2023届新高考化学选考一轮总复习学案-第3讲　离子共存、检验与推断

第3讲离子共存、检验与推断内容要求了解常见离子的检验方法。知识点1离子共存一、离子共存的本质几种离子在同一溶液中能大量共存,就是指离子之间不发生任何反应;若离子之间能发生反应,则不能大量共存。二、判断离子能否大量共存的“四个要点”判断多种离子能否大量共存于同一溶液中,归纳起来就是一色、二性、三特殊、四反应。1.一色——溶液颜色几种常见离子的颜色:离子Cu2+Fe3+Fe2+MnO溶液颜色蓝色棕黄色浅绿色紫红色2.二性——溶液的酸碱性(1)在强酸性溶液中,OH-及弱酸阴离子(如CO32-、SO32-、S(2)在强碱性溶液中,H+及弱碱阳离子(如NH4+、Al3+、Fe3.三特殊——三种特殊情况(1)AlO2-与HCO3-不能大量共存:AlO2-+HCO3-+H(2)“NO3-+H+”组合具有强氧化性,能与S2-、Fe2+、I-、S(3)NH4+与CH3COO-、CO32-4.四反应——四种反应类型(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+S2O32-、SO32-、HSO3-OH-NH③生成难电离物质(水、弱酸、一水合氨等)H+与CH3COO-、CO32-、S2-、SO32-、ClO-等生成弱酸不能大量共存;OH-与N(2)氧化还原反应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-、MnO4-(HNO3-(H+)、FeCr2O72Fe2+(可与Fe3+共存)、S2-、I-、SO32-、HS(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:a.Al3+与CO32-、HCO3-、S2-、HS-b.Fe3+与CO32-、HCO3-②NH4+与CH3COO-、CO32-(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①Fe3+与SCN-因生成Fe(SCN)3而不能大量共存;②Ag+与NH3·H2O因生成[Ag(NH3)2]+而不能大量共存。1.澄清透明的溶液中,Mg2+、Cu2+、SO42-2.能使酚酞溶液变红的溶液中,NH4+、Ca2+、CH3COO-、N3.能使甲基橙变红的溶液中,Na+、Ba2+、Cl-、HCO34.常温下pH=7的溶液中,NH4+、Fe3+、Br-、S5.加入NaOH溶液后的溶液中,Na+、K+、Cl-、AlO26.含有大量NO3-的溶液中,H+、Fe2+、Cl-、S答案:1.√2.×3.×4.×5.√6.×题点一颜色、酸碱性条件下的离子共存1.下列溶液中能大量共存的离子组是(D)A.pH=13的溶液:K+、Ba2+、NO3-B.无色透明溶液:Na+、Fe2+、SO42C.常温下,水电离的c(H+)=10-13mol·L-1的溶液:NH4+、K+、COD.能使紫色石蕊溶液变红的溶液:Mg2+、Na+、Cl-、SO解析:A.pH=13的溶液中HCO3-不能大量存在,错误;B.溶液中存在Fe2+显浅绿色,错误;C.水电离的c(H+)=10-13mol·L-1的溶液pH为1或13,碱性溶液中NH4+不能大量存在,酸性溶液中CO32-不能大量存在,错误;D.能使紫色石蕊溶液变红的是酸性溶液,其中Mg2+2.酸度(AG)可表示溶液的酸碱性,用公式表示为AG=lgc(A.NH4+、Ca2+、Cl-、HCOOB.Al3+、K+、Br-、S2OC.Na+、K+、ClO-、S2- D.NH4+、Fe2+、I-解析:AG=lgc(H+)c(OH-)。常温下,AG=1的溶液,c(H+)>c(OH-),溶液呈酸性。A.HCOO-与H+不能大量共存;B.S2O32-与H+不能大量共存;C.ClO-、S2-溶液酸碱性的判断方法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;(5)c(OH-)=1×10-14mol·L-1的溶液或c(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;(4)c(H+)=1×10-14mol·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-)=1×10-12mol·L-1的溶液;(3)与NH4HCO3反应能产生气体的溶液。题点二特定情况下的离子共存3.室温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(B)A.0.1mol·L-1FeCl3溶液:Na+、ClO-、SO42B.0.1mol·L-1NaOH溶液:K+、NO3-、Br-C.0.1mol·L-1H2S溶液:Cu2+、Na+、I-、SOD.0.1mol·L-1KI溶液:Mg2+、NH4+、MnO解析:A.铁离子和碳酸根离子水解相互促进,不能大量共存,错误;B.四种离子在碱性条件下共存,正确;C.Cu2+与H2S反应生成CuS沉淀而不能大量存在,错误;D.碘离子能被高锰酸根氧化,不能共存,错误。4.