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集训含解析

第3讲 离子共存、离子检验和推断

一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。

1．(2021·北京师范大学附中高三模拟)在水溶液中能大量共存的一组离子是(　　)

A．NH、H＋、S2O、PO

B．Na＋、Ca2＋、Cl－、NO

C．Cu2＋、Hg2＋、S2－、SO

D．Ba2＋、Al3＋、Br－、CO

解析：选B。A中S2O在酸性环境中发生歧化反应，H＋与PO反应生成HPO、H2PO、H3PO4；C中S2－分别与Cu2＋、Hg2＋生成沉淀；D中Ba2＋与CO反应生成沉淀，Al3＋与CO发生相互促进的水解反应。

2．(2021·泰安高三模拟)常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(　　)

A．无色透明的溶液中：OH－、Na＋、CrO、SO

B．c(S2O)＝0.1 mol·L－1的溶液中：Na＋、K＋、CO、SO

C．水电离出的c(H＋)＝1.0×10－13mol·L－1的溶液中：Na＋、Mg2＋、HSO、NO

D．能使蓝色石蕊试纸变红的溶液中：Na＋、NH、、Cl－

解析：选B。含有CrO的溶液呈黄色，故不选A; S2O、Na＋、K＋、CO、SO不反应，能大量共存，故选B；水电离出的c(H＋)＝1.0×10－13mol·L－1的溶液呈酸性或碱性，酸性条件下HSO、NO发生氧化还原反应，碱性条件下Mg2＋、HSO和OH－反应生成氢氧化镁沉淀和SO，故不选C；能使蓝色石蕊试纸变红的溶液呈酸性，、H＋反应生成苯酚，故不选D。

3．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 KI溶液：Na＋、K＋、ClO－、OH－

B．0.1 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液：Cu2＋、NH、NO、SO

C．0.1 mol·L－1 HCl溶液：Ba2＋、K＋、CH3COO－、NO

D．0.1 mol·L－1 NaOH溶液：Mg2＋、Na＋、SO、HCO

解析：选B。ClO－与I－能发生氧化还原反应，A项不符合题意；H＋与CH3COO－会结合成弱电解质CH3COOH，C项不符合题意；OH－与Mg2＋反应生成Mg(OH)2沉淀，OH－与HCO反应生成CO和H2O，D项不符合题意。

4．下列关于物质或离子检验的叙述正确的是(　　)

A．向溶液中加入KSCN溶液，溶液显红色，证明原溶液中有Fe3＋，无Fe2＋

B．气体通过无水CuSO4，粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气

C．灼烧白色粉末，火焰呈黄色，证明原粉末中有Na＋，无K＋

D．将气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，证明原气体是CO2

解析：选B。向溶液中加入KSCN溶液，溶液显红色，只能证明一定存在Fe3＋，不能证明是否含有Fe2＋，A项错误；无水 CuSO4遇水生成CuSO4·5H2O，固体由白色变为蓝色，B项正确；灼烧白色粉末，火焰呈黄色，能够证明原粉末中含有Na＋，无法证明是否含有K＋，因为要观察钾的火焰颜色，必须透过蓝色钴玻璃滤去黄光，排除钠的干扰，C项错误；能使澄清石灰水变浑浊的气体不一定是CO2，SO2也可以，D项错误。

5．工业上用盐酸酸化的FeCl3溶液腐蚀铜制线路板，分别取腐蚀后的滤液并向其中加入下列指定物质，反应后的溶液中主要存在的一组离子正确的是(　　)

A．加入过量CuO：Fe3＋、H＋、Cu2＋、Cl－

B．加入过量NaOH溶液：Na＋、Fe2＋、 OH－、Cl－

C．通入过量Cl2：Fe3＋、H＋、Cu2＋、Cl－

D．通入过量SO2：Fe3＋、H＋、Cu2＋、SO、Cl－

解析：选C。腐蚀后的溶液中含有Fe3＋、H＋、Cu2＋、Fe2＋、Cl－等。加入过量CuO，CuO与H＋反应生成Cu2＋和水，反应后的溶液中主要存在的离子为Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、Cl－，A错误；加入过量NaOH溶液，NaOH与Fe3＋、H＋、Cu2＋、Fe2＋反应，反应后的溶液中主要存在的离子为Cl－、Na＋、OH－，B错误；通入过量Cl2，Cl2与Fe2＋反应生成Fe3＋和Cl－，反应后的溶液中主要存在的离子为Fe3＋、H＋、Cu2＋、Cl－，C正确；通入过量SO2，SO2与Fe3＋反应生成Fe2＋和SO，反应后的溶液中主要存在的离子为H＋、Cu2＋、SO、Cl－、Fe2＋，D错误。

