液中含有大量的H+。A、四种离子不能结合生成沉淀或气体或水，能在酸性溶液中大量共存，且不存在有色离子，故选项正确。B、CO32﹣、H+在溶液中结合生成水和二氧化碳，不能在酸性溶液中大量共存，故选项错误。C、Ba2+、SO42﹣在溶液中结合生成硫酸钡沉淀，不能在酸性溶液中大量共存，故选项错误。D、四种离子不能结合生成沉淀或气体或水，能在酸性溶液中大量共存，但Cu2+的水溶液显蓝色，故选项错误。故选：A。4．分别把下列各组中的物质加入水中，最终可能得到无色澄清溶液的是（）A．MgCl2NaOHH2SO4 B．Ba（NO3）2Na2SO4HCl C．KOHCuSO4HCl D．AgNO3NaClHNO3【解答】解：物质加到水中得到无色澄清溶液，说明彼此之间不能生成沉淀，且不存在有色离子。A、硫酸能与氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，MgCl2和NaOH溶液反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠，若硫酸的量较少，溶液变浑浊；若硫酸过量，最终可能得到无色澄清溶液，故选项正确。B、Ba（NO3）2和Na2SO4反应生成不溶于酸的硫酸钡沉淀，溶液变浑浊，故选项错误。C、若盐酸的量较少，盐酸先与氢氧化钠反应生成氯化钠和水，NaOH和CuSO4反应生成氢氧化铜沉淀，溶液变浑浊；若盐酸过量，硫酸铜溶液显蓝色，不能得到无色澄清溶液，故选项错误。D、AgNO3和NaCl反应生成不溶于硝酸的氯化银沉淀，溶液变浑浊，故选项错误。故选：A。5．将下列各组物质分别加入水中，能大量共存且得到无色透明溶液的是（）A．K2CO3、CaCl2、NaOH B．NaCl、KNO3、CuSO4 C．Ba（NO3）2、NaCl、Na2SO4 D．K2SO4、MgCl2、NaNO3【解答】解：A、K2CO3、CaCl2在溶液中反应生成碳酸钙沉淀和氯化钾，不能大量共存，故选项错误。B、三者之间不反应，能大量共存，但CuSO4的水溶液显蓝色，故选项错误。C、Ba（NO3）2、Na2SO4在溶液中反应生成硫酸钡沉淀和硝酸钠，不能大量共存，故选项错误。D、三者之间不反应，能大量共存，且不存在有色离子，符合无色透明的要求，故选项正确。故选：D。6．某学校化学课外活动小组，将一些可溶性化合物溶于水，配制成的甲、乙两溶液中，共含有H+、Ag+、K+、Ba2+、OH﹣、Cl﹣、NO3﹣、CO32﹣8种离子，两种溶液里所含离子各不相同，已知向甲溶液里滴入石蕊试液，石蕊试液变成蓝色，则关于乙溶液所含离子的正确说法是（）A．一定有Ag+、NO3﹣ B．可能有Ba2+、Cl﹣ C．可能有H+、NO3﹣ D．一定有K+、CO32﹣【解答】解：甲溶液呈碱性，所以甲溶液中一定有OH﹣，那么Ag+一定在乙溶液中（会和OH﹣结合经过一系列变化而产生沉淀），所以乙溶液中不可能有Cl﹣（会和Ag+产生沉淀），所以Cl﹣在甲溶液中。由于甲溶液中有OH﹣，所以H+在乙溶液中，因此乙溶液中不可能有CO32﹣，CO32﹣在甲溶液中。甲溶液中已经有三种阴离子了，剩下的一种肯定是阳离子。阳离子不可能是H+或Ba2+（都会和CO32﹣反应），只能是K+离子。这样甲溶液中的四种离子就出来的。剩下的四种就在乙溶液中。综上所述：甲溶液里有：OH﹣、Cl﹣、CO32﹣、K+乙溶液里有：Ag+、H+、Ba2+、NO3﹣故选：A。7．下列各组离子在相应环境中可以大量共存的是（）A．