2021高考化学鲁科版一轮复习教师用书第二章第4课时　离子共存、离子的检验与推断

第4课时　离子共存、离子的检验与推断[课型标签:题型课　提能课] 考点一　离子共存1.离子不能大量共存的五种常见类型(1)生成难溶物或微溶物阳离子不能大量共存的阴离子Ba2+、Ca2+、Pb2+、、、、Cu2+、Fe2+、Fe3+OH-、S2-、、、、[Al(OH)4]-Al3+、Zn2+OH-、、、、[Al(OH)4]-(2)生成难电离的物质(如弱酸、弱碱)H+与OH-、CH3COO-、、S2-、、、CN-、、、[Al(OH)4]-、、HS-、、、等弱酸根离子不能大量共存;OH-与H+、、HS-、、、及Mg2+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Al3+、等弱碱的阳离子不能大量共存。(3)水解相互促进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:Al3+与、、S2-、HS-、[Al(OH)4]-、;Fe3+与、、[Al(OH)4]-、。(4)络合反应离子间因发生络合反应而不能大量共存的离子如下:Fe3+与SCN-因生成Fe(SCN)3而不能大量共存。Ag+与NH3·H2O因生成[Ag(NH3)2]+而不能大量共存。(5)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-、 (H+)、 (H+)、Fe3+、、Fe2+(可与Fe3+共存)、S2-、I-、、HS-、2.离子共存判断的“三大步骤”第一步:“细审题干关键点”(1)注意“一定大量共存”“可能大量共存”“不能大量共存”“因发生氧化还原反应而不能大量共存”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。第二步:“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的溶液或c(OH-)/c(H+)<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使酚酞溶液变红的溶液;④c(H+)=1×10-14 mol·L-1的溶液;⑤通入NH3或加入Na2O2的溶液。(3)常见表示溶液既能呈酸性也能呈碱性的表述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+、等。第三步:“注意特殊情况”(1)S2-与在碱性条件下可以共存,但在酸性条件下则会发生氧化还原反应而不能大量共存。(2)在碱性和中性环境中没有氧化性,酸性环境中[(H+)]具有氧化性。(3)ClO-在酸性、中性和碱性环境中均有较强的氧化性。[名师点拨] 离子共存判断“四个要素”——一(观)颜色 ,二(辨)性质(酸碱性、氧化性),三(查)特殊[①ClO-、② (H+)、③Fe3+(SCN-)],四(析)反应(①复分解型反应、②水解互促型反应、③氧化还原型反应、④络合反应)。题型一　非氧化还原反应类离子共存[典例1] (2014·山东卷改编)下列有关溶液组成的描述合理的是(　　)A.无色溶液中可能大量存在Al3+、、Cl-、S2-B.酸性溶液中可能大量存在Na+、CH3COO-、、Cl-C.弱碱性溶液中可能大量存在Na+、K+、Cl-、D.中性溶液中可能大量存在Fe3+、K+、Cl-、解析:Al3+与S2-可发生水解相互促进的反应而不能大量共存,A项错误;酸性溶液中存在H+,H+与CH3COO-不能大量共存,B项错误; 水解可使溶液呈弱碱性,弱碱性溶液中可以含有大量,C项正确;Fe3+在中性溶液中因发生强烈水解而不能大量存在,D项错误。答案:C[对点精练1] (2019·北京牛栏山期中)常温下,下列各组离子在指定溶液中可能大量共存的是(　D　)A.由水电离产生的c(OH-)=1×10-12 mol/L的溶液中: 、K+、Na+、B.含有大量Fe3+的溶液中:Al3+、OH-、Br-、Na+C.pH=0的溶液中:Na+、K+、S2-、D.