2022届高考化学(人教版)一轮总复习学案:第4讲 电解质、离子反应 Word版含解析
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这是一份2022届高考化学(人教版)一轮总复习学案:第4讲 电解质、离子反应 Word版含解析,共31页。
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第4讲 电解质、离子反应
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考试要求:1.了解离子反应的概念、离子反应发生的条件。2.了解电解质的概念。了解强电解质与弱电解质的概念。3.理解电解质在水中的电离以及电解质溶液的导电性。4.能正确书写离子方程式。
名师点拨:1.离子方程式的正误判断:要熟悉常见的陷阱,如(1)原理错误;(2)拆写错误;(3)配平错误;(4)符号运用错误;(5)不符合题目中量的要求等。
2.离子检验:要提高灵活运用各种离子检验方法的能力,并熟悉各类命题陷阱。
3.离子能否大量共存:警惕隐含限制条件,如:溶液的颜色、酸碱性、水解问题、氧化还原反应发生的条件等。
4.熟练掌握陌生情景中离子方程式的书写步骤。
本讲包括离子方程式的书写、离子能否大量共存的判断和离子之间的推断等几个方面。在高考中主要以选择题为主,设错方式主要为反应物“量”的关系、氧化还原反应、化学式拆分或电荷不守恒等,结合无机化工流程及实验考查离子方程式的书写是考试的难点。预计2022年高考仍然会在离子方程式的正误判断、在特定条件下离子能否大量共存及陌生的离子方程式的书写等方面进行考查。
考点一 电解质及其电离
核心知识梳理
1.电解质和非电解质
(1)电解质:在 水溶液里 或 熔融状态下 能够导电的化合物。如AlCl3在熔融状态下不导电,但溶于水导电,是电解质。
(2)非电解质:在水溶液里和 熔融状态下 都不能导电的化合物。如大多数有机物,部分气态氢化物,非金属氧化物。
2.强电解质和弱电解质
(1)强电解质:在水溶液中能 完全 电离的电解质。电解质完全以离子形式存在,没有电解质分子存在。如强酸、强碱、大多数盐、活泼金属氧化物。
(2)弱电解质:在水溶液中 部分 电离的电解质。既有离子又有电解质分子存在。如弱酸、弱碱、水、极少数盐[HgCl2、(CH3COO)2Pb等]。
特别提醒
电解质的相关判断4个注意点
(1)单质和混合物既不是电解质也不是非电解质。
(2)电解质不一定导电,如固体NaCl、液态HCl均不导电;导电的物质不一定是电解质,如金属单质、电解质溶液均可导电,但都不是电解质。
(3)电解质的强弱与电解质溶液导电能力的强弱、溶解性大小没有必然联系。如CaCO3的溶解度很小,其溶液导电能力很弱,但CaCO3属于强电解质。溶液的导电能力取决于电荷浓度的大小,电荷浓度越大,导电能力越强。
(4)电解质溶于水和加热熔融时破坏的化学键不一定一样,溶于水破坏离子键和某些共价键,而加热熔融只破坏离子键。
3.电解质的电离
—电解质在水溶液中或熔融状态下,离解成 自由移动离子 的过程
↓
—
[微点拨] (1)电解质和非电解质一定都是化合物,某些导电的单质和水溶液既不是电解质也不是非电解质。
(2)电解质一定是指自身电离生成离子的化合物,有些化合物的水溶液能导电,但溶液中的离子不是它自身电离产生的,不属于电解质,如CO2、SO2、NH3、SO3等是非电解质。
4.电离方程式的书写
(1)强电解质的电离方程式中用“===”连接。
如Na2SO4:Na2SO4===2Na++SO
(2)弱电解质部分电离,用“”表示。
如HClO:HClOH++ClO-
①多元弱酸分步电离,且电离程度逐步减弱,以第一步电离为主。
如H2CO3:H2CO3H++HCO
HCOH++CO
②多元弱碱分步电离,但通常一步写出。如Fe(OH)3的电离方程式为Fe(OH)3Fe3++3OH-。
③两性氢氧化物双向电离。如Al(OH)3的电离方程式为 H++AlO+H2OAl(OH)3Al3++3OH- 。
(3)酸式盐的电离。
①强酸酸式盐完全电离,一步写出。如NaHSO4在水溶液中的电离方程式为NaHSO4===Na++H++SO,在熔融状态下的电离方程式为 NaHSO4===Na++HSO 。
②多元弱酸酸式盐,第一步完全电离,其余的部分电离。如NaHCO3在水溶液中的电离方程式为: NaHCO3===Na++HCO、HCOH++CO 。
[微点拨] 书写电离方程式“三注意”
(1)注意符合客观事实,不能随意书写离子符号。
(2)注意质量守恒:电离方程式两边原子种类、数目不变。
(3)注意电荷守恒:电离方程式右侧的电荷总数等于左侧的电荷总数。
5.外加电解质对原电解质溶液导电能力的影响
(1)若未发生离子反应,则导电能力增强。如NaCl溶液中加入KNO3固体,导电能力增强。
(2)若发生离子反应,则根据溶液中离子浓度和所带电荷数目的变化来判断导电能力的变化。
①如100 mL 0.1 mol·l-1 HCl溶液中加入0.005 mol KOH(s) Cl-浓度不变,K+代替了部分H+,导电能力不变。
②若加入0.1 mol KOH(s)二者反应生成强电解质KCl,但KOH过量,溶液导电能力增强。
③稀氨水中加入少量冰醋酸,溶液的导电能力增强,因为它们相互反应,生成强电解质CH3COONH4。
④向100 mL 0.1 mol·L-1 Ba(OH)2溶液中逐渐加入0.005 mol CuSO4(s),由于两者反应生成BaSO4沉淀和Cu(OH)2沉淀,溶液的导电能力减弱。
基础小题自测
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)Cl2的水溶液能导电,所以Cl2是电解质。( × )
(2)强电解质饱和溶液一定比弱电解质饱和溶液的导电性强。( × )
(3)NaCl溶液、Cu熔化能导电,故NaCl溶液、Cu均为电解质。( × )
(4)Na2O溶于水和水反应生成NaOH,NaOH电离出离子,所以NaOH是电解质,Na2O是非电解质。( × )
(5)H2SO3在水溶液中电离:H2SO32H++SO。( × )
(6)BaSO4投入水中,导电性较弱,故它是弱电解质。( × )
[提示] 尽管BaSO4难溶于水,但溶解的部分完全电离,故其为强电解质。
(7)弱电解质溶液中存在两种共价化合物分子。( √ )
[提示] 弱电解质溶液中,有未电离的弱电解质分子和水分子这两种共价化合物分子。
(8)强电解质都是离子化合物,弱电解质都是共价化合物。( × )
[提示] HCl、H2SO4都是共价化合物但却是强电解质。
(9)CaO是强电解质,是因为它的水溶液能导电。( × )
[提示] CaO是强电解质,是因为熔化时,能完全电离,能导电,它的溶液能导电,是因为CaO和H2O反应生成Ca(OH)2,Ca(OH)2能电离出自由移动的Ca2+和OH-。
(10)在溶于水或熔融状态下能够自身发生电离的化合物一定是电解质。( √ )
2.(1)(2021·经典习题选萃)今有15种物质:①Fe ②稀硝酸 ③HNO3 ④液氨 ⑤SO2 ⑥空气 ⑦NaCl ⑧BaSO4 ⑨Na2CO3 ⑩乙醇 ⑪Al2O3 ⑫石墨 ⑬NaOH ⑭氨水 ⑮Na2O2。按照表中提示的信息,把符合左栏条件的物质的序号填入右栏相应的位置。
序号
符合的条件
物质的序号
(1)
混合物
②⑥⑭
(2)
电解质,但熔融状态下并不导电
③
(3)
电解质,熔融状态下能导电
⑦⑧⑨⑪⑬⑮
(4)
电解质,但难溶于水
⑧⑪
(5)
非电解质
④⑤⑩
(6)
既不是电解质,也不是非电解质,但能导电
①②⑫⑭
(2)写出下列物质的电离方程式。
①H2SO4: H2SO4===2H++SO
②H2SO3: H2SO3H++HSO、HSOH++SO
③HF: HFH++F-
④Ca(OH)2: Ca(OH)2===Ca2++2OH-
⑤Mg(OH)2: Mg(OH)2Mg2++2OH-
⑥CH3COOH: CH3COOHH++CH3COO-
⑦NaHS(溶于水): NaHS===Na++HS-、HS-H++S2-
⑧Ca(HSO4)2(溶于水): Ca(HSO4)2===Ca2++2H++2SO
⑨Al2O3(熔融): Al2O32Al3++3O2-
⑩KAl(SO4)2: KAl(SO4)2===K++Al3++2SO
3.深度思考:
(1)SO2和NH3的水溶液均导电,SO2、NH3是电解质吗?
