内容正文:
综合深化解重难
(离子共存与推断)
微课时突破3
CONTENTS
目录
1
提能力(一) 离子共存
提能力(二) 离子推断
课时跟踪检测
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(一)离子不能共存的类型
离子反应的实质是使某些离子浓度减小,因此可将离子不能共存的情况分为以下4类:
1.氧化还原反应型
具有较强氧化性的离子与具有较强还原性的离子因发生氧化还原反应而不能大量共存。
氧化性离子 还原性离子
ClO-、MnO(H+)、NO(H+)、Fe3+、Cr2O、FeO Fe2+(可与Fe3+共存)、S2-、I-、SO、HS-、HSO
2.复分解反应型
(1)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+、Ag+ CO、SO、SO、SiO、PO
Cu2+、Fe2+ OH-、S2-、CO、SiO
Mg2+、Zn2+ OH-、CO、[Al(OH)4]-、SiO
H+ SiO、[Al(OH)4]-
(2)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+ SO、HSO、CO、HCO、S2-、HS-
OH- NH
4.络合反应型
离子间因发生络合反应而不能大量共存,常见的反应有
(1)Fe3+与SCN-因生成Fe(SCN)3而不能大量共存。
(2)Ag+与NH3·H2O因生成[Ag(NH3)2]+而不能大量共存。
(二)常见限定条件下离子共存的分析
溶液无色 说明溶液中不存在大量的Cu2+、Fe2+、Fe3+、MnO、Fe(SCN)2+、Cr2O、CrO等
常见表示溶液
呈酸性的描述 ①常温下pH=1的溶液;②使pH试纸变红的溶液;
③使甲基橙呈红色的溶液;④c(H+)=0.1 mol·L-1的溶液
常见表示溶液
呈碱性的描述 ①常温下pH=14的溶液;②使pH试纸变蓝的溶液;
③使酚酞变红的溶液;④c(OH-)=0.1 mol·L-1的溶液
常见表示溶液既
可能呈酸性又可
能呈碱性的描述 ①与铝粉反应放出氢气的溶液;②常温下,水电离出的c(H+)或c(OH-)=1×10-12mol·L-1的溶液;
③与NH4HCO3反应能产生气体的溶液
续表
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[思维建模] 离子共存的“四步”分析法
第1步
细审题干关键点 ①注意“一定大量共存”“可能大量共存”“不能大量共存”“因发生氧化还原反应而不能大量共存”等关键点;②注意“透明溶液”意味着无难溶物和微溶物,但并不意味着溶液无色
第2步
分析隐含条件 ①溶液是否无色;②溶液的酸、碱性分析;③溶液是否含有氧化性或还原性离子
[全训题点考法]
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[典例] 现有一混合溶液,只可能含有以下离子中的若干种:K+、NH、Cl-、Ca2+、Ba2+、CO、SO。现取三份各100 mL该溶液进行如下实验:
第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生;
第二份加入足量NaOH溶液加热后,收集到0.08 mol气体;
第三份加入足量BaCl2溶液后,得到干燥沉淀12.54 g,经足量的盐酸洗涤、干燥后,沉淀质量为4.66 g。
根据上述实验,回答以下问题。
(1)由第一份进行的实验推断该混合溶液中是否一定含有Cl-?_______(填“是”或“否”),理由是______________________________。
(2)由第二份进行的实验可知该混合溶液中应含有___________(填离子符号),其物质的量浓度为__________________。
(3)由第三份进行的实验可知12.54g沉淀的成分为____________。形成该沉淀的原混合溶液中各离子的物质的量分别为______________。
(4)综合上述实验,能否确定有K+存在?________(填“能”或“否”)
(以下二选一填)。若能,请计算K+的浓度范围:____________;若不能,请描述检验是否存在K+的实验操作:___________________________。
(4)能 c(K+)≥0.4 mol·L-1
[思维建模] 离子推断的“四原则”
实验操作 实验现象
Ⅰ 向该溶液中加入稀硝酸 产生气泡,该气泡遇空气立即变为红棕色
Ⅱ 向该溶液中加BaCl2溶液 产生难溶于水的白色沉淀
[全训题点考法]
题点(一) 从定性的角度推断离子或物质