能使酚酞变红色的溶液中:Na+、Ba2+、Cl-、Br-解析:由水电离产生的c(OH-)=1×10-12 mol/L的溶液可能是强酸,也可能是强碱溶液,在强酸性和强碱性溶液中都不能大量共存,A错误;含有大量Fe3+的溶液中Fe3+、Al3+与OH-不能大量共存,B错误;pH=0 的溶液呈酸性,S2-、在强酸性溶液中不能大量共存,C错误;能使酚酞变红色的溶液呈碱性,碱性溶液中Na+、Ba2+、Cl-、Br-可以大量共存,D正确。[对点精练2] (2019·福建莆田期中)常温下,下列各组离子在指定溶液中可能大量共存的是(　A　)A.c(OH-)/c(H+)=1×1014的溶液中:K+、Na+、I-、B.水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1的溶液中:Ca2+、Ba2+、Cl-、C.加入铝粉能放出氢气的溶液中:Ba2+、Cl-、Fe3+、D.c()=0.1 mol·L-1的溶液中:Ca2+、、、H+解析:c(OH-)/c(H+)=1×1014的溶液中c(OH-)=1 mol·L-1,溶液呈碱性,K+、Na+、I-、互不反应,能够大量共存,故A正确;在由水电离产生的H+浓度为 1×10-13 mol·L-1的溶液中,水的电离受到抑制,则溶液为强酸性或强碱性,在强酸性和强碱性溶液中都不能大量存在,故B错误;加入铝粉能放出氢气的溶液可能为酸溶液,也可能为碱溶液,在酸性条件下有强氧化性,与铝反应不生成氢气,在碱性条件下Fe3+不能大量共存,故C错误;c()=0.1 mol·L-1的溶液中,Ca2+、H+与都能反应而不能大量共存,与高锰酸根离子发生氧化还原反应也不能大量共存,故D错误。题型二　氧化还原反应类离子共存[典例2] (2018·江苏卷改编)室温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(　　)A.0.1 mol·L-1KI溶液:Na+、K+、ClO-、OH-B.0.1 mol·L-1NaOH溶液:K+、Cl-、、S2-C.0.1 mol·L-1NaCl溶液:H+、Cu2+、、D常温下pH=11的溶液中:S2-、K+、、ClO-解析:ClO-与I-能发生氧化还原反应,A项不符合题意; 、S2-在碱性条件下能共存,B项符合题意;酸性条件下, 能氧化Cl-,C项不符合题意;ClO-具有强氧化性,S2-具有强还原性,两者发生氧化还原反应,D项不符合题意。答案:B[对点精练3] (2019·甘肃武威一轮)下列各离子组在溶液中能共存且通入括号中相应气体后,仍能大量存在的是(　D　)A.Na+、Ba2+、、I-(氯气)B.Ca2+、、Na+、Cl-(二氧化硫)C.Fe3+、、、 (氨气)D.Na+、K+、、Cl-(二氧化碳)解析:A项中四种离子能共存,通入氯气后能将、I-氧化,故不符合题意;B项中四种离子能共存,通入二氧化硫被硝酸根离子氧化而不能共存,故不符合题意;C项中Fe3+、之间反应生成沉淀,所以不能共存,故不符合题意;D项中四种离子能共存,通入二氧化碳后也不反应,故符合题意。考点二　离子的检验与推断1.离子检验的常用方法(1)沉淀法离子试剂现象注意Cl-、Br-、I-AgNO3溶液和稀HNO3AgCl(白色)、AgBr(淡黄色)、AgI(黄色) 稀盐酸和BaCl2溶液白色沉淀先用稀盐酸酸化Fe2+K3[Fe(CN)6]溶液蓝色沉淀 NaOH溶液白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀 Fe3+NaOH溶液红褐色沉淀 K4[Fe(CN)6]溶液蓝色沉淀 (2)气体法离子试剂现象注意浓NaOH溶液和湿润的红色石蕊试纸产生无色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要加热CaCl2溶液、稀盐酸和澄清石灰水加入CaCl2溶液产生白色沉淀,再加稀盐酸产生气体使澄清石灰水变浑浊 BaCl2溶液、稀盐酸和品红溶液加入BaCl2溶液产生白色沉淀,再加稀盐酸沉淀溶解,并产生有刺激性气味的气体,且气体能使品红溶液褪色 (3)显色法离子试剂现象注意I-氯水(少量)、CCl4下层为紫色 Fe2+KSCN溶液和氯水先是无变化,滴加氯水后变红色先加KSCN溶液,无变化,再加氯水Fe3+KSCN溶液红色 苯酚溶液紫色 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2.