内容正文:
第3讲 离子反应的综合应用
课标指引 1.应用离子反应发生的条件,判断离子能否大量共存。
2.了解常见离子的检验方法。
三年高考
命题分析 1.命题特点
情境化:情境贴近实际应用,联系环保(重金属离子处理)、资源回收(矿石中离子分离)等场景。
综合化:跨模块融合命题,离子共存与盐类水解关联,离子检验与实验探究相结合。
2.命题趋势:离子反应的应用命题呈现“情境化、核心化、综合化”三大特点,考查重心从“单一知识”向“多维能力”迁移,强化工业与环保情境下的问题解决能力。
考点一 离子共存
考点二 离子检验与综合推断
目录索引
学科素养•发展
考点一 离子共存
必备知识•梳理
1.判断离子能否大量共存的四个维度
(1)复分解反应型
原因分析 示例
①离子结合生成难溶物或微溶物不能大量共存 Ag+与Cl-、S、C不能大量共存
②离子结合生成气体不能大量共存 H+与C、HC、S2-、HS-、S、S2不能大量共存
③离子结合生成难电离的物质(水、弱酸、NH3·H2O等)不能大量共存 OH-与H+、N不能大量共存
必备知识•梳理
关键能力•提升
(2)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不能大量共存。例如,Fe3+与I-、S2-不能大量共存。
(3)水解相互促进型
离子之间因发生相互促进的水解反应而不能大量共存。例如,Al3+与C、HC、S2-、HS-、[Al(OH)4]-、Si不能大量共存,Fe3+与C、HC、[Al(OH)4]-、Si不能大量共存。
(4)配合反应型
离子之间因发生配合反应而不能大量共存。例如,Fe3+与SCN-不能大量共存。
必备知识•梳理
关键能力•提升
2.溶液酸碱性的描述
(1)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+)=1×10-2 mol·L-1的溶液。
(2)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。
(3)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(OH-)=1×10-12 mol·L-1的溶液;③与NH4HCO3反应能产生气体的溶液。
必备知识•梳理
关键能力•提升
关键能力•提升
命题角度 判断溶液中离子能否大量共存
1.(高考题组合)从以下五个角度判断溶液中离子能否大量共存,能大量共存的打“√”,不能大量共存的打“×”。
(1)因生成沉淀(或微溶物)而不能大量共存
①(2024·重庆卷)在稀硫酸中能大量共存:Na+、Ba2+、N、HC。
( )
②(2022·湖北卷)在0.1 mol·L-1硝酸银溶液中:K+、Cl-、Na+、C。( )
③(2022·湖北卷)在0.1 mol·L-1氨水中:Ag+、Cu2+、N、S。( )
④(2020·江苏卷)0.1 mol·L-1盐酸:Na+、K+、S、Si。( )
×
×
×
×
必备知识•梳理
关键能力•提升
(2)因生成难电离(或挥发性)物质而不能大量共存
①(2022·湖北卷)在0.1 mol·L-1醋酸溶液中:S、N、Br-、H+。( )
②(2022·天津卷)在水溶液中能大量共存:H+、N、ClO-、Cl-。( )
③(2021·湖南卷)在水溶液中:Na+、Fe3+、S、H2O2。( )
④(2021·湖南卷)在水溶液中:H+、K+、S、S2。( )
√
×
×
×
必备知识•梳理
关键能力•提升
(3)因发生氧化还原反应而不能大量共存
①(2024·重庆卷)在KMnO4溶液中能大量共存:Fe2+、H+、Cl-、Br-。( )
②(2022·天津卷)在水溶液中:H+、Mg2+、I-、N。( )
③(2021·湖南卷)在水溶液中:H+、Na+、Cl-、Mn。( )
×
×
×
必备知识•梳理
关键能力•提升
(4)因发生相互促进的水解反应而不能大量共存
①(2024·重庆卷)在Na[Al(OH)4]溶液中大量共存:N、Fe3+、Cl-、S。
( )
②(2022·天津卷)在水溶液中:Na+、Al3+、HC、S。( )
③(2022·湖北卷)在0.1 mol·L-1氯化钠溶液中:Fe3+、I-、Ba2+、HC。
( )
×
×
×
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关键能力•提升
(5)因生成配合物而不能大量共存
①(2024·浙江1月选考卷)在溶液中能大量共存的离子组:Fe3+、K+、CN-、Cl-。( )
②(2022·湖北卷)在0.1 mol·L-1氨水中能大量共存:Ag+、Cu2+、N、S。( )
×
×
必备知识•梳理
关键能力•提升
2.(2025·八省联考陕西卷)下列各组离子在水溶液中可以大量共存的是
( )
A.S2、H+、I-、Na+
B.C、Cl-、ClO-、K+
C.N、Br-、Cu2+、Ag+
D.K+、Fe3+、[Cu(NH3)4]2+、S
B
解析:S2与H+反应生成硫单质、二氧化硫和水,不能大量共存,A错误; Br-与Ag+会生成溴化银沉淀,不能大量共存,C错误;Fe3+在[Cu(NH3)4]2+大量存在的溶液中会生成氢氧化铁沉淀,不能大量共存,D错误。
