浙江鸭高考化学二轮复习专题三第3讲离子反应的应用教案

浙江鸭高考化学二轮复习专题三第3讲离子反应的应用教

案

第3讲离子反应的应用

离子共存

1．离子共存的含义

所谓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。离子共存问题是离子反应条件和本质的最直接应用。

2．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－4

溶液颜色蓝色棕黄色浅绿色紫红色

(2)

①在强酸性溶液中，OH－及弱酸根阴离子(如CO2－3、SO2－3、S2－、CH3COO－等)均不能大量存在；

②在强碱性溶液中，H＋及弱碱阳离子(如NH＋4、Al3＋、Fe3＋等)均不能大量存在；

③酸式弱酸根离子(如HCO－3、HSO－3、HS－等)在强酸性或强碱性溶液中均不能大量存在。

(3)三特殊——三种特殊情况

①AlO－2与HCO－3不能大量共存：AlO－2＋HCO－3＋H2O===Al(OH)3↓＋CO2－3；

②“NO－3＋H＋”组合具有强氧化性，能与S2－、Fe2＋、I－、SO2－3等还原性的离子因发生氧化还原反应而不能大量共存；

③NH＋4与CH3COO－、CO2－3，Mg2＋与HCO－3等组合中，虽然两种离子都能水解且水解相互促进，但总的水解程度仍很小，它们在溶液中能大量共存。

(4)四反应——四种反应类型

指离子间通常能发生的四种类型的反应，能相互反应的离子显然不能大量共存。

①复分解反应，如Ba2＋与SO2－4，NH＋4与OH－，H＋与CH3COO－等；

②氧化还原反应，如Fe3＋与I－、S2－，NO－3(H＋)与Fe2＋，MnO－4(H＋)与Br－等；

③相互促进的水解反应，如Al3＋与HCO－3、CO2－3、S2－、HS－、AlO－2；Fe3＋与HCO－3、CO2－3等；

④络合反应，如Fe3＋与SCN－等。

1．水溶液中能大量共存的一组离子是( )

A．NH＋4、Ba2＋、Br－、CO2－3

B．Cl－、SO2－3、Fe2＋、H＋

C．K＋、Na＋、SO2－4、MnO－4

D．Na＋、H＋、NO－3、HCO－3

解析：选C。A.Ba2＋与CO2－3能反应生成BaCO3沉淀，不能大量共存。B.SO2－3与H＋能反应生成SO2和H2O，SO2－3与Fe2＋能生成沉淀FeSO3，不能大量共存。C.离子之间不反应，可以大量共存。D.H＋与HCO－3能反应生成CO2和H2O，不能大量共存。

2．常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( )

A．能溶解氧化铝的溶液中：K＋、NH＋4、HCO－3、NO－3

B．c(OH)－为1×10－12 mol·L－1的溶液中：Na＋、Al3＋、I－、SiO2－3

C．滴入酚酞显红色的溶液中：Na＋、AlO－2、SO2－4、Cl－

D．含有KNO3的溶液中：Fe2＋、H＋、Cl－、SO2－4

解析：选C。能溶解氧化铝的溶液可能是强酸性溶液或强碱性溶液，HCO－3在强酸性和强碱性溶液中都不能大量存在，NH＋4在强碱性溶液中不能大量存在，A项错误；c(OH－)为1×10－12 mol·L－1的溶液为酸性溶液，SiO2－3不能大量存在，B项错误；滴入酚酞显红色的溶液是碱性溶液，各离子可以大量共存，C项正确；H＋、NO－3和Fe2＋因能发生氧化还原反应而不能大量共存，D项错误。

3．制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的实验中，需对过滤出产品的母液(pH<1)进行处理。室温下，分别取母液并向其中加入指定物质，反应后的溶液中主要存在的一组离子正确的是( ) A．通入过量Cl2：Fe2＋、H＋、NH＋4、Cl－、SO2－4

B．加入少量NaClO溶液：NH＋4、Fe2＋、H＋、SO2－4、ClO－

C．加入过量NaOH溶液：Na＋、Fe2＋、NH＋4、SO2－4、OH－

D．加入过量NaClO和NaOH的混合溶液：Na＋、SO2－4、Cl－、ClO－、OH－

解析：选D。A项，Cl2会氧化Fe2＋，错误；B项，ClO－会氧化Fe2＋，且H＋会与ClO－结合成弱电解质HClO，错误；C项，OH－会与Fe2＋反应生成Fe(OH)2沉淀，OH－也会与NH＋4反应生成NH3·H2O，错误；D项，加入过量的ClO－会氧化Fe2＋生成Fe3＋和Cl－，过量的OH－会除去Fe3＋和NH＋4，最终溶液中含Na＋、Cl－和SO2－4，而ClO－和OH－均是过量的，正确。