排除三种离子检验时的“干扰”(1)的检验[名师点拨] 所用的钡盐不能用Ba(NO3)2溶液,因为在酸性条件下,、会被溶液中的 (H+)氧化成,从而得出错误结论。(2)的检验(3)Fe2+的检验①溶液中只含Fe2+:可用KSCN溶液和氯水检验,不考虑干扰问题。②溶液中含Fe2+、Fe3+,不含Cl-时,可加入酸性 KMnO4溶液,溶液褪色,说明溶液中含有Fe2+,不能用KSCN溶液和氯水,原因是Fe3+形成干扰。③溶液中含有Fe2+、Fe3+、Cl-时,加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液,生成蓝色沉淀,不能用酸性KMnO4溶液,原因是Cl-有还原性,也能使酸性KMnO4溶液褪色,形成干扰。[名师点拨] (1)离子检验的表达规范取样准备…取少量样品溶液于洁净试管中[或取少量样品于洁净试管中,加入少量水(或酸、碱)溶解]……　↓加入试剂…向试管中滴加适(足)量的××溶液[或××和××溶液]……　↓描述现象…产生××色沉淀、生成××色××味气体,溶液由××色变成××色……　↓检验结论…则试样中含有××离子[或则试样中不含有××离子](2)实验基本操作中“证明沉淀是否洗涤干净”表达规范——取最后一次洗涤液……3.离子推断的“四项基本原则”(1)肯定性原则根据实验现象推出溶液中肯定存在或肯定不存在的离子(记住几种常见的有色离子:Fe2+、Fe3+、Cu2+、、、)。(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(注意题目中的隐含条件,如酸性、碱性、指示剂的颜色变化、与铝反应产生H2、水的电离情况等)。(3)电中性原则溶液呈电中性,溶液中有阳离子,必有阴离子,且溶液中阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷总数相等(这一原则可帮助我们确定一些隐含的离子)。(4)进出性原则通常是在实验过程中使用,是指在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。题型一　离子检验[典例1] (2018·浙江11月选考)通过实验得出的结论正确的是(　　)A.将某固体试样完全溶于盐酸,再滴加BaCl2溶液,出现白色沉淀,则该固体试样中存在B.将某固体试样完全溶于盐酸,再滴加KSCN溶液,没有出现血红色,则该固体试样中不存在Fe3+C.在某固体试样加水后的溶液中,滴加NaOH溶液,没有产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体,该固体试样中仍可能存在D.在某固体试样加水反应后的上层清液中,滴加盐酸出现白色沉淀,再加NaOH溶液沉淀溶解,则该固体试样中存在解析:可能为其他阴离子,如,A错误;固体可能为Fe2O3和Fe的混合物,B错误;加入NaOH溶液浓度太小或没有加热,生成的NH3没有逸出,C正确;固体中可能存在的离子为[Al(OH)4]-,D错误。答案:C[对点精练1] 下列关于离子检验的说法中正确的是(　D　)A.向某溶液中加入AgNO3溶液,生成白色沉淀,该溶液中一定含有Cl-B.向某溶液中加入稀盐酸,产生无色气体,则该溶液中一定含有C.向某溶液中加入NaOH溶液,用蓝色石蕊试纸检验逸出的气体,试纸变红,则该溶液中一定含有D.