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基础课时3 离子反应的综合应用
——离子共存、离子的检验和推断
(时间：45分钟)
1．(2014·广东理综，8)水溶液中能大量共存的一组离子是 ( )。
A．Na＋、Ca2＋、Cl－、SO B．Fe2＋、H＋、SO、ClO－
C．Mg2＋、NH、Cl－、SO D．K＋、Fe3＋、NO、SCN－
解析 A项，Ca2＋与SO能反应生成微溶物CaSO4，不能大量共存；B项，Fe2＋、SO在酸性条件下能被ClO－氧化为Fe3＋和SO，H＋和SO能生成H2SO3，H＋与ClO－能生成弱电解质HClO，不能大量共存；C项，各离子间均不发生反应，能够大量共存；D项，Fe3＋与SCN－能发生反应形成络合物，不能大量共存。
答案 C
2．(2014·江苏，3)25 ℃时，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是
( )。
A．pH＝1的溶液中：Na＋ 、K＋、MnO、CO
B．c(H＋ )＝1×10－13 mol·L－1的溶液中：Mg2＋、Cu2＋、SO、NO
C．0.1 mol·L－1 NH4HCO3溶液中：K＋ 、Na＋ 、NO 、Cl－
D．0.1 mol·L－1 FeCl3溶液中：Fe2＋ 、NH、SCN－、SO
解析 A项，pH＝1的溶液呈酸性，酸性条件下，CO不能大量存在，发生反应2H＋＋CO===CO2↑＋H2O；B项，c(H＋)＝1×10－13 mol·L－1的溶液呈碱性，碱性条件下Mg2＋、Cu2＋不能大量存在；C项，溶液中的NH、HCO与题给4种离子互不反应，均能够大量共存；D项，Fe3＋与SCN－因发生络合反应而不能大量共存。
答案 C
3．(2015·黄山统考)常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是
( )。
A．在0.1 mol·L－1 NaOH溶液中：K＋、Na＋、SO、HCO
B．在0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液中：Al3＋、Ba2＋、NO、Cl－
C．在0.1 mol·L－1 FeCl3溶液中：K＋、NH、I－、SCN－
D．在c( H＋)/c(OH－)＝10－12的溶液中：K＋、Na＋、ClO－、NO
解析 A项，碱性条件下，HCO不能大量存在；B项，CO既能与Al3＋发生相互促进的水解反应，又能与Ba2＋生成BaCO3沉淀，故Al3＋、Ba2＋和CO在溶液中不能大量存在；C项，Fe3＋既能与I－发生氧化还原反应，又能与 SCN－发生络合反应，故I－、SCN－和Fe3＋在溶液中不能大量存在；D项， c( H＋)/c(OH－)＝10－12的溶液呈碱性，K＋、Na＋、ClO－、NO四种离子在指定溶液中一定能大量共存。
答案 D
4．为了检验某溶液中是否含有常见的四种无机离子，某化学小组的同学进行了如下所示的实验操作。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。由该实验能得出的正确结论是 ( )。
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 盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液能将SO或HSO氧化成SO，因此原溶液中可能含SO和HSO，不一定含SO；同理，NO在酸性条件下能将Fe2＋氧化成Fe3＋，因此原溶液中可能含Fe2＋，不一定含Fe3＋；实验过程加入盐酸，引入了Cl－，因此无法说明原溶液中是否存在Cl－，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，说明原溶液中一定含有NH。
答案 B
5．(2015·皖南八校联考)下列关于物质的检验方法正确的是 ( )。
A．向某无色溶液中滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀，再加入稀盐酸后该沉淀不溶解，说明原溶液中一定含有SO
B．某溶液能使淀粉碘化钾溶液变蓝，则该溶液一定为氯水或者溴水
C．向某白色固体粉末中滴加稀盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，则原固体粉末中一定含有CO或HCO
D．将某白色固体粉末与氢氧化钠浓溶液共热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，证明原固体中一定含有NH
