2020浙江高考化学二轮讲义：专题三第3讲　离子反应的应用

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

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、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－、②SO、③NO、④PO、⑤SO、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．①②④⑤  B．②③④

C．③④⑥  D．只有⑤⑥

解析：选C。H2O2具有较强的氧化性，能氧化HS－、SO，其中SO被氧化为SO，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、Fe3＋、Ba2＋、Al3＋、CO、Cl－、OH－、NO。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CO、OH－会发生反应，不能大量共存；OH－与NH、Al3＋会发生反应，不能大量共存；Ba2＋、Al3＋、CO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Ba2＋、Cl－、NO，离子最多4种；若溶液为酸性，由于H＋、NO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、Ba2＋、Al3＋、Cl－，最多是5种离子。

4．某溶液含有K＋、Fe3＋、SO、CO、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Fe3＋、SO

B．一定不存在的离子为CO、I－

C．不能确定的离子为K＋、SO

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Fe3＋，Fe3＋与CO能发生相互促进的水解反应而不能大量共存，Fe3＋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、I－，根据溶液呈电中性可知，原溶液中一定含SO，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FeBr2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Cu2＋、NH、SO、Cl－ 可以大量共存

C．与硝酸酸化的AgNO3溶液反应有沉淀生成并放出气体

D．向该溶液中通入过量Cl2，反应的离子方程式：2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－

解析：选A。Fe2＋不能将碘离子氧化，遇到I－不会反应，溶液中不会生成I2，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、SO、Br－可以大量共存

B．该溶液中，Ag＋、K＋、NO、CH3CHO可以大量共存

C．向该溶液中滴入少量FeSO4溶液，反应的离子方程式为2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===Cl－＋2Fe3＋＋H2O

D．向该溶液中加入浓盐酸，每产生1 mol Cl2，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，CH3CHO具有较强的还原性，则ClO－和CH3CHO不能大量共存。C.因 NaClO水解使得溶液显碱性，故生成的不是Fe3＋而是Fe(OH)3。D.向溶液中加入浓盐酸后发生反应：ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O，每产生1 mol Cl2时，转移 1 mol电子，约为6.02×1023个。

7．某固体可能含有NH、Cu2＋、Na＋、Cl－、CO、SO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、CO、SO、Na＋

B．该固体中一定没有Cu2＋、Cl－、Na＋

C．该固体中只含有NH、CO、SO、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CO、SO，且n(BaSO4)＝4.66 g/M(BaSO4)＝n(SO)＝0.02 mol，n(BaCO3)＝n(CO)＝(6.63 g－4.66 g)/M(BaCO3)＝0.01 mol；由(2)可知溶液中含有NH，且n(NH)＝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)×1＝0.03 mol，而负电荷为[n(SO)＋n(CO)]×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。结论：A中含OH－、Cl－、K＋。B中含Mg2＋、Ag＋、NO。(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为3 mol，即K＋、Mg2＋、NO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)＝4∶1∶6

9．有一瓶澄清的溶液，其中可能含有NH、K＋、Ba2＋、Al3＋、Fe3＋、I－、NO、CO、SO、AlO。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CCl4和数滴新制氯水，振荡，CCl4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Na2CO3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和AlO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CCl4和数滴新制氯水，振荡，CCl4层呈紫红色，说明溶液中一定存在I－，由于Fe3＋、NO(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Al3＋；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NH3，说明溶液中存在NH。(4)取适量③得到的碱性溶液，加入Na2CO3溶液，有白色沉淀生成，说明溶液中存在Ba2＋，则一定不存在SO。

答案：(1)CO、AlO

(2)I－　Fe3＋、NO　CCl4层呈紫红色，则原溶液中存在I－；Fe3＋、NO在该环境中与I－不能共存

(3)Al3＋、NH　Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O

NH＋OH－NH3↑＋H2O

(4)Ba2＋　SO