(2)某物质的水溶液导电性很强,该物质一定是强电解质吗?
[提示] (1)不是,SO2、NH3本身不电离,两者属于非电解质。
(2)不一定,电解质的强弱与溶液的导电性没有必然联系。
考点突破提升
微考点1 电解质及其电离
典例1 (2021·湖北咸宁模拟)下列关于电解质的叙述正确的是( C )
A.强电解质易溶于水,弱电解质微溶于水或难溶于水
B.在溶液中导电能力强的电解质是强电解质,导电能力弱的电解质是弱电解质
C.Al(OH)3在水中的酸式电离:
Al(OH)3AlO+H2O+H+
D.NaHCO3溶于水:NaHCO3Na++HCO
[解析] 电解质的强弱与其溶解度无关,A项错误;溶液的导电能力与溶液中离子浓度及离子所带电荷有关,与电解质的强弱无关,强电解质溶液的导电能力不一定比弱电解质溶液强,B项错误;Al(OH)3是弱电解质,部分电离,电离方程式应该用“”,C项正确;NaHCO3溶于水完全电离出Na+和HCO,HCO部分电离出H+和CO,电离方程式为NaHCO3===Na++HCO,HCO'H++CO,D项错误。
〔对点集训1〕 (1)(2021·经典习题选萃)下列关于电解质和非电解质的判断正确的是( D )
A.氯化钠溶液、石墨、乙醇都是电解质
B.固体NaCl不导电,属于非电解质
C.KClO3和SO3溶于水后能导电,故KClO3和SO3为电解质
D.Na2O2在熔融状态下能够导电,所以Na2O2是电解质
[解析] 氯化钠溶液为混合物,石墨是单质,二者既不是电解质也不是非电解质,乙醇在水溶液中和熔融状态下都不能导电,属于非电解质,故A项错误;虽然固体NaCl不能导电,但在水溶液里或熔融状态下均能导电,属于电解质,故B项错误;KClO3溶于水能导电,属于电解质;SO3溶于水后能导电,是因为SO3与水反应生成电解质硫酸,硫酸电离产生自由移动的离子,而SO3本身不能电离产生自由移动的离子,所以SO3属于非电解质,故C项错误;Na2O2在熔融状态下能够导电,且为化合物,属于电解质,故D项正确。
萃取精华:
电解质与非电解质概念的剖析与理解
(2)(2021·经典习题汇编)下列选项说法不正确的是( A )
A.BaSO4的水溶液不易导电,故BaSO4是弱电解质
B.0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液的pH>1,证明CH3COOH是弱电解质
C.25 ℃时,0.1 mol·L-1的硫化氢溶液比等浓度的硫化钠溶液的导电能力弱
D.醋酸、一水合氨、水都是弱电解质
[解析] 强、弱电解质的本质区别在于电解质在水溶液中是否完全电离,虽然BaSO4难溶于水,但只要是溶于水的部分均完全电离,因此BaSO4是强电解质,故A项错误,符合题意;0.1 mol·L-1CH3COOH溶液的pH>1,则CH3COOH电离生成的H+浓度小于0.1 mol·L-1,证明CH3COOH为弱电解质,故B项正确,不符合题意;H2S是弱电解质,Na2S是强电解质,H2S溶液中离子浓度比等浓度的Na2S溶液小,导电能力弱,故C项正确,不符合题意;醋酸、一水合氨在水溶液中均只能部分电离,属于弱电解质,故D项正确,不符合题意。
萃取精华:
强、弱电解质概念的剖析与理解
微考点2 透过离子浓度和所带电荷数目的变化辨析溶液导电能力的变化
典例2 (2021·经典习题选萃)把0.1 mol KOH固体分别加入到下列100 mL的液体中,溶液的导电能力无变化的是( D )
A.纯净水 B.0.1 mol·L-1 HCl
C.1.0 mol·L-1 CH3COOH D.0.5 mol·L-1 H2SO4
[解析] 溶液导电能力与离子浓度成正比、与离子所带电荷数目成正比,加入0.1 mol KOH后,溶液导电能力无变化,说明溶液中离子浓度和所带电荷数目变化不大,据此分析解答。水是弱电解质、KOH是强电解质,水中加入KOH后,KOH电离出阴、阳离子导致溶液导电能力增强,故A项错误;HCl、KOH都是强电解质,加入0.1 mol KOH后,二者反应生成强电解质KCl,但KOH过量,所以溶液中总离子浓度增大,则溶液导电能力增强,故B项错误;醋酸是弱电解质、KOH是强电解质,加入0.1 mol KOH后,二者恰好完全反应,溶液中溶质由弱电解质醋酸变为强电解质醋酸钾,溶液中离子浓度增大,则溶液导电能力增强,故C项错误;硫酸和KOH都是强电解质,二者混合后恰好完全反应生成强电解质硫酸钾,溶液中离子浓度和离子所带电荷数目无变化,则溶液导电能力无变化,故D项正确。
〔对点集训2〕 (2021·经典习题选萃)电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量,根据溶液电导率变化可以确定滴定反应的终点。如图是KOH溶液分别滴定HCl溶液和CH3COOH溶液的滴定曲线示意图。下列示意图中,能正确表示用NH3·H2O溶液滴定HCl和CH3COOH混合溶液的滴定曲线的是( D )
[解析] 首先,HCl为强电解质,CH3COOH为弱电解质,滴加NH3·H2O弱电解质先与HCl反应,生成同样为强电解质的NH4Cl,但溶液体积不断增大,溶液稀释,所以电导率下降;其次,当HCl被中和完后,氨水继续与CH3COOH弱电解质反应,生成强电解质CH3COONH4,所以电导率增大;最后,HCl与CH3COOH均反应完后,继续滴加NH3·H2O弱电解质,电导率变化不大,因为溶液被稀释,有下降趋势,故D项正确。
微考点3 突破典型物质的电离方程式的书写
典例3 (2021·北京高三检测)下列示意图与化学用语表述内容不相符的是(水合离子用相应离子符号表示)( B )
A
B
C
D
NaCl===
Na++Cl-
CuCl2===
Cu2++2Cl-
CH3COOH
CH3COO-+H+
H2(g)+Cl2(g)
===2HCl(g)
ΔH=
-183 kJ·mol-1
[解析] NaCl为强电解质,则电离方程式为NaCl===Na++Cl-,故A项正确,不符合题意;电解氯化铜生成Cu和氯气,方程式为CuCl2Cu+Cl2↑,故B项错误,符合题意;醋酸为弱电解质,存在电离平衡,则电离方程式为CH3COOHCH3COO-+H+,故C项正确,不符合题意;焓变等于断裂化学键吸收的能量减去成键释放的能量,则ΔH=(436+243-431×2)kJ·mol-1=-183 kJ·mol-1,由状态及焓变可知热化学方程式为H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-183 kJ·mol-1,故D项正确,不符合题意。
萃取精华:
电离和水解反应的区分
〔对点集训3〕 (1)(2021·经典习题汇编)下列相关电离方程式正确的是( B )
A.0.10 mol·L-1NaHCO3溶液中溶质的电离方程式为
NaHCO3===Na++H++CO
B.CH3COONH4溶液中溶质的电离:
CH3COONH4===CH3COO-+NH
C.碳酸在水溶液中的电离:H2CO3===2H++CO
D.NaH2PO4溶液中H2PO的电离:
H2PO+H2OH3PO4+OH-
[解析] NaHCO3为弱酸酸式盐,HCO不可拆,在水溶液中的电离主要为NaHCO3===Na++HCO,故A项错误;CH3COONH4是可溶性盐,属于强电解质,在水溶液中的电离方程式为CH3COONH4===CH3COO-+NH,故B项正确;H2CO3为多元弱酸,用可逆号表示,以第一步电离为主,电离方程式为H2CO3H++HCO,故C项错误;H2PO+H2OH3PO4+OH-是H2PO的水解方程式,其电离方程式应为H2POHPO+H+,故D项错误。
(2)(2021·湖北孝感模拟)下列说法正确的是( B )
A.KHCO3是强电解质,故KHCO3的电离方程式为KHCO3===K++H++CO
B.常温下,0.1 mol·L-1的BOH溶液的pH=11,则BOH的电离方程式为BOHB++OH-
C.25 ℃ NaA溶液的pH>7,则HA的电离方程式为HA===H++A-
D.CaCO3的饱和水溶液导电性很弱,故CaCO3的电离方程式为CaCO3Ca2++CO
[解析] A项,HCO不完全电离,KHCO3电离应分步书写;B项,BOH为弱碱,部分电离;C项,HA为弱酸,部分电离;D项,CaCO3难溶,但属于强电解质,全部电离。
萃取精华:
书写电离方程式的思维导图
考点二 离子反应和离子方程式
核心知识梳理
1.离子反应
(1)定义
在 水溶液 中或 熔融 状态下,有离子参加或生成的化学反应。
(2)反应实质
溶液中离子的种类或浓度发生改变。一般向着 减小 某些离子浓度的方向进行。
(3)反应的类型及条件
①复分解反应。