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2.某澄清溶液中含有下表离子中的一种或多种。
分别取该澄清溶液两份进行实验,结果如下:
①向一份溶液中加入过量盐酸,产生气泡,溶液颜色变深,但仍澄清;
②继续向①溶液中加入少许四氯化碳,振荡,静置,下层呈现紫红色,上层呈现黄色;
阳离子 Fe2+、Fe3+、Al3+
阴离子 SO、CO、SiO、I-、NO
③向另一份溶液中加入过量氢氧化钠溶液,产生沉淀的质量与加入碱液体积的关系如图所示。
根据以上信息,回答下列问题:
(1)原溶液中肯定含有的离子是
__________________________________________________________。
(2)①中生成的气体是__________________(填化学式),它具有的性质是________(填字母)。
A.无色无味 B.能被NaOH溶液吸收
C.属于大气污染物 D.难溶于水
(3)①中发生反应的离子方程式有
________________________________________________________ ______________________________________________________。
(4)③中沉淀溶解的化学方程式是
________________________________________________________ ______________________________________________________。
(3)根据问题(2)的分析,可得离子方程式。
(4)向溶液中加入NaOH溶液,发生反应Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓、Al3++3OH-===Al(OH)3↓,Al(OH)3呈两性,继续加入NaOH溶液,发生反应Al(OH)3+NaOH===Na[Al(OH)4]。
(2)NO ACD
(4)Al(OH)3+NaOH===Na[Al(OH)4]
题点(二) 从定量的角度推断离子或物质
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1.(2023·广东汕头统考一模)离子鉴别能让我们感受微观世界的神奇。下列在透明溶液中能大量共存的离子组是( )
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解析:A项,ClO-具有强氧化性,与S2-不能大量共存;C项,Ag+与Cl-、Br-会生成AgCl、AgBr沉淀,不能大量共存;D项,Fe3+与SCN-会生成Fe(SCN)3络合物,不能大量共存。
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6.下列各组澄清溶液中离子能大量共存,且滴入X试剂后发生的离子方程式书写正确的是( )
选项 离子组 X试剂 离子方程式
A NH、Fe3+、SO、Br- 过量H2S 2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+
B Fe2+、K+、NO、Cl- 少量HI 4H++3Fe2++NO===3Fe3++NO↑+2H2O
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C NH、Fe3+、[Al(OH)4]-、Na+ 过量铜粉 2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
D [Al(OH)4]-、Na +、K+、HCO 少量HCl H++[Al(OH)4]-===Al(OH)3↓+H2O
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7.某白色粉末中可能含CuSO4、Na2S、(NH4)2SO3、KHSO4和NaCl。某化学兴趣小组现取该白色粉末进行如下实验:
步骤一:取少量白色粉末溶于水,没有气体逸出,得到无色透明溶液①;
步骤二:向溶液①中滴加稀硫酸,产生浅黄色固体和气体X;
步骤三:将气体X通入CuSO4溶液中,产生黑色沉淀。
根据上述现象可推知,该白色粉末中一定不含有的是( )
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A.CuSO4、NaCl B.CuSO4、KHSO4
C.Na2S、(NH4)2SO3 D.CuSO4、Na2S
