2025版高一化学必修第一册 五 离子反应的应用

五离子反应的应用(30分钟60分)题组过关·夯基础题组一:离子反应在物质分离与提纯中的应用1.(3分)(2024·安庆高一检测)某实验小组欲提纯含有K+、Mg2+、Ca2+、SO42-、NO3-的KNO3A.KOH→Ba(NO3)2→K2CO3→HNO3B.Ba(NO3)2→K2CO3→KOH→HNO3C.K2CO3→KOH→Ba(NO3)2→HNO3D.Ba(NO3)2→KOH→K2CO3→HNO3【解析】选C。含有K+、Mg2+、Ca2+、SO42-、NO3-的KNO3,杂质离子为Mg2+、Ca2+、SO42-,除杂试剂分别为KOH、K2CO3、Ba(NO3)2,过滤后再加硝酸除去过量的KOH、K2CO3,由于每一步都加入过量的除杂试剂,故要求K2CO3要在Ba(NO3)2之后加入,以除去剩余的Ba2+,所以选项中A、B、D的试剂加入顺序都是合理的;C项中试剂加入顺序Ba(NO3)2在K2CO3之后,2.(3分)(2024·北京清华附中高一检测)为除去粗食盐水中的Ca2+、Mg2+、SO42-等离子下列说法正确的是()A.①的主要目的是除去Mg2+B.②加入的是Na2CO3溶液,③加入的是BaCl2溶液,④加入的是盐酸C.C中只有BaSO4,E中只有CaCO3D.F中只有OH-、Cl-、Na+这三种离子【解析】选A。粗食盐水中加过量氢氧化钠溶液生成氢氧化镁沉淀除Mg2+,过滤出氢氧化镁,滤液中加过量氯化钡溶液生成硫酸钡沉淀除SO42-,过滤出硫酸钡,滤液中加过量碳酸钠溶液生成碳酸钙、碳酸钡沉淀除Ca2+、Ba2+,过滤出碳酸钙、碳酸钡,滤液中加适量盐酸除OH-、CO32-,得精食盐水。A.粗食盐水中加过量氢氧化钠溶液生成氢氧化镁沉淀,①的主要目的是除去Mg2+,A正确;B.碳酸钠除Ca2+,BaCl2除SO42-,为除去过量氯化钡,应该在加入氯化钡之后加碳酸钠,所以②加入的是BaCl2溶液,③加入的是Na2CO3溶液,④加入的是盐酸,B错误;C.根据以上分析,C中只有BaSO4,E中有CaCO3、BaCO3,C错误;D.F中含有氯化钠、氢氧化钠、碳酸钠,含有OH-、Cl3.(3分)重金属离子Cu2+、Ba2+等均有毒。实验室有甲、乙两种废液,均有一定毒性。甲废液经化验呈碱性,主要有毒离子为Ba2+。如将甲、乙两废液按一定比例混合,毒性明显降低。乙废液中可能含有的离子是()A.Cu2+、Cl- B.Cu2+、SOC.Na+、SO42- D.Ag+【解析】选B。甲废液经化验呈碱性,说明甲废液呈碱性,说明含有OH-,主要有毒离子是Ba2+,甲、乙两溶液按一定比例混合,毒性明显降低,Ba2+应转化成沉淀,即乙废液中含有能与Ba2+反应生成沉淀的离子,还含有能与OH-反应生成沉淀的离子,据此分析。A.Cl-不与Ba2+反应,因此两溶液混合后,甲溶液毒性不能除去,故A不符合题意;B.Ba2+与SO42-反应生成硫酸钡沉淀,Cu2+与OH-反应生成氢氧化铜沉淀,两溶液毒性明显降低,故B符合题意;C.硫酸钠无毒,故C不符合题意;D.Ba2+与NO3-不反应,两种溶液混合,不能除去Ba题组二:离子的检验与推断4.(3分)下列关于离子或物质的鉴别,判断正确的是()A.加入BaCl2溶液,生成白色沉淀,加稀盐酸后沉淀不溶解,可确定有SO4B.向某无色溶液中滴入酚酞试液后显红色,该溶液不一定是碱溶液C.加入稀盐酸,生成的气体能使澄清石灰水变浑浊,可确定有CO3D.在某固体试样加水后的溶液中,滴加NaOH溶液,生成白色沉淀说明溶液中含Mg2+【解析】选B。A.加入BaCl2溶液,生成白色沉淀,加稀盐酸后沉淀不溶解时,可确定有SO42-,也可能含有Ag+,A错误;B.还可以是碳酸钠盐溶液,B正确;C.生成的气体能使澄清石灰水变浑浊,溶液也可能含有HCO3-等,C错误;与OH-5.(3分)在甲、乙两溶液中,分别含有下列离子(大量存在)中的三种:Cu2+、Na+、H+、SO42-、CO32-、OH-A.Cu2+、H+、SO42- B.Na+、OH-C.CO32-、OH-、SO42- D.Na+【解析】选B。由甲溶液呈蓝色可知,甲溶液中一定含Cu2+,一定不含OH-、CO32-;乙溶液中一定含OH-、CO32-,一定不含H+,则甲溶液中一定含H+,根据溶液呈电中性可知,乙溶液中一定含6.(3分)下列各组溶液,不用其他试剂就能将组内的物质鉴别出来的是()A.CuSO4、NaOH、BaCl2、HClB.NaCl、HCl、H2SO4、AgNO3C.KCl、HCl、NaOH、BaCl2D.NaOH、KOH、MgCl2、H2SO4【解析】选A。A.