A.生成 难溶 物质,如BaSO4、AgCl、Al(OH)3等。
B.生成 难电离 的物质,如CH3COOH、NH3·H2O、H2O等。
C.生成 易挥发 的物质,如CO2、SO2、NH3等。
②溶液中进行的氧化还原反应,如:向FeCl2溶液中加入氯水的反应:
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- ,
再如Cu与FeCl3溶液的反应:
Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+ 。
③络合反应,如:向FeCl3溶液中加入KSCN的反应:
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3 。
④发生强烈水解相互促进类型。
离子间可发生强烈水解相互促进
如:硫酸铝溶液与碳酸氢钠溶液反应的离子方程式为:
Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑ 。
2.离子方程式
(1)定义
用实际参加反应的 离子符号 来表示离子反应的式子。
(2)书写步骤
①写:根据客观事实写出正确的 化学方程式 ,并配平。
②拆:把 易溶 且易 电离 的物质写成离子形式。
③删:删去方程式两边 不参加反应的 离子。
④查:检查方程式两边是否符合 质量 守恒和 电荷 守恒,是氧化还原反应的还要保证 得失电子 守恒。
(3)意义
离子方程式不仅可以表示 某一个具体 的化学反应,而且还可以表示 同一类型 的离子反应。
例如,离子方程式H++OH-===H2O表示 强酸 和 强碱 在溶液中的反应,并生成 可溶性 盐的一类反应,如:
2NaOH+H2SO4===Na2SO4+2H2O
Ba(OH)2+2HNO3===Ba(NO3)2+2H2O
特别提醒
(1)离子方程式书写中,浓硫酸不能拆写成离子形式,而浓硝酸、浓盐酸要拆写成离子形式。
(2)多元弱酸的酸式酸根不能拆写成离子形式,如NaHCO3不能拆写成“Na++H++CO”。
(3)易溶、易电离的物质(可溶性强电解质、包括强酸、强碱、大多数可溶性盐)用实际参加反应的离子符号表示,非电解质、弱电解质、难溶物、气体、单质、氧化物、过氧化物均用化学式表示。
(4)氨水作为反应物写成“NH3·H2O”;作为生成物,若有加热条件或浓度很大时,写成“NH3↑+H2O”。
(5)拆写时,微溶物的澄清溶液要写成离子形式;呈浑浊状态或沉淀时要写成化学式,如澄清石灰水表示为“Ca2++2OH-”,而石灰乳表示为“Ca(OH)2”。
(6)盐类水解的离子方程式一般用“”。
(7)强化记忆盐、碱的溶解性
钾、钠、铵盐、硝酸盐都易溶;
硫酸盐不溶铅和钡;盐酸盐不溶银亚汞;
微溶物有四种;强碱都易溶,Ca(OH)2是微溶。
说明①四种微溶物是指Ag2SO4、CaSO4、MgCO3、Ca(OH)2。
②AgCl、AgBr、AgI、BaSO4及微溶的CaSO4、Ag2SO4都难溶于稀强酸。
[微点拨] (1)浓盐酸(约36%)、浓硝酸(约69%)中含有的水足以保证其电离,在离子方程式中写离子符号,而在浓硫酸(约98%)中存在的主要是硫酸分子,写化学式。
(2)在写离子方程式时,HCO、HS-、HSO等弱酸的酸式酸根离子不能拆开写,而HSO必须拆写。
3.离子方程式的正误判断方法
(1)“一查”是否符合客观事实。
如2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑是错误的,因为H+不能把Fe氧化成Fe3+,而只能氧化成Fe2+。
(2)“二查”“===”“”“↑”“↓”是否使用恰当。
①用饱和FeCl3溶液制备胶体:若离子方程式写成Fe3++3H2OFe(OH)3↓+3H+是错误的,原因是Fe(OH)3胶体不是沉淀,不能标“↓”,只注明“胶体”即可。
②NaHCO3溶液因水解呈碱性:若离子方程式写为HCO+H2O===H2CO3+OH-是错误的,原因是HCO水解过程很微弱,应用“”表示而不能用“===”。
(3)“三查”拆分是否正确。
只有易溶于水的强电解质能拆写成离子,其他物质均不能拆写。如Ca(HCO3)2+2H+===Ca2++2CO2↑+2H2O是错误的,原因是未将Ca(HCO3)2拆分成Ca2+和HCO。
(4)“四查”是否“漏写”离子反应。
如稀硫酸与氢氧化钡溶液反应的离子方程式写成Ba2++SO===BaSO4↓是错误的,原因是忽略了氢离子和氢氧根离子的中和反应。
(5)“五查”反应物的“量”——过量、少量、足量等。
如把过量的NaHCO3溶液与Ca(OH)2溶液混合的离子方程式写成HCO+Ca2++OH-===CaCO3↓+H2O是错误的,原因是未考虑反应物中量的关系,正确的离子方程式为2HCO+Ca2++2OH-===CaCO3↓+2H2O+CO。
(6)“六查”是否符合三个守恒。
①质量守恒:如Na+H2O===Na++OH-+H2↑是错误的,原因是反应前后氢原子的数目不等。
②电荷守恒:如Fe3++Cu===Fe2++Cu2+。是错误的,原因是电荷不守恒。
③得失电子守恒:氧化还原反应型的离子方程式要符合得失电子守恒。如将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合发生反应的离子方程式写成Fe2++4H++NO===Fe3++2H2O+NO↑是错误的,原因是氧化剂得到电子总数和还原剂失去电子总数不相等。
(7)查看是否忽略隐含的反应。
如将少量SO2通入漂白粉溶液中发生反应的离子方程式写成Ca2++2ClO-+SO2+H2O===CaSO3↓+2HClO是错误的,原因是忽略了HClO可以将亚硫酸盐氧化。
4.“三法”突破与量有关的离子方程式的书写
(1)分步书写法:如向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液,可按照反应顺序分别写出两步反应:Al3++3OH-===Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O,相加可得:Al3++4OH-===AlO+2H2O。
(2)假设定序法:如Cl2与FeBr2溶液反应。在不明确离子反应的先后顺序时,可假设Cl2先与Br-反应,则生成的溴单质还要氧化Fe2+生成Fe3+,这样即可确定Cl2先与Fe2+反应,后与Br-反应,然后再根据量的关系书写即可。
(3)“少定多变”法:如Ca(OH)2溶液与NaHCO3溶液反应,若NaHCO3溶液少量,则按1 mol HCO参加反应着手书写,其他离子根据需要来确定,即HCO+OH-+Ca2+===CaCO3↓+H2O。
①“定”量少的反应物,其离子的化学计量数按化学式确定,即取1 mol。
②“变”过量的反应物,其离子的化学计量数根据反应实际需要量来确定,不受化学式中比例的制约,是可变的。
对与用量有关的离子反应,若能按其成因进行归类梳理,就不仅可以知其然,而且还可以知其所以然。如离子配比型反应,较为多见的问题实际上是Ca2+(或Ba2+)、HCO、OH-的几种组合,最后的结果其实只有两种写法的离子方程式。
基础小题自测
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)所有的化学反应都能写成离子方程式。( × )
[提示] 不是在水溶液中或熔融状态下进行的反应,不是自由移动的离子之间的反应,不能写离子方程式。如铜和浓硫酸的反应,铵盐与碱两种固体加热制取氨气等。
(2)H++OH-===H2O可表示所有强酸和强碱的中和反应。( × )
[提示] 部分强酸和强碱反应可用H++OH-===H2O来表示,有些强酸与强碱的反应不能,如
2H++SO+Ba2++2OH-===BaSO4↓+2H2O。
(3)浓盐酸与铁屑反应:2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑。( × )
[提示] 浓盐酸与铁屑反应产物为Fe2+。
(4)将氯气溶于水制备次氯酸:
Cl2+H2O2H++Cl-+ClO-( × )
[提示] 生成物中的弱电解质HClO应写成化学式。
(5)向稀硝酸中滴加Na2SO3溶液:
SO+2H+===SO2↑+H2O。( × )
(6)向NaClO和NaCl混合溶液中滴入少量FeSO4溶液,反应的离子方程式为
2Fe2++ClO-+2H+===Cl-+2Fe3++H2O。( × )
(7)NaHSO4溶液中加入Ba(OH)2溶液至溶液呈中性:Ba2++OH-+H++SO===BaSO4↓+H2O。( × )
