高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)精講精練第07講 離子共存 離子的檢驗(yàn)和推斷（精講）（解析版）

第7講離子共存離子的檢驗(yàn)和推斷【核心素養(yǎng)分析】宏觀辨識(shí)與微觀探析：能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角理解化學(xué)反應(yīng)和離子反應(yīng)，并運(yùn)用離子反應(yīng)解決實(shí)際問題。證據(jù)推理與模型認(rèn)知：知道可以通過(guò)分析、推理等方法認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的本質(zhì)特征；能運(yùn)用正確的模型理解離子的檢驗(yàn)與推斷的規(guī)律?！局攸c(diǎn)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)一離子共存所謂幾種離子在同一溶液中能大量共存，就是指離子之間不發(fā)生任何反應(yīng)；若離子之間能發(fā)生反應(yīng)，則不能大量共存。發(fā)生下列反應(yīng)而不能大量共存的情況：1、發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。（1）生成難溶物或微溶物：如：Ba2+與COeq\o\al(2－,3)，Ag+與Br-，Ca2+與SOeq\o\al(2－,4)等不能大量共存。（2）生成氣體或揮發(fā)性物質(zhì)：如：NHeq\o\al(＋,4)與OH－，H+與COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)、S2-、HS-、SOeq\o\al(2－,3)、HSOEQ\s(-,3)等不能大量共存。（3）生成難電離物質(zhì)：如：H+與CH3COO-、COeq\o\al(2－,3)、S2-、SOeq\o\al(2－,3)等因生成弱酸不能大量共存；OH-與NHeq\o\al(＋,4)因生成的弱堿不能大量共存；H+與OH－生成水不能大量共存。2、發(fā)生氧化還原反應(yīng)：氧化性離子(如Fe3+、NOeq\o\al(－,3)、ClO-、MnOeq\o\al(－,4)(H+)等)與還原性離子(如S2-、I-、Fe2+、SOeq\o\al(2－,3)等)不能大量共存。3、離子間發(fā)生水解相互促進(jìn)不能共存：弱酸對(duì)應(yīng)的陰離子和弱堿對(duì)應(yīng)的陽(yáng)離子相互促進(jìn)雙水解進(jìn)行到底。如Al3+、Fe3+、NHeq\o\al(＋,4)與COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)、S2-、HS-、AlOeq\o\al(－,2)等。4、絡(luò)合反應(yīng)：如Fe3+和SCN-?！局R(shí)拓展】多種離子能否大量共存于同一溶液中，歸納起來(lái)就是一句話：一色、二性、三特殊、四反應(yīng)。1、一色。即溶液顏色。若限定無(wú)色溶液，則Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnOeq\o\al(－,4)、Co2+、Cr2Oeq\o\al(2－,7)、CrO42-、Cr3+等有色離子不能存在。2、二性。即溶液的酸性和堿性。在強(qiáng)酸性溶液電，OH-及弱酸根陰離子（COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、S2-、CH3COO-等)均不能大量存；在強(qiáng)堿性溶液中，H+及弱堿陽(yáng)離子(如NHeq\o\al(＋,4)、Mg2+、Al3+、Fe3+等)均不能大量存在；酸式弱酸根離子(如HCOeq\o\al(－,3)、HSOeq\o\al(－,3)、HS-、H2POeq\o\al(－,4)等)在強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性溶液中均不可能大量存在。3、三特殊。指三種特妹情況：①HCOeq\o\al(－,3)與AlOeq\o\al(－,2)不能大量共存(發(fā)生雙水解反應(yīng))；②H+與NOeq\o\al(－,3)組合具有強(qiáng)氧化性，能與S2-、Fe2+、I-等發(fā)生反應(yīng)，而這一種組合常常較為隱蔽，不易被察覺；③NHeq\o\al(＋,4)與CH3COO-、COeq\o\al(2－,3)，Mg2+與HCOeq\o\al(－,3)等組合中，雖然兩種離子都能水解且水解相互促進(jìn)，但總的水解程度仍很小，它們?cè)谌芤褐心艽罅抗泊?加熱就不同了)。4、四反應(yīng)。指離子間通常能發(fā)生的四種類型的反應(yīng)，能相互反應(yīng)的離子顯然不能大量共存。①?gòu)?fù)分解反應(yīng)，②氧化還原反應(yīng)，③相互促進(jìn)酌水解反應(yīng)，④絡(luò)合反應(yīng)?！