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2021高考化学一轮复习 第一章 化学物质及其变化 第3讲 离子共存与离子推断学案

2021高考化学一轮复习 第一章 化学物质及其变化 第3讲 离子共存与离子推断学案

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第3讲　离子共存与离子推断

一、离子共存
1．离子共存问题是离子反应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反应；若离子之间能发生反应，则不能大量共存。
2．离子共存判断
判断多种离子能否大量共存于同一溶液中，归纳起来就是：一色、二性、三特殊、四反应。
(1)一色——溶液颜色
几种常见离子的颜色：
离子
Cu2＋
Fe3＋
Fe2＋
MnO
溶液颜色
蓝色
棕黄色
浅绿色
紫色

(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＋、Fe3＋等)均不能大量存在。
③酸式弱酸根离子(如HCO、HSO、HS－等)在强酸性或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，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等还原性的离子因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——四种反应类型
指离子间通常能发生的四种类型的反应，能相互反应的离子显然不能大量共存。
①复分解反应，如Ba2＋与SO，NH与OH－，H＋与CH3COO－等。
②氧化还原反应，如Fe3＋与I－、S2－，NO(H＋)与Fe2＋，MnO(H＋)与Cl－等。
③相互促进的水解反应，如Al3＋与HCO、AlO等。
④络合反应，如Fe3＋与SCN－等。
二、离子检验的三种方法
1．显色法

2．气体法
离子
试剂
现象
反应原理
(离子方程式)
NH
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，且气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色
NH＋OH－NH3↑＋H2O
SO
稀H2SO4和
品红溶液　
产生有刺激性气味的气体，且气体能使品红溶液褪色
SO＋2H＋===SO2↑＋H2O
CO
CaCl2和稀盐酸
滴加CaCl2溶液产生白色沉淀，再加入过量的盐酸
白色沉淀溶解，且产生无色无味的气体
CO＋Ca2＋===CaCO3↓；
CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑
3．沉淀法
离子
试剂
现象
反应原理(离子方程式)
Cl－、
Br－、
I－
稀HNO3和
AgNO3溶液
AgCl(白色)、
AgBr(淡黄色)、
AgI(黄色)
Ag＋＋Cl－===
AgCl↓、Ag＋＋Br－===AgBr↓、Ag＋＋I－===AgI↓
SO
稀HCl和
BaCl2溶液
白
色沉淀
Ba2＋＋SO===
BaSO4↓
Fe2＋
NaOH溶液
白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀
Fe2＋＋2OH－===
Fe(OH)2↓、
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
续表
离子
试剂
现象
反应原理(离子方程式)
Fe2＋
K3[Fe(CN)6]
溶液　　　　
蓝色沉淀
—
Fe3＋
NaOH溶液
红褐
色沉淀
Fe3＋＋3OH－===
Fe(OH)3↓
Al3＋
NaOH溶液
先产生白色沉淀，
继续加NaOH溶液，白色沉淀溶解
Al3＋＋3OH－===
Al(OH)3↓；
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O

1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。
(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，则溶液一定存在SO。(×)
错因：含Ag＋时也有该现象。
(2)水溶液中：Fe2＋、H＋、ClO－、Cl－能大量共存。(×)
错因：H＋与ClO－不共存，且HClO又与Fe2＋、Cl－不共存。
(3)无色溶液中：Fe3＋、Cu2＋、NO、Cl－能大量共存。(×)
错因：Fe3＋、Cu2＋在水溶液中都有颜色。
(4)向某溶液中加入Ca(OH)2溶液，有白色沉淀生成，则溶液中一定存在CO。(×)
错因：溶液中有HCO时也能与Ca(OH)2反应生成白色沉淀CaCO3，有Mg2＋或Al3＋时也会生成Mg(OH)2或Al(OH)3白色沉淀。
(5)加入CaCl2溶液，有白色沉淀生成，溶液中一定存在CO。(×)
错因：含SO或Ag＋的溶液中加入CaCl2溶液也有白色沉淀生成。
(6)滴入硝酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀，溶液中一定存在SO。(×)
错因：含SO、Ag＋的溶液滴加HNO3酸化的BaCl2溶液，也能生成白色沉淀。
(7)在1.0 mol·L－1的KNO3溶液中：H＋、Fe2＋、Cl－、SO能大量共存。(×)
错因：NO在H＋作用下能氧化Fe2＋。
2．教材改编题
(据人教必修一P34T7)下列各组离子，在溶液中能大量共存的是(　　)
A．Na＋、H＋、Cl－、OH－
B．K＋、Mg2＋、Cl－、SO
C．Na＋、OH－、NO、HCO
D．K＋、Cl－、H＋、HCO
答案　B
3．(2019·唐山模拟)下列能大量共存的离子组是(　　)
A．K＋、AlO、NO、Ba2＋
B．Na＋、NH、Cl－、OH－
C．K＋、Mg2＋、SO、CO
D．H＋、Na＋、HCO、SO
答案　A

考点　离子共存

[解析]　0.1 mol·L－1NaOH溶液显碱性，四种离子可以大量共存，A正确；0.1 mol·L－1FeCl2溶液中含有Fe2＋，能与MnO发生氧化还原反应，不能大量共存，B错误；0.1 mol·L－1K2CO3溶液中含有CO，能与Ba2＋发生反应，不能大量共存，C错误；0.1 mol·L－1H2SO4溶液显酸性，此条件下，NO和HSO能发生氧化还原反应，不能大量共存，H＋与HSO也不大量共存，D错误。
[答案]　A

离子共存判断题干中的常见“陷阱”