含有大量NO3﹣的无色溶液中：K+、Cu2+、Cl﹣、Na+ B．在酸性溶液中：K+、NO3﹣、Cl﹣、NH4+ C．含有较多盐酸的溶液中：Na+、CO32﹣、SO42﹣、Cl﹣ D．pH＝7的溶液：Ag+、Mg2+、SO42﹣、Cl﹣【解答】解：A、K+、Cu2+、Cl﹣、Na+、NO3﹣五种离子间之间不能结合成沉淀、气体或水，能大量共存，但Cu2+的水溶液显蓝色，故选项错误。B、在酸性溶液中含有大量的氢离子，五种离子间之间不能结合成沉淀、气体或水，能大量共存，故选项正确。C、含有较多盐酸的溶液中含有大量的氢离子，氢离子和碳酸根离子结合生成水和二氧化碳，不能大量共存，故选项错误。D、Ag+、Cl﹣结合生成氯化银沉淀，不能大量共存，故选项错误。故选：B。8．已知某工厂甲、乙两车间排放的污水中各含有较大量且不同四种离子，这些离子分别是Na+，Ag+，Ba2+，Fe3+，Cl﹣，NO3﹣，OH﹣，SO42﹣．若各自单独排放会造成较大污染，如果混合后，再排放会大大降低污染程度．经检测发现，乙车间的污水呈碱性．由此所作的下列各项判断中，正确的是（）A．甲车间的污水中可能含有Ba2+和OH﹣ B．乙车间的污水中可能含有Ag+和NO3﹣ C．甲车间的污水中不可能含有Na+和Cl﹣ D．乙车间的污水中不可能含有Fe3+和SO42﹣【解答】解：乙车间的污水呈现碱性，说明乙车间一定含有OH﹣，从而排除乙车间中一定没有Ag+、Fe3+；即甲车间中含有Ag+、Fe3+，则甲车间中不可能含有Cl﹣，另外银离子不能和硫酸根离子共存，因此硫酸根离子在乙车间，硫酸根离子和钡离子结合产生硫酸钡沉淀，则钡离子在甲车间，根据溶液中阴阳离子所带的正负电荷总数相等，因此甲车间中含有Ag+，Fe3+，Ba2+，NO3﹣，乙车间中含有Na+，Cl﹣，OH﹣，SO42﹣．共存选项，正确的是C；故选：C。二．实验探究题（共4小题）9．某化学实验操作测试试题为：“用三种方案液区分氯化钡溶液和氢氧化钡溶液”。老师分别将两种溶液标记为①和②，如图是小王同学设计的实验方案。小王同学根据实验方案进行实验：观察到方案B产生相同实验现象；方案A中①试管内无明显现象；则方案C中②试管内发生反应的化学方程式为（1）MgCl2+Ba（OH）2═Mg（OH）2↓+BaCl2。实验结束后，小王同学将方案A和方案B试管内澄清溶液倒入废液缸中，观察到有不溶物产生，过滤，得到无色滤液。无色滤液中含有哪些离子呢？请你参与探究：【分析与思考】根据上述实验现象和离子共存的相关知识可知：无色滤液中一定含有的离子是（2）Cl﹣（填离子符号，下同），一定不含的离子是（3）OH﹣。【提出问题】无色滤液中还含有哪些离子？【设计实验】小张同学取无色滤液于试管中，滴加过量碳酸钠溶液，只观察到溶液中有气泡冒出。至此，滤液中还有一种离子无法确定。小李同学取无色滤液，向其中滴加（4）氯化钡或硝酸钡溶液，产生白色沉淀，最终确定了无色滤液中含有两种阴离子、一种阳离子。【总结提升】通过上述探究可知：选择一种试剂区分两种物质时，我们可以从两种物质含有的（5）不同的离子入手，选择与它们反应（6）现象不同的物质即可。【解答】解：无色酚酞溶液遇碱性溶液变红色，方案A中①试管内无明显现象，说明①中为氯化钡溶液，②中为氢氧化钡溶液，则方案C中②试管内发生反应为：氢氧化钡与氯化镁反应完成氢氧化镁和氯化钡，化学方程式为MgCl2+Ba（OH）2═Mg（OH）2↓+BaCl2；【分析与思考】将方案A和方案B试管内澄清溶液倒入废液缸中，观察到有不溶物产生，过滤，得到无色滤液，说明滤液中不含氢氧化钡，所以滤液中溶质可能为氯化钡或氯化氢或硫酸和氯化氢或氯化钡和氯化氢，所以无色滤液中一定含有的离子是Cl﹣，一定不含的离子是OH﹣。