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第3讲　离子反应的综合应用
(说明:选择题每小题3分)
层次1基础性
1.(2025·陕西咸阳期初调研)下列离子能大量共存的是(　　)
A.使酚酞溶液呈红色的溶液中:Na+、K+、S、C
B.无色透明的溶液中:Cu2+、K+、S、N
C.含有大量Ba2+的溶液中:Mg2+、N、S、Cl-
D.使石蕊溶液呈红色的溶液中:Na+、Fe3+、I-、S
2.(2025·广东两校联考)下列离子检验的方法正确的是(　　)
A.向某溶液中加入氢氧化钠溶液生成蓝色沉淀,说明原溶液中一定有Cu2+
B.用玻璃棒蘸取某无色溶液,灼烧,观察火焰颜色呈黄色,证明原无色溶液中含有钠元素
C.向某溶液中加入硝酸银溶液生成白色沉淀,说明原溶液中一定有Cl-
D.向某溶液中加入稀硫酸溶液产生无色无味气体,说明原溶液中一定有C
3.(2024·湖北黄冈中学模拟)下列各组离子在所给定的条件下可以大量共存的是(　　)
选项 条件 离子
A 加入苯酚显紫色的溶液中 Na+、Mg2+、Cl-、S
B 使KI-淀粉试纸变蓝的溶液 S2-、N、Mg2+
C 在含有大量HC的溶液中 K+、Na+、[Al(OH)4]-、Br-
D 能和Ca2+生成沉淀的溶液中 K+、Ba2+、CH3COO-、Cl-
4.(2024·重庆七校联盟联考)下列关于离子共存的说法正确的是(　　)
A.某溶液中可能大量存在以下离子:H+、Mn、Ca2+、Cl-
B.加入苯酚显紫色的溶液中能大量共存的离子:K+、N、CH3COO-、S2-
C.常温下,中性溶液中能大量共存的离子:Fe3+、Mg2+、ClO-、S
D.常温下,由水电离出的c(OH-)=1.0×10-12 mol·L-1的溶液中可能大量共存的离子:Na+、Ba2+、Cl-、N
5.(2025·四川内江高三上学期诊断)常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(　　)
A.中性溶液中:Fe3+、Na+、S、N
B.lg=102的溶液中:Na+、K+、CH3COO-、Cl-
C.明矾溶液中:N、K+、I-、Br-
D.加入铝粉会产生H2的溶液中:Cu2+、Mg2+、N、ClO-
6.(2025·湖南长沙雅礼中学阶段考)检验溶液中是否含有某种离子,下列操作方法正确的是(　　)
A.加入盐酸,放出能使澄清石灰水变浑浊的气体,证明有C
B.加入氨水溶液,析出白色沉淀,证明有Al3+
C.检验FeCl3中的FeCl2可用酸性KMnO4溶液检验Fe2+存在
D.加入浓NaOH溶液后加热,产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,证明有N
层次2综合性
7.(2025·黑龙江哈尔滨师大附中质检)在下列溶液中,离子一定能大量共存的是(　　)
A.室温下,pH=1的溶液中:Na+、Fe3+、N、S
B.含有0.1 mol·L-1 FeCl3的溶液中:K+、Mg2+、I-、N
C.加入铝粉有气泡产生的溶液中:Na+、N、Fe2+、N
D.室温下,水电离出的c(H+)=1×10-10 mol·L-1的溶液中:K+、Na+、[Al(OH)4]-、S
8.(2024·安徽合肥三模)下列各组离子在溶液中可以大量共存,且加入试剂后发生反应的离子方程式书写也正确的是(　　)
选项 微粒组 加入试剂 发生反应的 离子方程式
A K+、 [Al(OH)4]-、S、C 少量HCl 溶液 [Al(OH)4]-+H+Al(OH)3↓+H2O
B H+、Fe2+、 S、Na+ 少量 Ba(NO3)2溶液 3Fe2++4H++N3Fe3++NO↑+2H2O
C Cl-、Na+、 Si、HC 过量醋酸溶液 2H++SiH2SiO3↓
D Fe3+、H+、 Mn、S 通入少量SO2 2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++S+4H+
9.(2024·河北保定十校联考)下列离子在一定条件下一定能共存,且加入相应试剂后发生反应的离子方程式正确的是(　　)
选项 离子组 加入试剂 加入试剂后发生的离子反应
A K+、HC、[Al(OH)4]-、Cl- 少量盐酸 H++[Al(OH)4]-Al(OH)3↓+H2O
B K+、C、 (酸性:碳酸>苯酚>HC) 通入少 量CO2 +H2O+CO2+HC
C Cu2+、Na+、 S2-、Cl- 适量 稀盐酸 2H++S2-H2S↑
D Na+、H+、Cl-、N 铜 3Cu+2N+8H+3Cu2++2NO↑+4H2O
10.(2024·重庆南岸区模拟)某固体粉末中可能含有Na2CO3、KNO3、NaNO2、Na2SO3、K2SO4、FeO、Fe2O3中的若干种,某同学为确定该固体粉末的成分,进行连续实验:首先取少量固体溶于足量水,有固体未溶解;过滤,取滤液做焰色试验,有黄色火焰,透过蓝色钴玻璃未发现紫色;另取滤液两份,一份加盐酸有无色气体生成,遇空气变为红棕色,另一份加盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀;滤渣中加盐酸后完全溶解,滴加KSCN溶液无现象,通入Cl2,溶液变红色。下列说法正确的是(　　)