疽?guī)律總結(jié)】離子共存問題中隱含條件的分析限制條件分析解讀無(wú)色溶液有色離子不能大量共存使甲基橙呈紅色或pH＝1溶液顯酸性，無(wú)大量的OH－及弱酸的酸根離子遇酚酞呈紅色或pH＝13溶液呈堿性，無(wú)大量的H＋及弱堿的陽(yáng)離子、弱酸的酸式根離子與Al反應(yīng)放出H2溶液可能顯酸性，也可能顯強(qiáng)堿性，顯酸性時(shí)不能含NOeq\o\al(－,3)由水電離出的c(H＋)＝1×10－13mol·L－1溶液可能顯酸性，也可能顯堿性通入足量的CO2(或NH3)溶液呈酸性(或堿性)因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存能發(fā)生氧化還原反應(yīng)的氧化性離子和還原性離子不能大量共存“一定”“可能”還是“不能”大量共存確定是“可能性”還是“肯定性”加水稀釋，SKIPIF1<0減小說(shuō)明該溶液呈酸性[稀釋的是溶質(zhì)，溶質(zhì)c(H＋)減小，而c(OH－)增大]某溶液的lgSKIPIF1<0＝12該溶液呈酸性知識(shí)點(diǎn)二離子檢驗(yàn)與推斷（一）離子檢驗(yàn)1、常見物質(zhì)的檢驗(yàn)(包括鑒別、鑒定、推斷)類型鑒別利用不同物質(zhì)的性質(zhì)差異，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，將它們區(qū)別開來(lái)鑒定根據(jù)物質(zhì)的特性，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)出該物質(zhì)的成分，確定它是否是這種物質(zhì)，如鑒定NH4Cl，既要檢驗(yàn)出NHeq\o\al(＋,4)，又要檢驗(yàn)出Cl－推斷根據(jù)已知實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象，分析判斷，確定被檢的是什么物質(zhì)，并指出可能存在什么，不可能存在什么方法①②③④若是固體，一般應(yīng)先用蒸餾水溶解若同時(shí)檢驗(yàn)多種物質(zhì)，應(yīng)將試管編號(hào)要取少量溶液放在試管中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，絕不能在原試劑瓶中進(jìn)行檢驗(yàn)敘述順序應(yīng)是：實(shí)驗(yàn)(操作)→現(xiàn)象→結(jié)論→原理(寫方程式)要求①反應(yīng)要有良好的選擇性、反應(yīng)速率要快，并且能夠完全反應(yīng)。②反應(yīng)要有明顯的外部特征，如溶液顏色的改變、沉淀的生成或溶解、氣體的產(chǎn)生等。③要排除干擾物質(zhì)的影響，如用Ba2＋檢驗(yàn)SOeq\o\al(2－,4)的存在，要排除COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、POeq\o\al(3－,4)等離子的干擾，如用Ag＋檢驗(yàn)Cl－、Br－、I－的存在，要排除COeq\o\al(2－,3)、POeq\o\al(3－,4)等離子的干擾。④反應(yīng)要在適宜的酸度、堿度、濃度、溫度下進(jìn)行。2、常見的陽(yáng)離子的檢驗(yàn)根據(jù)離子檢驗(yàn)時(shí)生成物所表現(xiàn)出的現(xiàn)象不同，可把檢驗(yàn)離子的方法歸納為三種類型：①生成沉淀；②生成氣體；③顯現(xiàn)特殊顏色。常見陽(yáng)離子試劑或方法實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象H＋①紫色石蕊試液①變紅②活潑金屬(如Zn)或碳酸鹽②有無(wú)色無(wú)味氣體產(chǎn)生Na＋焰色反應(yīng)黃色火焰K＋焰色反應(yīng)紫色火焰(透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃)Mg2＋NaOH溶液白色沉淀，不溶于過(guò)量的堿Al3＋NaOH溶液白色沉淀，溶于過(guò)量的強(qiáng)堿Fe2＋①NaOH溶液①白色沉淀→灰綠色→紅褐色②先加KSCN溶液，再加氯水②先無(wú)明顯變化，再變血紅色Fe3＋①NaOH溶液①生成紅褐色沉淀②KSCN溶液②溶液呈紅色Cu2＋NaOH溶液藍(lán)色沉淀，加熱則沉淀變黑Ag＋①含Cl－的溶液，稀硝酸①白色沉淀，不溶于稀硝酸②稀氨水②先生成白色沉淀，然后沉淀溶解Ba2＋稀硫酸或可溶性的硫酸鹽溶液白色沉淀3、常見陰離子的檢驗(yàn)【規(guī)律總結(jié)】常見離子檢驗(yàn)干擾問題（1）向某溶液中加入BaCl2溶液后生成白色沉淀，再加入稀鹽酸沉淀不消失，不能判斷原溶液中一定存在SOeq\o\al(2－,4)，若原溶液中存在Ag＋，也有相同的現(xiàn)象。