新人教版高考化学一轮复习第2章化学物质及其变化第7讲离子共存离子的检验与推断学案

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考点一 离子共存
1．离子共存的本质
几种离子在同一溶液中能大量共存，指的是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．溶液中离子不能大量共存的六种情况
(1)生成难溶物或微溶物，如Ca2＋与COeq \\al(2－,3)、SOeq \\al(2－,4)，Ag＋与Cl－、Br－、I－等。
(2)生成气体或挥发性物质，如H＋与COeq \\al(2－,3)、HCOeq \\al(－,3)，NHeq \\al(＋,4)与OH－等。
(3)生成弱电解质，如H＋与弱酸根离子(F－、ClO－、CH3COO－、S2－、HS－、SOeq \\al(2－,3)等)，OH－与弱碱阳离子(NHeq \\al(＋,4)、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋等)。
(4)发生氧化还原反应，具有氧化性的离子[MnOeq \\al(－,4)、ClO－、NOeq \\al(－,3)(H＋)、Fe3＋等]与具有还原性的离子(I－、S2－、SOeq \\al(2－,3)等)不能大量共存。值得注意的是有些离子在通常情况下能大量共存，但在某些特殊情况下不能大量共存，如NOeq \\al(－,3)与I－、S2－与SOeq \\al(2－,3)、Cl－与ClO－等在碱性溶液中能大量共存，但在酸性溶液中不能大量共存。另外，MnOeq \\al(－,4)(H＋)与Cl－因发生氧化还原反应也不能大量共存。
ClO－在酸性、中性和碱性环境中均具有强氧化性，如ClO－在碱性环境下也可把I－、S2－氧化。
(5)形成配合物，如Fe3＋与SCN－因反应生成配合物Fe(SCN)3而不能大量共存。
(6)弱碱阳离子与弱酸根离子因发生相互促进的彻底水解反应而不能大量共存，如Al3＋与HCOeq \\al(－,3)、COeq \\al(2－,3)、AlOeq \\al(－,2)、S2－、HS－等不能大量共存；Fe3＋与COeq \\al(2－,3)、HCOeq \\al(－,3)、AlOeq \\al(－,2)等不能大量共存。
NHeq \\al(＋,4)与CH3COO－、COeq \\al(2－,3)、HCOeq \\al(－,3)、SOeq \\al(2－,3)、HSOeq \\al(－,3)、S2－、HS－，Mg2＋与HCOeq \\al(－,3)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，它们在溶液中仍能大量共存。
3．题干中常见的限制条件或隐含条件
1．判断下列离子能否大量共存(能大量共存的打“√”，不能大量共存的打“×”)。
(1)与铝反应产生大量氢气的溶液中：Na＋、NHeq \\al(＋,4)、COeq \\al(2－,3)、NOeq \\al(－,3)。( )
(2)常温下，eq \f(Kw,c(H＋))＝0.1 ml·L－1的溶液中：K＋、Na＋、SiOeq \\al(2－,3)、NOeq \\al(－,3)。( )
(3)无色溶液中：Fe3＋、Cu2＋、NOeq \\al(－,3)、Cl－。( )
(4)1.0 ml·L－1的KNO3溶液中：H＋、Fe2＋、Cl－、SOeq \\al(2－,4)。( )
(5)酸性溶液中：Na＋、ClO－、SOeq \\al(2－,4)、I－。( )
(6)常温下，pH＝12的溶液中：K＋、Na＋、CH3COO－、Br－。( )
(7)无色溶液中：Al3＋、NHeq \\al(＋,4)、Cl－、S2－。( )
答案：(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)×
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 ml·L－1 氨水溶液：Na＋、K＋、OH－、NOeq \\al(－,3)
B．0.1 ml·L－1 盐酸溶液：Na＋、K＋、SOeq \\al(2－,4)、SiOeq \\al(2－,3)