(8)(NH4)2Fe(SO4)2溶液与过量NaOH溶液反应制Fe(OH)2:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓。( × )
(9)用食醋除去水垢中的CaCO3:
CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑。( × )
(10)明矾溶于水产生Al(OH)3胶体:
Al3++3H2O===Al(OH)3↓+3H+。( × )
(11)铝片溶于NaOH溶液中:
2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑。( √ )
(12)NH4HCO3溶液中加过量NaOH溶液并加热:
NH+OH-H2O+NH3↑。( × )
(13)FeO和稀HNO3的反应:FeO+2H+===Fe2++H2O。( × )
(14)向NaClO溶液中通入少量SO2
2ClO-+SO2+H2O===2HClO+SO。( × )
(15)碳与浓硝酸反应的离子方程式为C+4H++4NOCO2↑+4NO2↑+2H2O。( √ )
2.写出教材中常考的10个典型反应的离子方程式。
(1)钠与水的反应: 2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑ ;
(2)氯气与水的反应: Cl2+H2OH++Cl-+HClO ;
(3)实验室用MnO2和浓盐酸共热制取Cl2:
MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O ;
(4)向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液: Al3++4OH-===AlO+2H2O ;
(5)向Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水:
Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH ;
(6)碳酸钙中加入醋酸溶液:
CaCO3+2CH3COOH===Ca2++2CH3COO-+H2O+CO2↑ ;
(7)铜与稀硝酸的反应:
3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O ;
(8)铜与浓硝酸的反应:
Cu+4H++2NO===Cu2++2NO2↑+2H2O
(9)FeCl3溶液与铜的反应:
2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+ ;
(10)向NaAlO2溶液中通入足量CO2:
AlO+2H2O+CO2===Al(OH)3↓+HCO 。
3.深度思考:
(1)离子方程式H++OH-===H2O能表示所有强酸与强碱之间发生的中和反应吗?
(2)向0.1 mol·L-1的KHSO4溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液。
①当SO恰好完全沉淀时的离子方程式: H++SO+Ba2++OH-===BaSO4↓+H2O 。
②当溶液呈中性时的离子方程式: 2H++SO+Ba2++2OH-===BaSO4↓+2H2O 。
[提示] (1)不能。H++OH-===H2O只表示强酸与强碱生成可溶性盐和水的反应,如NaOH溶液与盐酸的反应等;但Ba(OH)2溶液与稀H2SO4的反应就不能用离子方程式H++OH-===H2O表示。
考点突破提升
微考点1 离子方程式正误判断
典例1 (1)(2020·浙江7月选考,13,2分)能正确表示下列反应的离子方程式的是( C )
A.(NH4)2Fe(SO4)2溶液与少量Ba(OH)2溶液反应:SO+Ba2+===BaSO4↓
B.电解MgCl2水溶液:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑
C.乙酸乙酯与NaOH溶液共热:
CH3COOCH2CH3+OH-CH3COO-+CH3CH2OH
D.CuSO4溶液中滴加稀氨水:Cu2++2OH-===Cu(OH)2↓
[解析] Ba(OH)2中的OH-还会与(NH4)2Fe(SO4)2中的Fe2+反应,正确的离子方程式为Ba2++2OH-+Fe2++SO===BaSO4↓+Fe(OH)2↓,A项不正确;Mg2+会与电解生成的OH-反应,生成Mg(OH)2沉淀,B项不正确;乙酸乙酯、乙醇为有机物,是非电解质,不可拆分,C项正确;离子方程式中NH3·H2O为弱电解质,不能拆分,D项不正确。
(2)(2020·全国Ⅲ理综)对于下列实验,能正确描述其反应的离子方程式的是( A )
A.用Na2SO3溶液吸收少量Cl2:3SO+Cl2+H2O===2HSO+2Cl-+SO
B.向CaCl2溶液中通入CO2:Ca2++H2O+CO2===CaCO3↓+2H+
C.向H2O2溶液中滴加少量FeCl3:2Fe3++H2O2===O2↑+2H++2Fe2+
D.同浓度同体积NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合:NH+OH-===NH3·H2O
[解析] 本题考查离子方程式的正误判断,考查的化学核心素养是证据推理与模型认知。由于氯气少量,SO不能被氯气完全氧化为SO,剩余的SO在酸性溶液中转化为HSO,A项正确;CO2与CaCl2溶液不反应,B项错误;向H2O2溶液中滴加少量FeCl3溶液,FeCl3为催化剂,发生的反应为2H2O22H2O+O2↑,C项错误;D项中NH4HSO4与NaOH的物质的量相等,反应的离子方程式为H++OH-===H2O,D项错误。
〔对点集训1〕 (1)(2020·天津高考)下列离子方程式书写正确的是( B )
A.CaCO3与稀硝酸反应:CO+2H+===H2O+CO2↑
B.FeSO4溶液与溴水反应:2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-
C.NaOH溶液与过量H2C2O4溶液反应:H2C2O4+2OH-===C2O+2H2O
D.C6H5ONa溶液中通入少量CO2:2C6H5O-+CO2+H2O===2C6H5OH+CO
[解析] 本题考查离子方程式的正误判断,考查的化学学科核心素养是宏观辨识与微观探析。碳酸钙难溶于水,在离子方程式中应写成化学式,A项错误;Br2能够氧化Fe2+,B项正确;NaOH与过量H2C2O4反应生成NaHC2O4,C项错误;苯酚的酸性比HCO强,无论向苯酚钠溶液中通入少量CO2或过量CO2,均只生成HCO,D项错误。
(2)(2021·江苏高三检测)下列指定反应的离子方程式正确的是( A )
A.室温下用稀NaOH溶液吸收Cl2:Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O
B.用铝粉和NaOH溶液反应制取少量H2:Al+2OH-===AlO+H2↑
C.室温下用稀HNO3溶解铜:Cu+2NO+2H+===Cu2++2NO2↑+H2O
D.向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸:Na2SiO3+2H+===H2SiO3↓+2Na+
[解析] B项所给离子方程式电荷不守恒,且反应物中缺少水,正确写法应为2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑;C项所给离子方程式电荷不守恒、质量不守恒,且反应原理错误,应生成NO,正确写法应为3Cu+2NO+8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O;D项中硅酸钠为可溶性强电解质,应拆写成离子形式,正确写法应为SiO+2H+===H2SiO3↓。
[易错警示] 离子方程式正误判断的“陷阱”
(1)“拆分”陷阱。离子方程式的正误判断中,常常设置物质是否能“拆分陷阱”,氧化物、弱电解质、沉淀、多元弱酸的酸式酸根在离子方程式中均不能拆分。在复习时,应熟记常见的弱电解质、难溶电解质及常见多元弱酸的酸式酸根离子。
(2)“守恒”陷阱。离子方程式除符合质量守恒外,还应符合电荷守恒,做题时往往只注意质量守恒,而忽略了电荷守恒,这也是命题者经常设置的“陷阱”。
(3)“原理”陷阱。离子反应应符合客观事实,如Fe和非氧化性酸反应应生成Fe2+,金属和氧化性酸反应不生成H2;同时还可能出现的错误有忽略隐含反应,不符合配比关系,“===”“”使用不正确以及反应条件书写不完整等。