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8.X溶液中含有下表离子中的某5种,且浓度均为0.1mol·L-1(不考虑水的电离与离子水解)。向X溶液中加入足量稀盐酸,有无色气体生成,经分析,反应前后阴离子种类没有变化。下列叙述不正确的是( )
阳离子 阴离子
Na+、Fe3+、Ca2+、Fe2+、Mg2+、Al3+ OH-、NO、HCO、CO、SO、Cl-
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A.至少存在4种盐
B.Cl-一定存在,且c(Cl-)等于0.4 mol·L-1
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①向溶液中滴加几滴Ba(OH)2溶液,过滤,得到不溶于酸的白色沉淀和浅绿色滤液B;
②取滤液B,先用稀HNO3酸化,再滴加0.001 mol·L-1 AgNO3溶液,有白色沉淀生成。
下列说法不正确的是( )
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ⅰ.取100mL原溶液,加入足量的Ba(NO3)2溶液,有白色沉淀a和无色气体b生成,过滤得滤液c。
ⅱ.往滤液c中加入足量的NaOH溶液并加热,可得气体d和沉淀e,过滤得滤液f。
ⅲ.取滤液f,通入少量的CO2,有白色沉淀g生成。
下列有关判断正确的是( )
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12.某强酸性无色溶液中可能含表中的若干种离子。
实验Ⅰ:取少量该溶液进行如图实验。
阳离子 Mg2+、NH、Ba2+、Al3+、Fe2+
阴离子 SiO、MnO、Cl-、NO、SO
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实验Ⅱ:为了进一步确定该溶液的组成,取100mL原溶液,向该溶液中滴加1mol·L-1的NaOH溶液,产生沉淀的质量与氢氧化钠溶液体积的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)不进行实验就可以推断出溶液中一定不存在的离子有________种。
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(2)通过实验Ⅰ可以确定该溶液中一定存在的阴离子是____________
(填离子符号)。
(3)写出实验Ⅱ的图像中BC段对应的离子方程式:
_______________________________________________________。
(4)A点对应的固体质量为________g。
(5)该溶液中阴离子的浓度为________mol·L-1。
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(3)实验Ⅱ的图像中BC段是Al(OH)3溶于过量NaOH溶液的过程,对应的离子方程式为Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-。
(4)BC段沉淀溶解发生反应:Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-,n(Al3+)=n(OH-)=1×(9-8)×10-3mol=10-3mol,在沉淀生成过程中发生反应:Al3++ 3OH-===Al(OH)3↓,Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓,总共消耗氢氧化钠1×(6-1)×10-3mol=5×10-3mol,其中铝离子消耗氢氧根离子3×10-3mol,则镁离子消耗氢氧根离子2×10-3mol,n(Mg2+)=10-3mol,A点得到的固体是10-3mol Al(OH)3和10-3mol Mg(OH)2,质量为10-3×58g+10-3×78g=0.136g。
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答案:(1)4
(3)Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-
(4)0.136
(5)0.08
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13.已知1L某待测液中除含有0.2mol·L-1Na+外,还可能含有下列离子中的一种或几种:
现进行如下实验操作(每次实验所加试剂均过量):
阳离子 K+、NH、Mg2+、Ba2+、Fe3+
阴离子 Cl-、Br-、CO、HCO、SO
