人教版高考化学一轮复习专题2离子反应与氧化还原反应第2单元离子共存离子检验与推断学案

第二单元　离子共存　离子检验与推断

[课标解读]　

1.掌握常见离子的检验方法。　

2.根据离子反应的条件，判断离子共存。　

3.根据离子反应进行离子推断。

　离子共存

知识梳理

1．离子共存的本质

几种离子在同一溶液中能大量共存，就是指离子之间不反应；若离子之间能反应，则不能大量共存。

2．离子不能大量共存的常见类型

(1)复分解反应

①H＋与弱酸根离子如CO、HCO、SO、HSO、AlO、SiO等生成弱酸。

②OH－与弱碱的阳离子如NH、Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋、Al3＋等生成弱碱；OH－与酸式酸根离子如HCO、HSO、HS－等生成水。

③生成沉淀如Ag＋与Cl－；Ba2＋与SO等。

(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：ClO－、MnO(H＋)、NO(H＋)、Fe3＋等。

还原性离子：S2－、SO、I－、Fe2＋、Br－、Cl－等。

①Fe3＋可氧化S2－、SO、I－等。

②NO(H＋)可氧化S2－、SO、I－、Fe2＋、Br－等。

③ClO－在碱性条件下可氧化S2－、SO、I－、Fe2＋、Br－等。

④ClO－(H＋)、MnO(H＋)可氧化S2－、SO、I－、Fe2＋、Br－、Cl－等。

(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CO、HCO、S2－、HS－、AlO、SiO。

b．Fe3＋与CO、HCO、AlO、SiO。

c．NH与AlO、SiO。

②NH与CH3COO－、CO、HCO、S2－等能发生相互促进的水解反应，但不完全，仍能大量共存。

(4)络合反应

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。

③Cu2＋与NH3·H2O因生成[Cu(NH3)4]2＋而不能大量共存。

3．常见限定条件的分析

(1)溶液无色说明溶液中不存在大量的Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋、MnO、Fe(SCN)2＋、Cr2O、CrO等。

(2)常见表示溶液呈酸性的描述

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；④c(H＋)＝0.1 mol·L－1的溶液。

(3)常见表示溶液呈碱性的描述

①常温下pH＝14的溶液；②使pH试纸变蓝的溶液；③使酚酞变红的溶液；④c(OH－)＝0.1 mol·L－1的溶液。

(4)常见表示溶液既可能呈酸性又可能呈碱性的描述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。

(5)溶液中含有NO(H＋)、ClO－、MnO、H2O2、Fe3＋，说明溶液具有强氧化性。

(6)溶液中含有S2－、SO、I－、Fe2＋、SO2，说明溶液具有还原性。

(7)只含弱酸根离子或只含弱碱阳离子在中性溶液中不能大量存在。

命题点　溶液中离子共存的判断

1．下列各组离子在指定的溶液中能大量共存的有________(填序号)。

①＝10－12的溶液中：Na＋、K＋、SiO、CO

②含有大量Fe2＋的溶液中：K＋、Fe3＋、[Fe(CN)6]3－、SO

③无色溶液中：K＋、SO、Cr2O、Na＋

④滴入KSCN溶液显血红色的溶液中：NH、Mg2＋、SO、Cl－

⑤滴加甲基橙试剂显红色的溶液中：Na＋、Fe2＋、Cl－、NO

⑥在c(Fe3＋)＝1 mol·L－1的溶液中：K＋、NH、SCN－、NO

⑦中性溶液中：Al3＋、Fe3＋、SO、ClO

⑧＝1×10－13 mol·L－1的溶液中：NH、Ca2＋、Cl－、NO

⑨弱碱性溶液中：Na＋、K＋、Cl－、HS－

⑩加入Al粉生成H2的溶液中：Na＋、HCO、NO、NH

⑪水电离出的c(H＋)＝1×10－13 mol·L－1的溶液中：NH、K＋、S2O、Cl－

⑫含H2O2的溶液中：Fe2＋、SO、NH、I－

[解析]　②中Fe2＋与[Fe(CN)6]3－形成沉淀，③中Cr2O为橙色，⑤中酸性条件NO氧化Fe2＋，⑥中Fe3＋与SCN－络合，⑦中Al3＋、Fe3＋水解呈酸性，⑩中HCO在强碱或强酸中不共存，⑪中NH在强碱中不存在，S2O在强酸中不存在，⑫中H2O2氧化Fe2＋、I－。