溶液呈蓝色的为CuSO4溶液,利用溶液相互滴加法,能与CuSO4反应生成蓝色沉淀的是NaOH溶液,能与CuSO4反应生成白色沉淀的为BaCl2溶液,另外一种为HCl溶液,可以鉴别四种物质,A正确;B.利用溶液相互滴加法,与其他三种溶液均生成白色沉淀的为AgNO3溶液,其余三种溶液无法鉴别,B错误;C.四种溶液相互滴加均没有气体或沉淀产生,故无法鉴别,C错误;D.利用溶液相互滴加法,与其中两种溶液反应有白色沉淀生成的是MgCl2溶液,加入MgCl2溶液,没有现象的为H2SO4溶液,NaOH溶液和KOH溶液无法鉴别,D错误。7.(3分)(2024·天津河东区高二检测)某无色澄清溶液中只可能含有①Na+、②SO42-、③Cl-、④HCO3-、⑤CO32-、⑥H+、⑦Cu2+步骤操作现象(1)向溶液中滴加2~3滴紫色石蕊溶液溶液变红(2)向溶液中滴加BaCl2溶液和稀盐酸有白色沉淀生成(3)将(2)中所得沉淀过滤,向滤液中加入AgNO3溶液和稀硝酸有白色沉淀生成下列结论正确的是()A.该实验无法确定原溶液中是否含有③B.原溶液中可能含有的离子是①③C.原溶液中肯定含有的离子是①②⑥D.原溶液中肯定不含的离子是②④⑤⑦【解析】选C。因溶液是无色的,则溶液中不含Cu2+;(1)向溶液中滴加2~3滴紫色石蕊溶液,溶液变红,说明溶液显酸性,含有H+,不含CO32-和HCO3-;(2)向溶液中滴加BaCl2溶液和稀盐酸,有白色沉淀生成,此沉淀为BaSO4,说明溶液中含有SO42-;(3)将(2)中所得沉淀过滤,向滤液中加入AgNO3溶液和稀硝酸,有白色沉淀生成,此沉淀为AgCl,但无法说明溶液中是否含有Cl-,因为(2)中引入了Cl-;由于每种离子的个数均相等,且溶液呈电中性,则溶液中一定含有Na+,一定不含Cl-;结合以上分析可知,溶液中一定含有①Na+、②SO42-、⑥H+,一定不含③Cl-、④HCO3-、⑤CO32-、⑦Cu2+。一定不含③Cl-,选项A错误;原溶液中一定含有①Na+,一定不含③Cl-,选项B错误;原溶液中肯定含有的离子是①Na+、②SO42-、⑥H+,选项C正确;原溶液中肯定不含的离子是综合应用·拓思维8.(3分)某白色粉末可能含有Ba(NO3)2、CaCl2、K2CO3、Na2SO4,现进行以下实验:①将部分粉末加入水中,振荡,有白色沉淀生成;②向①的悬浊液中加入过量稀硝酸,白色沉淀消失,并有气泡产生;③取少量②的溶液滴入AgNO3溶液,有白色沉淀生成。根据上述实验现象,下列说法不正确的是()A.原白色粉末中一定含有CaCl2、K2CO3B.原白色粉末中可能含有Ba(NO3)2C.原白色粉末中一定没有Na2SO4D.②中发生的离子反应一定只有CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑【解析】选D。①将部分粉末加入水中,振荡,有白色沉淀生成,该沉淀是CaCO3、BaCO3、BaSO4、CaSO4中的一种或多种;②向①的悬浊液中加入过量稀硝酸,白色沉淀消失,沉淀无BaSO4与CaSO4,并有气泡产生,则该气体为CO2,沉淀为BaCO3或CaCO3或二者的混合物,则溶液中含有CaCl2或Ba(NO3)2中至少一种;③取少量②的溶液滴入AgNO3溶液,有白色沉淀生成,则生成的白色沉淀为AgCl,溶液中一定含有CaCl2,可能含有Ba(NO3)2。综上可知,原白色粉末中一定含有CaCl2、K2CO3,可能含有Ba(NO3)2,一定不含有Na2SO4。A.根据上述分析可知,原白色粉末中一定含有CaCl2、K2CO3,A正确;B.根据上述分析可知,原白色粉末中可能含Ba(NO3)2,B正确;C.根据上述分析可知,原白色粉末中含有CaCl2,可能含有Ba(NO3)2,在实验②中,向①的悬浊液中加入过量稀硝酸,白色沉淀消失,并有气泡产生说明沉淀中无BaSO4,故证明原白色粉末中一定没有Na2SO4,C正确;D.在实验②中证明白色沉淀可能是BaCO3或CaCO3,则加入HNO3时可能会发生反应:CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑、BaCO3+2H+===Ba2++H2O+CO2↑,不是只发生反应:CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑,D错误。9.(14分)某固体混合物由KCl、K2CO3、K2SO4和不溶于水的杂质组成。为了提纯KCl,将该混合物进行如图实验,回答相关问题:(1)试剂Ⅰ的化学式为________,①中发生反应的离子方程式为_________。

