四川省达州市宣汉中学2023-2024学年高二下学期化学讲义：2 离子共存 离子检验和推断

第2讲 离子共存 离子检验和推断 一、目标达成 1. 能判断离子不能大量共存的几种类型； 2. 了解常见离子的检验； 二、思维点拔(思想提炼) 1. 重点是氧化还原反应离子的检验； 2. 常见的离子检验的实验方法； 三、知识梳理和例题精析 知识点一：离子共存 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 紫红色 例1：下列指定溶液中能大量共存的离子组是(　　) A.无色溶液中：H＋、Cl－、S2O、K＋ B.无色透明的溶液中：Fe3＋、NH、I－、CO C.无色透明的溶液中：K＋、Cu2＋、NO、Cl－ D.澄清透明的溶液中：Fe3＋、Mg2＋、Br－、Cl－ 2．二性——溶液的酸碱性 (1)在强酸性溶液中，OH－及弱酸根阴离子(如CO、SO、S2－、CH3COO－等)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)不能大量存在。 例2：常温下，下列各组离子一定能在指定溶液中大量共存的是(　　) A.使酚酞变红色的溶液中：Na＋、Al3＋、SO、Cl－ B. c(OH-)/c(H+)＝1×10－12的溶液中：NH、Ca2＋、Cl－、NO C.与Al反应能放出H2的溶液中：Fe2＋、K＋、NO、SO D.pH=3的溶液中：K＋、Na＋、AlO、CO 例3：下列溶液一定能大量共存的是(　　) A.c(ClO－)＝1.0 mol·L－1的溶液中：Na＋、K＋、S2－、SO B.c(Fe2＋)＝1 mol·L－1的溶液中：K＋、Fe3＋、Cl－、SO C.0.1 mol·L－1 AgNO3溶液中：H＋、K＋、Cl－、Br－ D.c(Fe3＋)＝1 mol·L－1的溶液中：Na＋、NH、SCN－、SO 3．三反应——三种反应类型 离子不能大量共存的常见类型有复分解反应型、氧化还原反应型、水解相互促进型和络合反应型4种。 (1)离子间发生复分解反应 ①生成难电离物质(水、弱酸、一水合氨等)的离子不能大量共存。 如H＋与CH3COO－、CO、S2－、SO等生成弱酸不能大量共存；OH－与NH(稀溶液)生成弱碱不能大量共存；H＋与OH－生成水不能大量共存。 ②生成难溶物或微溶物的离子不能大量共存。 阳离子 不能大量共存的阴离子 Ba2＋、Ca2＋、Pb2＋ CO、SO_、SO、SiO、PO Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋ OH－、S2－、CO、HCO、SiO、AlO Mg2＋、Al3＋、Zn2＋ OH－、CO、SiO、AlO H＋ SiO、AlO ③生成气体及挥发性物质的离子不能大量共存。 离子 不能大量共存的离子 H＋ S2O、CO、SO、HCO、HSO、S2－、HS－ OH－ NH(浓溶液并加热) (2)离子间发生氧化还原反应 具有较强氧化性离子与具有较强还原性离子，会发生氧化还原反应而不能大量共存。 强氧化性离子 还原性离子 ClO－、MnO、NO(H＋)、Fe3＋、Cr2O、FeO Fe2＋(可与Fe3＋共存)、S2－、I－、SO、HS－、HSO (3)离子间发生络合反应 例4 ：下列能在溶液中大量共存，加入(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶体后仍能大量存在的离子组是(　　) A.Na＋、H＋、Cl－、NO B.K＋、Ba2＋、OH－、I－ C.Na＋、Mg2＋、Cl－、SO D.Cu2＋、S2－、Br－、ClO－ 知识点二 ： 离子的检验 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，可把检验离子的方法归纳为三种类型：①生成气体，如NH、CO的检验；②显现特殊颜色，如Fe3＋、K＋的检验；③生成沉淀，如Cl－、SO的检验；其具体表现如下。 (1)气体法 NH 浓NaOH溶液(加热)和湿润的红色石蕊试纸 生成无色、具有刺激性气味、能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 SO 稀硫酸、品红溶液 生成无色、具有刺激性气味、能使品红溶液褪色的气体 CO 稀盐酸、澄清石灰水 产生无色无味、能使澄清石灰水变浑浊的气体 NO 稀硫酸、金属铜 溶液变蓝色，有无色、具有刺激性气味的气体产生，遇空气后气体变红棕色 (2)显色法 H＋ 紫色石蕊溶液 石蕊溶液变红 I－ 氯水、淀粉溶液 淀粉溶液变蓝 Fe3＋ KSCN溶液 溶液呈血红色 Fe2＋ K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液 蓝色沉淀 KSCN溶液、氯水 加KSCN后无颜色变化，再滴加氯水溶液变成血红色 Na＋、K＋ 铂丝、稀盐酸 火焰呈黄色(Na＋)，透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色(K＋) (3)沉淀法 离子 试剂 现象 Cl－、Br－、I－ AgNO3溶液、稀硝酸 AgCl(白色沉淀)、AgBr(淡黄色沉淀)、AgI(黄色沉淀) SO 稀盐酸、BaCl2溶液 白色沉淀 Fe2＋ NaOH溶液 白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀 Al3＋ NaOH溶液 先生成白色沉淀，NaOH过量后沉淀逐渐溶解 Mg2＋ NaOH溶液 生成白色沉淀，NaOH过量，沉淀不溶解 Ba2＋ 稀H2SO4(或硫酸盐溶液)、稀硝酸 生成不溶于稀硝酸的白色沉淀 Ag＋ 盐酸(或氯化物溶液)、稀硝酸 生成不溶于稀硝酸的白色沉淀 氨水 先生成白色沉淀，若氨水过量，沉淀逐渐溶解 PO AgNO3溶液、稀硝酸 生成黄色沉淀，沉淀可溶于稀硝酸 SiO 稀硝酸 白色絮状沉淀 S2－ CuSO4或CuCl2溶液 黑色沉淀 AlO 稀盐酸 开始生成白色沉淀，稀盐酸过量后沉淀逐渐溶解 2．常考四种离子的检验排“干扰”措施 (1)SO的检验 ①检验方法 ②排除干扰 Ag＋的干扰 先用盐酸酸化，能防止Ag＋干扰 CO、SO的干扰 因为BaCO3、BaSO3也是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀不同的是这些沉淀能溶于盐酸中，因此检验SO时，必须用盐酸酸化(不能用HNO3、H2SO4酸化) ③注意事项 所用的钡盐不能用Ba(NO3)2溶液，因为在酸性条件下，SO、HSO会被溶液中的NO(H＋)氧化成SO，从而得出错误结论。 (2)CO的检验 ①检验方法 ②排除干扰 HCO的干扰 若被检液中不含CO而含有HCO，则加入CaCl2(或BaCl2)溶液时不会产生白色沉淀，故可用BaCl2(或CaCl2)溶液排除干扰 SO的干扰 因为CaSO3与CaCO3一样，也是白色沉淀，且CaSO3也能与盐酸反应产生使澄清石灰水变浑浊的气体(SO2)，但SO2是有刺激性气味的气体，故可用无色无味来排除SO的干扰 (3)Cl－的检验 干扰离子 排干扰措施 SO 加过量的Ba(NO3)2溶液 CO 加稀HNO3酸化 OH－ (4)Fe2＋的检验 ①溶液中只含Fe2＋：可用KSCN溶液和氯水检验，不考虑干扰问题。 ②溶液中含Fe2＋、Fe3＋，不含Cl－时，可加入酸性KMnO4溶液，溶液褪色，说明溶液中含有Fe2＋，不能用KSCN溶液和氯水，原因是Fe3＋形成干扰。 ③溶液中含有Fe2＋、Fe3＋、Cl－时，加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，生成蓝色沉淀，不能用酸性KMnO4溶液，原因是Cl－也能使酸性KMnO4溶液褪色，Cl－能形成干扰。 例5 ：某无色溶液中可能含有CrO、NH、SO、Mg2＋、Al3＋、K＋、SO、Cl－、NO中的一种或几种，已知所含离子的物质的量浓度相等。取甲、乙两支试管分别加入1 mL该溶液进行如下实验： ①向甲中加入适量稀盐酸，无明显现象； ②向乙中逐滴滴加NaOH溶液至过量，现象为先有白色沉淀产生，进而产生刺激性气味气体，最后白色沉淀完全溶解。 对于该溶液中的离子成分，下列说法正确的是(　　) A.一定含有NH、Al3＋、SO、Cl－、NO B.一定不含CrO、SO、Mg2＋、NO C.可能含有Mg2＋、K＋、Cl－、NO D.