[答案]　①④⑧⑨

2.在不同温度下，水溶液中c(H＋)与c(OH－)有如图所示关系。下列关于离子共存的说法正确的是(　　)

A．a点对应的溶液中大量存在：Fe2＋、Ca2＋、ClO－、SO

B．b点对应的溶液中大量存在：NH、K＋、I－、NO

C．c点对应的溶液中大量存在：Na＋、Fe3＋、SO、Cl－

D．d点对应的溶液中大量存在：Na＋、K＋、S2－、SO

D　[a点对应的溶液中c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性，ClO－能与Fe2＋发生氧化还原反应而不能大量共存，Ca2＋与SO不能大量共存，A项错误；b点对应的溶液中c(H＋)>c(OH－)，溶液呈酸性，酸性条件下NO能与I－发生氧化还原反应而不能大量共存，B项错误；c点对应的溶液中c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性，而Fe3＋水解使溶液呈酸性，C项错误；d点对应的溶液中c(H＋)<c(OH－)，溶液呈碱性，Na＋、K＋、S2－、SO相互之间不反应，可以大量共存，D项正确。]

　常见离子的检验

知识梳理

1．一般离子的检验

注意：①Br－、I－还可以用氯水与CCl4检验。

②I－还可以用氯水或双氧水与淀粉检验。

2．两种常考阴离子的检验

(1)SO的检验

①检验方法

②排除干扰：先加足量盐酸是排除Ag＋、CO、SO等的干扰，所用钡盐一般不用硝酸钡。

(2)CO的检验

①检验方法

②排除干扰：先加CaCl2溶液的目的是排除HCO干扰。但要注意SO干扰。

知识应用

1．结晶析出Na2S2O3·5H2O，其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。利用所给试剂设计实验，检验产品中是否存在Na2SO4，简要说明实验操作、现象和结论：_______________________________________________________

____________________________________________________。

已知Na2S2O3·5H2O遇酸易分解：S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O

可供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液。

[答案]　取少量产品溶于足量稀盐酸，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(答案合理即可)

2．取一定量的Fe与H2O(g)反应的产物，加入足量稀硫酸，充分反应后，向溶液中加入KSCN溶液，溶液未变红，说明Fe与H2O(g)反应的产物中没有＋3价铁元素，这种结论对吗？为什么？_______________________

____________________________________________________。

[答案]　不对，反应产物中可能混有剩余的铁单质，在与酸反应的过程＋3价Fe又被Fe还原为＋2价Fe

命题点　常见离子检验

1．下列操作、现象与结论对应关系正确的是(　　)

D　[若溶液中存在Ag＋或SO时，加入硝酸酸化的氯化钡溶液，也会有白色沉淀生成，A错误；将SO2通入酸性KMnO4溶液中，溶液褪色是因为两者发生了氧化还原反应，体现了SO2的还原性，B错误；若溶液中存在少量NH，加入稀NaOH溶液，在未加热的情况下，不会逸出NH3，C错误；向溶液中加入KSCN，无现象，说明不含Fe3＋，再滴入氯水，溶液变红，说明溶液中一定含有Fe2＋，D正确。]

2．某化学兴趣小组在课外活动中，对某一份溶液成分(已知不含其他还原性离子)进行了检测，其中三次检测结果如下表所示：

则下列说法合理的是(　　)

A．三次检测结果都正确

B．该溶液中的阳离子无法判断

C．为了检验SO，应先加过量稀硝酸后再滴加Ba(NO3)2溶液，观察是否有沉淀现象

D．为了确定是否存在CO，可以向其中滴加CaCl2溶液，观察是否有沉淀现象

C　[Al3＋与CO不能大量共存于溶液中，第二次检测结果不正确，A项错误；因第一次、第三次检测中均有CO，阳离子均只有K＋、Na＋，故溶液中的阳离子可以确定，B项错误；CO也能与Ba2＋结合形成沉淀，先加过量稀硝酸可排除CO的干扰，再加Ba(NO3)2溶液来检验SO，C项正确；CaSO4也可沉淀出来，D项错误。]