C．0.1 ml·L－1 KMnO4溶液：NHeq \\al(＋,4)、Na＋、NOeq \\al(－,3)、I－
D．0.1 ml·L－1 AgNO3溶液：NHeq \\al(＋,4)、Mg2＋、Cl－、SOeq \\al(2－,4)
解析：选A。氨水中，Na＋、K＋、OH－、NOeq \\al(－,3)彼此不反应，能大量共存，A项正确；盐酸中的H＋能与SiOeq \\al(2－,3)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－、SOeq \\al(2－,4)反应生成AgCl、Ag2SO4沉淀，不能大量共存，D项错误。
演练一 无限制条件的离子共存
1．在水溶液中能大量共存的一组离子是( )
A．NHeq \\al(＋,4)、H＋、S2Oeq \\al(2－,3)、POeq \\al(3－,4)
B．Na＋、Ca2＋、Cl－、NOeq \\al(－,3)
C．Cu2＋、Hg2＋、S2－、SOeq \\al(2－,4)
D．Ba2＋、Al3＋、Br－、COeq \\al(2－,3)
解析：选B。A中H＋与S2Oeq \\al(2－,3)发生氧化还原反应，H＋与POeq \\al(3－,4)生成弱电解质；C中S2－分别与Cu2＋、Hg2＋生成沉淀；D中Ba2＋与COeq \\al(2－,3)反应生成沉淀，Al3＋与COeq \\al(2－,3)发生相互促进的彻底的水解反应。
2．在水溶液中能大量共存的一组离子是( )
A．NHeq \\al(＋,4)、CH3COO－、Na＋、H＋
B．AlOeq \\al(－,2)、Na＋、K＋、HCOeq \\al(－,3)
C．Mg2＋、Na＋、SOeq \\al(2－,4)、NOeq \\al(－,3)
D．ClO－、Na＋、K＋、Fe2＋
解析：选C。A中生成CH3COOH弱电解质；B中发生反应：AlOeq \\al(－,2)＋HCOeq \\al(－,3)＋H2O===Al(OH)3↓＋COeq \\al(2－,3)；D中ClO－与Fe2＋发生氧化还原反应。
3．下列各组离子在溶液中能够大量共存的是( )
A．Ba2＋、Li＋、OH－、NOeq \\al(－,3)
B．H＋、Fe2＋、Na＋、NOeq \\al(－,3)
C．Fe3＋、K＋、AlOeq \\al(－,2)、Cl－
D．NHeq \\al(＋,4)、Mg2＋、OH－、SOeq \\al(2－,4)
解析：选A。Fe2＋与H＋、NOeq \\al(－,3)发生氧化还原反应，故不能大量共存，B项错误；Fe3＋和AlOeq \\al(－,2)发生相互促进的水解反应生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，故不能大量共存，C项错误；NHeq \\al(＋,4)与OH－反应生成难电离的一水合氨，Mg2＋与OH－结合生成氢氧化镁沉淀，不能大量共存，D项错误。
演练二 有限制条件的离子共存
4．(2021·通化五校联考)室温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( )
A．碱性溶液中：Ba2＋、K＋、CH3COO－、NOeq \\al(－,3)
B．无色透明的溶液中：Fe3＋、Mg2＋、SCN－、Cl－
C．0.1 ml·L－1 KI溶液：Na＋、K＋、ClO－、OH－
D．酸性溶液中：Na＋、NHeq \\al(＋,4)、SOeq \\al(2－,4)、HCOeq \\al(－,3)
解析：选A。Fe3＋在水溶液中显黄色，且与SCN－不能大量共存，B不正确；I－与ClO－可发生氧化还原反应，不能大量共存，C不正确；酸性溶液中HCOeq \\al(－,3)不能大量存在，D不正确。
5．(2021·六安重点中学线下自测)室温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( )
A．pH＝2的溶液：Na＋、Fe3＋、Cl－、NOeq \\al(－,3)
B．c(NaAlO2)＝0.1 ml·L－1的溶液：K＋、H＋、Cl－、SOeq \\al(2－,4)