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(1)由气体B可确定待测液中含有的离子是__________________。
(2)由沉淀D和沉淀E可确定待测液中一定含有的离子是________________,据此可排除的离子是______________________。
(3)由白色沉淀B可确定待测液中含有的离子是______________。
(4)某同学读图后,认为待测液中一定不含溴离子,他判断的依据是______________________________________________________。
(5)综合分析,待测液中K+的最小浓度为________。
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(4)向溶液B中通入氯气,溶液呈浅黄绿色(或向溶液B中滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,出现白色沉淀)
(5)0.1mol·L-1
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(3)生成难电离物质(水、弱酸、一水合氨等)
H+与CH3COO-、CO、S2-、SO、ClO-等因生成弱酸而不能大量共存;OH-与NH(稀溶液)因生成弱碱而不能大量共存;H+与OH-因生成水而不能大量共存。
3.水解相互促进型
(1)常见的因发生相互促进的水解反应而不能大量共存的离子如下:
①Al3+与CO、HCO、S2-、HS-、[Al(OH)4]-、SiO等。
②Fe3+与CO、HCO、[Al(OH)4]-、SiO等。
(2)NH与CH3COO-、CO、HCO、S2-等能发生相互促进的水解反应,但反应程度仍较小,能大量共存。
[典例] (2023·河南省新乡市二模)下列离子可以在指定条件下大量共存的是( )
A.电解饱和食盐水后的溶液:Ba2+ 、F-、HCO、Ca2+
B.常温下,=1012的溶液:I-、Fe2+ 、NH、NO
C.1 mol·L-1的盐酸:Pb2+、SO、Ag+、SiO
D.使酚酞变红的溶液:Na+、K+ 、CH3COO-、SO
[解析] 电解饱和食盐水后的溶液呈碱性,HCO与OH-反应生成CO,CO与Ba2+、Ca2+不能共存,A错误;常温下,=1012的溶液呈酸性,酸性条件下,NO具有强氧化性,与I-、Fe2+不能共存,B错误;盐酸中含Cl-、H+,SO、Ag+、SiO都不能存在,C错误;使酚酞变红的溶液中,Na+、K+、CH3COO-、SO都能大量共存,D正确。
第3步
抓住反应发生条件
①清楚生成气体、沉淀、弱电解质的复分解反应;②特别注意常见的氧化还原反应;③熟记相互促进的水解反应;④牢记能发生的络合反应
第4步
注意特殊情况
①S2-与SO在碱性条件下可以共存,但在酸性条件下会因发生氧化还原反应而不能大量共存;②NO在碱性和中性环境不表现氧化性,在酸性环境中具有氧化性;③ClO-在酸性、中性和碱性环境中均有较强的氧化性
1.(2022·湖北等级考)下列各组离子在给定溶液中能大量共存的是( )
A.在0.1 mol·L-1氨水中:Ag+、Cu2+、NO、SO
B.在0.1 mol·L-1氯化钠溶液中:Fe3+、I-、Ba2+、HCO
C.在0.1 mol·L-1醋酸中:SO、NH、Br-、H+
D.在0.1 mol·L-1硝酸银溶液中:K+、Cl-、Na+、CO
解析:氨水显碱性,会与Ag+、Cu2+反应,不能大量共存,A项错误;Fe3+、I-会发生氧化还原反应,不能大量共存,B项错误;醋酸显酸性,在醋酸中SO、NH、Br-、H+均不会发生反应,能大量共存,C项正确;硝酸银中的Ag+会与Cl-、CO反应,不能大量共存,D项错误。
2.(2024·拔尖强基联盟联考)下列离子(或分子)组在相应条件下,一定能大量共存的是( )
A.麦芽糖溶液中:MnO、K+、H+、SO
B.能使苯酚溶液显紫色的溶液中:Na+、HCO、SCN-、Cl-
C.银氨溶液中:OH-、NO、K+、Cl-
D.Na2CO3溶液中:Al3+、SO、H+、Cl-
解析:麦芽糖具有还原性,故麦芽糖溶液中不能大量存在MnO、H+,A不符合题意;能使苯酚溶液显紫色的溶液中含有Fe3+,Fe3+与HCO发生相互促进的水解反应而不能大量共存,Fe3+与SCN-形成络合物而不能大量共存,B不符合题意;银氨溶液中的银氨络离子和OH-、NO、K+、Cl-相互间不反应,能够大量共存,C符合题意;Na2CO3溶液中的碳酸根离子与Al3+发生相互促进的水解反应而不能大量共存,碳酸根离子与H+发生反应而不能大量共存,D不符合题意。