（2）向某溶液中加入Ca(OH)2溶液，有白色沉淀生成，不能判斷原溶液中一定存在COeq\o\al(2－,3)，若原溶液中存在SOeq\o\al(2－,3)、HSOeq\o\al(－,3)、HCOeq\o\al(－,3)等，也有相同的現(xiàn)象。（3）向某溶液中滴入稀鹽酸，產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，不能判斷原溶液中一定存在COeq\o\al(2－,3)，若原溶液中存在HCOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、HSOeq\o\al(－,3)等，也有相同的現(xiàn)象。（4）向某溶液中滴入BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，再加入稀HNO3，白色沉淀不溶解，不能確定原溶液中一定存在SOeq\o\al(2－,4)，若原溶液中存在SOeq\o\al(2－,3)和Ag＋，也有相同的現(xiàn)象。（5）向某溶液中滴加氯水，再加入KSCN溶液，溶液變紅色，原溶液中不一定存在Fe2＋，檢驗(yàn)Fe2＋時(shí)，應(yīng)先加KSCN，再加氯水，否則，F(xiàn)e3＋干擾結(jié)果的判斷。（6）做某溶液的焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，火焰呈黃色，溶液中一定存在Na＋，也可能存在K＋，因?yàn)殁浀难嫔磻?yīng)必須透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃才能觀察到。（二）離子的推斷利用離子反應(yīng)進(jìn)行物質(zhì)的推斷是推斷題中的一種重要題型，它既考查了常見離子的典型性質(zhì)，又考查了考生的推斷能力。這類試題常將物質(zhì)拆分為離子，通過(guò)實(shí)驗(yàn)并根據(jù)其現(xiàn)象推斷出相關(guān)物質(zhì)。解答此類試題，易出現(xiàn)一錯(cuò)全錯(cuò)的連鎖錯(cuò)誤，因此，解答的關(guān)鍵是依據(jù)題目表述的現(xiàn)象和離子的性質(zhì)，初步推出可能的物質(zhì)，然后逐步分析，從而得出正確的結(jié)果。1、物質(zhì)檢驗(yàn)的一般步驟eq\x(觀察物理性質(zhì))→eq\x(取少量樣品)→eq\x(加入某種試劑)→eq\x(加熱、振蕩等操作)→eq\x(根據(jù)現(xiàn)象)→eq\x(得出結(jié)論)2、物質(zhì)檢驗(yàn)的一般依據(jù)任何具有明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象差異的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)都可作為物質(zhì)檢驗(yàn)的依據(jù)。在物質(zhì)鑒定過(guò)程中常常是根據(jù)顏色的變化、是否有氣體產(chǎn)生、能否溶解、有無(wú)沉淀、有無(wú)吸熱或放熱等現(xiàn)象來(lái)判斷；還可以根據(jù)能不能產(chǎn)生某個(gè)現(xiàn)象來(lái)判斷，也可以根據(jù)產(chǎn)生某個(gè)現(xiàn)象的快慢進(jìn)行判斷?！咎貏e提醒】必須注意兩點(diǎn)：（1）所加試劑引入的離子對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)的影響；（2）用電荷守恒判斷溶液中還可能含有的離子時(shí)要將定性與定量的方法相結(jié)合。【典型題分析】高頻考點(diǎn)一無(wú)條件的離子共存例1．(北京師范大學(xué)附中模擬)在水溶液中能大量共存的一組離子是()A．NHeq\o\al(＋,4)、H＋、S2Oeq\o\al(2－,3)、POeq\o\al(3－,4)B．Na＋、Ca2＋、Cl－、NOeq\o\al(－,3)C．Cu2＋、Hg2＋、S2－、SOeq\o\al(2－,4)D．Ba2＋、Al3＋、Br－、COeq\o\al(2－,3)【答案】B【解析】A中H＋與S2Oeq\o\al(2－,3)發(fā)生氧化還原反應(yīng)；C中S2－分別與Cu2＋、Hg2＋生成沉淀；D中Ba2＋與COeq\o\al(2－,3)反應(yīng)生成沉淀，Al3＋與COeq\o\al(2－,3)發(fā)生相互促進(jìn)的徹底的水解反應(yīng)。【變式探究】(山西太原五中模擬)在水溶液中能大量共存的一組離子是()A．NHeq\o\al(＋,4)、CH3COO－、Na＋、H＋B．AlOeq\o\al(－,2)、Na＋、K＋、HCOeq\o\al(－,3)C．Mg2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)D．