必备知识•梳理
关键能力•提升
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考点二 离子检验与综合推断
必备知识•梳理
1.常见阳离子的检验方法
离子 检验试剂或方法 检验步骤 产生的现象
K+ 焰色试验 ①铂丝用盐酸洗涤后在火焰上灼烧至原火焰颜色;
②蘸取待测溶液,放在火焰上灼烧,观察火焰颜色 火焰呈_____(透过蓝色钴玻璃观察)
Na+ 火焰呈_________
N NaOH溶液(浓) 取少量待测溶液置于试管中,加入NaOH浓溶液并加热,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口 生成有__________气味、能使湿润的__________石蕊试纸变__________的气体
紫色
黄色
刺激性
红色
蓝色
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离子 检验试剂或方法 检验步骤 产生的现象
Fe3+ KSCN溶液 取少量待测溶液置于试管中,加入KSCN溶液 溶液变为________
NaOH溶液 取少量待测溶液置于试管中,滴加NaOH溶液 产生__________沉淀
K4[Fe(CN)6]溶液 取少量待测溶液置于试管中,滴加
K4[Fe(CN)6]溶液 产生__________沉淀
红色
红褐色
蓝色
必备知识•梳理
关键能力•提升
离子 检验试剂或方法 检验步骤 产生的现象
Fe2+ KSCN溶液、新制的氯水 取少量待测溶液置于试管中,先加入KSCN溶液,再加入新制的氯水 加入KSCN溶液不显红色,加入少量新制的氯水后,立即显________
NaOH溶液 取少量待测溶液置于试管中,加入NaOH溶液并露置在空气中 开始时生成_________沉淀,迅速变成______,一段时间后变成_____沉淀
K3[Fe(CN)6]溶液 取少量待测溶液置于试管中,加入K3[Fe(CN)6]溶液 生成__________沉淀
红色
白色
灰绿色
红褐色
蓝色
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2.常见阴离子的检验方法
离子 检验试剂或方法 产生的现象
Cl- 加入AgNO3溶液、稀硝酸 生成__________沉淀(AgCl)
Br- 加入AgNO3溶液、稀硝酸 生成__________沉淀(AgBr)
加入氯水后振荡,滴入四氯化碳 四氯化碳层(下层)呈_______色
I- 加入AgNO3溶液、稀硝酸 生成__________沉淀(AgI)
加入氯水后振荡,滴入四氯化碳 四氯化碳层(下层)呈_______色
加入氯水和淀粉溶液 ____________________
S 先加入稀盐酸,再加入BaCl2溶液 生成__________沉淀(BaSO4)
白色
淡黄色
橙红
黄色
紫红
溶液变蓝
白色
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关键能力•提升
辨析明理
判断下列说法的正误:对的打“√”,错的打“×”。
(1)(2025·广东卷)用BaCl2和盐酸检验粗盐中是否含S: Ba2++S══BaSO4↓。( )
(2)(2025·广东卷)KSCN溶液可用于检验Fe3+是由于Fe2+与K3[Fe(CN)6]可生成蓝色物质。( )
(3)(2024·河北卷)待测液中滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀,则待测液中含有S。( )
(4)(2023·全国新课标卷)取一定量Na2SO3样品,溶解后加入BaCl2溶液,产生白色沉淀;加入浓硝酸,仍有沉淀,此样品中含有S。( )
√
×
×
×
必备知识•梳理
关键能力•提升
关键能力•提升
命题角度1 离子的检验
1.(2024·浙江6月选考卷节选)D的结构为 (X=F或Cl),设计实验先除去样品D中的硫元素,再用除去硫元素后的溶液探究X为何种元素。
(1)实验方案:取D的溶液,加入足量NaOH溶液,加热充分反应,然后______________________________________________________________
_____________________________________________________________;
(2)写出D(用HSO3X表示)的溶液与足量NaOH溶液反应的离子方程式: ___________________________________。
加入足量Ba(NO3)2溶液充分反应,静置后取上层清液,再加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则X为Cl,若无白色沉淀,则X为F
H++SO3X-+3OH-══S+X-+2H2O
必备知识•梳理
关键能力•提升