3．已知：5SO＋2IO＋2H＋===I2＋5SO＋H2O

IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O

某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2，可能存在I－、IO中的一种或两种。请补充完整检验含碘废水中是否含有I－、IO的实验方案：取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液，直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在。

[答案]　(1)从水层取少量溶液，加入1～2 mL淀粉溶液，加盐酸酸化，若溶液变蓝，则说明废水中同时含I－和IO，若溶液不变蓝，则说明废水中含I－和IO中一种。

(2)从水层取少量溶液，加入1～2 mL淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加FeCl3溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有I－；若溶液不变蓝，说明废水中不含有I－。

(3)另从水层取少量溶液，加入1～2 mL淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加Na2SO3溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有IO；若溶液不变蓝，说明废水中不含有IO

　“四项基本原则”突破离子推断

离子推断试题在近几年的高考试题中时常出现，试题形式有文字叙述型或流程框图型。试题难度中档，在推断分析时注意离子的引入和一些现象的干扰。此类题型很好地考查了推理能力，充分体现了“证据推理与模型认知”的化学核心素养。

“四项基本原则”推导离子的思路

[典例导航]

某溶液中可能含有Cl－、SO、CO、NH、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－1

C．SO、NH一定存在，Cl－可能不存在

D．CO、Al3＋一定不存在，K＋可能存在

[思路点拨]　

B　[根据加入过量NaOH溶液，加热，得到0.02 mol气体，说明有NH，为0.02 mol，同时产生红褐色沉淀，说明有Fe3＋，而且为0.02 mol，则没有CO；根据不溶于盐酸的4.66 g沉淀，说明有SO，且为0.02 mol，则根据电荷守恒可知一定有Cl－，至少有0.04 mol，B正确。]

通过补充什么实验步骤可确定溶液中是否含有K＋、Al3＋？

[答案]　用洁净的铂丝蘸取原溶液，在无色火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察是否有紫色火焰，确定是否含K＋；取最后的滤液少许，加入盐酸，观察是否存在开始沉淀生成，后来又溶解的现象，确定是否含有Al3＋。

1．(2020·河北衡水冀州中学期中改编)有一瓶无色溶液，可能含有Na＋、K＋、Al3＋、Mg2＋、NH、Cl－、SO、HCO、MnO、SO中的几种。为确定其成分，进行如下实验：①取少许溶液，逐渐加入Na2O2固体至过量，产生无色无味的气体和白色沉淀，且白色沉淀先逐渐增多而后又部分溶解；②另取部分原溶液，加入HNO3酸化的Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀产生；③用洁净的铂丝蘸取原溶液在酒精灯上灼烧，观察到黄色火焰。下列推断正确的是(　　)

A．肯定含有Na＋、Al3＋、Mg2＋、SO

B．肯定含有Na＋、Al3＋、Mg2＋、Cl－

C．肯定没有K＋、HCO、SO、MnO

D．肯定没有Cl－、NH、SO

A　[该溶液无色，一定没有MnO。①取少许溶液，逐渐加入Na2O2固体(Na2O2与水反应生成NaOH和O2)至过量，产生的无色无味的气体是O2，所以不含NH；产生白色沉淀且白色沉淀先逐渐增多而后又部分溶解说明含有Al3＋和Mg2＋，则不能含有HCO、SO。②另取部分原溶液，加入HNO3酸化的Ba(NO3)2溶液，产生的白色沉淀是BaSO4，则溶液中存在SO。③用洁净的铂丝蘸取原溶液在酒精灯上灼烧，观察到黄色火焰，说明存在Na＋。无法判断Cl－和K＋是否存在，故正确答案是A。]

2．X溶液中含有下表所示离子中的某5种，且其离子浓度均为0.1 mol·L－1(不考虑水的电离和离子水解)。向X溶液中加入足量稀盐酸，有气体生成，反应前后阴离子种类不变。下列叙述错误的是(　　)