ClO－、Na＋、K＋、Fe2＋【答案】C【解析】A中生成CH3COOH弱電解質(zhì)；B中發(fā)生：AlOeq\o\al(－,2)＋HCOeq\o\al(－,3)＋H2O=Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)；D中ClO－與Fe2＋發(fā)生氧化還原反應(yīng)。高頻考點(diǎn)二有條件限制的離子共存例2.（江蘇卷）常溫下，下列各組離子在指定溶液中能大量共存的是（）A.SKIPIF1<0氨水溶液：Na+、K+、OH-、NOSKIPIF1<0B.SKIPIF1<0鹽酸溶液：Na+、K+、SOSKIPIF1<0、SiOSKIPIF1<0C.SKIPIF1<0KMnO4溶液：NHSKIPIF1<0、Na+、NOSKIPIF1<0、I-D.SKIPIF1<0AgNO3溶液：NHSKIPIF1<0、Mg2+、Cl-、SOSKIPIF1<0【答案】A【解析】在0.1mol/L氨水中，四種離子可以大量共存，A選；在0.1mol/L鹽酸中含有大量氫離子，四種離子中硅酸根可以與氫離子反應(yīng)生成硅酸沉淀，故不能共存，B不選；MnO4-具有強(qiáng)氧化性，可以將碘離子氧化成碘單質(zhì)，故不能共存，C不選；在0.1mol/L硝酸銀溶液中，銀離子可以與氯離子、硫酸根離子反應(yīng)生成氯化銀、硫酸銀沉淀，不能共存，D不選；故選A。【變式探究】（2019·江蘇卷）室溫下，下列各組離子在指定溶液中能大量共存的是（）A.0.1mol·L?1NaOH溶液：Na+、K+、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0B.0.1mol·L?1FeCl2溶液：K+、Mg2+、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0C.0.1mol·L?1K2CO3溶液：Na+、Ba2+、Cl?、OH?D.0.1mol·L?1H2SO4溶液：K+、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0【答案】A【解析】A.是一個(gè)堿性環(huán)境，離子相互間不反應(yīng)，且與OH-不反應(yīng)，能大量共存；B.MnO4-具有強(qiáng)氧化性，F(xiàn)e2+具有還原性，兩者會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存；C.Ba2+可以與CO32-發(fā)生反應(yīng)生成沉淀而不能大量存在；D.酸性條件下H+與HSO3-不能大量共存，同時(shí)酸性條件下NO3-表現(xiàn)強(qiáng)氧化性會(huì)將HSO3-氧化而不能大量共存?！九e一反三】(2018·江蘇卷)室溫下，下列各組離子在指定溶液中能大量共存的是()A．0.1mol·L－1KI溶液：Na＋、K＋、ClO－、OH－B．0.1mol·L－1Fe2(SO4)3溶液：Cu2＋、NHeq\o\al(＋,4)、NOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,4)C．0.1mol·L－1HCl溶液：Ba2＋、K＋、CH3COO－、NOeq\o\al(－,3)D．0.1mol·L－1NaOH溶液：Mg2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、HCOeq\o\al(－,3)【答案】B【解析】ClO－與I－能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，A項(xiàng)不符合題意；H＋與CH3COO－會(huì)結(jié)合成弱電解質(zhì)CH3COOH，C項(xiàng)不符合題意；OH－與Mg2＋反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀，OH－與HCOeq\o\al(－,3)反應(yīng)生成COeq\o\al(2－,3)和H2O，D項(xiàng)不符合題意。高頻考點(diǎn)阿三離子檢驗(yàn)與推斷例3．(廣東佛山一中質(zhì)檢)某無(wú)色溶液中可能含有CrOeq\o\al(2－,4)、NHeq\o\al(＋,4)、SOeq\o\al(2－,3)、Mg2＋、Al3＋、K＋、SOeq\o\al(2－,4)、Cl－、NOeq\o\al(－,3)中的一種或幾種，已知所含離子的物質(zhì)的量濃度相等。取甲、乙兩支試管分別加入1mL該溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①向甲中加入適量稀鹽酸，無(wú)明顯現(xiàn)象；②向乙中逐滴滴加NaOH溶液至過(guò)量并加熱，現(xiàn)象為先有白色沉淀產(chǎn)生，進(jìn)而產(chǎn)生刺激性氣味氣體，最后白色沉淀完全溶解。對(duì)于該溶液中的離子成分，下列說(shuō)法正確的是()A．一定含有NHeq\o\al(＋,4)、Al3＋、SOeq\o\al(2－,4)、Cl－、NOeq\o\al(－,3)B．一定不含CrOeq\o\al(2－,4)、SOeq\o\al(2－,3)、Mg2＋、NOeq\o\al(－,3)C．