判断离子共存的步骤

第一步“细审题干关键点”

(1)注意“一定大量共存”“可能大量共存”还是“不能大量共存”等关键点。

(2)注意“透明溶液”意味着无难溶物和微溶物，但并不意味着溶液无色。

第二步“分析限制条件”

(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；

⑤c(OH－)＝1×10－14 mol·L－1的溶液。

(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使酚酞试液变红的溶液；④c(H ＋)＝1×10－14 mol·L－1的溶液。

(3)常见表示溶液既可能呈酸性也可能呈碱性的表述

①与铝粉反应放出氢气的溶液；②常温下，水电离出的c(OH－)＝1×10－12 mol·L－1的溶液；③与NH4HCO3反应能产生气体的溶液。

(4)无色溶液：不含有Cu2＋、Fe3＋、Fe2＋、MnO－4等。

第三步“抓住反应发生条件”

(1)生成气体、沉淀、弱电解质的复分解反应。

(2)特别注意氧化还原反应。

(3)熟记相互促进的水解反应。

离子检验和推断[学生用书P13]

1．熟记常见离子的性质

氧化性ClO－、MnO－4、NO－3(H＋)、Fe3＋、Cr2O2－7

还原性S2－(HS－)、SO2－3(HSO－3)、I－、Br－、Cl－、Fe2＋

水解显酸性NH＋4、Mg2＋、Al3＋、Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋

水解显碱性AlO－2、S2－、SO2－3、CO2－3、SiO2－3、ClO－、CH3COO－

两性离子HCO－3、HS－、HSO－3、HPO2－4、H2PO－4

酸根离子。

2．常见溶液酸、碱性的判断

(1)酸性溶液

pH＜7(常温)；能使pH试纸呈红色的溶液；能使甲基橙呈红色或橙色的溶液；能使石蕊试液呈红色的溶液。

(2)碱性溶液

pH＞7(常温)；能使pH试纸呈蓝色的溶液；能使石蕊试液呈蓝色的溶液；能使酚酞试液呈红色的溶液。

(3)呈酸性或碱性的溶液

和Al反应放出H2的溶液(HNO3除外)；能使甲基橙呈黄色的溶液；c水(H＋)或c水(OH－)等

于10－a mol/L(a＞7)的溶液。

3．常见离子检验“三法”

Na＋、K＋铂丝和HCl

火焰为黄色(Na＋)、浅

紫

色(K＋)

要透过蓝

色钴玻璃

观察K＋的焰色

1．(2018·浙江4月选考，T25)某绿色溶液A含有H＋、Na＋、Mg2＋、Fe2＋、Cu2＋、SO2－4、Cl

－、CO2－

3和HCO

－

3离子中的若干种，取该溶液进行如下实验(已知Ag2SO4微溶于水，可溶于酸)：

①向溶液中滴加Ba(OH)2溶液，过滤，得到不溶于酸的白色沉淀和绿色滤液B；

②取滤液B，先用HNO3酸化，再滴加0.001 mol·L－1 AgNO3溶液，有白色沉淀生成。

下列说法不正确的是( )

A．溶液A中一定存在H＋、SO2－4和Cl－

B．溶液A中不存在Mg2＋、CO2－3和HCO－3，不能确定Na＋的存在

C．第②步生成的白色沉淀中只有AgCl，没有Ag2CO3

D．溶液A中存在Fe2＋与Cu2＋中的一种或两种，且可以用NaOH溶液判断

答案：B

2．某溶液可能含有Cl－、SO2－4、CO2－3、NH＋4、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

C．SO2－4、NH＋4一定存在，Cl－可能不存在

D．CO2－3、Al3＋一定不存在，K＋可能存在

解析：选B。根据加入过量NaOH溶液并加热，得到0.02 mol

气体，说明该溶液中有NH＋4，为0.02 mol，同时产生红褐色沉淀，说明该溶液中有Fe3＋，为0.02 mol，可知该溶液中没有CO2－3。根据得到不溶于盐酸的4.66 g沉淀，说明该溶液中有SO2－4，且为 0.02 mol，则根据溶液呈电中性原则可知溶液中一定有Cl－，至少有0.04 mol，B正确。

3．(2017·浙江4月选考，T25)某固体混合物中可能含有：K＋、Na＋、Cl－、CO2－3、SO2－4等离子，将该固体溶解所得到的溶液进行了如下实验：

下列说法正确的是( )