解析 该题解题关键是掌握常见离子的检验方法，检验离子时必须排除干扰离子，满足检验方案的严密性。A项，向某无色溶液中滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀，该白色沉淀可能为不溶于稀盐酸的氯化银，原溶液中可能存在Ag＋，错误；B项，某溶液能使淀粉碘化钾溶液变蓝，则该溶液中含有氧化性强于I2的物质，如Fe3＋、H2O2等，不一定为氯水或溴水，错误；C项，向某白色固体粉末中滴加稀盐酸，产生使澄清石灰水变浑浊的气体，该气体可能为SO2、CO2，原固体中可能含有SO或者HSO，不一定含有CO或者HCO离子，错误；D项，将某白色固体粉末与氢氧化钠浓溶液共热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，该气体一定为氨气，则原固体中一定含有NH，正确。
答案 D
6．(2015·安庆质检)下列对各组离子或物质是否能够大量共存解释正确的是
( )。
A
常温常压下NH3、O2、H2、CO2
不能共存
NH3为碱性气体、CO2为酸性气体，二者反应生成(NH4)2CO3
B
c(OH－)＝1.0×10－13 mol·L－1溶液中，Fe2＋、NO、SO、Na＋
不能共存
发生反应：3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
C
溶液中：K＋、Cu2＋、Cl－、NH3·H2O
不能共存
发生反应：Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓
D
溶液中：Al3＋、Na＋、SO、HCO
可以共存
不能发生反应
解析 常温常压下，A项中四种物质可以大量共存；C项中NH3·H2O是弱电解质，在离子方程式中应写成化学式，不能拆分，且氨水过量会生成[Cu(NH3)4]2＋；D项中Al3＋与HCO发生水解相互促进反应，生成氢氧化铝与二氧化碳而不能共存。
答案 B
7．某溶液中可能含有H＋、NH、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、CO、SO、NO中的几种。①若加入锌粒，产生无色无味的气体；②若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示。则下列说法正确的是 ( )。
A．溶液中的阳离子只有H＋、Mg2＋、Al3＋
B．溶液中n(NH)＝0.2 mol
C．溶液中一定不含CO，可能含有SO和NO
D．n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝1∶1∶1
解析 由①知溶液中一定含有H＋，一定没有CO、NO，由②知溶液中一定含有Mg2＋、Al3＋，由图像可知溶液中还一定含有NH，且n(NH)＝0.7 mol－0.5 mol＝0.2 mol，n(H＋)＝0.1 mol，n(Al3＋)＝0.8 mol－0.7 mol＝0.1 mol，沉淀Al3＋、Mg2＋共消耗0.4 mol OH－，其中沉淀Al3＋消耗0.3 mol OH－，沉淀Mg2＋消耗0.1 mol OH－，根据Mg2＋～2OH－，可得n(Mg2＋)＝0.05 mol，故只有选项B正确。
答案 B
8．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
( )。
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，将湿润红色石蕊试纸置于试管口
试纸不变蓝
原溶液中无NH
解析 A项中，原溶液可能有SO或SO、CO、Ag＋等，错误；C项中只能证明一定有Na＋，可能有K＋，需要透过蓝色钴玻璃片观察判断，错误；D项需要用浓NaOH或加热，使NH3逸出，错误。
答案 B
9．现有一瓶标签上注明为葡萄糖酸盐(钠、镁、钙、铁)的复合制剂，某同学为了确认其成分，取部分制剂作为试液，设计并完成了如下实验：
已知：控制溶液pH＝4时，Fe(OH)3沉淀完全，Ca2＋、Mg2＋不沉淀。
该同学得出的结论正确的是 ( )。
A．根据现象1可推出该试液中含有Na＋
B．根据现象2可推出该试液中并不含有葡萄糖酸根
C．根据现象3和4可推出该试液中含有Ca2＋，但没有Mg2＋
D．根据现象5可推出该试液中一定含有Fe2＋
解析 由于试液中加入了Na2CO3溶液和NaOH溶液，所以不能确定原溶液中是否含有Na＋，A项错误；葡萄糖酸中不存在醛基，所以无法用是否发生银镜反应来判断葡萄糖酸根的存在，B项错误；现象3说明无Mg2＋，现象4说明存在Ca2＋，C项正确；由于加H2O2之前，也没有进行过是否存在Fe2＋的测定，最后检测得到存在Fe3＋，可能是原来存在的，也可能是由Fe2＋氧化得到的，D项错误。