可能含有Mg2＋、K＋、Cl－、NOeq\o\al(－,3)D．一定不含CrOeq\o\al(2－,4)、SOeq\o\al(2－,3)、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)【答案】A【解析】無(wú)色溶液中一定不含有色離子CrOeq\o\al(2－,4)；由①知一定不含SOeq\o\al(2－,3)；由②知一定含NHeq\o\al(＋,4)、Al3＋，一定不含Mg2＋；結(jié)合電荷守恒，已知所含離子的物質(zhì)的量濃度相等，設(shè)為1mol·L－1，陽(yáng)離子的濃度為c(NHeq\o\al(＋,4))＋3c(Al3＋)＝4mol·L－1，則溶液中陰離子一定含SOeq\o\al(2－,4)、Cl－、NOeq\o\al(－,3)，2c(SOeq\o\al(2－,4))＋c(Cl－)＋c(NOeq\o\al(－,3))＝4mol·L－1，故溶液中一定不含K＋。綜上所述，溶液中一定含NHeq\o\al(＋,4)、Al3＋、SOeq\o\al(2－,4)、Cl－、NOeq\o\al(－,3)，一定不含CrOeq\o\al(2－,4)、SOeq\o\al(2－,3)、Mg2＋、K＋?！痉椒记伞?、堅(jiān)持“四項(xiàng)基本原則”，破解離子推斷題（1）肯定性原則：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推出溶液中肯定存在或肯定不存在的離子；(記住幾種常見的有色離子：Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋、MnOeq\o\al(－,4)、CrOeq\o\al(2－,4)、Cr2Oeq\o\al(2－,7))（2）互斥性原則：在肯定某些離子的同時(shí)，結(jié)合離子共存規(guī)律，否定一些離子的存在；(要注意題目中的隱含條件，如：酸性、堿性、指示劑的變化、與鋁反應(yīng)產(chǎn)生H2、水的電離情況等)（3）電中性原則：溶液呈電中性，一定既有陽(yáng)離子，又有陰離子，且溶液中正電荷總數(shù)與負(fù)電荷總數(shù)相等；(這一原則可幫助我們確定一些隱含的離子)（4）進(jìn)出性原則：通常是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用，是指在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中反應(yīng)生成的離子或引入的離子對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)的干擾。2、電荷守恒在離子反應(yīng)定量推斷試題中的應(yīng)用解與離子反應(yīng)有關(guān)的定量推斷類試題，需要掌握定量推斷最后一種離子存在的方法：如果多種離子共存，且只有一種離子的物質(zhì)的量未知，可以用電荷守恒來(lái)確定最后一種離子是否存在，即陽(yáng)離子所帶的正電荷總數(shù)等于陰離子所帶的負(fù)電荷總數(shù)。3、解題基本思路【變式探究】(河北衡水中學(xué)調(diào)研)某溶液中含Na＋、NHeq\o\al(＋,4)、Fe2＋、Al3＋、NOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)、AlOeq\o\al(－,2)、SOeq\o\al(2－,3)中的若干種(不考慮水的電離)。為了探究溶液中的離子種類，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：下列推斷正確的是()A．無(wú)色氣體是SO2和CO2，白色沉淀是Al(OH)3B．一定存在Na＋、Al3＋、COeq\o\al(2－,3)和AlOeq\o\al(－,2)C．原溶液中陽(yáng)離子濃度一定大于陰離子濃度D．原溶液中不可能存在NHeq\o\al(＋,4)、Fe2＋、NOeq\o\al(－,3)【答案】C【解析】加入稀硫酸，產(chǎn)生無(wú)色氣體，該氣體不能使品紅溶液褪色，說(shuō)明氣體中沒有SO2，有CO2。由此推知，原溶液中一定有COeq\o\al(2－,3)，則一定沒有Fe2＋、Al3＋。溶液1中加入足量NaOH溶液先產(chǎn)生白色沉淀，后溶解，說(shuō)明原溶液中一定存在AlOeq\o\al(－,2)。加入氫氧化鈉溶液并加熱，沒有氨產(chǎn)生，說(shuō)明原溶液中無(wú)NHeq\o\al(＋,4)，由電荷守恒知鈉離子一定存在。A項(xiàng)，無(wú)色氣體中無(wú)SO2，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，原溶液中無(wú)Al3＋，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，原溶液中的陽(yáng)離子為Na＋，陰離子