2020届化学高考二轮复习（浙江）离子反应的应用学案

第3讲　离子反应的应用

　离子共存[学生用书P12]

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：

(2)二性——溶液的酸碱性

①在强酸性溶液中，OH－及弱酸根阴离子(如CO、SO、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、Al3＋、Fe3＋等)均不能大量存在；

③酸式弱酸根离子(如HCO、HSO、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与HCO不能大量共存：AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO；

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

③NH与CH3COO－、CO，Mg2＋与HCO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SO，NH与OH－，H＋与CH3COO－等；

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

③相互促进的水解反应，如Al3＋与HCO、CO、S2－、HS－、AlO；Fe3＋与HCO、CO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、Ba2＋、Br－、CO

B．Cl－、SO、Fe2＋、H＋

C．K＋、Na＋、SO、MnO

D．Na＋、H＋、NO、HCO

解析：选C。A.Ba2＋与CO能反应生成BaCO3沉淀，不能大量共存。B.SO与H＋能反应生成SO2和H2O，SO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、HCO、NO

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

C．滴入酚酞显红色的溶液中：Na＋、AlO、SO、Cl－

D．含有KNO3的溶液中：Fe2＋、H＋、Cl－、SO

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在强酸性和强碱性溶液中都不能大量存在，NH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，SiO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、Cl－、SO

B．加入少量NaClO溶液：NH、Fe2＋、H＋、SO、ClO－

C．加入过量NaOH溶液：Na＋、Fe2＋、NH、SO、OH－

D．加入过量NaClO和NaOH的混合溶液：Na＋、SO、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，最终溶液中含Na＋、Cl－和SO，而ClO－和OH－均是过量的，正确。

判断离子共存的步骤

　“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。

　“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等。

　“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

注意：“两性离子”指既能与强酸反应又能与强碱反应的离子，一般为多元弱酸的酸式酸根离子。

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”

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

B．溶液A中不存在Mg2＋、CO和HCO，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－、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

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

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，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CO。根据得到不溶于盐酸的4.66 g沉淀，说明该溶液中有SO，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－、CO、SO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SO，一定含有CO，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、Fe2＋、Fe3＋、CO、SO、SiO、NO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，CO能与H＋反应生成CO2和H2O，SiO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氧化，可知肯定为Fe2＋：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，故CO、SiO、NO肯定不存在。(2)能与Ba(NO3)2溶液反应生成沉淀的只有SO、CO，由于CO不存在，故只能是SO，则沉淀C为BaSO4。溶液中含有SO，则Ba2＋一定不存在。(4)溶液B中含有由Fe2＋被NO(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)CO、SiO、NO　(2)BaSO4　Ba2＋

(3)NO　3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O

(4)不能　溶液B中含有由Fe2＋被NO(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