3.制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的实验中,需对过滤出产品的母液(pH<1)进行处理。室温下,分别取母液并向其中加入指定物质,反应后的溶液中主要存在的一组离子正确的是( )
A.通入过量Cl2:Fe2+、H+、NH、Cl-、SO
B.加入少量NaClO溶液:NH、Fe2+、H+、SO、ClO-
C.加入过量NaOH溶液:Na+、Fe2+、NH、SO、OH-
D.加入过量NaClO和NaOH的混合溶液:Na+、SO、Cl-、ClO-、OH-
解析:通入过量Cl2,Fe2+与Cl2会发生氧化还原反应,溶液中无Fe2+存在,故A错误;加入少量NaClO溶液,Fe2+与ClO-会发生氧化还原反应,溶液中无Fe2+存在,故B错误;加入过量NaOH溶液,Fe2+会生成沉淀,NH会生成NH3·H2O,故C错误;加入过量NaClO和NaOH的混合溶液,Fe2+会被氧化生成Fe3+并在碱性环境中生成沉淀,NH会生成NH3·H2O,故D正确。
[解析]第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生,说明该混合溶液中可能含有Cl-、CO、SO;第二份加入足量NaOH溶液加热产生气体,该气体是氨气,说明该混合溶液中一定含有NH,且物质的量为0.08mol;不溶于盐酸的4.66 g沉淀为硫酸钡,物质的量为=0.02mol,则12.54g沉淀是硫酸钡和碳酸钡的混合物,碳酸钡的质量为12.54g-4.66g=7.88g,物质的量为=0.04mol,
故该混合溶液中一定含有CO、SO,则一定没有Ca2+、Ba2+;再根据电中性原则,n(NH)=0.08mol,2c(CO)+2c(SO)=0.12mol,正电荷总物质的量小于负电荷总物质的量,故该混合溶液中一定含有K+,至少为0.04mol;综合以上可以得出,该混合溶液中一定存在的离子有NH、K+、SO、CO,一定不存在的离子有Ca2+、Ba2+,可能存在Cl-。
[答案] (1)否 Ag+与CO、SO也会产生沉淀
(2)NH 0.8 mol·L-1
(3)BaCO3、BaSO4 n(CO)=0.04 mol、n(SO)=0.02 mol
1.(2024·重庆巴蜀中学适应性考试)某溶液中除水电离出的H+、OH-外可能含有物质的量均为0.1 mol的K+、 Na+、Fe2+、Al3+、SO、SO中的几种离子。根据下列实验操作与现象,推测合理的是( )
A.溶液中可能有Al3+,一定没有SO
B.若溶液中有SO,则蘸取该溶液做焰色试验,透过蓝色钴玻璃可能观察到紫色火焰
C.若溶液中有SO,则蘸取该溶液做焰色试验,火焰呈黄色
D.SO、SO可能同时存在于溶液中
解析:步骤Ⅰ实验现象说明溶液中存在还原性微粒, Fe2+和SO会发生互相促进的水解反应,故两种微粒只存在其中的一种。若存在Fe2+,根据步骤Ⅱ实验现象说明溶液中一定存在SO,根据电中性原则,溶液中一定不存在K+、 Na+、Al3+,蘸取该溶液做焰色试验,透过蓝色钴玻璃不能观察到紫色火焰,B错误;若存在SO,则溶液中一定不存在Al3+,根据电中性原则,溶液中一定存在K+、 Na+,一定不存在SO,蘸取该溶液做焰色试验,火焰呈黄色,C正确。综合分析,溶液中一定没有Al3+,SO、SO不能同时存在,A、D错误。
解析:(1)①加入过量盐酸,产生气泡,溶液颜色加深,但仍澄清,说明原溶液中一定不含有SiO;②向①反应后的溶液中加入少量CCl4,出现分层,下层为CCl4层,显紫红色,说明原溶液中含有I-,Fe3+具有强氧化性,能将I-氧化,因此原溶液中一定不含有Fe3+,NO在酸性条件下具有强氧化性,将I-氧化成I2,本身被还原成NO,因此原溶液中一定含有NO,上层为水层,显黄色,说明原溶液中含有Fe2+,则原溶液中一定不含有CO;③根据图像推出原溶液中含有Al3+,一定不含有SO。
(2)①利用NO在酸性条件下具有强氧化性,将Fe2+、I-氧化,离子方程式为6I-+2NO+8H+===3I2+2NO↑+4H2O、3Fe2++NO+4H+===3Fe3++NO↑+2H2O,即①中产生的气体为NO,NO是一种无色、无味、难溶于水、有毒的气体,不能与NaOH发生反应,故选项A、C、D正确。
答案:(1)Fe2+、Al3+、I-、NO
(3)6I-+2NO+8H+===3I2+2NO↑+4H2O、
3Fe2++NO+4H+===3Fe3++NO↑+2H2O
3.溶液A中可能含有如下离子:Na+、NH、Ba2+、Mg2+、SO、 SO、Cl-、OH-,某学习兴趣小组拟对溶液A的成分进行分析,设计并完成了如下实验,下列说法不正确的是( )
A.气体E在标准状况下的体积是224 mL
B.气体F能使湿润的红色石蕊试纸变蓝
C.溶液A中一定存在Na+、NH、SO、SO