A．该混合物一定是K2CO3和NaCl

B．该混合物可能是Na2CO3和KCl

C．该混合物可能是Na2SO4和Na2CO3

D．该混合物一定是Na2CO3和NaCl

解析：选B。由溶液的焰色反应可知溶液中一定含有Na＋。由加入过量Ba(NO3)2溶液产生的白色沉淀完全溶于盐酸，可知溶液中一定不含有SO2－4，一定含有CO2－3，由溶液加入AgNO3/HNO3溶液产生白色沉淀，可知溶液中一定含有Cl－，则该混合物可能为NaCl和K2CO3，也可能为Na2CO3和KCl或Na2CO3和NaCl。

4．某强酸性溶液X，可能含有Al3＋、Ba2＋、NH＋4、Fe2＋、Fe3＋、CO2－3、SO2－4、SiO2－3、NO－3中的一种或几种离子，取该溶液进行实验，转化关系如图所示。反应过程中有一种气体在空气中会变为红棕色。回答下列问题：

(1)由题给信息可知，溶液X中肯定不存在的阴离子有______________________。

(2)沉淀C是________(填化学式)，由此可确定溶液X 中肯定不存在的阳离子有________________。

(3)气体A是________(填化学式)，产生气体A的离子方程式为____________________________________________。

(4)________(填“能”或“不能”)根据沉淀E确定溶液X中存在Fe3＋，理由是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析：(1)溶液呈强酸性，CO2－3能与H＋反应生成CO2和H2O，SiO2－3能与H＋反应生成H2SiO3沉淀；由题意知，气体A只能由步骤①中发生氧化还原反应得到，故有离子被NO－3氧化，可知肯定为Fe2＋：3Fe2＋＋4H＋＋NO－3===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，故CO2－3、SiO2－3、NO－3肯定不存在。(2)能与Ba(NO3)2溶液反应生成沉淀的只有SO2－4、CO2－3，由于CO2－3不存在，故只能是SO2－4，则沉淀C为BaSO4。溶液中含有SO2－4，则Ba2＋一定不存在。(4)溶液B中含有由Fe2＋被NO－3(H＋)氧化得到的Fe3＋，因此沉淀E是Fe(OH)3，但不能据此判断溶液X中是否含有Fe3＋。

答案：(1)CO2－3、SiO2－3、NO－3(2)BaSO4Ba2＋

(3)NO 3Fe2＋＋4H＋＋NO－3===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O

(4)不能溶液B中含有由Fe2＋被NO－3(H＋)氧化得到的Fe3＋，故无法确定溶液X中是否存在Fe3＋

离子推断的四项基本原则

课后达标检测[学生用书P105(单独成册)]

一、选择题

1．在一种酸性溶液中，可能存在NO－3、I－、Cl－、Fe3＋中的一种或几种离子，向该溶液中加入溴水，溴单质被还原，则以下有关该酸性溶液的推测中不正确的是( ) A．一定含碘离子B．可能含铁离子

C．可能含氯离子D．不含硝酸根离子

解析：选B。酸性条件下，向该溶液中加入溴水，溴单质被还原，说明溴单质作氧化剂，则原溶液中存在还原性离子，原溶液中一定含有碘离子，A项正确；原溶液中含有碘离子，则氧化性离子不能存在，故铁离子一定不存在，B项错误；酸性溶液中氢离子、碘离子和氯离子可以大量共存，C项正确；碘离子具有强还原性，酸性条件下，硝酸根离子具有强氧化性，所以原溶液中一定不含硝酸根离子，D项正确。

2．某溶液中同时含有下列六种离子：①HS－、②SO2－3、③NO－3、④PO3－4、⑤SO2－4、⑥Na＋，向其中加入足量H2O2，充分反应后溶液中离子浓度基本保持不变的是( ) A．①②④⑤B．②③④

C．③④⑥D．只有⑤⑥

解析：选C。H2O2具有较强的氧化性，能氧化HS－、SO2－3，其中SO2－3被氧化为SO2－4，故只有③④⑥的浓度基本不变。

3．某无色溶液含有下列离子中的若干种：H＋、NH＋4、Fe3＋、Ba2＋、Al3＋、CO2－3、Cl－、OH－、NO－3。向该溶液中加入铝粉，只放出H2，则溶液中能大量存在的离子最多有( ) A．3种B．4种

C．5种D．6种

解析：选C。含有Fe3＋的溶液显黄色，在无色溶液中不能大量存在；H＋与CO2－3、OH－会发生反应，不能大量共存；OH－与NH＋4、Al3＋会发生反应，不能大量共存；Ba2＋、Al3＋、CO2－3会发生反应，不能大量共存。向该溶液中加入铝粉，只放出H2，若溶液为碱性，则含有大量的OH

