高考化学一轮复习第2章物质及其变化第3讲离子共存离子检验和推断学案

第3讲　离子共存、离子检验和推断

[课程标准]

1．能应用离子反应发生的条件，判断离子能否大量共存。

2．了解常见离子的检验方法。

2．能利用典型代表物的性质和反应，设计常见物质检验的方案。

考点一　离子共存

1．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。

2．熟记常考离子的性质

[点拨]　既能与酸反应又能与碱反应的离子，一般为多元弱酸的酸式酸根离子。

3．熟记相互促进的水解反应

4.离子共存判断题中常见的限制条件

1．下列各组离子在溶液中因发生复分解反应而不能大量共存的是________。

(1)K＋、H＋、CH3COO－、Br－

(2)Ba2＋、Na＋、CO、NO

(3)Na＋、HCO、H＋、Cl－

(4)Al3＋、Fe3＋、NO、SO

(5)Na＋、K＋、AlO、NO

(6)Na＋、H＋、Cl－、OH－

答案：(1)(2)(3)(6)

2．下列各组离子在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存的是________。

(1)H3O＋、NO、Fe2＋、Na＋  (2)Na＋、Fe3＋、I－、Cl－

(3)H＋、S2－、SO、SO  (4)SO、NO、Na＋、H＋

(5)I－、ClO－、K＋、H＋  (6)Na＋、K＋、MnO、NO

答案：(1)(2)(3)(5)

3．下列各组离子在溶液中因水解相互促进而不能大量共存的是________。

(1)Al3＋、HCO、Cl－、K＋

(2)Al3＋、SiO、Na＋、Cl－

(3)Fe3＋、NH、SO、S2－

(4)Fe3＋、Cl－、Na＋、CO

(5)Al3＋、Fe3＋、SCN－、Cl－

(6)Na＋、Al3＋、NO、AlO

(7)Na＋、Ca2＋、HCO、HSO

(8)S2O、Na＋、H＋、SO

答案：(1)(2)(4)(6)

4．下列各组离子在指定的溶液中，能大量共存的是________________。

(1)含有大量Fe3＋的溶液：Na＋、SCN－、Cl－、I－

(2)含有大量NO的溶液：H＋、Fe2＋、Cl－、SO

(3)常温下，pH＝12的溶液：K＋、Cl－、SO、Na＋

(4)使pH试纸显蓝色的溶液：Cu2＋、NO、Fe3＋、SO

(5)与铝粉反应放出H2的无色溶液：NO、Al3＋、Na＋、SO

(6)使红色石蕊试纸变蓝的溶液：SO、CO、Na＋、K＋

(7)常温下＝1×10－12的溶液：K＋、AlO、CO、Na＋

(8)中性溶液：Fe3＋、Al3＋、NO、SO

(9)使甲基橙变红色的溶液：Mg2＋、K＋、SO、SO

答案：(3)(6)(7)

考点二　离子检验和推断

1．常见离子的检验方法

根据离子性质不同而在实验中所表现出的现象不同，可以把检验离子的方法归纳为三种类型：(1)生成沉淀；

(2)生成气体；(3)显现特殊颜色。

2.“坚持四项基本原则”突破无机离子推断

(1)互斥性原则：当利用题给实验现象判断出一定有某种离子存在时，应立即运用已有知识，将不能与之大量共存的离子排除掉，从而判断出一定没有哪种离子。

(2)酸碱性原则：根据溶液的酸碱性判断，一是初步判断可能组成哪些物质，联系盐类的水解；二是在酸性或碱性溶液中哪些离子不能大量存在。

(3)进出性原则：在进行离子检验时，往往需要加入试剂，这样就会引入新的离子，原溶液中是否存在该种离子就无法判断，还有一些离子会随着实验过程中所产生的沉淀或气体而消失，有可能对后续的实验造成影响。

(4)电中性原则：在任何电解质溶液中，阴、阳离子的总电荷数是守恒的，即溶液呈电中性。在判断混合体系中某些离子存在与否时，有的离子并未通过实验验证，但我们可运用溶液中电荷守恒理论来判断其是否存在。

题组一　离子的检验

1．下列关于某无色溶液中所含离子的鉴别，判断正确的是(　　)