一定不含CrO、SO、Mg2＋、SO 例6：某固体可能含有NH4+、Cu2+、Na+、Clˉ、CO32ˉ、SO42－中的几种离子，取等质量的两份该固体，进行如下实验（不考虑盐类的水解及水的电离）：(1) 一份固体溶于水得无色透明溶液，加入足量BaCl2溶液，得沉淀6.63g，在沉淀中加入过量稀盐酸，仍有4.66 g沉淀。(2) 另一份固体与过量NaOH固体混合后充分加热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体0.672 L(标准状况)。下列说法正确的是 A．该固体中一定有NH4+、CO32ˉ、SO42ˉ、Na+ B．该固体中一定没有Cu2+、Clˉ、Na+ C．该固体中只含有NH4+、CO32－、SO42ˉ、Clˉ D．根据以上实验，无法确定该固体中有Na+ 知识点三：离子的推断 1．应用“四项基本原则”进行离子推断 2．电荷守恒在离子反应定量推断试题中的应用 解与离子反应有关的定量推断类试题，需要掌握定量推断最后一种离子存在的方法；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。 例7 :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，取该溶液实验如表所示： 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验的离子(如为溶液反应，说明使用试剂的名称，不必写详细操作步骤)为____________________________________________。 四、总结反思： 1、 离子不能大量共存的几种常见类型分别是复分解反应、氧化还原反应、络合反应，会背诵常见物质的溶解性表，常见氧化剂和还原剂，中学中的常见络合反应； 2、物质检验的四原则：肯定性、排斥性、电中性、进出性 五、训练提高： 1．下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是（ ） ①无色溶液中K+、Na+、MnO4-、SO42- ②pH=1的溶液CO32 -、Na+、AlO2-、NO3- ③加入Al能放出H2的溶液中Cl-、HCO3-、SO42-、NH4+ ④能使酚酞变红的溶液中，Na+、Ba2+、Cl-、Br- ⑤有较多的Fe3+的溶液中，Na+、NH4+、SCN-、HCO3- ⑥酸性溶液中Fe3+、Al3+、NO3-、I-、Cl- A．④ B．③⑥ C．①② D．③⑤ 2．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−1NaOH溶液：Na+、K+、CO32-、AlO2- B．通入过量Cl2：Cl－、SO42－、Fe2+、Al3+ C．通入大量CO2的溶液中：Na+、ClO-、CH3COO-、HCO3- D．0.1mol·L−1H2SO4溶液：K+、NH4+、NO3-、HSO3- 3．下列分子或离子在指定的分散系中能大量共存的一组是 A．银氨溶液:Na+、K+、NO3—、NH3·H2O B．空气:C2H4、CO2、SO2、NO C．氯化铝溶液:Mg2+、HCO3—、SO42—、Br— D．使甲基橙呈红色的溶液:I—、Cl—、NO3—、Na+ 4．室温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(　　) A．能使酚酞变红的溶液：Na＋、Al3＋、SO42-、NO3- B．0.1 mol/LNaClO溶液：K＋、Fe2＋、Cl－、SO42- C．0.1mol/L氨水：K＋、Ag(NH3)2+、NO3-、OH－ D．由水电离产生的c(H＋)=1×10－13 mol/L的溶液：Na＋、NH4+、Cl-、HCO3- 5、有一无色透明溶液，欲确定是否含有下列离子：H+、K＋、Mg2＋、Al3＋、Fe2＋、Ba2＋、NO3-、SO42-、Cl－、I－、HCO3-，如下实验： 实验步骤 实验现象 （1）用玻璃棒蘸取少量该溶液，点在pH试纸中部 溶液变红色 （2）取少量该溶液，加入Cu片 有无色气体产生，遇空气可以变成红棕色 （3）取少量该溶液，加入BaCl2溶液 有白色沉淀生成 （4）取少量该溶液，加入NaOH溶液 有白色沉淀生成，当NaOH过量时，沉淀部分溶解 下列实验结论错误的是 A. 肯定含有的离子是NO3-、SO42-、Mg2＋、Al3＋、H+ B. 肯定没有的离子是Fe2＋、I－、HCO3-、Ba2＋ C. 