2021版新高考化学一轮鲁科版教师用书：第2章第3节离子检验与推断

第3节　离子检验与推断课标解读要点网络1.掌握常见离子的检验方法。2.根据离子反应的条件，分析离子共存和推断离子的存在。 离子的共存1．复分解反应型(1)生成难溶物或微溶物的离子不能大量共存阳离子不能大量共存的阴离子Ba2＋、Ca2＋、Pb2＋、Ag＋CO、SO、SO、SiO、POCu2＋、Fe2＋OH－、S2－、CO、SiOMg2＋、Zn2＋OH－、CO、[Al(OH)4]－、SiOH＋SiO、[Al(OH)4]－(2)生成气体及挥发性物质的离子不能大量共存离子不能大量共存的离子H＋S2O、SO、HSO、CO、HCO、S2－、HS－OH－NH(3)生成难电离物质(水、弱酸、一水合氨等)H＋与CH3COO－、CO、S2－、SO、ClO－、F－等生成弱酸不能大量共存；OH－与NH(稀溶液)生成弱碱不能大量共存；H＋与OH－生成水不能大量共存。(4)弱酸酸式酸根(如HS－、HCO、HSO、H2PO、HPO、HC2O等)在强酸(H＋)或强碱(OH－)中均不能大量共存。2．氧化还原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。氧化性离子还原性离子ClO－、MnO(H＋)、NO(H＋)、Fe3＋、Cr2O、FeOFe2＋(可与Fe3＋共存)、S2－、I－、SO、HS－、HSO3．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：①Al3＋与CO、HCO、S2－、HS－、[Al(OH)4]－、SiO。②Fe3＋与CO、HCO、[Al(OH)4]－、SiO。(2)NH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．络合反应型离子间因发生络合反应而不能大量共存，常见的反应有(1)Fe3＋与SCN－因生成Fe(SCN)3而不能大量共存。(2)Ag＋与NH3·H2O因生成[Ag(NH3)2]＋而不能大量共存。[补短板]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；④[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；④[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[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。 指出下列离子组不能大量共存的原因。(1)在溶液中：Na＋、OH－、SO、Fe3＋___________________________________。(2)在溶液中：K＋、Mg2＋、I－、ClO－__________________________________。(3)含有大量Fe3＋的溶液：Na＋、SCN－、Cl－、I－___________________________________________________________________________________________。(4)含有大量NO的溶液：H＋、Fe2＋、Cl－、SO_________________________________________________________________________________________。(5)使pH试纸显蓝色的溶液中：Cu2＋、NO、Fe3＋、SO________________________________________________________________。(6)与铝粉反应放出氢气的无色溶液中：NO、Al3＋、Na＋、SO____________________________________________________________________________。(7)pH＝0的溶液中：Al3＋、NH、Ca2＋、ClO－_____________________________________________________________________________________________。[答案]　(1)Fe3＋与OH－反应生成沉淀(2)I－能被ClO－氧化(3)Fe3＋与SCN－发生络合反应，Fe3＋与I－发生氧化还原反应(4)NO在酸性条件下氧化Fe2＋(5)Cu2＋、Fe3＋与OH－反应生成沉淀(6)溶液可能呈碱性也可能呈酸性，NO在酸性溶液中与铝粉反应不能放出氢气，Al3＋在碱性溶液中不能大量共存(7)ClO－与H＋生成弱电解质HClO命题点　溶液中离子共存的判断1．(2019·上饶模拟)下列各组离子在指定的溶液中，能大量共存的是(　　)①酸性溶液中：Fe2＋、Al3＋、NO、Cl－、I－②pH＝13的溶液：Na＋、CO、SO、[Al(OH)4]－、S2－③水电离出来的[H＋]＝10－13 mol·L－1的溶液：NH、K＋、NO、S2O④加入铝片能放出H2的溶液：Na＋、HCO、Cu2＋、SO⑤弱碱性溶液中：Na＋、K＋、Cl－、HCOA．