【设计实验】向滤液中滴加过量碳酸钠溶液，只观察到溶液中有气泡冒出，说明溶液中含有氢离子，没有钡离子；所以无法判断是否有硫酸根离子，最终确定了无色滤液中含有两种阴离子、一种阳离子，所以为Cl﹣、H+、SO42﹣，要验证硫酸根离子，滴加氯化钡或硝酸钡溶液，产生白色沉淀，说明含有硫酸根离子。【总结提升】选择一种试剂区分两种物质时，我们可以从两种物质含有的不同的离子入手，选择与它们反应现象不同的物质即可。故答案为：MgCl2+Ba（OH）2═Mg（OH）2↓+BaCl2；【分析与思考】Cl﹣；OH﹣；【设计实验】氯化钡或硝酸钡；【总结提升】不同的离子；现象不同。10．A～F是六种常见的物质，分别由H、O、C、Cl、Ca五种元素中的两种或三种组成，请回答下列问题：（1）A是一种氧化物，可用作干燥剂，A与C反应能生成E，A的俗称为生石灰。（2）B、C常温下均为液体，且组成元素相同，B在一定条件下可生成C，B的化学式为H2O2。（3）对NaOH溶液依次进行实验，现象如图所示：①D和E两种物质分别是CO2、Ca（OH）2（写化学式）。②加入F的溶液后，沉淀溶解并产生大量气泡，用化学方程式表示产生此现象的原因CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑。③最后得到的红色溶液中含有的物质有水、石蕊、HCl、CaCl2、NaCl，下列离子不能与该溶液中的离子共存的是a、c。a．OH﹣b．Mg2+c．CO32﹣d．NO3﹣。【解答】解：A～F是六种常见的物质，分别由H、O、C、Cl、Ca五种元素中的两种或三种组成，A是一种氧化物，可用作干燥剂，所以A是氧化钙，氧化钙俗称生石灰，B、C常温下均为液体，且组成元素相同，B在一定条件下可生成C，所以B是过氧化氢溶液，C是水，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，所以E是氢氧化钙，氢氧化钠溶液中加入D，得到无色溶液，加入氢氧化钙，能生成白色沉淀，白色沉淀加入E，能产生气泡，说明产生的沉淀是碳酸盐，最后加入石蕊试液，溶液变红，说明F是酸，所以D可能是二氧化碳，氢氧化钠能与二氧化碳反应生成碳酸钠，所以D是二氧化碳，F是盐酸，经过验证，推导正确，所以（1）A的俗称为生石灰；（2）B的化学式为H2O2；（3）①通过推导可知，D和E两种物质分别是CO2、Ca（OH）2；②加入F的溶液后，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；③最后得到的红色溶液中含有的物质有水、石蕊、HCl、CaCl2、NaCl，钙离子和碳酸根离子会生成碳酸钙沉淀，氢离子和氢氧根离子会生成水，所以不能与该溶液中的离子共存的是ac。故答案为：（1）生石灰；（2）H2O2；（3）①CO2、Ca（OH）2；②CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑；③HCl、CaCl2、NaCl，ac。11．某化学兴趣小组的同学为了探究“复分解反应发生的条件”，做了以下两个实验。①CuSO4溶液和BaCl2溶液反应②CuSO4溶液和NaOH溶液反应（1）写出实验①发生反应的化学方程式：CuSO4+BaCl2＝BaSO4↓+CuCl2。