(4)“量比”陷阱。在离子方程式正误判断中,做题时往往忽略相对量的影响,命题者往往设置“离子方程式合理,但不符合相对量”关系的陷阱。突破“陷阱”的方法一是审准“相对量”的多少,二是看离子反应是否符合题设量的关系。
(3)(2021·山东滨州高三检测)下列方程式中,正确的是( D )
A.Na2CO3水解的离子方程式:CO+2H2OH2CO3+2OH-
B.HF的电离方程式:HF===H++F-
C.NaOH溶液与盐酸反应的热化学方程式:H++OH-===H2O ΔH=-57.3 kJ·mol-1
D.大理石与CH3COOH溶液反应的离子方程式:CaCO3+2CH3COOH===2CH3COO-+Ca2++H2O+CO2↑
[解析] Na2CO3分两步水解,以第一步为主,水解生成HCO,A项错误;HF为弱酸,弱电解质,应用可逆符号,B项错误;热化学方程式必须标注物质的状态,C项错误;(CH3COO)2Ca可溶于水,D项正确。
微考点2 根据题目信息书写离子方程式
典例2 (1)(2021·山东潍坊高三模拟节选)研究水体中碘的存在形态及其转化是近年的科研热点。I-与I2在水体和大气中的部分转化如图所示。
①水体中的I-在非酸性条件下不易被空气中的O2氧化,原因是2H2O+4I-+O22I2+4OH-的反应速率慢,反应程度小。
A.I-在酸性条件下与O2反应的离子方程式为
4H++4I-+O2===2I2+2H2O 。
B.在酸性条件下I-易被O2氧化可能的原因是 增大c(H+),降低了c(OH-),使平衡2H2O+4I-+O22I2+4OH-正向移动,反应易于进行(合理即可) 。
②有资料显示:水体中若含有Fe2+,会对O3氧化I-产生影响。为检验这一结论,进行如下探究实验:分别将等量的O3通入到20 mL下列试剂中,一段时间后,记录实验现象与结果。已知每1 mol O3参与反应,可生成1 mol O2。
序
号
试剂
组成
反应前溶
液的pH
反应后溶
液的pH
I-的
转化率
Fe(OH)3
的生成量
A
3×10-2mol·L-1NaI
a mol·L-1NaCl
5.3
11.0
约10%
—
B
3×10-2mol·L-1NaI
1.5×10-2mol·L-1
FeCl2
5.1
4.1
约100%
大量
C
1.5×10-2mol·L-1
FeCl2
5.2
3.5
—
少量
ⅰ.a= 3×10-2 。
ⅱ.A中反应为可逆反应,其离子方程式为 H2O+2I-+O3I2+2OH-+O2 。
ⅲ.C中溶液的pH下降,用离子方程式解释原因 2Fe2++O3+5H2O===2Fe(OH)3↓+4H++O2 。
[解析] ①水体中的I-在非酸性条件下不易被空气中的O2氧化,原因是2H2O+4I-+O22I2+4OH-的反应速率慢,反应程度小。A.I-在酸性条件下与O2反应的离子方程式是4H++4I-+O2===2I2+2H2O。B.在酸性条件下I-易被O2氧化的可能原因是增大了c(H+),降低了c(OH-),使平衡2H2O+4I-+O22I2+4OH-正向移动,反应易于进行。
②ⅰ.由BC两组数据可知,Cl-的浓度为3×10-2 mol·L-1,则a=3×10-2。ⅱ.A中反应为可逆反应,O3将I-氧化为I2,反应后溶液pH=11.0,呈碱性,反应的离子方程式是H2O+2I-+O3I2+2OH-+O2。ⅲ.C中溶液的pH下降,原因是亚铁离子被氧化成铁离子生成难溶的Fe(OH)3,消耗了OH-,溶液的酸性增强,用离子方程式解释原因为2Fe2++O3+5H2O===2Fe(OH)3+4H++O2。
(2)按要求写出对应的离子方程式。
①将氨水和NH4HCO3溶液混合,可制得(NH4)2CO3溶液,其离子方程式为 HCO+NH3·H2O===NH+CO+H2O 。
②NO被H2O2氧化为NO的离子方程式为
2NO+3H2O2===2H++2NO+2H2O 。
③Ag2SO3难溶于水,能溶于氨水,其溶于氨水时发生反应的离子方程式为
Ag2SO3+4NH3·H2O===2[Ag(NH3)2]++SO+4H2O 。
[解析] ①氨水和HCO反应生成CO。
②NO与过氧化氢在酸性溶液中发生氧化还原反应生成硝酸和水。
③Ag2SO3溶于氨水生成[Ag(NH3)2]+、SO和H2O。
〔对点集训2〕 (1)写出下列基础反应类离子方程式。
①金属铝与稀盐酸反应:
2Al+6H+===2Al3++3H2↑ 。
②碳酸钠与稀盐酸反应:
CO+2H+===H2O+CO2↑ 。
③CO2通入足量澄清石灰水中:
Ca2++2OH-+CO2===CaCO3↓+H2O 。
④氢氧化铁与盐酸反应:
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O 。
⑤小苏打与醋酸反应:
HCO+CH3COOH===CH3COO-+CO2↑+H2O 。
⑥CH3COONa溶液与HCl溶液的反应:
CH3COO-+H+===CH3COOH 。
⑦在石灰乳中加入Na2CO3溶液:
Ca(OH)2+CO===CaCO3↓+2OH- 。
⑧氯化铝溶液中加入过量氨水:
Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH 。
(2)写出下列多重反应类离子方程式。
①稀硫酸与Ba(OH)2溶液反应:
2H++SO+Ba2++2OH-===BaSO4↓+2H2O 。
②Ba(OH)2溶液与(NH4)2SO4溶液混合:
Ba2++2OH-+2NH+SO===BaSO4↓+2NH3·H2O 。
③Fe3O4溶于HI溶液中:
Fe3O4+8H++2I-===3Fe2++4H2O+I2 。
④FeI2溶液中通入过量Cl2:
3Cl2+2Fe2++4I-===6Cl-+2Fe3++2I2 。
⑤向NH4HCO3溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液并加热:
Ba2++2OH-+NH+HCONH3↑+2H2O+BaCO3↓ 。
萃取精华:
多重反应的理解及其离子方程式书写的易错点
(3)(2021·经典习题汇编)根据有关信息,写出符合要求的离子方程式。
①化学在环境保护中起着十分重要的作用,催化反硝化法可用于治理水中硝酸盐的污染。催化反硝化法中,H2能将NO还原为N2。上述反应的离子方程式为:
2NO+5H2N2+2OH-+4H2O 。
②利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢铁中的硫转化成H2SO3,然后用一定浓度的I2溶液进行滴定,滴定反应的离子方程式为:
I2+H2SO3+H2O===4H++2I-+SO 。
③某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等,正极材料可再生利用,其中一步工艺流程为用氢氧化钠溶液进行“正极碱浸”,发生反应的离子方程式为: 2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑ 。
④Fe的一种含氧酸根FeO具有强氧化性,在其钠盐溶液中加入稀硫酸,溶液变为黄色,并有无色气体产生。该反应的离子方程式是:
4FeO+20H+===4Fe3++3O2↑+10H2O 。
⑤向菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)中首先加入稀硫酸,过滤后,再加入H2O2。
A.MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为:
MgCO3+2H+===Mg2++CO2↑+H2O 。
B.加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为:
2FeSO4+H2O2+H2SO4===Fe2(SO4)3+2H2O 。
C.硫与热的NaOH溶液反应,产物中元素的最高价态为+4价,写出该反应的离子方程式:
3S+6OH-2S2-+SO+3H2O 。
萃取精华:
配比型:当一种反应物中有两种或两种以上组成离子参与反应时,因其组成比例不协调(一般为复盐或酸式盐),当一种组成离子恰好完全反应时,另一种组成离子不能恰好完全反应(有剩余或不足),因而跟用量有关。
酸式盐与碱反应的离子方程式常用“定1法”:根据相对量将少量物质定为“1 mol”,若少量物质中有两种或两种以上离子参加反应,则参加反应离子的物质的量之比与物质组成之比相符。依据少量物质中离子的物质的量,确定过量物质中实际参加反应的离子的物质的量。
考点三 离子共存、离子检验与推断
核心知识梳理
1.离子共存