①②　　　B．②③　　　C．②④⑤　　　D．②⑤D　[①酸性条件下Fe2＋、I－、NO发生氧化还原反应，则一定不能共存，故①错误；②pH＝13的溶液显碱性，该组离子在碱性条件下不反应，则能共存，故②正确；③水电离出来的[H＋]＝10－13 mol·L－1的溶液，为酸性或碱性溶液，碱性溶液中OH－与NH结合生成弱电解质，酸性溶液中H＋与S2O发生氧化还原反应，则不能共存，故③错误；④加入铝片能放出H2的溶液，为酸或强碱溶液，HCO既能与酸反应又能与碱反应，则一定不能共存，故④错误；⑤HCO水解呈弱碱性，HCO在弱碱性溶液中可共存。]2．(2019·精选模拟)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、CO②含有大量Fe2＋的溶液中：K＋、Fe3＋、[Fe(CN)6]3－、SO③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－、NO⑥在[Fe3＋]＝1 mol·L－1的溶液中：K＋、NH、SCN－、NO⑦中性溶液中：Al3＋、Fe3＋、SO、ClO⑧＝1×10－13 mol·L－1的溶液中：NH、Ca2＋、Cl－、NO[解析]　②中Fe2＋与[Fe(CN)6]3－形成蓝色沉淀；③中Cr2O为橙色；⑤中NO(H＋)氧化Fe2＋；⑥中Fe3＋与SCN－发生络合反应；⑦中Al3＋、Fe3＋水解呈酸性。[答案]　①④⑧离子共存的四步分析法＿ ↓ ＿ ↓ ＿ ↓ ＿ 常见离子的检验1．一般离子的检验离子试剂现象注意Cl－、Br－、I－AgNO3溶液和稀硝酸AgCl(白色)、AgBr(淡黄色)、AgI(黄色)—NH浓NaOH溶液和湿润的红色石蕊试纸产生有刺激性气味的气体，且气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝加热Fe3＋NaOH溶液红褐色沉淀—KSCN溶液溶液呈红色—SO稀硫酸和品红溶液产生有刺激性气味的气体，且气体能使品红溶液退色HSO有干扰Na＋、K＋Pt(Fe)丝和稀盐酸火焰分别呈黄色、紫色K＋要透过蓝色钴玻璃片观察焰色Mg2＋NaOH溶液产生白色沉淀—Al3＋NaOH溶液产生白色沉淀，NaOH过量沉淀又溶解NaOH溶液逐滴滴加至过量Cu2＋NaOH溶液产生蓝色沉淀—提醒：Br－、I－的其他检验方法(1)Br－：氯水和CCl4，分层和下层为橙红色现象。(2)I－：氯水和CCl4，分层和下层为紫红色现象；或氯水和淀粉，溶液变蓝。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Ag＋的干扰先用盐酸酸化，能防止Ag＋干扰CO、SO的干扰因为BaCO3、BaSO3也是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀不同的是这些沉淀能溶于盐酸中，因此检验SO时，必须用盐酸酸化(不能用HNO3、H2SO4酸化)提醒：所用的钡盐不能用Ba(NO3)2溶液，因为在酸性条件下，SO、HSO会被溶液中的NO(H＋)氧化成SO，从而得出错误结论。(2)CO的检验①检验方法②排除干扰HCO的干扰若被检液中不含CO而含有HCO，则加入CaCl2(或BaCl2)溶液时不会产生白色沉淀，故可用CaCl2(或BaCl2)溶液排除干扰SO的干扰因为CaSO3与CaCO3一样，也是白色沉淀，且CaSO3也能与盐酸反应产生使澄清石灰水变浑浊的气体(SO2)，但SO2是有刺激性气味的气体，故可用无色无味来排除SO的干扰命题点1　常见离子的检验1．向四支试管中分别加入少量不同的无色溶液进行如下操作，结论正确的是(　　)   选项操作现象结论A滴加BaCl2溶液生成白色沉淀原溶液中有SOB滴加氯水和CCl4，振荡、静置下层溶液显紫色原溶液中有I－C用洁净铂丝蘸取溶液进行焰色反应火焰呈黄色原溶液中有Na＋，无K＋D滴加稀NaOH溶液，将湿润红色石蕊试纸置于试管口试纸不变蓝原溶液中无NHB　[A项，Ag＋干扰；C项，Na＋焰色反应干扰K＋，无法确定溶液中是否含有K＋；D项，没有加热操作，NH无法确定。]2．(双选)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：检测序号溶液中检测出的离子组合第一次KCl、K2SO4、Na2CO3、NaCl第二次KCl、AlCl3、Na2SO4、K2CO3第三次Na2SO4、KCl、K2CO3、NaCl则下列说法合理的是(　　)A．三次检测结果都正确B．该溶液中的阳离子含有Na＋和K＋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BC　[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，阳离子含有K＋、Na＋，B项正确；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。]命题点2　设计物质检验的实验方案3．