6．下列离子能大量共存，且满足相应要求的是(　　)

解析：选D。根据电荷守恒c(Na＋)＝c(NO)＋c(Cl－)＋c(CH3COO－)可知，c(Na＋)>c(NO)，A错误；Fe3＋与SCN－发生反应生成红色络合物而不是红色沉淀，B错误；Al3＋与HCO能发生相互促进的水解反应而不能大量共存，C错误；加入的NaOH先与H＋、Al3＋反应，后与NH反应产生氨气，最后与生成的Al(OH)3沉淀反应，D正确。

7．下列各组离子在溶液中按括号内的物质的量之比混合，得到无色、碱性、澄清溶液的是(　　)

A．Na＋、Al3＋、Cl－、OH－(5∶2∶7∶4)

B．NH、Ba2＋、OH－、Cl－(1∶1∶1∶2)

C．Fe3＋、Na＋、Cl－、S2－(1∶2∶3∶1)

D．K＋、H＋、I－、NO(1∶1∶1∶1)

解析：选B。Al3＋与OH－的物质的量之比为1∶2，会产生沉淀，A项错误；NH与OH－的物质的量之比为1∶1，二者结合为NH3·H2O，B项离子混合后得到无色、碱性、澄清溶液，B项正确；Fe3＋与S2－发生反应：2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓，Fe2＋＋S2－===FeS↓，Fe2＋有剩余，故混合后会产生沉淀且溶液呈浅绿色；C项错误；H＋、I－、NO的物质的量之比为1∶1∶1，根据6I－＋2NO＋8H＋===3I2＋2NO↑＋4H2O，反应后生成碘单质，故所得溶液不是无色溶液，D项错误。

8．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SO

B．原溶液中一定含有NH

C．原溶液中一定含有Cl－

D．原溶液中一定含有Fe3＋

解析：选B。原溶液中加入硝酸钡和盐酸生成白色沉淀，原溶液中可能存在SO、SO或Ag＋，A项错误；加硝酸银溶液产生白色沉淀，可能是加入的盐酸引起的，C项错误；加入KSCN溶液得到红色溶液，Fe3＋可能是由原溶液中的Fe2＋被NO(H＋)氧化而来的，故原溶液中不一定含有Fe3＋，D项错误；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项正确。

二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。

9．根据下列实验内容得出的结论正确的是(　　)

解析：选D。显碱性的盐溶液也能使红色石蕊试纸变蓝，如Na2CO3溶液，A项错误；若废液呈酸性，即使含Cu2＋，加入少量的葡萄糖溶液，加热，也无砖红色沉淀产生，B项错误；若该溶液中含有HCO，加入盐酸也能产生无色无味气体，C项错误。

10．某无色溶液中可能含有K＋、Ag＋、Ba2＋、Cu2＋、Cl－、OH－、CO、SO中的几种，对其进行如下实验操作：

(1)取少量溶液，滴加无色酚酞试剂，酚酞变红。

(2)另取少量溶液，加入足量BaCl2溶液，产生白色沉淀。

(3)向(2)所得混合物中加入足量盐酸，沉淀部分溶解，并有无色气体生成。

(4)将(3)所得混合物过滤，向滤液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成。

下列对该溶液的说法正确的是(　　)

A．一定含有K＋、OH－、CO、SO

B．可能含有Cl－、OH－

C．一定不含Ag＋、Ba2＋、Cu2＋

D．无法判断离子种类

解析：选BC。无色溶液说明不含Cu2＋。(1)滴加无色酚酞试剂变红，说明含OH－和CO中的至少一种，则不含Ag＋。(2)加入足量BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明含CO和SO中的至少一种，则一定不含Ba2＋。(3)向(2)所得混合物中加入足量盐酸，沉淀部分溶解，并有无色气体生成，说明原溶液中含有CO和SO。(4)向滤液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成，说明滤液中含有Cl－，但加入的BaCl2溶液及盐酸引入了Cl－，不能确定原溶液中是否含有Cl－。根据溶液呈电中性，则原溶液中必含K＋。综上所述，原溶液中一定含有K＋、CO、SO，可能含有Cl－、OH－，一定不含Ag＋、Ba2＋、Cu2＋。