A．加入AgNO3溶液，生成白色沉淀，加稀盐酸沉淀不溶解时，可确定有Cl－存在

B．通入Cl2后，溶液变为深黄色，加入淀粉溶液后溶液变蓝，可确定有I－存在

C．加入Ba(NO3)2溶液，生成白色沉淀，加稀盐酸后沉淀不溶解，可确定有SO存在

D．加入稀盐酸，生成的气体能使澄清石灰水变浑浊，可确定有CO存在

解析：选B。稀盐酸中含有Cl－，对Cl－的检验有干扰，A错；通入Cl2后，溶液变为深黄色，加入淀粉溶液后溶液变蓝，则溶液中有I－存在，B对；SO能与Ba(NO3)2反应生成BaSO3沉淀，加入稀盐酸后在H＋、NO的作用下可转化为BaSO4沉淀，C错；能使澄清石灰水变浑浊的气体是CO2或SO2，原溶液中可能存在的离子是CO、HCO、SO或HSO，D错。

2．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(　　)

解析：选C。A项，加入BaCl2溶液得到白色沉淀，原溶液中可能含有SO、SO或Ag＋；B项，HSO也有同样的现象；C项，观察K＋的焰色时透过蓝色钴玻璃，排除Na＋的干扰；D项，检验NH应加入浓NaOH溶液，且需要加热。

离子检验中常见干扰离子以及排除措施

题组二　离子的推断

3．有一无色溶液，可能含有Fe3＋、K＋、Al3＋、Mg2＋、NH、Cl－、SO、HCO、MnO中的几种。为确定其成分，做如下实验：①取部分溶液，加入适量的Na2O2固体，产生无色无味的气体和白色沉淀，再加入足量的NaOH溶液后白色沉淀部分溶解；②另取部分溶液，加入稀硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀产生。下列推断正确的是(　　)

A．肯定有Al3＋、Mg2＋、NH、Cl－

B．肯定有Al3＋、Mg2＋、HCO

C．肯定有K＋、HCO、MnO

D．肯定有Al3＋、Mg2＋、SO

解析：选D。无色溶液中一定不含Fe3＋和MnO。①取部分溶液，加入适量的Na2O2固体，产生无色无味的气体和白色沉淀，因为过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，所以无色无味的气体是O2，一定不是NH3，则一定没有NH，再加入足量的NaOH溶液后白色沉淀部分溶解，沉淀的成分应该是氢氧化铝和氢氧化镁，则溶液中一定含有Al3＋、Mg2＋，一定不含HCO。②另取部分溶液，加入稀硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀产生，则一定含有SO。综上分析，溶液中一定含有Al3＋、Mg2＋、SO，一定不含Fe3＋、MnO、NH、HCO，不确定是否含有K＋和Cl－。

4．某无色溶液Y可能含有Na＋、Fe3＋、Ba2＋、NH、Cl－、SO、HCO、HSO中的几种离子，溶液中阳离子浓度相同。为了确定其组成，某同学进行了如下实验(假设气体均全部逸出，忽略H2O2的分解)。下列说法不正确的是(　　)

A．溶液Y中一定不存在Fe3＋、SO

B．溶液Y中一定含有Cl－，且n(Cl－)＝0.01 mol

C．溶液Y中肯定存在HCO、HSO、Ba2＋、NH

D．溶液Y中可能存在Na＋，为确定其是否存在，可取溶液1通过焰色试验验证

解析：选B。因为是无色溶液，因此溶液中不含Fe3＋，加入足量盐酸酸化的H2O2溶液，有沉淀和气体生成，推出原溶液中含有Ba2＋和HSO、HCO，一定不含SO，其中n(Ba2＋)＝n(HSO)＝n(BaSO4)＝＝0.01 mol，n(HCO)＝n(CO2)＝＝0.01 mol；向溶液1中加入Ba(OH)2溶液并加热，产生气体，此气体为NH3，n(NH)＝n(NH3)＝＝0.01 mol。根据溶液呈电中性，原溶液中一定含有Cl－，因为无法确定是否含有Na＋，因此n(Cl－)≥0.01 mol。根据上述分析可知，A、C说法正确，B说法错误；检验Na＋，需要进行焰色试验，若火焰呈黄色，说明含有Na＋，否则不含Na＋，D说法正确。