下列离子组在溶液中能大量共存且通入相应气体后仍能大量存在的是(D)选项离子组通入气体ACl-、Ca2+、HCO3-氨气BBa2+、Na+、Cl-、NO二氧化硫CAl3+、HCO3-、SO氯化氢DK+、Na+、HSO3-二氧化碳解析:A.Cl-、Ca2+、HCO3-、NH4+可以大量共存,但通入氨气后,溶液显碱性,HCO3-转化为CO32-,CO32-与Ca2+反应生成CaCO3沉淀,不能大量共存;B.Ba2+、Na+、Cl-、NO3-可以大量共存,但通入二氧化硫后,二氧化硫与水反应生成亚硫酸使溶液显酸性,酸性条件下NO3-将SO32-警惕特定条件下的“隐含”因素解题时要充分考虑指定微粒或物质对溶液酸碱性、氧化性和还原性的影响。如:1.含有大量Fe3+的溶液,隐含溶液呈酸性,并具有较强氧化性。2.含有大量NO33.含有大量S2-、I-、Fe2+的溶液,隐含溶液具有强还原性。4.含有大量CO32-、AlO2-知识点2离子检验与推断一、常见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HSO3Na+、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—二、常考离子的检验与干扰排除1.SO4(1)检验方法被检液取清液有白色沉淀生成(含有SO42-(2)排除干扰Ag+的干扰先用盐酸酸化,能防止Ag+干扰CO32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SO42-时,必须用盐酸酸化(不能用HNO3、H22.CO3(1)检验方法被检液产生白色沉淀产生无色无味气体变浑浊(2)排除干扰HCO的干扰若被检液中不含CO32-而含有HCO3-,则加入CaCl2(或BaCl2SO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SO33.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。三、离子推断的“四原则”1.某溶液中滴加KSCN溶液呈红色,则溶液中含有Fe3+,不含Fe2+。()2.某溶液的焰色反应呈黄色,则溶液中一定有Na+,不能确定是否有K+。()3.向某溶液中加入Ca(OH)2溶液,有白色沉淀生成,说明溶液中存在CO34.向某溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成,再加入稀硝酸,沉淀不消失,则溶液中含有Ag+。()5.向某溶液中加入淀粉溶液,无明显现象,再滴加H2O2溶液,溶液变蓝,说明溶液中存在I-。()6.向某溶液中加入稀盐酸,产生能使澄清石灰水变浑浊的气体,则溶液中可能存在HSO3答案:1.×2.√3.×4.×5.√6.√题点一离子检验1.下列检验离子的方法及现象描述正确的是(D)A.检验Al3+:滴入NaOH溶液,产生白色沉淀B.检验SiO3C.检验Na+:将用稀硫酸清洗的铂丝蘸取少量溶液在酒精灯上灼烧,观察火焰呈黄色D.检验Cl-:确定溶液中无SO42-、SO解析:A.当存在Mg2+、Zn2+等离子时,加入NaOH溶液也会产生白色沉淀,错误;B.若原溶液中存在Ba2+,但不存在硅酸根离子,加入稀硫酸现象相同,错误;C.焰色试验中不能用稀硫酸清洗铂丝,应用稀盐酸,错误;D.确定溶液中无SO42-、SO2.通过实验得出的结论正确的是(C)A.将铁与水高温下反应后的产物完全溶于盐酸,再滴加KSCN溶液,没有出现红色,则此时没有Fe3O4产生B.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,则固体试样中不存在NHC.将某固体试样完全溶于水,滴加盐酸出现白色沉淀,再加NaOH溶液沉淀溶解,则固体试样中可能存在AlOD.将某固体试样完全溶于稀硫酸,产生使品红溶液褪色的气体,则固体试样中存在SO解析:A.铁与水高温下反应,可能有未完全反应的铁将Fe3O4与盐酸反应生成的铁离子还原成亚铁离子,则滴加KSCN溶液后,未出现红色,错误;B.在某固体试样加水后的溶液中,滴加足量NaOH溶液并加热,产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体,则该固体试样中存在NH4+,由于未加热溶于水的氨气可能未逸出,不能使湿润红色石蕊试纸变蓝,错误;C.AlO2-能溶于水,且与适量的盐酸反应生成氢氧化铝白色沉淀,生成的氢氧化铝白色沉淀也能与氢氧化钠溶液反应生成可溶性的AlO2-,正确;D.将某固体试样完全溶于稀硫酸,产生使品红溶液褪色的气体,该固体试样中可能含有SO3.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:

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(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):