11．(2021·淄博高三模拟)水溶液中可能存在Na＋、Al3＋、Fe2＋、NH、NO、CO、SO中的几种离子，且存在的各离子具有相同的物质的量，某同学对该溶液进行如下实验：

下列判断正确的是(　　)

A．气体A一定是CO2，气体B一定是NH3

B．白色沉淀不可能是Al(OH)3

C．原溶液中一定存在Al3＋、Fe2＋、NO、NH

D．原溶液中一定不存在大量Na＋

解析：选BD。由题图可知，溶液Ⅰ在加入过量Ba(OH)2并加热后，生成了有色沉淀与气体B，根据题中所给离子推断，有色沉淀中含有Fe(OH)3沉淀，气体B为NH3，则溶液Ⅰ中一定存在Fe3＋与NH；向原溶液中加入过量稀盐酸，得到气体A与溶液Ⅰ，说明原溶液中一定存在Fe2＋、NH与NO，Fe2＋在酸性条件下与NO反应，生成Fe3＋、NO气体与H2O，则气体A为NO，原溶液中一定不存在CO；由于存在的各离子具有相同的物质的量，溶液为电中性，则原溶液中还存在SO，一定不存在Na＋、Al3＋；溶液Ⅱ在通入适量CO2后生成白色沉淀BaCO3。综上所述，原溶液中一定存在的离子为Fe2＋、NH、NO、SO，一定不存在的离子为Na＋、Al3＋、CO。A项，由上述分析可知，气体A一定不是CO2，气体A为NO，气体B为NH3，故A项错误；B项，由上述分析可知，白色沉淀为BaCO3，故B项正确；C项，由上述分析可知，原溶液中一定存在的离子为Fe2＋、NH、NO、SO，故C项错误；D项，由上述分析可知，为维持溶液电中性，原溶液中一定不存在大量Na＋，故D项正确。

12．(2021·济南高三模拟)某溶液中可能含有下列6种离子中的某几种：Cl－、SO、CO、NH、Na＋、K＋。为确认溶液组成进行如下实验：

(1)取200 mL上述溶液，加入足量BaCl2溶液，反应后将沉淀过滤、洗涤、干燥，得沉淀4.30 g，向沉淀中加入过量的盐酸，有2.33 g沉淀不溶。

(2)向(1)的滤液中加入足量的NaOH溶液，加热，产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体1.12 L(标准状况下)。

由此可以得出关于原溶液组成的正确结论是(　　)

A．一定存在SO、CO、NH，可能存在Cl－、Na＋、K＋

B．一定存在SO、CO、NH、Cl－，一定不存在Na＋、K＋

C．c(CO)＝0.01 mol·L－1，c(NH)＞c(SO)

D．如果上述6种离子都存在，则c(Cl－)＞c(SO)

解析：选D。(1)取200 mL该溶液加入足量BaCl2溶液有沉淀生成，向沉淀中加入过量盐酸后，沉淀部分溶解，说明该沉淀为BaCO3和BaSO4，质量一共是4.30 g，则溶液中含有CO、SO，有2.33 g沉淀不溶，则硫酸钡的质量是2.33 g，所以硫酸根离子的物质的量是＝0.01 mol，碳酸钡的质量是4.30 g－2.33 g＝1.97 g，碳酸根离子的物质的量是＝0.01 mol。(2)向(1)的滤液中加入足量的NaOH溶液，加热，产生的能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体是NH3，物质的量是＝0.05 mol，说明原溶液中NH的物质的量是0.05 mol。综上所述，溶液中一定存在SO、CO、NH，根据电荷守恒，一定存在Cl－，不能确定是否存在Na＋、K＋，故A、B项均不符合题意；c(CO)＝＝0.05 mol·L－1，c(SO)＝＝0.05 mol·L－1，c(NH)＝＝0.25 mol·L－1，故C项不符合题意；如果题述6种离子都存在，根据电荷守恒c(Cl－)＋2c(SO)＋2c(CO)＝c(NH)＋c(Na＋)＋c(K＋)，则c(Cl－)＝c(Na＋)＋c(K＋)＋0.05 mol·L－1>0.05 mol·L－1＝c(SO)，所以c(Cl－)>c(SO)，故D项符合题意。