C．c(OH－)D．c(Fe2＋)＝0.1 ml·L－1的溶液：Al3＋、NOeq \\al(－,3)、MnOeq \\al(－,4)、SCN－
解析：选A。AlOeq \\al(－,2)与H＋不能大量共存，B不正确；c(OH－)6．(2021·株洲一模)下列各组微粒在指定溶液中能大量共存的是( )
A．pH＝1的溶液中：CH3CH2OH、Cr2Oeq \\al(2－,7)、K＋、SOeq \\al(2－,4)
B．c(Ca2＋)＝0.1 ml·L－1的溶液中：NHeq \\al(＋,4)、C2Oeq \\al(2－,4)、Cl－、Br－
C．加入铝粉放出大量H2的溶液中：Fe2＋、Na＋、Cl－、NOeq \\al(－,3)
D．含大量HCOeq \\al(－,3)的溶液中：C6H5O－、COeq \\al(2－,3)、Br－、K＋
解析：选D。A项，pH＝1的溶液呈酸性，CH3CH2OH、Cr2Oeq \\al(2－,7)在酸性条件下发生氧化还原反应而不能大量共存，故A错误；B项，Ca2＋、C2Oeq \\al(2－,4)在溶液中不能大量共存，故B错误；C项，加入铝粉放出大量H2的溶液呈强酸性或强碱性，Fe2＋、NOeq \\al(－,3)在酸性条件下发生氧化还原反应，且NOeq \\al(－,3)(H＋)存在时无法放出H2，碱性条件下，Fe2＋与OH－反应，在溶液中不能大量共存，故C错误；D项，C6H5O－、COeq \\al(2－,3)、Br－、K＋之间不反应，且都不与HCOeq \\al(－,3)反应，在溶液中能大量共存，故D正确。
考点二 离子的检验与推断
一、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发生显色反应。
二、离子推断的“四原则”
三、电荷守恒在定量型离子推断题中的应用
离子定量推断试题常根据离子的物质的量(或浓度)定量推断最后一种离子的存在：如果多种离子共存，且只有一种离子的物质的量未知，可以用电荷守恒来确定最后一种离子是否存在，即阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)向某溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，再加入稀盐酸，沉淀不消失，则原溶液中一定存在SOeq \\al(2－,4)。( )
(2)向某溶液中加入Ba(NO3)2溶液，产生不溶于稀硝酸的白色沉淀，则原溶液中一定存在SOeq \\al(2－,4)。( )
(3)向某溶液中加入CaCl2溶液，有白色沉淀生成，则原溶液中一定存在COeq \\al(2－,3)。( )
(4)加入稀硫酸，产生使品红溶液褪色的无色有刺激性气味的气体，则原溶液中一定存在SOeq \\al(2－,3)。( )
(5)某溶液的焰色反应呈黄色，则原溶液中一定有钠元素，不能确定是否有钾元素。( )
(6)加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成，加稀盐酸沉淀不消失，则原溶液中一定含有Cl－。( )
(7)向某溶液中加入稀盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，则原溶液中一定存在COeq \\al(2－,3)。( )
(8)无色溶液中加入CCl4无现象，滴加氯水后CCl4层呈紫红色，则原溶液中一定存在I－。( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)√
2．离子推断的“四原则”的应用。
某无色透明溶液中可能大量存在Ag＋、Mg2＋、Cu2＋、Fe3＋、Na＋中的几种，请填写下列空白：
(1)不做任何实验就可以确定原溶液中不存在的离子是________。
(2)取少量原溶液，加入过量稀盐酸，有白色沉淀生成；再加入过量的稀硝酸，沉淀不消失。说明原溶液中肯定存在的离子是________，有关的离子方程式为_______________________________________________________________。
(3)取(2)中的滤液，加入过量的稀氨水，出现白色沉淀，说明原溶液中肯定有________，有关的离子方程式为__________________________________。