D.溶液A中可能存在Cl-,且c(Na+)≤0.20 mol·L-1
解析:溶液A中加入足量氯化钡溶液生成的沉淀B部分溶于稀盐酸,说明溶液A中含有SO、SO,则一定没有Mg2+、Ba2+,n(SO)=n(BaSO4)==0.01 mol,n(SO)=n(BaSO3)==0.01 mol,加入NaOH溶液加热生成的448mL气体为氨气,则溶液A中n(NH)=n(NH3)==0.02mol,溶液中阴离子的电荷总数为 2n(SO)+2n(SO)=0.04mol,阳离子的电荷总数为n(NH)=0.02mol,0.04mol>0.02mol,根据电中性原则,溶液中肯定存在其他阳离子,
故存在Na+。BaSO3+2HCl===BaCl2+H2O+SO2↑,气体E为二氧化硫,n(SO2)=n(BaSO3)=0.01mol,在标准状况下的体积是224mL,A正确;气体F为氨气,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,B正确;溶液A中一定存在Na+、NH、SO、SO,C正确;溶液A中可能存在Cl-,则阴离子的电荷总数为2n(SO)+2n(SO)+n(Cl-)=0.04 mol+n(Cl-),阳离子的电荷总数为n(NH)+n(Na+)=0.02 mol+n(Na+),根据电中性原则,0.04 mol+n(Cl-)=0.02 mol+n(Na+),则n(Na+)=0.02 mol+n(Cl-),c(Na+)≥0.20 mol·L-1,D错误。
4.现有一混合溶液,含有以下离子中的若干种:Na+、NH、Cl-、Ba2+、HCO、SO,现取两份100mL的该溶液进行如下实验:
第一份加足量NaOH溶液,加热,收集到标准状况下的气体448mL;
第二份加足量Ba(OH)2溶液,得沉淀4.30g,再用足量盐酸洗涤、干燥得沉淀2.33 g。
根据上述实验,下列推测正确的是( )
A.不能确定Ba2+是否存在
B.100mL该溶液中含0.01mol HCO
C.Na+不一定存在
D.Cl-不确定,可向原溶液中加入AgNO3溶液进行检验
解析:第一份溶液中加足量NaOH溶液加热后收集到气体,则原溶液中一定存在NH,n(NH)=n(NH3)==0.02mol;第二份溶液中加足量Ba(OH)2溶液后产生沉淀4.30g,再用足量盐酸洗涤、干燥得沉淀2.33g,则原溶液中一定存在HCO、SO,n(SO)=n(BaSO4)==0.01mol,n(HCO)=n(BaCO3)==0.01mol,B正确。
由于Ba2+能与SO反应产生BaSO4沉淀,则原溶液中一定不存在Ba2+,A错误。根据电中性原则,可推出原溶液中一定存在Na+,C错误。由Na+物质的量的变化分析Cl-的情况,不能确定Cl-是否存在,若向原溶液中加入AgNO3溶液,Ag+也能与溶液中的SO产生Ag2SO4白色沉淀,因此不能检验Cl-是否存在,D错误。
A.Cu2+、SO、Na+、NO
B.MnO、Cl-、H+、I-
C.Al3+、S2-、NH、CO
D.Fe3+、SCN-、K+、ClO-
解析:该组离子彼此不发生反应,可以大量共存,故A正确;MnO与Cl-和I-均能发生氧化还原反应,不能大量共存,故B错误;Al3+与S2-和CO均能发生相互促进的水解反应,不能大量共存,故C错误;Fe3+与SCN-能发生络合反应生成Fe(SCN)3,SCN-能与ClO-发生氧化还原反应,不能大量共存,故D错误。
2.下列溶液中的离子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.常温下,下列各组离子在给定溶液中可能大量共存的是( )
A.酸性溶液中:Fe2+、Mg2+、SO、NO
B.0.1 mol·L-1 NaClO溶液中:H+、K+、SO、Cl-
C.能使酚酞变红的溶液中:Na+、Al3+、HCO、SO
D.加入铝片产生H2的溶液中:Na+、Ba2+、CH3COO-、NO
解析:酸性溶液中,Fe2+、NO之间发生氧化还原反应,不能大量共存,A不符合题意;0.1 mol·L-1 NaClO溶液中,H+、ClO-、Cl-之间发生氧化还原反应,不能大量共存,B不符合题意;能使酚酞变红的溶液显碱性,Al3+、HCO均与OH-反应,不能大量共存,C不符合题意;加入铝片产生H2的溶液可能显酸性也可能显碱性,如果显碱性,Na+、Ba2+、CH3COO-、NO之间不反应,可以大量共存,D符合题意。
4.(2023·湖南邵阳统考三模)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.0.1 mol·L-1AlCl3溶液中:H+、Na+、K+、SO
B.0.1 mol·L-1FeCl2溶液中:H+、Al3+、SO、NO