1．(2020·高考全国卷Ⅱ)某白色固体混合物由NaCl、KCl、MgSO4、CaCO3中的两种组成，进行如下实验：①混合物溶于水，得到澄清透明溶液；②做焰色试验，通过钴玻璃可观察到紫色；③向溶液中加碱，产生白色沉淀。根据实验现象可判断其组成为(　　)

A．KCl、NaCl　　　　　　　　 B．KCl、MgSO4

C．KCl、CaCO3 D．MgSO4、NaCl

解析：选B。根据实验①混合物溶于水，得到澄清透明溶液，而CaCO3难溶于水，即白色固体中一定不含CaCO3；根据实验②做焰色试验时焰色呈紫色(透过蓝色钴玻璃)可确定含有钾元素，即白色固体中含有KCl；结合实验③向溶液中加碱产生白色沉淀，可知溶液中含有能与OH－反应生成白色沉淀的离子，只能为Mg2＋，即白色固体的另一成分为MgSO4。综合上述分析，可知B项正确。

2．(2020·高考江苏卷)常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(　　)

A．0.1 mol·L－1 氨水溶液：Na＋、K＋、OH－、NO

B．0.1 mol·L－1 盐酸溶液：Na＋、K＋、SO、SiO

C．0.1 mol·L－1 KMnO4溶液：NH、Na＋、NO、I－

D．0.1 mol·L－1 AgNO3溶液：NH、Mg2＋、Cl－、SO

解析：选A。氨水中，Na＋、K＋、OH－、NO彼此不反应，能大量共存，A项正确；盐酸中的H＋能与SiO结合生成H2SiO3沉淀，B项错误；KMnO4溶液具有强氧化性，具有还原性的I－不能大量存在，C项错误；AgNO3溶液中的Ag＋能与Cl－、SO反应生成沉淀，不能大量共存，D项错误。

3．(2019·高考江苏卷)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－1 NaOH溶液：Na＋、K＋、CO、AlO

 B．0.1 mol·L－1 FeCl2溶液：K＋、Mg2＋、SO、MnO

 C．0.1 mol·L－1 K2CO3溶液：Na＋、Ba2＋、Cl－、OH－

D．0.1  mol·L－1 H2SO4溶液：K＋、NH、NO、HSO

解析：选A。A项，题给四种离子在碱性条件下能大量共存，正确；B项，MnO可以氧化Fe2＋，错误；C项，CO与Ba2＋会发生反应生成BaCO3沉淀，错误；D项，H＋可以与HSO反应生成SO2，且酸性条件下NO会氧化HSO生成SO，错误。

4．(2019·浙江4月选考)白色固体混合物A，含有KCl、CaCO3、Na2CO3、Na2SiO3、CuSO4中的几种，常温常压下进行如下实验。

下列推断不正确的是(　　)

A．无色溶液B的pH≥7

B．白色固体F的主要成分是H2SiO3

C．混合物A中有Na2SiO3、CuSO4和CaCO3

D．在无色溶液B中加HNO3酸化，无沉淀；再滴加AgNO3，若有白色沉淀生成，说明混合物A中有KCl

解析：选C。混合物A加水溶解后得到固体C，固体C加过量硝酸后，得到白色固体F，由混合物A的成分可知，F的主要成分为H2SiO3，B项正确；蓝色溶液E中存在Cu2＋，故白色固体混合物A中存在CuSO4，无色气体D为CO2，故白色固体混合物A中可能含有Na2CO3，与CuSO4反应生成碱式碳酸铜进入固体C，也可能含有CaCO3，C项错误；CuSO4与Na2SiO3或Na2CO3反应生成CuSiO3或碱式碳酸铜沉淀进入固体C，同时生成Na2SO4，故无色溶液B中一定含有Na2SO4，可能存在KCl、Na2CO3、Na2SiO3，故溶液的pH≥7，A项正确；无色溶液B经HNO3酸化后，无沉淀，再加AgNO3有白色沉淀产生，说明A中有KCl，D项正确。

1．某化学实验室产生的废液中只可能含有Na＋、Al3＋、Fe2＋、Fe3＋、Ba2＋、CO、SO、Cl－中的某几种，实验室设计了以下方案对废液进行处理，以确定其组成。