(4)原溶液中可能大量存在的下列阴离子是________(填字母)。
A．Cl－ B．NOeq \\al(－,3)
C．COeq \\al(2－,3) D．OH－
答案：(1)Cu2＋、Fe3＋
(2)Ag＋ Ag＋＋Cl－===AgCl↓
(3)Mg2＋ Mg2＋＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NHeq \\al(＋,4)
(4)B
eq \a\vs4\al()
离子检验中常见干扰离子以及排除措施
演练一 离子检验的操作、现象、结论的判断
1．(教材改编题)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SOeq \\al(2－,3)或SOeq \\al(2－,4)或Ag＋；B项，HSOeq \\al(－,3)也有同样的现象；C项，观察K＋的焰色反应应透过蓝色钴玻璃，排除Na＋的干扰；D项，检验NHeq \\al(＋,4)应加入浓NaOH溶液，且需要加热。
2．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HCOeq \\al(－,3)，加入盐酸也能产生无色无味气体，C项错误。
演练二 离子的检验与推断
3．某溶液中含Na＋、NHeq \\al(＋,4)、Fe2＋、Al3＋、NOeq \\al(－,3)、COeq \\al(2－,3)、AlOeq \\al(－,2)、SOeq \\al(2－,3)中的若干种(不考虑水的电离)。为了探究溶液中的离子种类，进行如下实验：
下列推断正确的是( )
A．无色气体是SO2和CO2，白色沉淀是Al(OH)3
B．原溶液中一定存在Na＋、Al3＋、COeq \\al(2－,3)和AlOeq \\al(－,2)
C．原溶液中阳离子浓度一定大于阴离子浓度
D．原溶液中不可能存在NHeq \\al(＋,4)、Fe2＋、NOeq \\al(－,3)
解析：选C。加入稀硫酸，产生无色气体，该气体不能使品红溶液褪色，说明气体中没有SO2，有CO2。由此推知，原溶液中一定有COeq \\al(2－,3)，一定没有SOeq \\al(2－,3)、Fe2＋、Al3＋。溶液1中加入足量NaOH溶液先产生白色沉淀，后溶解，说明原溶液中一定存在AlOeq \\al(－,2)。加入氢氧化钠溶液并加热，没有氨产生，说明原溶液中无NHeq \\al(＋,4)，由电荷守恒知Na＋一定存在。A项，无色气体中无SO2，错误；B项，原溶液中无Al3＋，错误；C项，原溶液中的阳离子为Na＋，阴离子一定有COeq \\al(2－,3)、AlOeq \\al(－,2)，可能有NOeq \\al(－,3)，由电荷守恒可知，钠离子浓度一定大于阴离子总浓度，正确；D项，原溶液中可能存在NOeq \\al(－,3)，错误。
4．某无色溶液中含有Na＋、Ag＋、Ba2＋、Al3＋、AlOeq \\al(－,2)、MnOeq \\al(－,4)、COeq \\al(2－,3)、SOeq \\al(2－,4)中的若干种。现取该溶液进行如下实验：
A．取适量溶液，加入过量盐酸，有气体甲生成，并得到澄清溶液；
B．在A所得溶液中再加入过量的碳酸氢铵溶液，有气体甲生成，同时析出白色沉淀a；
C．在B所得溶液中加入过量Ba(OH)2溶液并加热，有气体乙生成，同时析出白色沉淀b。
根据上述实验回答下列问题：
(1)溶液中一定不存在的离子是___________________________________；
一定存在的离子是_____________________________________________。
(2)气体甲为________(填化学式，下同)，白色沉淀a为__________，气体乙为________。
(3)判断沉淀b成分的方法是____________________________________。
答案：(1)MnOeq \\al(－,4)、Ag＋、Ba2＋、Al3＋ COeq \\al(2－,3)、Na＋、AlOeq \\al(－,2)
(2)CO2 Al(OH)3 NH3