1．(2019·河南汝州实验中学高三期末)下列体系中，离子能大量共存的是(　　)
A．含1.2 mol·L－1 NO的溶液：H＋、Fe2＋、Mg2＋、Br－
B．使酚酞变红的溶液：K＋、Na＋、NO、Cl－
C．滴加KSCN显红色的溶液：NH、K＋、Cl－、I－
D．0.1 mol·L－1 NaHCO3溶液：Na＋、Ba2＋、NO、AlO
答案　B
解析　酸性溶液中NO能够氧化Fe2＋，在溶液中不能大量共存，A错误；使酚酞变红的溶液呈碱性，碱性条件下B中离子之间不发生任何反应，可大量共存，B正确；滴加KSCN显红色的溶液中含有Fe3＋，能够与I－发生氧化还原反应，不能大量共存，C错误；含有AlO的溶液显碱性，促进HCO的电离，电离出的碳酸根离子与钡离子能够反应生成沉淀，不能大量共存，D错误。
2．有下列各组离子：
①Na＋、H＋、CH3COO－、Cl－
②Ba2＋、Na＋、CO、NO
③H3O＋、Na＋、Fe2＋、NO
④Na＋、Fe3＋、Cl－、I－
⑤Al3＋、K＋、Cl－、HCO
⑥Fe3＋、NH、 SO、CO
⑦Na＋、H＋、NO、HCO
⑧Na＋、H＋、Cl－、SiO
⑨K＋、H＋、I－、ClO－
⑩Na＋、H＋、MnO、Cl－
Al3＋、Fe3＋、SCN－、Cl－
Na＋、Al3＋、NO、AlO
(1)因发生复分解反应而不能大量共存的是________。
(2)因发生氧化还原反应而不能大量共存的是________。
(3)因离子间相互促进水解而不能大量共存的是________。
(4)因离子间发生络合反应而不能大量共存的是________。
答案　(1)①、②、⑦、⑧　(2)③、④、⑨、⑩　(3)⑤、⑥、　(4)
解析　①H＋＋CH3COO－CH3COOH；②Ba2＋＋CO===BaCO3↓；⑦H＋＋HCO===H2O＋CO2↑；⑧2H＋＋SiO===H2SiO3↓是由于发生复分解反应不能共存。③3Fe2＋＋NO＋4H3O＋===3Fe3＋＋NO↑＋6H2O；④2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2；⑨2H＋＋2I－＋ClO－===Cl－＋I2＋H2O；⑩2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O因发生氧化还原反应不能共存。⑤Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋CO2↑；⑥2Fe3＋＋3CO＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋3CO2↑；Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓因发生双水解不能共存。Fe3＋与SCN－因发生络合反应不共存。
考点　离子推断

[解析]　根据加入过量NaOH溶液，加热，得到0.02 mol气体，说明有NH，而且为0.02 mol，同时产生红褐色沉淀，说明有Fe3＋，而且为0.02 mol，则没有CO，根据不溶于盐酸的4.66 g沉淀，说明有SO，且为0.02 mol，再根据电荷守恒可知一定有Cl－，至少有0.02×3＋0.02×1－0.02×2＝0.04 mol，B正确。
[答案]　B

1．离子推断的“四项基本原则”

2．电荷守恒在定量型离子推断试题中的应用
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。

3．某溶液中大量存在五种离子：NO、SO、Fe3＋、H＋、X，其物质的量之比为n(NO)∶n(SO)∶n(Fe3＋)∶n(H＋)∶n(X)＝2∶3∶1∶3∶1，则X可能为(　　)
A．Fe2＋ B．Mg2＋
C．Cl－ D．Ba2＋
答案　B
解析　五种离子的物质的量之比为n(NO)∶n(SO)∶n(Fe3＋)∶n(H＋)∶n(X)＝2∶3∶1∶3∶1。由电荷守恒可知，X带2个正电荷。SO与Ba2＋反应生成硫酸钡沉淀，在酸性溶液中硝酸根能氧化亚铁离子，所以X可能为Mg2＋，答案选B。
4．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，取该溶液进行如表所示实验：
实验步骤
实验现象
①取少量该溶液，加几滴甲基橙
溶液变红色
②取少量该溶液加热浓缩，加Cu片和浓H2SO4，加热
有无色气体产生，气体遇空气可以变成红棕色
③取少量该溶液，加BaCl2溶液
有白色沉淀生成
④取③中上层清液，加AgNO3溶液
有稳定的白色沉淀生成，且不溶于HNO3
⑤取少量该溶液，加NaOH溶液
有白色沉淀生成，当NaOH过量时沉淀部分溶解
由此判断：
(1)溶液中肯定存在的离子是___________________________________，
溶液中肯定不存在的离子是___________________________________。
(2)为进一步确定其他离子，应该补充的实验及对应欲检离子的名称(说明使用试剂的名称，不必写详细操作步骤)_________________________________
_______________________________________________________________。
答案　(1)Al3＋、Mg2＋、NO、SO　Fe2＋、Ba2＋、I－、HCO
(2)焰色反应，检验K＋；稀HNO3溶液、AgNO3溶液，检验Cl－
解析　利用肯定性原则，溶液无色，表明溶液中不存在Fe2＋；由实验①确定溶液呈酸性；由实验②确定溶液中存在NO；由实验③确定溶液中存在SO；由实验⑤确定溶液中存在Mg2＋和Al3＋。再根据互斥性原则，溶液呈酸性，H＋与HCO不共存，故溶液中不存在HCO；NO(H＋)具有强氧化性，与I－不共存，故溶液中不存在I－；Ba2＋与SO不共存，故溶液中不存在Ba2＋。最后根据进出性原则，实验③向溶液中带入了Cl－，故实验④不能确定溶液中是否存在Cl－。