①取少许废液，逐滴滴加NaOH溶液直至过量，先产生沉淀后沉淀部分溶解，过滤得到沉淀甲和滤液甲；

②沉淀甲在空气中灼烧得到红棕色固体；

③向滤液甲中加入过量稀硫酸，过滤得到滤液乙和沉淀乙。下列说法中正确的是(　　)

A．根据步骤①的现象，可推知废液中一定含有Al3＋，一定不含CO

B．根据步骤②，可推知废液中一定含有Fe3＋

C．取滤液乙进行焰色试验，火焰呈黄色，可推知废液中一定含有Na＋

D．不能确定该废液中是否含有Cl－

解析：选A。取少许废液，逐滴滴加NaOH溶液直至过量，先产生沉淀后沉淀部分溶解，则废液中含有Al3＋；未给出不溶沉淀的颜色，且沉淀甲在空气中灼烧得到红棕色固体，则至少含有Fe2＋、Fe3＋中的一种；给出的离子中与Al3＋反应的CO不能存在；向滤液甲中加入过量稀硫酸，过滤得到滤液乙和沉淀乙，则原溶液中含有Ba2＋，不含SO；溶液中一定含有阴离子，则一定存在Cl－。A.根据步骤①的现象可推知，废液中一定含有Al3＋，则不含与Al3＋反应的CO，A说法正确；B.根据步骤②，可推知废液中至少含有Fe2＋、Fe3＋中的一种，B说法错误；C.取滤液乙进行焰色试验，火焰呈黄色，可推知滤液乙中一定含有Na＋，由于步骤①中加入NaOH溶液，则不能确定废液中是否含有Na＋，C说法错误；D.由上述分析可知，确定该废液中含有Cl－，D说法错误。

2．(双选)某兴趣小组对实验室中的一种白色固体进行鉴别，实验探究如下：

①将适量白色固体溶于水，得到无色溶液A，溶液呈碱性；

②用铂丝蘸取少量无色溶液A在火焰上灼烧，产生黄色火焰；

③取少量无色溶液A，加入酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色，继续加入氯化钡溶液生成不溶于硝酸的白色沉淀；

④另取少量无色溶液A，加入硫粉，加热，硫溶解，得到无色溶液B，且无其他明显现象；继续向溶液B中加入盐酸，产生淡黄色沉淀和刺激性气味的气体；若将溶液B加入AgBr沉淀中，沉淀溶解。

下列叙述错误的是(　　)

A．由实验可推测该白色固体为Na2SO3或NaHSO3

B．实验③发生反应的离子方程式可能为5HSO＋2MnO＋H＋===2Mn2＋＋5SO＋3H2O

C．实验④中生成无色溶液B的化学方程式为Na2SO3＋SNa2S2O3

D．由实验④可知，S2O可以和Ag＋形成配合物[Ag(S2O3)2]3－而使AgBr溶解

解析：选AB。由实验现象分析，将适量白色固体溶于水，得到无色溶液A，用铂丝蘸取少量无色溶液A在火焰上灼烧，产生黄色火焰，则溶液A中含有Na＋；取少量无色溶液A，加入酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色，继续加入氯化钡溶液生成不溶于硝酸的白色沉淀，则溶液中含有HSO或SO，白色固体为Na2SO3或NaHSO3，因为溶液A呈碱性，所以白色固体只能为Na2SO3；向Na2SO3溶液中加入硫粉，加热，反应生成Na2S2O3，故溶液B为Na2S2O3溶液，加入盐酸，Na2S2O3在酸性条件下发生歧化反应生成S和SO2；将Na2S2O3溶液加入AgBr沉淀中形成配合物[Ag(S2O3)2]3－，据此分析解答问题。根据上述分析可知，白色固体为Na2SO3，A选项错误；溶液A中不存在HSO，实验③中发生的离子反应为5SO＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋5SO＋3H2O，B选项错误；实验④中Na2SO3溶液和硫粉在加热条件下发生反应生成Na2S2O3，化学方程式为Na2SO3＋SNa2S2O3，C选项正确；实验④中AgBr沉淀溶解是因为Ag＋与S2O形成了配合物[Ag(S2O3)2]3－，D选项正确。