答案:(1)BaCl2CO32-+Ba2+===BaCO3↓、SO42-【解析】固体混合物由KCl、K2CO3、K2SO4和不溶于水的杂质组成,溶于水,过滤,除去不溶物杂质,滤液中含有KCl、K2CO3、K2SO4,向滤液中加入的试剂Ⅰ为过量BaCl2溶液,发生反应CO32-+Ba2+===BaCO3↓、SO42-+Ba2+===BaSO4↓,得到固体B为BaCO3、BaSO4,滤液A中含有KCl、BaCl2。向滤液A中加入的试剂Ⅱ为过量K2CO3溶液,除去过量的钡离子,得到固体C为BaCO3,D中溶质为K2CO3和KCl,向溶液D中加入的试剂Ⅲ为过量HCl,发生反应CO32-+2H+===H2O+CO2↑,(1)根据上面的分析可知,试剂Ⅰ的化学式为BaCl2,①中发生反应的离子方程式为CO32-+Ba2+===BaCO3↓、SO42-(2)试剂Ⅱ的化学式为________,②中加入试剂Ⅱ的目的是____________。

答案:(2)K2CO3除去A中的Ba2+【解析】(2)试剂Ⅱ的化学式为K2CO3,②中加入K2CO3的目的是除去A中的Ba2+;(3)试剂Ⅲ的名称是________,③中发生反应的离子方程式为_____________。

答案:(3)盐酸CO32-+2H+===H2【解析】(3)试剂Ⅲ的名称是盐酸,③中发生反应的离子方程式为CO32-+2H+===H2(4)某同学根据最终所得KCl晶体和原样品的质量求算出氯化钾样品的纯度,你认为其结果是否可靠?并说明理由(不考虑实验误差):______________________。

