专题六　离子检验与离子推断-2020年高三二轮复习化学学案

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专题六 离子检验与离子推断
【学习目标】：
重点、难点：
【学习内容】：
知识网络详解：
[储知识·要点回扣]
1．离子检验中的常见干扰因素以及排除措施
Na＋和K＋：用铂丝(铁丝)蘸取该溶液，放到酒精灯火焰上灼烧，若火焰是黄色，则是Na＋；透过蓝色钴玻璃观察火焰若是紫色，则是K＋。
2.常见离子检验的特征反应及现象
(1)常见阳离子的检验
(2)常见阴离子的检验
eq \x(CO\\al(2－,3))―→eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(加入BaCl2溶液后生成白色沉淀，再加入,稀盐酸沉淀溶解，并放出无色无味的气体))
eq \x(SO\\al(2－,4))―→eq \a\vs4\al(\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(加入稀盐酸无沉淀生成，无气体放出，再加,入BaCl2溶液有白色沉淀产生)))
eq \x(SO\\al(2－,3))―→eq \a\vs4\al(\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(加入BaCl2溶液后生成白色沉淀，再加入,稀盐酸沉淀溶解，并放出有刺激性气味的,气体)))
eq \x(Cl－)―→加入AgNO3生成不溶于稀硝酸的白色沉淀
[探高考·真题鉴赏]
1．(2019·高考全国卷Ⅱ)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉(ZnS·BaSO4)样品时，钡的焰色为( )
A．黄色 B．红色
C．紫色 D．绿色
答案：D
2．(2018·高考天津卷)由下列实验及现象推出的相应结论正确的是( )
答案：B
3．(2016·高考全国卷Ⅱ)某白色粉末由两种物质组成，为鉴别其成分进行如下实验：
①取少量样品加入足量水仍有部分固体未溶解；再加入足量稀盐酸，有气泡产生，固体全部溶解；
②取少量样品加入足量稀硫酸有气泡产生，振荡后仍有固体存在。
该白色粉末可能为( )
A．NaHCO3、Al(OH)3 B．AgCl、NaHCO3
C．Na2SO3、BaCO3 D．Na2CO3、CuSO4
答案：C
[研考纲·聚焦素养]
最新考纲
1．了解常见离子的检验方法。
2．能进行离子方程式的计算。
核心素养
1．变化观念与平衡思想：通过离子检验与推断，多角度、动态地分析化学反应，运用化学反应原理解决实际问题。
2．证据推理与模型认知：根据离子检验与推断，通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征及其相互关系，培养逻辑思维能力。
3．科学精神与社会责任：具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对有关离子检验与推断的化工流程中社会热点问题做出正确的判断。
题型一 离子检验
1．(2019·陕西宝鸡模拟)下列实验内容得出的结论正确的是 ( )
A．某物质的水溶液能使红色石蕊试纸变蓝，该物质中一定含有OH－，而且一定是碱
B．向废液中加入少量的葡萄糖溶液，无红色沉淀产生，则废液中不含Cu2＋
C．向某物质的水溶液中加入盐酸能产生无色有刺激性气味的气体，该溶液中一定含有SOeq \\al(2－,3)
D．向某溶液中滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解，该溶液中可能含有Al3＋
答案：D
2．下列有关离子检验的操作和实验结论都正确的是( )
答案：B
3．某无色溶液中含有Na＋、Ag＋、Ba2＋、Al3＋、AlOeq \\al(－,2)、MnOeq \\al(－,4)、COeq \\al(2－,3)、SOeq \\al(2－,4)中的若干种，取该溶液进行如下实验：