－

，还可能含有大量的Ba 2＋、Cl －、NO －3，离子最多4种；若溶液为酸性，由于H ＋、NO －

3起硝酸

的作用，加入Al 不能产生氢气，所以含有的离子可能是H ＋

、NH ＋

4、Ba 2＋

、Al 3＋

、Cl －

，最多是5种离子。

4．某溶液含有K ＋

、Fe 3＋

、SO 2－

4、CO 2－

3、I －

中的几种。取样，滴加KSCN 溶液后显血红色。下列有关原溶液的说法不正确的是( )

A ．一定存在的离子为Fe 3＋

、SO 2－

4 B ．一定不存在的离子为CO 2－

3、I －

C ．不能确定的离子为K ＋

、SO 2－4 D ．确定是否含有K ＋

需要经过焰色反应

解析：选C 。滴加KSCN 溶液后显血红色，说明原溶液中一定含有Fe 3＋

，Fe 3＋

与CO 2－

3能发生相互促进的水解反应而不能大量共存，Fe 3＋

与I －

能发生氧化还原反应而不能大量共存，故原溶液中一定不含CO 2－

3、I －

，根据溶液呈电中性可知，原溶液中一定含SO 2－

4，而K ＋

需要经过焰色反应才能确定其是否存在，A 、B 、D 项正确，C 项错误。

5．下列有关FeBr 2溶液的叙述错误的是( ) A ．滴加淀粉-KI 溶液变为蓝色

B ．该溶液中Cu 2＋

、NH ＋

4、SO 2－

4、Cl －

可以大量共存 C ．与硝酸酸化的AgNO 3溶液反应有沉淀生成并放出气体

D ．向该溶液中通入过量Cl 2，反应的离子方程式：2Fe 2＋

＋4Br －

＋3Cl 2===2Fe 3＋

＋2Br 2＋6Cl

－

解析：选A 。Fe 2＋

不能将碘离子氧化，遇到I －

不会反应，溶液中不会生成I 2，不会发生显

色反应。

6．下列有关NaClO 和NaCl 混合溶液的叙述正确的是( ) A ．该溶液中，H ＋

、NH ＋

4、SO 2－

4、Br －

可以大量共存 B ．该溶液中，Ag ＋

、K ＋

、NO －

3、CH 3CHO 可以大量共存

C ．向该溶液中滴入少量FeSO 4溶液，反应的离子方程式为2Fe 2＋

＋ClO －

＋2H ＋

===Cl －

＋2Fe

3

＋

＋H 2O

D ．向该溶液中加入浓盐酸，每产生1 mol Cl 2，转移电子约为6.02×1023

个

解析：选D 。A.由于HClO 是弱酸，则溶液中H ＋

不可能大量存在，且HClO 能氧化Br －

。B.Ag

＋

与Cl －能生成沉淀，不能大量共存，CH 3CHO 具有较强的还原性，则ClO －

和CH 3CHO 不能大量共

存。C.因 NaClO 水解使得溶液显碱性，故生成的不是Fe 3＋

而是Fe(OH)3。D.向溶液中加入浓盐酸后发生反应：ClO －

＋Cl －

＋2H ＋

===Cl 2↑＋H 2O ，每产生1 mol Cl 2时，转移 1 mol 电子，约为6.02×1023

个。

7．某固体可能含有NH ＋

4、Cu 2＋

、Na ＋

、Cl －

、CO 2－

3、SO 2－

4中的几种离子。取等质量的两份该固体，进行如下实验(不考虑盐类的水解及水的电离)：

(1)一份固体溶于水得无色透明溶液，加入足量BaCl2溶液，得沉淀6.63 g，在沉淀中加入过量稀盐酸，仍有4.66 g沉淀。

(2)另一份固体与过量NaOH固体混合后充分加热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体0.672 L(标准状况)。

下列说法正确的是( )

A．该固体中一定有NH＋4、CO2－3、SO2－4、Na＋

B．该固体中一定没有Cu2＋、Cl－、Na＋

C．该固体中只含有NH＋4、CO2－3、SO2－4、Cl－

D．根据以上实验，无法确定该固体中有Na＋

解析：选A。由(1)可知溶液中无Cu2＋，含有CO2－3、SO2－4，且n(BaSO4)＝4.66 g/M(BaSO4)＝n(SO2－4)＝0.02 mol，n(BaCO3)＝n(CO2－3)＝(6.63 g－4.66 g)/M(BaCO3)＝0.01 mol；由(2)可知溶液中含有NH＋4，且n(NH＋4)＝0.672 L/22.4 L·mol－1＝0.03 mol；由溶液的“电荷守恒”可知：正电荷为n(NH＋4)×1＝0.03 mol，而负电荷为[n(SO2－4)＋n(CO2－3)]×2＝0.06 mol，因为正电荷少于负电荷，故溶液中一定含有钠离子，不一定含有氯离子。