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)4．已知：5SO＋2IO＋2H＋===I2＋5SO＋H2O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]　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－。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(1)溶液中离子的检验答题模板实验操作(取少量或适量待检溶液，加入……试剂，再加入……试剂)⇓现象描述(①溶液由……变为……，②若有……生成，③若没有……)⇓得出结论(如“若……说明……，若……说明……”)(2)固体物质的检验答题模板①取少量待测物质；加入……试剂溶解；②向该溶解液中加入……试剂或再加入……试剂；③若溶液由……色变为……色或有……生成；④则说明……结论。 “四项基本原则”突破离子推断——证据推理与模型认知离子反应的一个重要应用是离子推断，分析近几年高考试题，涉及离子推断的试题有所体现。题目特点涉及的离子有时较多，离子的干扰常作为命题者设计的陷阱，体现了“证据推理与模型认知”的核心素养。“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[Cl－]≥0.4 mol·L－1C．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．(双选)某同学为检验溶液中是否含有常见的几种无机离子，进行了如图所示的实验操作。其中检验过程中产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。由该实验能得到的正确结论是(　　)A．原溶液中一定含有SOB．原溶液中一定含有NHC．原溶液中可能含有Cl－D．原溶液中一定含有Fe3＋BC　[原溶液中加入Ba(NO3)2和HCl生成白色沉淀，原溶液中可能存在SO、SO或Ag＋，A错误；因检验过程中产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明原溶液中一定含有NH，B正确；加AgNO3溶液产生白色沉淀，可能是加入的HCl引起的，也可能原溶液中含Cl－，C正确；加入KSCN溶液得到红色溶液，Fe3＋可能是由原溶液中的Fe2＋被H＋、NO氧化而来的，故原溶液中不一定含有Fe3＋，D错误。]2．某无色溶液是两种溶质溶于水形成的浓溶液，其中含有6种离子。为鉴别这两种溶质，进行了以下实验：①取少量溶液，加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成。②取少量溶液，逐滴滴加浓NaOH溶液，先出现白色沉淀；然后有无色刺激性气体生成，用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝；最后沉淀逐渐溶解。这两种溶质可能是(　　)A．MgSO4、NH4NO3B．AlCl3、NH4ClC．Al2(SO4)3、NH4ClD．AgNO3、(NH4)2SO4C　[A项，实验②如入浓NaOH溶液，先出现白色沉淀Mg(OH)2，然后生成刺激性气体NH3，但沉淀最终不溶解，错误；B项，AlCl3、NH4Cl溶液中加入BaCl2溶液，无白色沉淀生成，且溶液中只存在5种离子，错误；C项，实验①生成BaSO4白色沉淀，实验②生成Al(OH)3白色沉淀和NH3，最后Al(OH)3溶解，正确；D项，Ag＋与SO不共存，错误。]3．某溶液中可能含有SO、NO、CO、NH、Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Na＋中的几种，且所含阴离子浓度相同(忽略OH－和H＋)。某化学兴趣小组设计了如下实验方案以确定该溶液中所含离子成分，下列说法正确的是(　　)A．该溶液中一定含有SO、NH、Fe3＋、Na＋B．溶液中一定只含有三种阳离子C．通过计算，溶液中一定含有Fe2＋，且其浓度可能与Fe3＋相等D．向溶液中加入少量盐酸，一定会有红棕色气体产生C　[加入NaOH溶液有气体产生，所以有NH且为0.01 mol；有红褐色沉淀，所以一定有Fe3＋，但Fe2＋无法确定，因为生成的少量白色沉淀会被红褐色沉淀掩盖，根据灼烧后有1.6 g固体Fe2O3，即0.01 mol，可知溶液中铁元素的物质的量为0.02 mol，根据离子共存可知不会有CO；由于加入了过量NaOH溶液，所以原溶液中是否含有Na＋无法确定；如果有Al3＋，则滤液中通入CO2会有沉淀，故可排除Al3＋；根据所得BaSO4沉淀质量，可知含有SO且n(SO)＝0.02 mol；若溶液中没有Na＋，则阳离子所带正电荷大于0.01 mol＋0.02 mol×2＝0.05 mol，小于等于0.01 mol＋0.02 mol×3＝0.07 mol，则一定存在NO，阴离子浓度相同，阴离子所带负电荷为0.02 mol×2＋0.02 mol＝0.06 mol，根据电荷守恒可知，则一定含有Fe2＋，设为x mol，则0.06＝0.01＋2x＋3×(0.02－x)，x＝0.01，Fe2＋与Fe3＋浓度相等；若含有Na＋，则n(Fe2＋)>0.01 mol，n(Fe3＋)<0.01 mol，故溶液中可能含有四种阳离子；溶液中一定含有Fe2＋，且其浓度可能与Fe3＋相等；溶液中NO的浓度不大，因此加入少量盐酸，与Fe2＋反应产生NO无色气体。