①取适量试液，加入过量盐酸，有气体生成，并得到澄清溶液；
②在①所得溶液中加入过量碳酸氢铵溶液，有气体生成，同时析出白色沉淀甲；
③在②所得溶液中加入过量Ba(OH)2溶液，也有气体生成，并有白色沉淀乙析出。下列各项正确的是( )
A．不能判断溶液中是否存在SOeq \\al(2－,4)
B．溶液中一定不存在的离子是COeq \\al(2－,3)
C．不能判断溶液中是否存在Ag＋
D．不能判断溶液中是否存在AlOeq \\al(－,2)
答案：A
[题型建模] 离子检验的答题模板
例如，检验某溶液中含有Fe2＋而不含Fe3＋的方法是取适量溶液于洁净的试管中，滴加几滴KSCN溶液，无明显现象，再向溶液中滴加几滴H2O2(或新制氯水)，溶液变为红色，说明溶液中含有Fe2＋而不含Fe3＋。
题型二 离子推断
[研——题型探究]
►角度一 与离子共存结合的离子推断
1．实验室某溶液样品中可能含有Na＋、Cl－、NHeq \\al(＋,4)、NOeq \\al(－,3)、Mg2＋、SOeq \\al(2－,4)、Al3＋中的一种或几种。某实验探究小组为探究该溶液样品中的离子成分，设计并完成了如下实验：已知：在碱性条件下，NOeq \\al(－,3)可以被活泼金属还原为NH3。下列判断不正确的是( )
A．沉淀a可能是BaSO4，沉淀b一定是BaCO3
B．溶液中一定存在的离子是NHeq \\al(＋,4)、NOeq \\al(－,3)、Cl－
C．溶液中可能存在的离子是Na＋、Mg2＋、SOeq \\al(2－,4)
D．溶液1和溶液4中所含金属阳离子一定相同
答案：D
►角度二 与计算结合的离子推断
2．实验室中有一瓶无色透明的溶液，可能含有Na＋、NHeq \\al(＋,4)、Cu2＋、Al3＋、NOeq \\al(－,3)、Cl－、SOeq \\al(2－,4)、COeq \\al(2－,3)中的一种或几种，且该溶液所含阴离子的浓度相同。某化学学习小组为确定该溶液的成分，做了如下实验探究：
下列判断正确的是( )
A．溶液中一定不存在Cu2＋、Cl－、COeq \\al(2－,3)
B．不能确定溶液中是否存在Na＋、NOeq \\al(－,3)
C．原溶液存在5种离子，浓度均为0.2 ml·L－1
D．向该溶液中滴加少量FeCl2溶液，则溶液中的阴离子的总物质的量变小
答案：C
[题型建模] 坚持“四项”基本原则，突破离子推断问题
(1)肯定性原则：结合实验现象推出肯定存在或肯定不存在的物质或离子。
(2)互斥性原则：在肯定某些离子存在的同时，结合离子共存规律，否定一些离子的存在。
(3)进出性原则：注意实验过程中反应生成的离子或引入的离子对后续实验的干扰。
(4)电中性原则：溶液中既要有阳离子，也要有阴离子。
[练——即学即用]
1．(2019·陕西咸阳模拟)某固体混合物中可能含有K＋、Na＋、Cl－、COeq \\al(2－,3)、SOeq \\al(2－,4)等离子，将该固体溶解于蒸馏水，对所得溶液进行如下实验：下列推断正确的是( )
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K2SO4和NaCl
答案：B
2．向FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液，测定混合后溶液pH随混合前溶液中eq \f(cSO\\al(2－,3),cFe3＋)变化的曲线如图所示。
实验发现：
ⅰ.a点溶液透明澄清，向其中滴加NaOH溶液后，立即产生灰白色沉淀，滴入KSCN溶液显红色；
ⅱ.c点和d点溶液中产生红褐色沉淀，无气体逸出。取其上层清液滴加NaOH溶液后无明显现象，滴加KSCN溶液显红色。下列分析合理的是( )
A．向a点溶液中滴加BaCl2溶液，无明显现象
B．b点较a点溶液pH升高的主要原因：2Fe3＋＋SOeq \\al(2－,3)＋H2O===2Fe2＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2H＋