三、非选择题

13．有一无色透明溶液，欲确定是否含有下列离子：K＋、Mg2＋、Al3＋、Fe2＋、Ba2＋、NO、SO、Cl－、I－、HCO，实验如下：

由此判断：(1)溶液中一定存在的离子是____________；溶液中肯定不存在的离子是____________。

(2)写出实验步骤②中发生反应的离子方程式：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)为了进一步确定其他离子，写出应该补充的实验及对应欲检验离子的名称：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：本题要求为无色透明溶液，则Fe2＋不能大量存在。步骤①pH试纸变红，说明溶液显酸性，HCO不能大量存在；步骤②说明有NO，在酸性条件下NO有强氧化性，因此还原性的离子I－就不能大量存在；步骤③说明有SO，Ba2＋就不能大量存在；步骤④不能说明有Cl－，因为步骤③中引入了Cl－；步骤⑤说明有Mg2＋和Al3＋。

答案：(1)NO、SO、Mg2＋、Al3＋　　Fe2＋、HCO、I－、Ba2＋

(2)3Cu＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O

(3)K＋的检验可以用焰色试验；Cl－的检验：向溶液中加足量的Ba(NO3)2溶液，过滤后向滤液中加AgNO3溶液，再加稀硝酸，白色沉淀不溶解，可证明Cl－存在

14．某种溶液仅含下表离子中的5种(不考虑水的电离与离子水解)，且各种离子的物质的量均为1 mol。

若向原溶液中加入足量的盐酸，有无色气体生成。经分析反应后溶液中阴离子的种类没有变化。

(1)溶液中________(填“一定”“一定不”或“可能”)含有HCO或CO，理由为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)原溶液中所含的阴离子为________________，阳离子为________________。

(3)向原溶液中加入足量的盐酸，有无色气体生成的离子方程式为________________________________________________________________________。

(4)向原溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，充分反应后将沉淀过滤、洗涤、干燥灼烧至恒重，得到固体质量为________g。

解析：向原溶液中加入足量的盐酸，反应后溶液中阴离子的种类没有变化，则原溶液中不存在OH－、HCO、CO，一定存在Cl－，又因为产生无色气体，只能是Fe2＋与NO、H＋反应生成的NO，可确定原溶液中含有Fe2＋、NO、Cl－各1 mol，因溶液中有5种离子，溶液中一定还含有1 mol SO，而阳离子只能是Mg2＋，且物质的量为1 mol。

(3)生成无色气体的离子方程式为3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。

(4)向原溶液中加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤、干燥灼烧生成0.5 mol Fe2O3和1 mol MgO，故固体质量为120 g。

答案：(1)一定不　HCO与CO均可与盐酸反应生成二氧化碳，造成阴离子种类减少

(2)Cl－、NO、SO　Fe2＋、Mg2＋

(3)3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O

(4)120

15．(2021·菏泽高三模拟)在化学研究中，往往可以通过观察现象认识物质变化的情况。请分析以下一组有现象变化的化学反应。

(1)Ⅰ中加碱时出现的现象是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)Ⅱ中加酸后出现的现象是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，

用离子方程式解释产生此现象的原因：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)滴加试剂顺序的变化会影响溶液中的现象和发生的反应。请继续分析以下实验。

①探究加酸时Fe(NO3)2溶液中是否发生了反应：

向1.0 mL 0.1 mol·L－1 Fe(NO3)2溶液中________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，

如果溶液变红色，说明溶液中含有Fe3＋，证明加酸时溶液中发生了反应。(请将上述操作补充完整)

②推测溶液中产生Fe3＋的可能原因有两种：

a．________________________________________________________________________；

b．________________________________________________________________________。

解析：(1)Ⅰ中加碱时先生成氢氧化亚铁，然后氢氧化亚铁迅速被氧化为氢氧化铁，出现的现象是先生成白色沉淀，然后迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。(2)Ⅱ中加酸时出现的现象是无色溶液变为浅黄绿色，这是因为发生了反应ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O。(3)①探究加酸时Fe(NO3)2溶液中是否发生了反应：向1.0 mL 0.1 mol·L－1 Fe(NO3)2溶液中滴加KSCN溶液，没有明显现象，再向其中滴加稀硫酸，如果溶液变红色，说明溶液中含有Fe3＋，证明加酸时溶液中发生了反应。②推测溶液中产生Fe3＋的可能原因有两种：a.酸性条件下，溶液中的Fe2＋被NO氧化；b.溶液中的Fe2＋被空气中的O2氧化。

答案：(1)先生成白色沉淀，然后迅速变成灰绿色，最后变成红褐色　(2)无色溶液变为浅黄绿色　ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O　(3)①滴加KSCN溶液，没有明显现象，再向其中滴加稀硫酸　②a.酸性条件下，溶液中的Fe2＋被NO氧化　b．溶液中的Fe2＋被空气中的O2氧化