二、非选择题

8．已知A和B两支试管所盛的溶液中共含有K＋、Ag＋、Mg2＋、Cl－、OH－、NO－3六种离子，向试管A的溶液中滴入酚酞试液呈粉红色。请回答下列问题：

(1)试管A的溶液中所含的离子是_____________________________________。

(2)若向试管B的溶液中加入合适的药品，过滤后可以得到相应的金属和仅含一种溶质的溶液，则加入的药品是________(填化学式)。

(3)若试管A和试管B中的溶液是由等物质的量的四种物质配成的溶液，将两试管中溶液混合后过滤，所得滤液中各种离子的物质的量之比为_______________________________。

解析：(1)向试管A的溶液中滴入酚酞试液呈粉红色：A中含OH－，则A中不含与OH－反应的Mg2＋、Ag＋，再推知A中含Cl－，因溶液呈电中性，所以A中含阳离子K＋，B中含阴离子NO－3。结论：A中含OH－、Cl－、K＋。B中含Mg2＋、Ag＋、NO－3。(2)加入Mg与Ag＋反应生成Ag，溶液中溶质只有Mg(NO3)2。(3)若试管A和试管B中的溶液是由等物质的量的四种物质配成的溶液，设其物质的量均为1 mol，即A中为1 mol KOH，1 mol KCl。B中含1 mol Mg(NO3)2、1 mol AgNO3。将两试管中溶液混合后，生成1 mol AgCl，0.5 mol Mg(OH)2，过滤，所得滤液中剩余K＋为2 mol、Mg2＋为0.5 mol、NO－3为3 mol，即K＋、Mg2＋、NO－3物质的量之比为4∶1∶6。

答案：(1)K＋、OH－、Cl－(2)Mg

(3)n(K＋)∶n(Mg2＋)∶n(NO－3)＝4∶1∶6

9．有一瓶澄清的溶液，其中可能含有NH＋4、K＋、Ba2＋、Al3＋、Fe3＋、I－、NO－3、CO2－3、SO2－4、AlO－2。取该溶液进行以下实验：

①用pH试纸检验，溶液呈强酸性。

②取溶液适量，加入少量CCl 4和数滴新制氯水，振荡，CCl 4层呈紫红色。

③另取溶液适量，逐滴加入NaOH 溶液：a.溶液从酸性变为中性；b.溶液逐渐产生沉淀；c.沉淀完全溶解；d.最后加热溶液，有气体放出，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

④取适量③得到的碱性溶液，加入Na 2CO 3溶液，有白色沉淀生成。 根据上述实验现象，回答下列问题。 (1)由①可以排除________________的存在。

(2)由②可以证明________的存在；同时排除__________________的存在；理由是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)由③可以证明________的存在；写出c 、d 所涉及的化学方程式，是离子反应的用离子方程式表示：

c________________________________________________________________________； d________________________________________________________________________。 (4)由④可以证明____________的存在，同时排除____________的存在。

解析：(1)用pH 试纸检验，溶液呈强酸性，也就是存在大量的H ＋

，由于CO 2－

3和AlO －

2能与其反应，则两者在溶液中不存在。(2)取溶液适量，加入少量CCl 4和数滴新制氯水，振荡，CCl 4层呈紫红色，说明溶液中一定存在I －

，由于Fe 3＋

、NO －

3(酸性条件下)能氧化I －

，则二者不存在。(3)根据题意生成的沉淀又完全溶解，说明溶液中存在Al 3＋

；根据加热溶液生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则该气体是NH 3，说明溶液中存在NH ＋

4。(4)取适量③得到的碱性溶液，加入Na 2CO 3溶液，有白色沉淀生成，说明溶液中存在Ba 2＋

，则一定不存在SO 2－

4。

答案：(1)CO 2－

3、AlO －

2

(2)I －

Fe 3＋

、NO －

3 CCl 4层呈紫红色，则原溶液中存在I －

；Fe 3＋

、NO －

3在该环境中与I －

不能共存

(3)Al 3＋

、NH ＋

4 Al(OH)3＋OH －

===AlO －

2＋2H 2O

NH ＋4＋OH －=====△

NH 3↑＋H 2O

(4)Ba 2＋ SO 2－

4