答案 C
10．(2014·池州一中期中)某混合溶液中可能含有下列离子中的若干种：K＋、Na＋、Fe2＋、Fe3＋、SO、I－、CO，现取三份20 mL该溶液进行如下实验：
①第一份加入足量盐酸，无任何气体产生 ②第二份加入足量NaOH溶液，经搅拌、过滤、洗涤、灼烧，最后得到x g固体 ③第三份滴加0.10 mol·L－1酸性KMnO4溶液，恰好完全反应，消耗其体积为V mL ④另用洁净的铂丝蘸取该混合溶液置于浅色火焰上灼烧，发现火焰呈现黄色
根据上述实验，以下说法正确的是 ( )。
A．原混合溶液中只存在Na＋、Fe3＋、SO，不可能存在K＋、CO
B．由实验①可推断原混合溶液中是否含有SO
C．由实验②、③可判定原混合溶液中是否含有Fe3＋
D．由实验③可判定原混合溶液中存在I－
解析 根据实验①可知，溶液中不存在CO，根据实验②可知，溶液中 Fe2＋和Fe3＋至少含有一种；根据实验③可知，溶液中可能含有Fe2＋和I－，而Fe3＋和I－不能共存，则根据实验②和③中量的关系可判定原溶液中是否含有Fe3＋；根据实验④可知，溶液中含有Na＋，但K＋不能确定。
答案 C
11．常温下，现有A、B、C、D四种电解质分别完全溶于水，所得四种溶液中含H＋、Ba2＋、Al3＋、Na＋、HCO、Cl－、OH－、SO八种离子(不考虑水解)。为了检验这四种物质，进行如下实验：
①取少量A的溶液分别与另三种物质反应，依次观察到：白色沉淀和气体、气体、白色沉淀。
②经测定，A和D的溶液显碱性，B和C的溶液pH<7。B与D的溶液反应产生两种沉淀，当D的量增大时，其中一种沉淀不断溶解，最终还存在一种沉淀。
③C与D的溶液反应，无明显现象。经测定，该反应的产物总能量小于反应物总能量。
根据上述实验事实，请回答下列问题：
(1)C的名称是________。用离子方程式表示A的溶液显碱性的原因：_________________。
(2)A与B在溶液中反应的离子方程式为______________。
(3)B的溶液中离子浓度大小顺序为______________。
(4)等物质的量浓度、等体积的B和D的溶液混合，写出反应的离子方程式：_____________。
解析 由实验①知，A中含有HCO，再根据阳离子的性质推测A为碳酸氢钠。由实验②知，D为氢氧化钡，B为硫酸铝。综合判断，C为氯化氢。再由实验③进一步证实C与D的溶液发生中和反应，放出热量。
答案 (1)氯化氢 HCO＋H2OH2CO3＋OH－
(2)Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑
(3)c(SO)>c(Al3＋)>c(H＋)>c(OH－)
(4)3Ba2＋＋6OH－＋2Al3＋＋3SO===3BaSO4↓＋2Al(OH)3↓
12．(2014·保定调研)某强酸性溶液X中可能含有NH、Fe2＋、Al3＋、CO、SO、Cl－、NO中的若干种。某研究性学习小组为探究溶液X的组成，进行如下实验(其中Y为无色无味的气体)：
回答下列问题：
(1)溶液X中肯定存在的离子有__________________，肯定不存在的离子有_________________。
(2)写出生成气体A的离子方程式：________________。
(3)写出向溶液E中通入少量Y一定发生的离子方程式：______________________。
(4)请你设计实验方案进一步确定可能存在的离子，写出实验的操作步骤、现象与结论：_____________________。
解析 由题意知，由于溶液为强酸性，故不含CO，含有大量的H＋，加入过量硝酸钡溶液，产生的气体A为NO，沉淀C为BaSO4，推出原溶液中含有SO；再加过量NaOH溶液加热，产生的气体D为NH3，沉淀F为氢氧化铁，推知原溶液中含有NH、Fe2＋，排除NO；通入的气体Y无色无味，应为CO2气体，产生的沉淀G为BaCO3，也可能混有Al(OH)3。(1)溶液X中肯定存在的离子有H＋、NH、Fe2＋、SO；肯定不存在的离子有CO、NO。(2)Fe2＋被NO(H＋)氧化成Fe3＋，生成了NO气体，离子方程式为3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。(3)向溶液E中通入少量二氧化碳的离子方程式为Ba2＋＋2OH－＋CO2===BaCO3↓＋H2O。(4)可能存在的离子有Cl－和Al3＋。
答案 (1)H＋、NH、Fe2＋、SO CO、NO