C．c点溶液中发生的主要反应：2Fe3＋＋3SOeq \\al(2－,3)＋6H2O2Fe(OH)3↓＋3H2SO3
D．向d点上层清液中滴加KSCN溶液，溶液变红；再滴加NaOH溶液，溶液红色加深
答案：C
3．在Na＋浓度为0.5 ml·L－1的某澄清溶液中，还可能含有K＋、Ag＋、Al3＋、Ba2＋、NOeq \\al(－,3)、COeq \\al(2－,3)、SOeq \\al(2－,3)、SiOeq \\al(2－,3)、SOeq \\al(2－,4)等离子，取该溶液100 mL进行如图连续实验(所加试剂均过量，气体全部逸出)。下列说法不正确的是( )
A．原溶液中一定不存在Ag＋、Al3＋、Ba2＋、SOeq \\al(2－,4)
B．实验中生成沉淀的离子方程式是SiOeq \\al(2－,3)＋2H＋===H2SiO3↓
C．原溶液一定存在K＋、COeq \\al(2－,3)，可能存在NOeq \\al(－,3)
D．原溶液不存在NOeq \\al(－,3)时，c(K＋)＝0.8 ml·L－1
答案：C
[限时规范训练]
1．某澄清、透明的浅黄色溶液中，可能含有下列八种离子：Na＋、NHeq \\al(＋,4)、Fe3＋、Ba2＋、Al3＋、SOeq \\al(2－,4)、HCOeq \\al(－,3)、I－，在设计检验方案前的初步分析中，可确定该溶液中能大量存在的离子最多有( )
A．4种 B．5种
C．6种 D．7种
解析：溶液呈黄色，含Fe3＋，阴离子中只有SOeq \\al(2－,4)能与Fe3＋共存，能与Fe3＋、SOeq \\al(2－,4)共存的还有Na＋、NHeq \\al(＋,4)、Al3＋。
答案：B
2．雾霾严重影响人们的生活与健康，某地区的雾霾中可能含有如下离子中的若干种：NHeq \\al(＋,4)、Ba2＋、Fe2＋、Cl－、NOeq \\al(－,3)、COeq \\al(2－,3)、SOeq \\al(2－,4)。某同学收集了该地区的雾霾，经必要的预处理后得到试样溶液，设计并完成如下实验：(已知溶液B中阴离子种类不变)下列说法正确的是( )
A．气体A是CO2
B．试样中肯定存在Ba2＋、Fe2＋、Cl－、NOeq \\al(－,3)
C．试样中一定存在Ba2＋和SOeq \\al(2－,4)中的一种
D．若要检验是否存在NHeq \\al(＋,4)，可向溶液D中加入浓氢氧化钠溶液并加热，看是否有无色刺激性气味气体产生
解析：实验①中加入足量稀盐酸后，有气体A生成，该气体可能为CO2或NO，由于稀盐酸足量且反应后溶液中阴离子种类不变，则原溶液中一定不含COeq \\al(2－,3)，一定含有Cl－，气体A为NO。原溶液中一定还含有Fe2＋、NOeq \\al(－,3)，A错误；实验②中加入过量NaHCO3，气体C为CO2，溶液D中可能有NHeq \\al(＋,4)，无法确定是否存在SOeq \\al(2－,4)，沉淀E中一定有Fe(OH)3，可能有BaCO3，所以通过上述实验无法确定Ba2＋和SOeq \\al(2－,4)的存在情况，B和C错误。
答案：D
3．某溶液中可能含有H＋、Na＋、NHeq \\al(＋,4)、Mg2＋、Fe3＋、Al3＋、SOeq \\al(2－,4)、COeq \\al(2－,3)等离子。当向该溶液中加入一定物质的量浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀的物质的量随NaOH溶液的体积变化的曲线如图所示，下列说法正确的是( )
A．原溶液中含有的阳离子是H＋、NHeq \\al(＋,4)、Mg2＋、Al3＋
B．原溶液中含有的Fe3＋和Al3＋的物质的量之比为1∶1
C．原溶液中一定含有SOeq \\al(2－,4)和Na＋
D．反应最后形成的溶液中溶质只有Na2SO4