综上所述，A、B、D错误，C正确。] [一题串知，落实考法]某水溶液中可能含有K＋、Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、Ba2＋、NH、Cl－、CO、SO中的若干种离子，某同学取100 mL的溶液分成两等份进行如下实验：①第一份加过量的NaOH溶液后加热，收集到0.02 mol气体，无沉淀产生，同时得到溶液甲。②向溶液甲中通入过量的CO2气体，生成白色沉淀，经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02 g固体。③第二份加足量的氯化钡溶液后，生成白色沉淀，沉淀经盐酸充分洗涤，干燥，得到11.65 g固体。(1)实验①可以得出的结论是_____________________________________________________________________________。[考查NH的检验及其计算](2)实验②生成沉淀的离子方程式为___________________________________________________________________________。[考查离子方程式书写](3)实验①②③可得出一定存在的离子有________________________；一定不含的离子有________________；可能含有的离子有________________。[考查离子共存和离子推断][答案]　(1)溶液含有NH，其物质的量为0.02 mol，不含Fe3＋、Mg2＋(2)[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO(3)NH、Al3＋、SO、K＋　Fe3＋、Mg2＋、Ba2＋、CO　Cl－[真题验收，感悟考向]1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)(2017·全国卷Ⅱ)向2 mL 0.1 mol·L－1的FeCl3溶液中加足量铁粉，振荡，加1滴KSCN溶液，发现黄色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变，说明Fe的还原性强于Fe2＋。(　　)(2)(2017·江苏高考)向久置的Na2SO3溶液中加入足量BaCl2溶液，出现白色沉淀；再加入足量稀盐酸，部分沉淀溶解，说明部分Na2SO3被氧化。(　　)(3)(2016·四川高考)将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明该溶液中一定含有CO。(　　)(4)(2016·四川高考)向某食盐溶液中滴加淀粉溶液，溶液颜色不变，说明该食盐中一定没有添加碘酸钾。(　　)[答案]　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×2．(2019·全国卷Ⅲ)离子交换法净化水过程如图所示。下列说法中错误的是(　　)A．经过阳离子交换树脂后，水中阳离子的总数不变B．水中的NO、SO、Cl－通过阴离子树脂后被除去C．通过净化处理后，水的导电性降低D．阴离子树脂填充段存在反应H＋＋OH－===H2OA　[A项，由题图可知，经过阳离子交换树脂后，Ca2＋、Na＋、Mg2＋交换为H＋，由电荷守恒知，阳离子总数会增加，错误；B项，由题图可知，通过阴离子交换树脂后，NO、Cl－、SO被除去，正确；C项，通过净化处理后，水中的导电离子种类与浓度降低，水的导电性降低，正确；D项，阴离子树脂填充段存在反应H＋＋OH－===H2O，正确。]3．(2016·全国卷Ⅱ，T12)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、NaHCO3C．Na2SO3、BaCO3   D．Na2CO3、CuSO4C　[A项中，NaHCO3、Al(OH)3加入足量水中，NaHCO3溶解，Al(OH)3不溶解；加入稀盐酸，固体全部溶解，且有气泡产生；NaHCO3、Al(OH)3均能与H2SO4反应，最后不会有固体剩余；B项中，NaHCO3溶于水，AgCl不溶于水，加入足量稀盐酸，AgCl仍不溶解；C项中Na2SO3溶于水，BaCO3不溶于水，BaCO3能溶于稀盐酸：BaCO3＋2HCl===BaCl2＋H2O＋CO2↑，Na2SO3、BaCO3均能与稀硫酸反应：Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O、BaCO3＋H2SO4===BaSO4↓＋H2O＋CO2↑；D项中，CuSO4和Na2CO3都能溶于稀硫酸。]