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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)。离子检验的答题模板实验操作(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……”)题点二离子(物质)推断4.(2021·慈溪期末测试)实验探究是进行科学发现、创造的实践活动。某溶液X中可能含有NO3-、Cl-、SO42-、CO32-、NH4下列说法正确的是(A)A.若含有Fe3+,一定含有Cl-B.SO42-、NH4+C.CO32-、Al3+D.气体甲、沉淀甲一定为纯净物解析:向溶液X中加入足量稀硫酸,有气体乙产生,可能是CO32-与H+反应产生的CO2,也可能是NO3-在酸性条件下与Fe2+发生氧化还原反应生成的NO;溶液X与过量NaOH溶液反应生成0.02mol气体甲为NH3,即溶液X中含0.02molNH4+;向所得溶液甲中逐滴加入稀盐酸,无明显现象,故溶液X中无Al3+和CO32-;再继续加入BaCl2溶液,生成沉淀乙,则沉淀乙为BaSO4,质量为4.66g,物质的量为0.02mol,即溶液X中含0.02molSO42-;所得沉淀甲应为Fe(OH)2或Fe(OH)3或两者的混合物,经洗涤、灼烧后所得的固体乙为Fe2O3,质量为1.6g,物质的量为0.01mol,故溶液X中含0.02molFe2+或Fe3+或两者均有,且物质的量之和一定为0.02mol,由于溶液X中无CO32-,则生成气体乙的反应只能是NO3-与Fe2+的氧化还原反应,故溶液中一定含Fe2+和NO3-,而所含阴离子的物质的量相等,即NO3-的物质的量也为0.02mol。故溶液X中已经确定存在的阴离子有0.02molNO3-、0.02molSO42-,共带0.06mol负电荷;0.02molNH4+,0.02molFeA.由于溶液要保持电中性,由上述分析知,当溶液中含Fe3+时,溶液中一定含Cl-,正确;B.溶液中NO3-一定存在,错误;C.K+可能存在,错误;D.气体甲为氨气,是纯净物,但沉淀甲可能是Fe(OH)2或Fe(OH)5.固体混合物X含有KClO3、Na2SiO3、KAlO2、FeCl3中的几种,进行如下实验:①X溶于足量水,得到无色溶液Y和沉淀Z;②往沉淀Z中加足量稀盐酸,沉淀部分溶解。下列说法不正确的是(D)A.X中肯定含有FeCl3和Na2SiO3B.往溶液Y中加稀硫酸,若产生黄绿色气体,则X中含有KClO3C.往溶液Y中通CO2,不一定生成白色沉淀D.往沉淀Z中加NaOH溶液,若沉淀部分溶解,则X中含有KAlO2解析:由题意知,①X溶于足量水,得到无色溶液Y和沉淀Z,沉淀可能含有H2SiO3、Al(OH)3、Fe(OH)3,②往沉淀Z中加足量稀盐酸,沉淀部分溶解,则沉淀中一定含有H2SiO3、Fe(OH)3,可能含有Al(OH)3。综合可知,不能确定X中是否含有KAlO2。A.X中肯定含有FeCl3和Na2SiO3,正确;B.往溶液Y中加稀硫酸,若产生黄绿色气体,则为酸性条件下氯离子与氯酸根离子反应产生氯气,则X中含有KClO3,正确;C.溶液Y若无KAlO2,则往溶液Y中通CO2,不生成白色沉淀,正确;D.往沉淀Z中加NaOH溶液,若沉淀部分溶解,为H2SiO3与NaOH反应,不一定含有KAlO2,不正确。“5点”注意突破离子推断题1.注意有颜色的离子与溶液的颜色是否一致。2.根据某个现象推出含有的某种离子,注意该离子是否为前面操作中引入。3.注意未确定离子是否在题中设计的某环节中已发生转化。4.注意推断结果中的离子是否能共存于同一溶液中。5.多离子共存的定量推断,注意溶液是否满足电中性原则。最后一种未知离子的量,可用电荷守恒确定。当堂检测1.某溶液加入铝粉能放出氢气,在该溶液中可能大量共存的离子组是(C)A.NH4+、NO3-B.Na+、Ba2+、HCO3-C.NO3-、K+、AlOD.NO3-、Mg2+、K+、CH3解析:某溶液加入铝粉能放出氢气说明溶液既可以是非氧化性酸含有大量氢离子,也可以是强碱含有大量OH-,据此解题。A.NH4+与OH-不能大量共存,CO32-与H+不能大量共存,错误;B.Ba2+与SO42-不能大量共存,且HCO3-与OH-和H+都不能大量共存,错误;C.碱性溶液中该组离子间不会反应,可大量共存,正确;D.Mg2.(2021·湖南卷)对下列粒子组在溶液中能否大量共存的判断和分析均正确的是(B)粒子组判断和分析ANa+、Al3+、Cl-、NH3·H2O不能大量共存,因发生反应:Al3++4NH3·H2OAlO2-+4NH4+BH+、K+、S2O3SO不能大量共存,因发生反应:2H++S2O32-S↓+SO2↑+HCNa+、Fe3+、SO4H2O2能大量共存,粒子间不反应DH+、Na+、Cl-、MnO能大量共存,粒子间不反应解析:Al3+与NH3·H2O反应生成Al(OH)3沉淀,不生成AlO2-,A错误;H+与S2O32-不能共存,发生反应的离子方程式为2H++S2O32-S↓+SO2↑+H2O,B正确;Fe3+可催化H2O23.下列通过实验得出的结论正确的是(A)A.某固体试样可溶于过量的稀硫酸,原试样中可能含有CuB.取某溶液进行焰色试验,透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色,则其为钾盐溶液C.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到逐渐变成红褐色,说明只含Fe2+不含Mg2+D.在未知溶液中滴加BaCl2溶液出现白色沉淀,加稀硝酸,沉淀不溶解,说明该未知溶液中存在SO42解析:Cu与稀硫酸不反应,但硝酸盐在酸性条件下可氧化Cu,则固体试样中可能是Cu和硝酸盐的混合物,A正确;焰色试验为元素的性质,则为钾盐溶液或KOH溶液,B错误;加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色