(3)滴加稀盐酸，若沉淀部分溶解，则含有碳酸钡和硫酸钡，若沉淀全部溶解，则只含有碳酸钡条件类型
题干中常见的表述
误区点拨
常见的
限制条件
无色
有色离子不能大量存在，记住常见离子在水溶液中的颜色(Cu2＋：蓝色；Fe3＋：棕黄色；Fe2＋：浅绿色；MnOeq \\al(－,4)：紫红色)
“pH＝1”或“pH＝13”
溶液显酸性或碱性
因发生氧化还原反应而不能大量共存
具有氧化性的离子和具有还原性的离子不能大量共存，不包括可发生其他类型反应的离子
常见的易错点
透明
“透明”也可“有色”
常见的
隐含条件
与Al反应放出H2
溶液既可能显酸性也可能显碱性
常温下，由水电离出的c(H＋)＝1×10－12 ml·L－1
溶液既可能显酸性也可能显碱性
通入足量的NH3
与NH3·H2O反应的离子不能大量存在
NOeq \\al(－,3)
在酸性条件下NOeq \\al(－,3)具有强氧化性，能与具有还原性的离子发生氧化还原反应
常见题干
中的要求
“一定能大量共存”“可能大量共存”或“不能大量共存”
审清关键字
类型
离子
试剂
现象
注意
生成
沉淀
Cl－、
Br－、
I－
AgNO3溶液
和稀硝酸
AgCl(白色)、AgBr(淡黄色)、AgI(黄色)
—
SOeq \\al(2－,4)
稀盐酸和
BaCl2溶液
白色沉淀
先用足量
稀盐酸
酸化
Fe2＋
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
—
生成
气体
NHeq \\al(＋,4)
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，且该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝
要加热
COeq \\al(2－,3)
稀盐酸和澄清
石灰水
产生能使澄清石灰水变浑浊的气体
SOeq \\al(2－,3)、HSOeq \\al(－,3)、HCOeq \\al(－,3)有干扰
SOeq \\al(2－,3)
稀硫酸和
品红溶液
产生有刺激性气味的气体，且该气体能使品红溶液褪色，加热后溶液又恢复红色
HSOeq \\al(－,3)
有干扰
发生显色反应
I－
氯水(少量)和CCl4
下层为紫色或紫红色
—
Fe2＋
KSCN溶液和氯水
先是无变化，滴加氯水后溶液变红色
先加KSCN溶液，无变化，再加氯水
铁氰化钾
{K3[Fe(CN)6]}
溶液
生成蓝色沉淀，即Fe3[Fe(CN)6]2
—
Fe3＋
KSCN溶液
红色
—
苯酚溶液
紫色
—
Na＋、
K＋
洁净的铂(或无锈铁)丝和稀盐酸
火焰分别呈黄色、紫色
K＋的焰色要透过蓝色钴玻璃观察
待检离子
干扰离子
排除措施
Cl－
SOeq \\al(2－,4)
加过量的Ba(NO3)2溶液
COeq \\al(2－,3)
加稀硝酸酸化
OH－
SOeq \\al(2－,4)
COeq \\al(2－,3)
加盐酸酸化
SOeq \\al(2－,3)
Ag＋
SOeq \\al(2－,3)
COeq \\al(2－,3)
加盐酸后将产生的气体通入品红溶液中
COeq \\al(2－,3)
SOeq \\al(2－,3)
加硝酸后将产生的气体通入澄清石灰水中
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SOeq \\al(2－,4)
B
滴加稀硫酸
有刺激性气味的气体产生
原溶液中有SOeq \\al(2－,3)
C
用洁净的铂丝蘸取溶液进行焰色反应
火焰呈紫色(透过蓝色钴玻璃)
原溶液中有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NHeq \\al(＋,4)
选项
实验内容
结论
A
某物质的水溶液能使红色石蕊试纸变蓝
该物质中一定含有OH－，而且一定是碱
B
向废液中加入少量的葡萄糖溶液，加热，无砖红色沉淀产生
废液中不含Cu2＋
C
向某物质的水溶液中加入盐酸能产生无色无味气体
该溶液中一定含有COeq \\al(2－,3)
D
向某溶液中滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解
该溶液中可能含有Al3＋