解析：根据图像可知，最初没有沉淀产生，且生成沉淀后不是马上溶解说明溶液中含有H＋、NHeq \\al(＋,4)，则一定没有COeq \\al(2－,3)。根据沉淀的变化趋势可知，一定含有铝离子，而三价铁离子和镁离子至少含有一种。 由于氢氧化铝的物质的量和另外的沉淀的物质的量是相同的，而弱碱氢氧化铝溶解时消耗氢氧化钠溶液的体积为1，则生成氢氧化铝沉淀消耗氢氧化钠溶液的体积为3，所以生成另外的沉淀消耗的氢氧化钠溶液的体积为3，因此该沉淀只能是氢氧化铁，而不是氢氧化镁。所以原溶液中含有的离子为H＋、NHeq \\al(＋,4)、Al3＋、Fe3＋和SOeq \\al(2－,4)，而钠离子是否含有则无法确定，所以答案为B。
答案：B
4．某地环保部门取一定量某工厂所排废水试样分成甲、乙、丙、丁四份，进行如图所示探究。
已知废水试样中可能含有下表中的离子：
请回答下列问题：
(1)离子X是____________(填化学式，下同)，离子Y是____________。
(2)表中不能确定是否存在的阴离子是________，能证明该阴离子是否存在的简单实验操作为________________________________________________________。
答案：(1)NHeq \\al(＋,4) SOeq \\al(2－,4)
(2)Cl－ 取少量废水试样，滴加足量的Ba(NO3)2溶液，静置；取上层清液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀产生，则存在Cl－；若无白色沉淀产生，则不存在Cl－
5．某无色澄清溶液中Cl－浓度为0.5 ml·L－1，还可能含有下表中的若干种离子。
取该溶液100 mL进行如下实验(气体体积均在标准状况下测定)。
请回答下列问题：
(1)通过以上实验不能确定是否存在的离子有____________。能确定一定不存在的离子是_____________________________________________。
(2)实验Ⅰ中生成沉淀的离子方程式为________________________________。
(3)通过实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和必要计算，请写出一定存在的阴离子及其浓度(不一定要填满)。
(4)判断K＋是否存在，若存在，求出其最小浓度，若不存在说明理由：_____________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
答案：(1)OH－、NOeq \\al(－,3) Al3＋、Mg2＋、Ba2＋、Fe3＋、SOeq \\al(2－,4) (2)SiOeq \\al(2－,3)＋2H＋===H2SiO3↓
(3)
(4)存在，由电荷守恒可知最小浓度为3.1 ml·L－1
______待检
离子
干扰
因素
排干扰措施
Cl－
SOeq \\al(2－,4)
加过量的Ba(NO3)2溶液
COeq \\al(2－,3)
OH－
加稀硝酸酸化
SOeq \\al(2－,4)
COeq \\al(2－,3)
先加HCl酸化
SOeq \\al(2－,3)
Ag＋
待检
离子
干扰
因素
排干扰措施
SOeq \\al(2－,3)
COeq \\al(2－,3)
加盐酸后将产生的气体通入品红试液中
COeq \\al(2－,3)
SOeq \\al(2－,3)
加硝酸后将产生的无色无味气体通入澄清石灰水变浑浊
K＋
Na＋
透过蓝色钴玻璃
Fe2＋
Fe3＋
先加KSCN溶液未变红，再加入K3[Fe(CN)6]，产生蓝色沉淀
NHeq \\al(＋,4)
温度
加热
实验
现象
结论
A.某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液
产生蓝色沉淀
原溶液中有Fe2＋，无Fe3＋
B.向C6H5ONa溶液中通入CO2
溶液变浑浊
酸性：H2CO3>C6H5OH
C.向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液
生成黑色沉淀
Ksp(CuS)