可能含有的离子是K＋、Cl－ D. 不能确定的离子是K＋、Cl－、HCO3- 6、下列有关物质检验的操作、现象及结论均正确的是（） 选项 实验操作及现象 实验结论 A 向某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀生成 该溶液中一定含有SO42- B 向某溶液中加入稀盐酸，产生的气体通入澄清石灰水中，变浑浊 该溶液中一定含有CO32- C 向某溶液中加入NaOH浓溶液，加热，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 该溶液中一定含有NH4+ D 用洁净的铂丝蘸取少量溶液在酒精灯火焰上灼烧，火焰呈黄色 该溶液一定是钠盐 7、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(  ) 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SO42- 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 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NH4+ 8、某水溶液只可能含有K＋、Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、Ba2＋、NH4＋、Cl－、CO32－、SO42－中的若干种离子。某同学取100mL的溶液分成两等份进行如下实验： ①第一份加过量的氢氧化钠溶液后加热，收集到0.02mol的气体，无沉淀产生，同时得到溶液甲。 ②向溶液甲中通过量的二氧化碳气体，生成白色沉淀，沉淀经过滤，洗涤灼烧后，得到1.02g固体。 ③第二份加足量的氯化钡溶液后，生成白色沉淀，沉淀经盐酸充分洗涤，干燥，得到11.65g固体。 据此，该同学得到的结论正确的是(　 　) A． 实验①中产生的气体为氨气，并可得原溶液中c(NH4＋)＝0.2mol·L－1 B． 实验③中的白色沉淀中一定有BaSO4，无BaCO3 C． 原溶液中一定有K＋，且c(K＋)＝0.4mol·L－1 D． 若要判断原溶液中是否有Cl－，无需另外设计实验验证 9．在Na+浓度为1.0 mol·Lˉ1的某澄清溶液中，还可能含有K+、Mg2+、Fe3+、Ba2+、CO32ˉ、SO32ˉ、SiO32ˉ、Clˉ、SO42ˉ等离子，取该溶液100 mL 进行下图连续实验（所加试剂均过量，气体全部逸出）。下列说法不正确的是 A．原溶液中一定不存在Mg2+、Fe3+、Ba2+、SO42ˉ B．在l00 mL原溶液中加入足量BaCl2溶液，至少可生成沉淀20.5g C．为确定原溶液中是否含有Cl-，可取滤液C，加入AgNO3和稀HNO3溶液 D．原溶液一定存在K+，c(K+)可能为1.5 mol·Lˉ1 10．某无色溶液可能含有K+、Na+、NH4+ 、Ba2+、Fe3+、Fe2+、Clˉ、Br ˉ、SO、SO中若干种（忽略水电离出的H+、OHˉ），且离子浓度相同，依次进行下列实验，每步所加试剂均过量，观察到现象如下： ①用pH试纸检验，溶液的pH大于7。②向溶液中滴加氯水，再加入CCl4振荡，静置，CCl4层呈橙色。 ③向所得水溶液中加入Ba(NO3)2溶液和稀HNO3，有白色沉淀产生。 ④过滤，向滤液中加入AgNO3溶液和稀HNO3，有白色沉淀产生。 根据上述实验，以下说法正确的是 A．无法推断原混合溶液中是否含有NH4+和SO B．原混合溶液中Br－、SO肯定存在，Cl－可能存在 C．确定溶液中是否存在Na+，需要做焰色反应 D．原混合溶液中阳离子Ba2+、Fe3+、Fe2+一定不存在，K+、Na+、NH4+一定存在 第2讲 离子共存 离子检验和推断 例1 D 例2 B 例3 B 例4 C 例5A 例6．A 例7 答案： (1)Al3＋、Mg2＋、NO、SO　Fe2＋、Ba2＋、I－、HCO　(2)焰色反应，检验K＋；Ba(NO3)2溶液、AgNO3溶液，检验Cl－ 五、训练提高答案： 1-5： AAACD 6-10：CBBCD 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$