A．原溶液中一定含有Mg2＋

B．X溶液中不可能含有HCO和CO

C．X溶液中含有3种阳离子、2种阴离子

D．生成气体的离子反应方程式为3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O

C　[向X溶液中加入足量的稀盐酸，有气体生成，且反应后溶液中阴离子的种类没有变化，则产生气体的离子不可能是碳酸根离子或碳酸氢根离子；根据表中的离子，可以推知气体是Fe2＋、NO在酸性环境下生成的一氧化氮；溶液中含有Fe2＋，则一定不含有OH－；加入稀盐酸，溶液中阴离子种类不变，所以原来溶液中一定含有Cl－，由于X溶液中共含有5种离子，且各种离子的浓度均为0.1 mol·L－1，根据电荷守恒和离子共存规则知X溶液中除含Fe2＋、NO、Cl－外，还含有SO和Mg2＋。]

3．(2020·浙江十校联考)某1 L待测溶液中除含有0.2 mol·L－1的Na＋外，还可能含有如表所示离子中的一种或多种。现进行如图所示实验操作(每次实验所加试剂均过量)：

下列说法错误的是(　　)

A．向溶液B中加AgNO3与HNO3操作是多余的，待测液中一定含有的离子是K＋、NH、CO、HCO、且c(K＋)≥0.1 mol·L－1

B．生成白色沉淀B的离子方程式为Ba2＋＋HCO＋OH－===BaCO3↓＋H2O

C．已知白色沉淀C能溶于浓氨水，离子方程式为AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O

D．若无色气体D是混合气体，则D中含有CO2和NO

A　[待测液和氯化钡溶液反应得到沉淀A，则溶液中可能含有CO、SO、SO，向沉淀A中加入稀硝酸生成的无色气体D应为CO2，将其通入石灰水中得到10.00 g CaCO3，即0.1 mol，则待测液中存在0.1 mol CO；有部分沉淀不溶解，则不溶解的11.65 g白色沉淀D为0.05 mol BaSO4，则待测液中可能存在SO、SO中的两种或一种，因此待测液中不存在Ba2＋和Fe3＋；滤液A中有Ba2＋，加入过量的NaOH溶液得到气体B，则气体B应为0.1 mol NH3,19.70 g白色沉淀B应为0.1 mol BaCO3，则待测液中一定含有0.1 mol NH、0.1 mol HCO；溶液B中加入硝酸酸化的硝酸银溶液得到白色沉淀C，则C为AgCl，说明溶液B中含有Cl－，不含Br－，由于开始加入氯化钡溶液，故不能确定原溶液中是否含有Cl－。此时可确定该溶液中粒子所带负电荷至少为n(HCO)＋2n(CO)＋2n(SO、SO)＝(1×0.1＋2×0.1＋2×0.05)mol＝0.4 mol，正电荷至少为n(NH)＋n(Na＋)＝(1×0.1＋1×0.2)mol＝0.3 mol，则根据溶液呈电中性可知，待测液中一定存在K＋，且n(K＋)≥0.1 mol。向溶液B中加硝酸酸化的AgNO3溶液的操作不是多余的，是为了判断待测液中是否含有溴离子，A错误；生成白色沉淀B的离子方程式为Ba2＋＋HCO＋OH－===BaCO3↓＋H2O，B正确；白色沉淀C为AgCl，其与浓氨水反应的离子方程式为AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O，C正确；若无色气体D是混合气体，则应是CO2和NO的混合气体，NO是由HNO3与BaSO3反应而得，D正确。]

[真题验收]

1．(2020·全国卷Ⅱ，T8)某白色固体混合物由NaCl、KCl、MgSO4、CaCO3中的两种组成，进行如下实验：

①混合物溶于水，得到澄清透明溶液；②做焰色反应，通过钴玻璃可观察到紫色；③向溶液中加碱，产生白色沉淀。根据实验现象可判断其组成为(　　)

A．KCl、NaCl　　　　 B．KCl、MgSO4

C．KCl、CaCO3   D．MgSO4、NaCl

B　[根据实验①混合物溶于水，得到澄清透明溶液，而CaCO3难溶于水，即白色固体中一定不含CaCO3；根据实验②做焰色反应时焰色呈紫色(透过蓝色钴玻璃)可确定含有钾元素，即白色固体中含有KCl；结合实验③向溶液中加碱产生白色沉淀，可知溶液中含有能与OH－反应生成白色沉淀的离子，只能为Mg2＋，即白色固体的另一成分为MgSO4。结合上述分析，可知B项正确。]