（2）实验结束后，将两个实验后的废液倒入到同一干净的烧杯中，充分混合后过滤，得到滤液呈无色。则滤液中一定不含的离子是Cu2+。取少量滤液于试管中，滴入紫色石蕊试液，溶液仍为紫色，则滤液呈中性（填“酸”、“碱”、“中”）。（3）该小组的同学对滤液中溶质成分继续进行如下探究：【提出问题】滤液中溶质成分是什么？【做出猜想】小红认为：只有NaCl；小亮认为：可能有NaCl、BaCl2；小明认为：可能有NaCl、BaCl2、Na2SO4【交流讨论】从物质共存的角度分析，你认为小明同学的猜想一定不正确。你的猜想是NaCl、Na2SO4。【设计实验】请设计实验证明谁的猜想正确。实验操作实验现象实验结论取少量滤液于试管中，滴加适量Na2CO3或Na2SO4（合理即可）；溶液无明显现象小亮猜想不正确取少量滤液于试管中，滴加适量BaCl2溶液有白色沉淀生成你的猜想成立【解答】解：（1）CuSO4溶液和BaCl2溶液反应生成硫酸钡沉淀和氯化铜，化学方程式为CuSO4+BaCl2＝BaSO4↓+CuCl2；（2）实验①反应后有硫酸钡、氯化铜，可能有硫酸铜或氯化钡；实验②硫酸铜和氢氧化钠反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，可能有硫酸铜或氢氧化钠；实验结束后，将两个实验后的废液倒入到同一干净的烧杯中，充分混合后过滤，得到滤液呈无色。说明实验②中氢氧化钠有剩余，氢氧化钠与氯化铜反应生成氢氧化铜沉淀和氯化钠，氯化铜溶液显蓝色，是氯化铜中铜离子显蓝色，说明氯化铜完全反应，则滤液中一定不含的离子是Cu2+；取少量滤液于试管中，滴入紫色石蕊试液，溶液仍为紫色，则滤液呈中性，紫色石蕊试液在中性溶液中不变色。（3）【交流讨论】小明的猜想一定不正确，因为氯化钡与硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠，氯化钡与硫酸钠不能共存；你的猜想是NaCl、Na2SO4；【设计实验】钡离子与碳酸根离子结合生成碳酸钡沉淀，与硫酸根离子结合生成硫酸钡沉淀，证明氯化钡可用可溶性碳酸盐或硫酸盐，故取少量滤液于试管中，滴加适量Na2CO3或Na2SO4（合理即可）溶液，无明显现象，小亮猜想不正确；根据实验结论：你的猜想成立，即有硫酸钠，氯化钡与硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠，故取少量滤液于试管中，滴加适量BaCl2溶液，观察到有白色沉淀生成。故答案为：（1）CuSO4+BaCl2＝BaSO4↓+CuCl2；（2）Cu2+；中；（3）[交流讨论]小明；NaCl、Na2SO4；[设计实验]Na2CO3或Na2SO4（合理即可）；有白色沉淀生成。12．化学兴趣小组进行了如下的探究实验：（不考虑微溶性物质）。实验结束后小组同学将废液倒入同一废液缸中，过滤，得到滤渣和滤液。甲同学取少许滤液于试管中，向其中加入少量的硫酸镁溶液，观察到溶液中产生白色沉淀，由此得出结论，溶液中一定含有钡离子，但乙同学不同意甲的实验结论，原因是MgSO4+2NaOH＝Mg（OH）2↓+Na2SO4（用化学方程式表示）。【提出问题】滤液中含有哪些离子？经分析可知，滤液中一定含有的离子是Na+、Cl﹣（填离子符号），可能含有的离子是H+、Ba2+、CO32﹣、SO42﹣、OH﹣（填离子符号）。【实验探究】对滤液中可能含有的离子进行探究。丙同学的实验操作：取样，向滤液中逐滴加入稀盐酸至过量观察到开始无明显现象后来有气体生成的现象，由此可以得出如图2曲线所示的结