C.能使紫色石蕊试纸变蓝的溶液中:Ag+、Fe3+、Br-、SO
D.由水电离产生的c(H+)=10-12mol·L-1的溶液中:NH、SO、HCO、Cl-
解析:0.1 mol·L-1AlCl3溶液显酸性,H+、Na+、K+、SO可以与其共存,故A 正确;酸性条件下,NO具有强氧化性,可以将Fe2+氧化,故B错误;能使紫色石蕊试纸变蓝的溶液显碱性,Fe3+不能大量存在,且Ag+和Br-不共存,故C错误;由水电离产生的c(H+)=10-12mol·L-1的溶液可能显酸性,也可能显碱性,但都不可以和HCO共存,显碱性时也不能与NH大量共存,故D错误。
5.下列关于溶液中所含离子检验的说法正确的是( )
A.取少量某溶液于试管中,向其中先滴加稀硝酸,再滴加Ba(NO3)2
溶液,有白色沉淀生成,说明该溶液中含有SO
B.取少量某溶液于试管中,向其中加入少量新制氯水,再滴加KSCN溶液,若溶液变红,说明该溶液中含有Fe3+
C.取少量某溶液于试管中,加入NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体,若红色石蕊试纸变蓝,说明该溶液中含有NH
D.将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊,说明该溶液中含有CO
解析:硝酸具有强氧化性,可以将SO氧化成SO,故检验SO不宜使用稀硝酸和硝酸钡,可以先向溶液中加入稀盐酸,再滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,说明该溶液中含有SO,A错误;先向溶液中加入少量新制氯水,若溶液中含有Fe2+,则Fe2+会被氧化成Fe3+,影响Fe3+的检验,故只需向溶液中加入KSCN溶液,若溶液变红,说明该溶液中含有Fe3+,B错误;将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊,则产生的气体为CO2或SO2,说明该溶液中可能含有CO、HCO、SO或HSO,D错误。
解析:Fe2+、K+、NO、Cl-能够大量共存,但I-的还原性大于Fe2+,加入少量HI后只有I-被氧化,正确的离子方程式为8H++6I-+2NO===3I2+2NO↑+4H2O,故B错误;NH、Fe3+都与[Al(OH)4]-反应,不能大量共存,故C错误;[Al(OH)4]-、HCO之间发生反应,不能大量共存,故D错误。
解析:由步骤一可知,白色粉末中一定不含CuSO4;由步骤二可知,白色粉末中一定含Na2S、(NH4)2SO3,一定不含有KHSO4,酸性条件下发生反应2S2-+SO+6H+===3S↓+3H2O;由步骤三可知,X为H2S;不能确定白色粉末中是否有NaCl,故选B。
A.X溶液中含有2种阳离子和3种阴离子
B.X溶液中不可能含有HCO或CO
C.生成的无色气体是NO
D.根据电荷守恒,原溶液中一定含Ca2+
解析:向X溶液中加入足量稀盐酸,有无色气体生成,且反应前后阴离子种类没有发生改变,说明X溶液中含有Cl-和NO,无色气体为NO;NO在酸中转化成NO,则X溶液中应含有还原性离子Fe2+,根据电中性原则,X溶液中还含有Mg2+和SO,又因为Ca2+与SO会生成微溶物CaSO4,则X溶液中一定不含有Ca2+。
9.某溶液可能含有Cl-、SO、CO、NH、Fe3+、Al3+和K+。取该溶液100mL,加入过量NaOH溶液,加热,得到0.02mol气体(已知:NH+OH- NH3↑+H2O),同时产生2.14g 红褐色沉淀;向上述滤液中加足量BaCl2溶液,得到4.66g不溶于盐酸的白色沉淀。由此可知原溶液中( )
C.SO、NH、Fe3+一定存在,Cl-可能不存在
D.CO、Al3+一定不存在,K+可能存在
解析:取该溶液100mL,加入过量NaOH溶液,加热,得到0.02mol NH3,同时产生Fe(OH)3红褐色沉淀,说明溶液中含有NH、Fe3+,n(NH)=0.02 mol,n(Fe3+)==0.02mol,根据互斥性原则,溶液中不存在CO;向上述滤液中加足量BaCl2溶液,得到4.66g不溶于盐酸的白色沉淀,该沉淀是BaSO4,n(BaSO4)==0.02mol,
则n(SO)=n(BaSO4)=0.02mol,阳离子所带电荷>阴离子所带电荷,根据电中性原则,溶液中还存在阴离子Cl-,可能存在Al3+和K+。由分析可知,该溶液中至少存在Cl-、SO、NH、Fe3+4种离子,至少存在4种盐,故A正确,C错误;该溶液中一定存在氯离子,假设溶液中只有Cl- 、SO、NH、Fe3+,根据电中性原则,n(Cl-)=n(NH)+3n(Fe3+)-2n(SO)=0.02mol+0.06mol-0.04mol=0.04mol,则c(Cl-)==0.4mol·L-1,溶液中若还有其他阳离子,则 c(Cl-)≥0.4mol·L-1,故B错误;由分析可知,该溶液中一定存在Cl- 、SO、NH、Fe3+,可能存在Al3+和K+,故D错误。