离子共存问题是离子反应的条件和本质的最直接应用,所谓几种离子在同一溶液中能大量共存,就是指离子之间 不发生任何化学反应 ;若离子之间能 发生化学反应 ,则一般不能大量共存。
2.分析离子能否大量共存必备知识
(1)中学常见的六种有颜色的离子
MnO (紫红色)、 Cu2+ (蓝色)、 Fe3+ (棕黄色)、 Fe2+ (浅绿色)、 Cr2O (橙色)、 CrO (黄色)
(2)常见的表示溶液呈酸性的表述
①pH=1的溶液(常温下);
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 H2 的溶液;
⑤c(OH-)=1×10-14 mol/L的溶液(常温下)。
(3)常见的表示溶液呈碱性的表述
①pH=14的溶液(常温下);
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的溶液(常温下)。
(4)常见的表示溶液可能呈酸性也可能呈碱性的表述
①与铝粉反应放出 H2 的溶液;
②由水电离出的c(OH-)=1×10-12 mol/L的溶液(常温下);
③与NH4HCO3反应能产生气体的溶液。
3.判断离子能否大量共存的“四个要点”
判断离子能否大量共存的“四个要点”,关键是看“一色、二性、三特殊、四反应”。
(1)一色——溶液颜色,无色溶液中不存在 有色 离子。
(2)二性——溶液的酸碱性:
①在强酸性溶液中, OH- 及弱酸根离子(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+、Mg2+、Fe3+等)均不能大量存在;
③弱酸的酸式酸根离子(如HCO、HSO、HS-等)在强酸性和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,发生反应的离子方程式为AlO+HCO+H2O=== Al(OH)3↓+CO 。
②“NO+H+”组合具有强氧化性,能与S2-、Fe2+、I-、SO等具有还原性的离子发生 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——离子不能大量共存的四种反应类型:
①发生复分解反应
离子间因发生反应生成沉淀而不能大量共存。常见的离子组有:H+与 SiO ; OH- 与Mg2+、Al3+、Cu2+、Fe2+、Fe3+等;Ag+与 Cl- 、Br-、I-等; SO(或CO) 与Ba2+、Ca2+、Ag+等。
离子间因发生反应生成弱电解质而不能大量共存。常见的离子组有: H+ 与OH-、CH3COO-、F-、ClO-等。
离子间因发生反应生成气体而不能大量共存。常见的离子组有: H+ 与CO、HCO、SO等;加热条件下,OH-与 NH 。
②发生氧化还原反应
离子间因发生氧化还原反应而不能大量共存。常见的离子组有:在酸性条件下,MnO或 NO 与Fe2+、I-等。
③发生相互促进的水解反应
离子间因发生相互促进的水解反应而不能大量共存的有:
Al3+ 或Fe3+与AlO、HCO等。
④发生络合反应
离子间因发生络合反应而不能大量共存的一般指Fe3+与 SCN- ,该反应通常还可以作为检验Fe3+的实验依据。
4.三种常见离子的检验
(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,必须先用足量盐酸酸化(不能用HNO3、H2SO4酸化)
[微点拨] 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
若被检溶液中含有的离子是HCO,则加入CaCl2(或BaCl2)溶液时不会产生白色沉淀,故可用BaCl2(或CaCl2)溶液排除干扰
SO
的干扰
因为CaSO3与CaCO3都是白色沉淀,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,故可以通过生成的气体无色无味来排除SO的干扰
(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+会形成干扰。
③溶液中含有Fe2+、Fe3+、Cl-时,可通过加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液生成蓝色沉淀说明溶液中含有Fe2+,不能用酸性KMnO4溶液,原因是Cl-也能使酸性KMnO4溶液褪色,Cl-能形成干扰。
基础小题自测
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)Ba2+与SO、Fe3+与S2-都是因为复分解反应而不能大量共存。( × )
(2)S2O与H+因发生复分解反应而不能大量共存。( × )
(3)1.0 mol·L-1的KNO3溶液中:H+、Fe2+、Cl-、SO能大量共存。( × )
(4)水溶液中:Fe2+、H+、ClO-、Cl-能大量共存。( × )
(5)检验某溶液中存在HSO的实验操作为取少量该溶液,滴加少量BaCl2溶液,无明显现象,再滴加过量稀硝酸,若产生白色沉淀,说明含有HSO。( √ )
(6)c(H+)= 0.1 mol·L-1的溶液中可能大量存在Na+、NH、SO、S2O。( × )
(7)使pH试纸显蓝色的溶液中可能大量存在Cu2+、NO、Fe3+、SO。( × )
(8)与铝粉反应放出H2的无色溶液中可能大量存在NO、Fe2+、Na+、SO。( × )
(9)使红色石蕊试纸变蓝的溶液中可能大量存在SO、CO、Na+、K+。( √ )
(10)常温下=1×10-12的溶液中可能大量存在K+、AlO、CO、Na+。( √ )
(11)酸性溶液中可能大量存在Fe2+、Al3+、NO、SO。( × )
(12)使甲基橙变红色的溶液中可能大量存在Mg2+、K+、SO、SO。( × )
(13)0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液中可能大量存在Al3+、SO、Cl-、K+。( × )
(14)0.1 mol·L-1 NaAlO2溶液中可能大量存在:H+、Na+、Cl-、SO。( × )
(15)检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2,可取样品滴加酸性KMnO4溶液,若KMnO4溶液褪色,说明含有Fe2+。( × )
2.深度思考:
(1)OH-与NH不能大量共存是因为反应生成 NH3·H2O ;OH-与Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Cr3+不能大量共存,是因为反应生成 沉淀 ;OH-与HCO、HS-、HSO、HPO不能大量共存是因为分别生成 CO、S2-、SO、PO 和H2O。
(2)H+不能与CO(HCO)、S2-(HS-)、SO(HSO)、ClO-、F-、CH3COO-大量共存是因为生成 弱电解质或弱离子 ;H+与SiO不能大量共存是因为生成 H2SiO3 沉淀;H+与AlO不能大量共存是因为生成 Al(OH)3或Al3+ 。
(3)CO不能和Ba2+、Ca2+大量共存是因为生成 沉淀 ;CO与Fe3+、Al3+不能大量共存是因为 相互促进水解生成沉淀和气体 。
(4)SO与Ba2+不能大量共存主要是因为生成 BaSO3 沉淀;SO与Al3+不能大量共存是因为 相互促进水解生成沉淀和气体 ;SO与MnO(H+)、NO(H+)、Fe3+不能大量共存是因为 SO被氧化 。
考点突破提升
微考点1 未限定条件的离子共存
典例1 (2020·江苏单科,4,2分)常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( A )
A.0.1 mol·L-1氨水:Na+、K+、OH-、NO
B.0.1 mol·L-1盐酸: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
[解析] B项,SiO在酸性溶液中不能大量存在,错误;C项,I-具有还原性,KMnO4具有氧化性,二者会发生氧化还原反应,错误;D项,Cl-与Ag+不能大量共存,SO与Ag+也不能大量共存,错误。
〔对点集训1〕 (2021·经典习题汇编)找出下列不能大量共存的离子组,按要求填空。
①K+、NH、OH-、SO
②K+、Ca2+、Cl-、NO
③Na+、Ba2+、Cl-、NO
④H+、Na+、Fe2+、MnO
⑤Na+、Ca2+、Cl-、SO
⑥K+、Na+、CO、H+
⑦Mg2+、NH、Cl-、SO
⑧Na+、Al3+、Cl-、CO
⑨Fe2+、H+、SO、ClO-
⑩NH、Ba2+、Br-、CO
⑪Fe3+、Al3+、SCN-、Cl-