解析:(1)D的结构为 (X=F或Cl),加入足量NaOH溶液,加热充分反应,生成Na2SO4和NaX,除去硫元素即除去S,再探究X为何种元素,则加入足量Ba(NO3)2溶液充分反应,静置后取上层清液,再加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则X为Cl,若无白色沉淀,则X为F。
(2)D(用HSO3X表示)为强酸,电离出H+和SO3X-,与足量NaOH溶液反应生成Na2SO4和NaX,发生反应的离子方程式为H++SO3X-+3OH-══S+X-+2H2O。
必备知识•梳理
关键能力•提升
2.(2024·浙江1月选考卷节选)酸性条件下,固体NaBiO3(微溶于水,其还原产物为无色的Bi3+)可氧化Mn2+为Mn,根据该反应原理,写出Mn2+转化为Mn的离子方程式:_________________________________________。
5NaBiO3+14H++2Mn2+══2Mn+5Bi3++7H2O+5Na+
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命题角度2 溶液中离子的综合推断
3.(2024·全国甲卷)四瓶无色溶液NH4NO3、Na2CO3、Ba(OH)2、AlCl3,它们之间的反应关系如图所示。其中a、b、c、d代表四种溶液,e和g为无色气体,f为白色沉淀。下列叙述正确的是( )
A.a呈弱碱性
B.f可溶于过量的b中
C.c中通入过量的e可得到无色溶液
D.b和d反应生成的沉淀不溶于稀硝酸
B
必备知识•梳理
关键能力•提升
解析:结合四种物质性质及相互反应产物判断,两种气体应为NH3和CO2,白色沉淀f可能是BaCO3或Al(OH)3;c既能与b反应产生沉淀f,又能与d反应产生沉淀f,则沉淀f为Al(OH)3,c为AlCl3溶液;气体e需要加热产生,则e为NH3,g为CO2;硝酸铵与氢氧化钡在加热条件下反应生成氨,a为NH4NO3溶液,b为Ba(OH)2溶液,d为Na2CO3溶液。a为NH4NO3溶液,强酸弱碱盐溶液显酸性, A项错误;f为Al(OH)3,b为Ba(OH)2溶液,氢氧化铝为两性氢氧化物,可溶于过量强碱溶液中,B项正确;氨水碱性较弱,不能溶解氢氧化铝,AlCl3溶液中通入过量的氨只能得到Al(OH)3沉淀,C项错误;b为Ba(OH)2溶液,d为Na2CO3溶液,两者反应生成的BaCO3沉淀可溶于稀硝酸,D项错误。
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关键能力•提升
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关键能力•提升
学科素养•发展
题组1 教材习题改编
1.(必修第一册·P32,T8改编)下列各组中的离子,能在溶液中大量共存的是
( )
A.H+、Na+、S2-、S
B.Na+、K+、[Al(OH)4]-、HC
C.Mg2+、Na+、N、S
D.Cu2+、Na+、OH-、S
C
解析:酸性条件下,H+、S2-、S发生氧化还原反应而不能大量共存,A不符合题意;[Al(OH)4]-、HC反应可生成Al(OH)3沉淀、H2O和C,不能大量共存,B不符合题意;Cu2+与OH-反应生成Cu(OH)2沉淀,不能大量共存,D不符合题意。
题组2 高考真题集训
2.(2025·安徽卷)下列实验产生的废液中,可能大量存在的粒子组是( )
C
选项 实验 粒子组
A 稀硝酸与铜片制NO H+、Cu2+、N、NO
B 70%硫酸与Na2SO3制SO2 H+、Na+、S、HS
C 浓盐酸与KMnO4制Cl2 H+、K+、Mn2+、Cl-
D 双氧水与FeCl3溶液制O2 H+、Fe2+、Cl-、H2O2
解析: 稀硝酸与铜反应生成Cu(NO3)2、NO和H2O,NO难溶于水,无法大量存在,A不符合题意;70%硫酸与Na2SO3反应生成SO2,溶液中可以含H+、Na+、S,但HS在酸性条件下会转化为SO2和H2O,无法大量存在,B不符合题意;浓盐酸与KMnO4反应生成Cl2,反应后溶液中可大量存在K+、Mn2+、Cl-和H+,C符合题意;H2O2能氧化Fe2+生成Fe3+,二者不能大量共存,D不符合题意。
3.(2024·浙江1月选考卷)在溶液中能大量共存的离子组是( )
A.H+、I-、Ba2+、N
B.Fe3+、K+、CN-、Cl-
C.Na+、Si、Br-、Ca2+
D.N、S、CH3COO-、HC
D
解析:H+、I-、N三种离子会发生氧化还原反应而不能大量共存,A不符合题意;Fe3+与CN-反应而不能大量共存,B不符合题意;Si与Ca2+结合生成CaSiO3沉淀而不能大量共存,C不符合题意。
4.(2024·江西卷)白色固体样品X,可能含有AgNO3、NH4NO3、BaCl2、KCl、Na2SO3、Na2CO3、Al2O3中的几种或全部。在三个烧杯中各加入适量X,分别加入足量以下三种试剂并微热使之充分反应,实验记录为:
依据实验现象,下列说法正确的是( )
A.可能含Al2O3 B.含BaCl2
C.含Na2SO3 D.不含KCl
A
编号 试剂 反应后的不溶物 生成的气体
Ⅰ 蒸馏水 白色 无色、有刺激性气味
Ⅱ 稀盐酸 白色 无色、无味
Ⅲ NaOH溶液 无不溶物 无色、有刺激性气味
$