2．(2020·天津学业水平等级性考试，T6)检验下列物质所选用的试剂正确的是(　　)

C　[淀粉遇碘单质变蓝色，而海水中的碘以离子形式存在，A项错误；CO2和SO2与澄清石灰水反应现象相同，B项错误；Cu2＋可以和氨水先形成氢氧化铜蓝色沉淀，再与氨水结合生成铜氨络合离子，Cu(NH3)，可以检验，C项正确；检验氨气应用湿润的红色石蕊试纸，D项错误。]

3．(2020·江苏高考，T4)常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(　　)

A．0.1 mol·L－1氨水溶液：Na＋、K＋、OH－、NO

B．0.1 mol·L－1盐酸溶液：Na＋、K＋、SO、SiO

C．0.1 mol·L－1KMnO4溶液：NH、Na＋、NO、I－

D．0.1 mol·L－1AgNO3溶液：NH、Mg2＋、Cl－、SO

A　[氨水中，Na＋、K＋、OH－、NO彼此不反应，能大量共存，A项正确；盐酸中的H＋能与SiO结合生成H2SiO3沉淀，B项错误；KMnO4溶液具有强氧化性，与具有还原性的I－不能大量存在，C项错误；AgNO3溶液中的Ag＋能与Cl－反应生成AgCl沉淀，二者不能大量共存，D项错误。]

4．(2019·江苏高考)室温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的(　　)

A．0.1 mol·L－1 NaOH溶液：Na＋、K＋、CO、AlO

B．0.1 mol·L－1 FeCl2溶液：K＋、Mg2＋、SO、MnO

C．0.1 mol·L－1 K2CO3溶液：Na＋、Ba2＋、Cl－、OH－

D．0.1 mol·L－1 H2SO4溶液：K＋、NH、NO、HSO

A　[A对：0.1 mol·L－1 NaOH溶液显碱性，四种离子可以大量共存；B错：0.1  mol·L－1 FeCl2溶液中含有Fe2＋，能与MnO发生氧化还原反应，不能大量共存；C错：0.1  mol·L－1 K2CO3溶液中含有CO，能与Ba2＋发生反应，不能大量共存；D错：H＋可以与HSO反应生成SO2，且酸性条件下，NO和HSO能发生氧化还原反应，不能大量共存。]

[新题预测]

某固体混合物X可能由Ba(OH)2、NaOH、Na2CO3、KCl、K2SO4中的几种物质混合而成。取适量样品进行如下实验(假设各反应物都充分反应)，得到实验现象和实验数据：

①将X加入水中，得到不溶物Y和溶液Z；

②取不溶物Y加入足量稀硫酸，沉淀质量增加；

③向Z中滴加氯化铵溶液，加热，产生能使红色石蕊试纸变蓝的气体并得到溶液W；

④向溶液W中滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，产生白色沉淀。

下列说法正确的是(　　)

A．不溶物Y中含BaCO3和BaSO4

B．固体混合物X中一定有Ba(OH)2、Na2CO3、K2SO4

C．根据上述实验现象无法确定固体混合物X中是否有NaOH

D．用铂丝蘸取溶液Z在酒精灯火焰上灼烧，通过蓝色钴玻璃观察焰色，即可判断X中有无KCl

C　[①将X加入水中，得到不溶物Y和溶液Z，不溶物是碳酸钡、硫酸钡中至少一种，因此一定含有氢氧化钡；②取不溶物Y加入足量稀硫酸，沉淀质量增加，因此不溶物Y中一定含有碳酸钡，即一定含有碳酸钠；③向Z中滴加氯化铵溶液，加热，产生能使红色石蕊试纸变蓝的气体并得到溶液W；④向溶液W中滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，产生白色沉淀，由于前面加入了氯化铵溶液，因此无法判断是否存在氯化钾。

A．不溶物Y中一定含BaCO3，不一定含有BaSO4，A错误；B．固体混合物X中一定有Ba(OH)2、Na2CO3，不一定含有K2SO4，B错误；C．根据以上分析可知无法确定固体混合物X中是否有NaOH，C正确；D．用铂丝蘸取溶液Z在酒精灯火焰上灼烧，通过蓝色钴玻璃观察焰色，也不能判断X中有无KCl，因为可能存在硫酸钾，D错误。]