答案:(4)不可靠,因为所得的KCl晶体并非完全来自原样品【解析】(4)根据流程分析可知,最后所得的氯化钾不完全是来自样品,在除杂的过程中加入了K2CO3和盐酸,会产生氯化钾,所以某同学根据最终所得KCl晶体和原样品的质量求算出氯化钾样品的纯度,其结果是不可靠的。10.(8分)现代工业生产中的污水处理问题是环保问题的重要方面。高效合理的污水处理是我们幸福生活的保障。某河道两旁有甲、乙两厂,它们排放的工业废水中,共含K+、Ag+、Fe3+、Cl-、OH-、NO3若甲、乙两厂废水中分别含有不相同的三种离子。根据题目要求回答问题:(1)若甲厂的废水显棕黄色,则甲厂废水中含有的离子为________,理由是________________________________。

答案:(1)Fe3+、Ag+、NO3-甲厂的废水含有Fe3+,Fe3+与OH-会产生沉淀,则OH-在乙厂废水中,又因为Ag+和OH-反应,则Ag+只能在甲厂废水中,则Cl-在乙厂废水中,根据溶液电中性的原则,则甲厂废水中一定有阴离子NO3-,所以甲厂废水中还含有的离子为Ag【解析】(1)甲厂的废水显棕黄色,说明含有Fe3+,根据离子共存的判断依据,则OH-在乙厂废水中,因为Ag+和OH-反应,则Ag+只能在甲厂废水中,则Cl-在乙厂废水中,根据溶液电中性的原则,则甲厂废水中一定有阴离子NO3-,所以甲厂废水中含有的离子为Fe3+、Ag+、N(2)若甲厂的废水显碱性,则甲厂废水中含有的离子为____________。

答案:(2)K+、OH-、Cl-【解析】(2)甲厂废水呈碱性,则废水中含有大量的OH-,与OH-反应的Ag+、Fe3+不能大量共存,根据溶液电中性可知甲厂废水中应含有K+,乙厂废水中含有Ag+、Fe3+,则与Ag+反应的Cl-不能大量共存,所以根据溶液电中性可知乙厂废水中还有NO3-,由此可知:甲厂废水中含有K+、Cl-、OH-,乙厂废水中含有Ag+、Fe3+、N(3)在污水处理厂某技术人员提出的另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合,经过滤后的废水,可用来浇灌农田。你能解释其中的原因吗?_______________________________________。

答案:(3)将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合,可生成AgCl、Fe(OH)3沉淀,经过滤后的废水中溶质主要为KNO3,可作为复合肥灌溉农田【解析】(3)将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合,可生成AgCl、Fe(OH)3沉淀,生成沉淀的离子有Ag+、Fe3+、Cl-、OH-,经过滤后的废水中溶质主要为KNO3,可作为复合肥灌溉农田。迁移创新·提素能11.(14分)有一包白色固体粉末,由CaCO3、Na2SO4、KCl、Ba(NO3)2、CuSO4中的几种物质组成,取样品进行如下实验(假设下列过程中,能反应的物质之间的反应恰好完全):(1)步骤“①”所用分离方法叫做________,要从步骤②所得“无色溶液”中提取溶剂,所用分离方法叫做________。

答案:(1)过滤蒸馏【解析】(1)根据流程图,步骤“①”是分离溶液和沉淀,应该选用过滤的方法分离,要从步骤②所得“无色溶液”中提取溶剂,可以选用蒸馏的方法分离;(2)写出实验过程中发生化学反应的离子方程式:____________。

答案:(2)Ba2++SO42-===BaSO4↓、CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO【解析】(2)由②可知白色沉淀能部分与酸反应生成无色气体和无色溶液,则沉淀是碳酸钙和硫酸钡,与稀盐酸反应的离子方程式为CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑,生成硫酸钡的离子方程式为Ba2++SO42-===(3)固体粉末中一定不存在的物质是(填化学式,下同)________;一定存在的物质是______________________。

答案:(3)CuSO4CaCO3、Na2SO4、Ba(NO3)2【解析】(3)取样品加水,得到无色溶液,该固体粉末中一定不含有