(2)3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
(3)Ba2＋＋2OH－＋CO2===BaCO3↓＋H2O
(4)取少量溶液B，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则说明含有Cl－，反之则没有；取少量溶液E，通入足量的CO2气体，若有沉淀生成，则说明含有Al3＋，反之则没有
13．(2014·湖北重点中学联考)已知某溶液X可能由K＋、Mg2＋、Cu2＋、Ag＋、
Ba2＋、Al3＋、Fe2＋、AlO、CO、SO、I－、SiO、MnO中的若干种离子组成。某化学兴趣小组通过下列实验确定了其组成。
(1)根据下列实验步骤和现象，推断实验结论：
实验步骤与实验现象
实验结论
Ⅰ.观察溶液：无色透明
①原溶液中一定不含的离子是____________
Ⅱ.取适量该溶液，加入过量的硝酸，有气体生成，并得到无色溶液
②原溶液中一定不含的离子是____________________________________，一定含有的离子是________
Ⅲ.在Ⅱ所得溶液中再加入过量的碳酸氢铵溶液，有气体生成，同时析出白色沉淀A
③原溶液中还一定含有的离子是________，生成沉淀A的离子方程式为________________________________________
Ⅳ.在Ⅲ所得溶液中再逐滴加入氢氧化钡溶液至过量，加热也有气体生成，同时析出白色沉淀B
④白色沉淀B中一定含有________，可能含有______________
(2)上述实验步骤Ⅳ中开始阶段发生反应的离子方程式一定有___________________________________________________。
(3)该化学兴趣小组的同学为了进一步确定B的成分，取一定量经洗涤后的B与Y溶液反应，白色固体的物质的量与Y溶液体积之间的关系如图所示。
Y可能为______________________。B的组成为_______________。
(4)已知氢氧化铝电离出H＋比碳酸氢钠电离出H＋更难。根据上述推断，取少量原溶液于试管中，向试管中滴加少量硫酸氢钠稀溶液至过量，按先后顺序可以观察到的现象有___________________________。
写出最后发生反应的离子方程式：_______________________。
解析 (1)Ⅰ.溶液无色透明，说明有颜色的离子MnO、Fe2＋、Cu2＋不存在。Ⅱ.加入过量的硝酸，产生气体并得到无色溶液，推知一定存在CO，则能与CO反应的离子Mg2＋、Ag＋、Ba2＋、Al3＋都不存在；由于I－、SiO能与硝酸反应分别生成I2(使溶液呈黄色)、H2SiO3白色沉淀，所以它们也不存在。Ⅲ.碳酸氢铵先与过量的硝酸反应，然后与铝离子发生水解相互促进反应生成二氧化碳和氢氧化铝，逆推原溶液中一定含有AlO，根据溶液呈电中性原则知，溶液中只有一种阳离子K＋存在。Ⅳ.在Ⅲ所得溶液中含有碳酸氢铵和硝酸铵，刚开始加入少量氢氧化钡溶液时，发生反应：2NH4HCO3＋Ba(OH)2(少量)===BaCO3↓＋(NH4)2CO3＋2H2O。仅根据实验现象不能判断硫酸根离子是否存在，所以，白色沉淀B中一定含有碳酸钡，可能含有硫酸钡。(2)碳酸氢铵中铵根离子结合OH－的能力比碳酸氢根离子的弱，所以，碳酸氢根离子优先与OH－反应生成CO，CO再结合Ba2＋生成白色沉淀。(3)从图像上看，白色固体部分溶于Y溶液，碳酸钡溶于盐酸或硝酸，0.5 mol固体B中含0.2 mol BaSO4、0.3 mol BaCO3。(4)原溶液中存在K＋、AlO、CO、SO，滴加硫酸氢钠溶液，相当于滴加强酸，由于氢氧化铝电离出H＋比碳酸氢钠电离出H＋更难，所以优先生成氢氧化铝；又因为Al3＋与CO、HCO不能大量共存，CO转化成CO2之后，Al(OH)3又与H＋反应。现象是先产生白色沉淀，然后产生气泡，最后白色沉淀又溶解。
答案 (1)①Cu2＋、Fe2＋、MnO ②I－、SiO、Mg2＋、Ag＋、Ba2＋、Al3＋ CO ③AlO、K＋ Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑ ④BaCO3 BaSO4
(2)Ba2＋＋2OH－＋2HCO===BaCO3↓＋CO＋2H2O (3)HCl(或HNO3) BaSO4和BaCO3，且＝ (4)先产生白色沉淀，然后产生气泡，最后白色沉淀又溶解 Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
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