10.某溶液A中含有H+、Na+、Mg2+、Fe2+、SO、Cl-、CO和HCO中的若干种,取该溶液进行如下实验(已知Ag2SO4微溶于水,可溶于稀HNO3):
A.溶液A中一定存在的离子是Fe2+、SO、H+和Cl-
B.溶液A中不存在CO和HCO,不能确定Na+、Mg2+的存在
C.第②步生成的白色沉淀中只有AgCl,没有Ag2CO3和Ag2SO4
D.原溶液中存在的Fe2+可用KSCN溶液检验
解析:根据步骤①可知原溶液中必然存在SO;根据浅绿色滤液B可知原溶液中存在H+和Fe2+,则不可能存在CO和HCO;根据步骤②可知白色沉淀应该是AgCl,说明原溶液中含有Cl-;同时不能推断出是否存在Na+、Mg2+,A、B、C正确;可用KSCN溶液检验Fe3+的存在而不能检验Fe2+的存在,D错误。
11.某强酸性溶液中可能存在Al3+、Fe2+、NH、Ba2+、Cl-、CO、SO、NO中的若干种。为确定溶液的组成进行了如下实验:
A.原溶液中一定没有Ba2+、CO、NO、Cl-
B.原溶液中一定有Fe2+、NH、SO
C.气体b和气体d在一定条件下能反应生成盐
D.沉淀g中一定含有Al(OH)3,可能含有BaCO3
解析:强酸性溶液中,CO不能大量存在,Fe2+和NO不能共存,Ba2+和SO不能共存;根据实验ⅰ可知,气体b为NO,沉淀a为BaSO4,则溶液中一定存在SO和Fe2+,则一定不存在Ba2+和NO;根据实验ⅱ,气体d为NH3,沉淀e为Fe(OH)3,则溶液中一定存在NH,因为氢氧化铝溶于氢氧化钠,则溶液中可能存在Al3+;根据实验ⅲ,又因为实验ⅰ中的硝酸钡是过量的,沉淀f可能为碳酸钡或碳酸钡与氢氧化铝的混合物。原溶液中一定不存在Ba2+、CO、NO,A错误;原溶液中一定含有Fe2+、NH、SO,B正确;气体b为NO,气体d为NH3,二者不能生成盐,C错误;沉淀g中可能含有氢氧化铝,D错误。
(2)实验Ⅰ,向溶液中加入硝酸银溶液无沉淀生成,说明溶液中不存在Cl-;加入稀硫酸后得到溶液,说明溶液中不存在Ba2+;加入过量的氢氧化钠溶液加热后有气体生成,说明溶液中存在NH,有沉淀生成,说明存在Mg2+、Al3+或Mg2+、Al3+都有,根据(1)中判断,并结合电中性原则,溶液中肯定存在NO。
解析:(1)强酸性无色溶液中Fe2+、SiO、MnO、SO一定不存在,即一定不存在的离子有4种。
(5)根据上述分析,溶液中存在的离子是Mg2+、NH、Al3+、NO、H+,图像开始阶段,NaOH中和H+,则溶液中n(H+)=1×(1-0)×10-3mol=10-3mol;AB段发生反应消耗氢氧根离子的物质的量为1×(8-6)×10-3mol=2×10-3mol,则溶液中n(NH)=2×10-3mol;根据电荷守恒:n(NH)+n(H+)+2n(Mg2+)+3n(Al3+)=n(NO),解得n(NO)=8×10-3mol,则c(NO)=mol·L-1=0.08mol·L-1。
(2)NO
解析:待测液与BaCl2溶液反应生成滤液A和沉淀A,沉淀A与稀硝酸反应生成白色沉淀D和无色气体D,无色气体D与石灰水反应生成白色沉淀E,则待测液中一定含有SO和CO,结合离子共存的条件可知待测液中一定不存在Mg2+、Ba2+、Fe3+;滤液A与NaOH溶液反应生成的气体B为NH3,同时还生成了白色沉淀B,则待测液中一定含有NH和HCO;根据向溶液B中通入氯气,溶液呈浅黄绿色和向溶液B中滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,出现白色沉淀可知,待测液中一定不存在Br-;由于实验过程中加入了BaCl2溶液,因此由白色沉淀C无法确定待测液中是否含有Cl-。
(5)结合题中数据可知,待测液中n(NH)==0.1 mol,n(HCO)=n(BaCO3)沉淀B==0.1 mol,n(CO)=n(CaCO3)沉淀E==0.1 mol,n(SO)=n(BaSO4)沉淀D==0.05 mol,n(Na+)+n(NH)=1×0.2 mol+0.1 mol=0.3 mol,2n(CO)+2n(SO)+n(HCO)=0.4 mol,根据电中性原则可知,待测液中一定含有K+。若待测液中不含Cl-,则n(K+)=0.1 mol;若待测液中含有Cl-,则n(K+)>0.1 mol,所以c(K+)≥0.1 mol·L-1。
答案:(1)NH
(2)CO、SO Mg2+、Ba2+、Fe3+
(3)HCO
$$