⑫Al3+、Na+、Cl-、SiO
因发生复分解反应而不能大量共存的是 ①⑤⑥⑨⑩ ;
因发生氧化还原反应而不能大量共存的是 ④⑨ ;
因离子间发生水解相互促进反应而不能大量共存的是 ⑧⑫ ;
因离子间发生络合反应而不能大量共存的是 ⑪ 。
[解析] ①NH与OH-结合生成弱电解质NH3·H2O,发生复分解反应,不能大量共存。
②K+、Ca2+、Cl-、NO离子之间不发生反应,在溶液中能够大量共存。
③Na+、Ba2+、Cl-、NO离子之间不发生反应,在溶液中能够大量共存。
④MnO(H+)具有强氧化性,Fe2+具有还原性,二者因发生氧化还原反应生成Fe3+和Mn2+,不能大量共存。
⑤Ca2+与SO结合生成CaSO4微溶物,发生复分解反应,不能大量共存。
⑥若H+少量,则H+与CO结合生成HCO,不能大量共存,若H+足量,则H+与CO反应生成二氧化碳和水,发生复分解反应,不能大量共存。
⑦Mg2+、NH、Cl-、SO离子之间不发生反应,在溶液中能够大量共存。
⑧Al3+与CO均能水解,且互相促进,生成Al(OH)3沉淀和CO2气体,不能大量共存。
⑨酸性条件下,ClO-与Fe2+发生氧化还原反应生成Cl-和Fe3+,ClO-与SO发生氧化还原反应生成Cl-和SO,H+与SO发生复分解反应生成SO2气体,故Fe2+、H+、SO、ClO-不能大量共存。
⑩Ba2+与CO结合生成BaCO3沉淀,发生复分解反应,不能大量共存。
⑪Fe3+与SCN-结合生成Fe(SCN)3络合物,发生络合反应,不能大量共存。
⑫Al3+与SiO均能水解,且互相促进,生成Al(OH)3沉淀和H2SiO3沉淀,不能大量共存。
微考点2 有限制条件的离子共存问题
典例2 (2021·江苏检测)常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( B )
A.无色透明溶液中:Fe3+、Mg2+、SCN-、Cl-
B.=1×10-12的溶液中:K+、Na+、CO、NO
C.c(Fe2+)=1 mol·L-1的溶液中:K+、NH、MnO、SO
D.能使甲基橙变红的溶液中:Na+、NH、SO、HCO
[解析] 有颜色的离子不能在无色透明溶液中存在,Fe3+是棕黄色离子,无色溶液中不能存在Fe3+;且Fe3+与SCN-发生络合反应,生成Fe(SCN)3,不能大量共存,故A项错误;=1×10-12的溶液呈碱性,K+、Na+、CO、NO离子之间不反应,且都不与氢氧根离子反应,故能大量共存,故B项正确;Fe2+具有还原性,MnO具有氧化性,二者发生氧化还原反应,在酸性溶液中生成Fe3+和Mn2+,在中性溶液中生成Fe3+和MnO2,在碱性溶液中生成Fe(OH)3和MnO,故Fe2+与MnO不能大量共存,故C项错误;能使甲基橙变红的溶液呈酸性,H+与HCO反应生成CO2和H2O,故酸性溶液中不能大量存在HCO,故D项错误。
〔对点集训2〕 (2021·山东枣庄上学期期末)某溶液中可能含有Na+、NH、SO、Cl-、Fe2+、Fe3+、CO中的若干种,且各离子浓度均相同。为确定其组成,进行如下实验:
①向溶液中加入足量硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,过滤;②向①的滤液中加入足量NaOH溶液,有沉淀生成,微热,有气体产生。下列说法正确的是( A )
A.溶液中存在NH、SO、Fe2+、Cl-
B.溶液中一定存在Na+和Cl-
C.溶液中可能存在Fe2+、Fe3+中的一种或两种
D.无法确定溶液中是否存在CO
[解析] 本题以化学实验为载体,考查了离子的性质、电荷守恒等知识点,考查学生整合化学信息、分析和解决化学问题的能力。
由题意分析知,①中白色沉淀为BaSO4,说明原溶液中含有SO。由实验②中有沉淀生成知,原溶液中至少含有Fe2+和Fe3+中的一种,则原溶液中一定不存在CO;由“微热,有气体产生”可知,该气体为NH3,说明原溶液中含有NH。由溶液中各离子浓度相等及溶液呈电中性可知,溶液中一定含有的离子是Fe2+、NH、SO、Cl-,一定不含的离子是Na+、Fe3+、CO。根据上述分析可知,A项正确。
萃取精华:
要注意题干要求,审清关键词,如“能不能”“一定”“可能”“一定不能”“因发生氧化还原反应不能”等;其次对“无色透明”的理解,“无色”对应“有色”,应掌握常见有色离子,“透明”对应“浑浊”,应掌握常见的沉淀反应,另外还需特别关注一些限定或隐含条件,特别是一些酸、碱性的变相说法。
解题时要注意题目所隐含的条件。如①溶液无色透明时,则溶液中一定没有有色离子,如Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnO;②强碱性溶液中肯定不存在与OH-反应的离子,如Fe3+、Fe2+、HCO、NH、Al3+等;③强酸性溶液中肯定不存在与H+反应的离子,如HCO、CO、S2-、CH3COO-、AlO等。
微考点3 常见离子的检验
典例3 (2021·山东青岛高三检测)向四支试管中分别加入少量相同的无色溶液,然后进行如下操作,由现象得到的结论正确的是( B )
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SO
B
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,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口
试纸不
变蓝
原溶液中无NH
[解析] 滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成,不能说明原溶液中有SO,因为若溶液中含有SO、CO、Ag+等,滴加BaCl2溶液也会生成白色沉淀,故A错误;氯水中的氯气和碘离子反应生成碘单质,四氯化碳能把碘单质从水溶液中萃取出来,四氯化碳的密度比水大,下层溶液显紫色,所以滴加氯水和四氯化碳,若下层溶液显紫色,说明原溶液中有碘离子,故B正确;Na+的黄色火焰可以覆盖K+的浅紫色火焰,故检验K+需透过蓝色钴玻璃观察火焰,C错误;氨气极易溶于水,若溶液中含有少量的NH,需滴加浓NaOH溶液且加热才会放出氨气,故D错误。
[微点拨] 高考中有关离子检验的答题模板
⇨⇨
例如,检验某溶液中含有Fe2+而不含Fe3+的方法是取适量溶液于洁净的试管中,滴加几滴KSCN溶液,无明显现象,再向溶液中滴加几滴H2O2溶液(或新制氯水),溶液变为红色,说明溶液中含有Fe2+而不含Fe3+。
〔对点集训3〕 (2021·山东滨州高三检测)下列有关物质检验的实验结论正确的是( B )
选项
实验操作及现象
实验结论
A
某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡,有白色沉淀生成
一定含有SO
B
向某溶液中加入2滴KSCN溶液,溶液不显红色。再向溶液中加入几滴新制的氯水,溶液变为红色
该溶液中一定含有Fe2+
C
将某气体通入品红溶液中,品红溶液褪色
该气体一定为SO2
D
将少量某物质的溶液滴加到新制的银氨溶液中,水浴加热后有银镜生成
该物质一定属于醛类
[解析] 还可能含有Ag+,A项错误;B项正确;还可能是Cl2,C项错误;该物质也可能是甲酸、甲酸酯、甲酸盐等,D项错误。
[易错警示] C项,Cl2和SO2均能使品红褪色,区别是加热褪色后的溶液,若变红,则为SO2,不变红,则为Cl2;D项,能发生银镜反应,只能说明有醛基,但该物质不一定属于醛类:如甲酸、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖均含有醛基,但分别属于羧酸类、酯类和糖类物质。
微考点4 常见物质的鉴别与离子的推断
典例4 (1)(2021·湖北孝感模拟)已知甲、乙、丙、丁分别是HCl、BaCl2、AgNO3、K2CO3四种溶液中的一种,现将它们两两混合,现象如表所示:
反应物
甲+乙
丙+丁
甲+丁
甲+丙
乙+丁
实验
现象
白色
沉淀
白色
沉淀
白色
沉淀
白色
沉淀
无色
气体
由上述现象可推知甲、乙、丙、丁依次是( A )
A.AgNO3、HCl、BaCl2、K2CO3
B.AgNO3、HCl、K2CO3、BaCl2
C.BaCl2、K2CO3、AgNO3、HCl
D.HCl、BaCl2、AgNO3、K2CO3
[解析] 结合物质混合的现象及AgNO3与其他三种物质反应均生成沉淀,则甲为AgNO3,乙与其他物质反应可生成沉淀、可生成气体,则乙为HCl,所以丁为K2CO3,则丙为BaCl2,则可推知甲、乙、丙、丁依次是AgNO3、HCl、BaCl2、K2CO3。