向某溶液中加入2滴KSCN溶液,溶液不显红色,再向溶液中加几滴新制的氯水,溶液变为红色,则该溶液中一定含有Fe2+解析:能与AgNO3溶液生成白色沉淀的离子有多种,除Cl-外还有等,A不正确;能与稀盐酸反应产生无色气体的离子也有多种,除外还有、等,B不正确;检验时要加热,并且要用红色的石蕊试纸,C不正确;D正确。题型二　离子的推断[典例2] (2014·浙江卷)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可溶性无机离子:Na+、、Mg2+、Al3+、、、Cl-。某同学收集了该地区的雾霾,经必要的预处理后得试样溶液,设计并完成了如下实验:已知:3+8Al+5OH-+2H2O3NH3↑+8根据以上的实验操作与现象,该同学得出的结论不正确的是(　　)A.试样中肯定存在、Mg2+、和B.试样中一定不含Al3+C.试样中可能存在Na+、Cl-D.该雾霾中可能存在NaNO3、NH4Cl和MgSO4解析:由于试样溶液加过量Ba(OH)2溶液得气体1,根据气体1的性质可知原溶液中含;沉淀1加酸沉淀部分溶解,说明原溶液中含Mg2+和,Mg(OH)2沉淀溶于酸中,BaSO4不能溶于酸中;又由在溶液1中通入CO2后得溶液2,加Al和OH-,产生气体2,结合已知信息和气体2的性质,推得原溶液中含有;沉淀2加入酸沉淀溶解并放出气体,说明沉淀2中一定含有BaCO3[CO2与上步过量的Ba(OH)2反应生成],但也可能含有Al(OH)3,若原试样溶液中有Al3+,则在 Ba(OH)2溶液中生成,通入CO2后生成Al(OH)3进入沉淀2中,加酸又被溶解,同时还可能含有Na+和Cl-,由试样溶液中可能含有的离子可知,该雾霾中可能存在NaNO3、NH4Cl和MgSO4,因此A、C、D均正确,B不正确。答案:B[对点精练2] 已知:+I2+H2O+2H++2I-,某溶液中可能含有I-、、Cu2+、,向该无色溶液中加入少量溴水,溶液仍呈无色,则下列判断正确的是(　D　)A.肯定不含I-      B.肯定不含C.可能含有      D.可能含有I-解析:溴首先氧化亚硫酸根离子而后氧化碘离子,溶液仍呈无色说明一定含有亚硫酸根离子,可能含有碘离子,一定不含铜离子,根据电荷守恒可知一定含铵根离子。[对点精练3] (2019·湘鄂十二校联考)某溶液中可能含有OH-、、[Al(OH)4]-、、、、Na+、Fe3+、Mg2+、Al3+等离子。当向该溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的盐酸时,发现生成沉淀的物质的量随盐酸的体积变化如图所示。下列说法正确的是(　C　)A.原溶液中可能含有Na2SO4、可能不含有B.原溶液中一定含有的阴离子只有OH-、[Al(OH)4]-、C.原溶液中含与[Al(OH)4]-的物质的量之比为3∶4D.a-d>解析:由图像分析可知,开始无沉淀生成,说明加入的盐酸和溶液中的碱反应,说明溶液中一定含OH-,则与氢氧根离子不能共存的Fe3+、Mg2+、Al3+不存在;随后反应生成沉淀并逐渐增大,说明是[Al(OH)4]-、和氢离子反应生成氢氧化铝沉淀和硅酸沉淀,由于[Al(OH)4]- 与发生反应生成氢氧化铝沉淀,则溶液中一定不存在;继续加入盐酸沉淀量不变,消耗盐酸的离子只能是,反应完后继续加入盐酸,沉淀逐渐减小至不再改变,进一步证明沉淀是氢氧化铝和硅酸沉淀,氢氧化铝沉淀溶于盐酸,最后剩余沉淀为硅酸;硫酸根离子不能确定是否存在,故A、B错误;依据图像可知,与碳酸根离子反应的盐酸为2体积, +2H+CO2↑+H2O,氢氧化铝溶解消耗的盐酸体积为4体积,Al(OH)3+3H+Al3++3H2O,则形成氢氧化铝消耗盐酸体积,[Al(OH)4]-+H+Al(OH)3↓+H2O,H+～Al(OH)3～3H+,原溶液中含有与的物质的量之比为3∶4,故C正确;溶解氢氧化铝消耗的盐酸体积为4体积,假设消耗氯化氢4 mol,则溶解的氢氧化铝为 mol,则溶液中含有 mol [Al(OH)4]-,沉淀 mol [Al(OH)4]-需要HCl mol,a-d对应于[Al(OH)4]-和消耗的HCl大于 mol,故D错误。