(2)(2021·陕西汉中调研)某固体混合物中可能含有Na+、K+、SO、Cl-、CO等离子,取两份该固体的溶液进行如下实验:第一份加入过量的Ba(NO3)2溶液产生白色沉淀,分离滤液和沉淀。向白色沉淀中滴入过量盐酸,所得溶液澄清;向滤液中滴加AgNO3溶液生成不溶于稀硝酸的白色沉淀。第二份溶液进行焰色反应,火焰呈黄色。下列关于该混合物组成的说法正确的是( B )
A.一定是K2CO3和NaCl
B.可能是Na2CO3和KCl
C.可能是Na2SO4和Na2CO3
D.一定是Na2CO3和NaCl
[解析] 加Ba(NO3)2溶液产生白色沉淀,向白色沉淀中滴入过量盐酸,所得溶液澄清,说明是生成白色沉淀BaCO3,混合物一定有CO,肯定无SO;滤液中不存在SO,向滤液中滴加AgNO3溶液生成不溶于稀硝酸的白色沉淀,沉淀应为AgCI,混合物一定有Cl-;焰色反应火焰呈黄色,说明一定有Na+;K+无法确定。据此分析可知,B是正确的。
[方法技巧] 离子推断的四项基本原则
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〔对点集训4〕 (2021·山东潍坊高三检测)某强酸性溶液X中仅含有NH、Al3+、Ba2+、Fe2+、Fe3+、CO、SO、SO、Cl-、NO中的一种或几种,取该溶液进行连续实验,实验过程如下。下列有关推断合理的是( B )
A.溶液中一定含有H+、Al3+、NH、Fe2+、SO、Cl-
B.根据上述连续实验不能确定溶液X中是否含有Fe3+
C.沉淀H为Al(OH)3、BaCO3的混合物
D.若溶液X为100 mL,产生的气体A为112 mL(标准状况),则X中c(Fe2+)=0.05 mol·L-1
[解析] 在强酸性溶液中一定不会存在CO、SO;加入过量硝酸钡生成沉淀,则该沉淀C为BaSO4,说明溶液中含有SO,生成气体A,则A只能是NO,说明溶液中含有还原性离子,则一定为Fe2+,溶液B中加入过量NaOH溶液,沉淀F只能为Fe(OH)3,生成气体D,则D为NH3,说明溶液中含有NH;溶液E中通入CO2气体,生成沉淀H,则H为Al(OH)3,E为NaOH和NaAlO2,说明溶液中含有Al3+,再根据离子共存知识,溶液中含有Fe2+,则一定不含NO,含有SO,那么就一定不含Ba2+,不能确定是否含有Fe3+和Cl-,依据分析可知:溶液中一定存在H+、NH、Al3+、Fe2+、SO,一定不含有Ba2+、CO、SO、NO,不能确定是否含有Fe3+和Cl-。依据分析可知,溶液中一定存在H+、NH、Al3+、Fe2+、SO,不能确定Cl-是否存在,选项A错误;根据上述连续实验不能确定溶液X中是否含有Fe3+,选项B正确;根据上述分析可知H为Al(OH)3,BaCO3与过量的二氧化碳生成碳酸氢钡,易溶于水,选项C错误;生成气体A的离子反应方程式为3Fe2++NO+4H+===3Fe3++NO↑+2H2O,产生的气体A为112 mL,物质的量为=0.005 mol,故n(Fe2+)=3×0.005 mol=0.015 mol,c(Fe2+)=0.15 mol·L-1,选项D错误。
(2)(2021·贵州贵阳月考)某溶液中除水电离出的OH-,H+之外,还含有Na+、Fe2+、Al3+、Ba2+、SO、NO、Cl-中的4种,这4种离子的物质的量均为0.1 mol。若向该溶液中加入少量稀硫酸,无沉淀生成但有气泡产生。下列说法错误的是( B )
A.该溶液中肯定不含Ba2+
B.若向该溶液中加入过量的稀硫酸,溶液中的阴离子会减少一种
C.若向该溶液中加入足量NaOH溶液,滤出沉淀,洗净灼烧后最多能得8.0 g固体
D.该溶液中除水电离出的OH-、H+之外所含离子是Na+、Fe2+、SO、NO
[解析] 加入少量稀硫酸,无沉淀生成但有气泡产生,说明一定不存在钡离子,一定存在硝酸根离子和亚铁离子;根据溶液的电中性可以判断溶液中还存在硫酸根离子和钠离子。根据以上分析可知,溶液中一定不存在钡离子,选项A正确;溶液中氢氧根离子、硫酸根离子不会消失,根据离子方程式NO+3Fe2++4H+===NO↑+3Fe3++2H2O可知,亚铁离子不足,加入足量的稀硫酸后,硝酸根离子不会消失,选项B错误;若向该溶液中加入足量的NaOH溶液,充分反应后,过滤、洗涤、灼烧,最终所得固体为氧化铁,根据铁离子守恒,生成氧化铁的物质的量为0.05 mol,质量为0.05 mol×160 g·mol-1=8.0 g,选项C正确;根据分析可知,该溶液中除H+、OH-之外所含离子是Fe2+、Na+、NO、SO,选项D正确。
(3)(2021·山东东营高三检测)某溶液中仅含下列离子中的某些离子,且所含离子的物质的量浓度相同。某同学向溶液中加入过量稀硫酸后,有气泡产生,但无沉淀生成。
阴离子
SO、NO、Cl-、CO
阳离子
Fe2+、Na+、Ca2+、Al3+
请回答下列问题:
①溶液中一定不存在的阳离子是 Ca2+、Al3+ 。
②向原溶液中滴加NaOH溶液,现象是 先出现白色沉淀,然后变为灰绿色,最终变为红褐色 ;整个过程中发生反应的方程式为 Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3或4Fe2++8OH-+2H2O+O2===4Fe(OH)3↓ 。
③向溶液中加入过量稀硫酸,发生反应的离子方程式为 NO+3Fe2++4H+===2H2O+NO↑+3Fe3+ 。
[解析] 加入过量稀硫酸后,无沉淀生成,说明不存在Ca2+,因为硫酸钙微溶于水,能沉淀;有气泡产生,有两种可能性,第一种存在CO,但如果存在CO,阳离子只能为Na+,这样离子浓度就不可能相等,那就只能是第二种可能性,也就是NO和Fe2+同时存在,产生NO气体,又根据离子的物质的量浓度相同,所以溶液中可能存在的组合有Fe2+、NO、Cl-或SO、NO、Fe2+、Na+。
①由以上推测可知溶液中一定不存在的阳离子是Ca2+、Al3+。
②向原溶液中滴加NaOH溶液,现象是先出现白色沉淀,然后变为灰绿色,最终变为红褐色;整个过程中发生反应的方程式为Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓、4Fe(OH2)+2H2O+O2===4Fe(OH)3或者合并写成4Fe2++8OH-+2H2O+O2===4Fe(OH)3↓。
③向溶液中加入过量稀硫酸,发生反应的离子方程式为NO+3Fe2++4H+===2H2O+NO↑+3Fe3+。
萃取精华:
离子大量共存的分析方法
①抓住关键词语。如“一定大量共存”“可能大量共存”或“不能大量共存”等。
②理解两大条件。若溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性时,“可能大量共存”的含义是在两种条件下只要有一种能大量共存即符合题目要求。“一定大量共存”的含义是两种条件下离子均能大量共存才符合题目要求。
③警惕几种隐含情况。a.含有大量Fe3+的溶液,隐含是酸性溶液,并具有强氧化性。b.含有大量NO的溶液,隐含酸性条件下具有强氧化性。c.含有大量AlO的溶液,隐含是碱性溶液。d.含大量S2-、SO的溶液,隐含是碱性溶液。
④分析离子间发生的反应
结合题给条件和离子种类分析所给离子之间能否发生以下反应:复分解反应、氧化还原反应、相互促进的水解反应,络合反应(如Fe3+与SCN-的反应)等。
离子检验实验设计题常用的答题模板
本讲要点速记:
1.电解质相关概念判断的2个依据
(1)以化合物水溶液或熔融状态下是否导电判断电解质与非电解质。
(2)以水溶液中是否完全电离判断强、弱电解质。
①记“强”判“弱”
强酸:H2SO4、HNO3、HClO4、HCl(HBr、HI)
强碱:NaOH、KOH、Ba(OH)2和Ca(OH)2
其他酸、碱一般为弱酸、弱碱。
②盐一般是强电解质
2.书写离子方程式的4个步骤
写——拆——删——查。
书写时要关注两大守恒:原子守恒和电荷守恒。
3.离子方程式正误判断的6个方面
(1)是否符合客观事实
(2)是否正确使用符号
(3)是否正确拆分
(4)是否写全所有反应
(5)是否符合“量”的关系
(6)是否满足守恒规律
4.离子共存的判断
(1)看条件——题给条件
一看题干要求,需辨别的离子组是“能大量共存”还是“不能大量共存”,是“可能”还是“一定”。
二看附加条件,如:①溶液的颜色,若为无色溶液,则 MnO、Fe3+、Cu2+、Fe2+等有色离子不能大量存在;②溶液的酸、碱性;③特定离子或分子的存在等。
(2)看反应——所给离子之间能否发生反应
5.无色溶液中离子检验的一般思路
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