A.该固体粉末中含有钠、硫、铁元素,但不含钾、氮元素
B.该固体粉末中一定含有NaNO2、Na2SO3、FeO,不含KNO3、K2SO4
C.该固体粉末中一定不含有KNO3、Na2CO3、K2SO4、Na2SO3、FeO
D.该固体粉末中可能含有Na2CO3和K2SO4,如需确定,还需另做实验
11.(2025·辽宁抚顺六校联考)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溶液产生黑色沉淀。
根据上述现象,下列关于该白色粉末的说法中正确的是(　　)
A.白色粉末一定不含有CuSO4和NaCl
B.白色粉末中Na2S和(NH4)2SO3的物质的量之比为2∶1
C.黑色沉淀可溶于硝酸
D.向溶液①中加入硝酸银可以检验氯离子是否存在
层次3创新性
12.(9分)(2024·安徽“皖南八校”联考)某化学研究性学习小组对某无色水样的成分进行检验,已知该水样中只可能含有K+、Mg2+、Fe3+、Cu2+、Al3+、Ag+、Ca2+、C、S、Cl-中的若干种离子,该小组同学取100 mL水样进行实验,向水样中先滴加硝酸钡溶液,再滴加1 mol·L-1的硝酸,实验过程中沉淀质量的变化情况如图所示:
注明:Ob段表示滴加硝酸钡溶液;bd段表示滴加稀硝酸。
请回答下列问题:
(1)水样中一定含有的阴离子是　　　　　　,其物质的量浓度之比为　　　　　　。
(2)写出BC段所表示反应的离子方程式: 　　　　　　　　　　　　。
(3)由B点到C点变化过程中消耗硝酸的体积为　　　　　　。
(4)试根据实验结果推断Na+是否存在 若存在,Na+的物质的量浓度c(Na+)的范围是(若Na+不存在,则不必回答该问)　　　　　　　　　　　　。
(5)设计简单实验验证原水样中可能存在的离子: 　　　　　　　　　　　　(写出实验步骤,现象和结论)。
第3讲　离子反应的综合应用
1.A　解析:无色酚酞溶液呈红色说明溶液呈碱性,OH-与Na+、K+、S、C能大量共存,A正确;含Cu2+的溶液显蓝色,B错误;Ba2+与S生成BaSO4沉淀,C错误;Fe3+与I-发生氧化还原反应,生成Fe2+和I2,D错误。
2.A　解析:氢氧化铜是蓝色沉淀,加入氢氧化钠溶液生成蓝色沉淀,说明原溶液中一定有Cu2+,A正确;玻璃中有钠离子,焰色试验应该用铂丝,不能用玻璃棒,B错误;也可能含有碳酸根离子或者硫酸根离子等,应加入硝酸酸化的硝酸银,C错误;溶液中也可能是碳酸氢根离子,D错误。
3.A　解析:加入苯酚显紫色的溶液中含有Fe3+,Fe3+、Na+、Mg2+、Cl-和S在溶液中能大量共存,A正确;使KI-淀粉试纸变蓝的溶液中含有氧化性比单质碘氧化性强的微粒,能与溶液中的S2-发生氧化还原反应,不能大量共存,B错误;HC和[Al(OH)4]-反应生成Al(OH)3沉淀和C,不能大量共存,C错误;能和Ca2+生成沉淀的溶液中可能含有C或S,C或S能与溶液中的Ba2+反应生成沉淀,不能大量共存,D错误。
4.D　解析:Mn在酸性条件下具有强氧化性,会氧化氯离子,生成氯气,故不能大量共存,A错误;加入苯酚显紫色的溶液中含有三价铁离子,铁离子具有氧化性,会氧化硫离子,不能大量共存,B错误;常温下,中性溶液中三价铁离子已经完全沉淀,不能大量存在,C错误;由水电离出的c(OH-)=1.0×10-12 mol·L-1的溶液可能呈酸性或碱性,酸性或碱性溶液中Na+、Ba2+、Cl-、N都能大量共存,D正确。
5.C　解析:中性溶液中,Fe3+会发生水解生成Fe(OH)3沉淀,不能大量共存,A错误;lg=102的溶液显酸性,含大量H+,CH3COO-与H+结合生成CH3COOH,不能大量共存,B错误;明矾溶液中含大量Al3+,Al3+、N、K+、I-、Br-互不反应,能大量共存,C正确;加入铝粉会产生H2的溶液可能显酸性,也可能显碱性,酸性条件下,ClO-不能大量共存,碱性条件下,Cu2+、Mg2+不能大量共存,D错误。
6.D　解析:加入盐酸,放出能使澄清石灰水变浑浊的气体,气体可能为二氧化碳,也可能为二氧化硫,原溶液不一定含有碳酸根,也可能含有碳酸氢根、亚硫酸根、亚硫酸氢根等,A错误;加入氨水,析出白色沉淀,可能是氢氧化镁等,不能证明有Al3+,B错误;Cl-也能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使其褪色,则不能用酸性KMnO4溶液检验FeCl3中的FeCl2,C错误。
7.A　解析:Fe3+与I-发生氧化还原反应生成Fe2+和I2而不能大量共存,B错误;加入铝粉有气泡产生的溶液可能呈强酸性或强碱性,若为强酸性,Fe2+、N和H+发生氧化还原反应不能大量共存,若为强碱性,N、Fe2+都与OH-反应而不能大量共存,C错误;室温下,水电离出的c(H+)=1×10-10 mol·L-1的溶液可能呈强酸性或强碱性,若为强酸性溶液,[Al(OH)4]-与H+反应而不能大量共存,D错误。
8.A　解析:原溶液中各离子间不反应,可大量共存,加入少量Ba(NO3)2溶液后,酸性条件下N具有氧化性,与Fe2+发生氧化还原反应,离子方程式为3Fe2++4H++N+Ba2++S3Fe3++NO↑+2H2O+BaSO4↓,B错误;Si与HC不能大量共存,醋酸为弱酸,不能拆开,加入过量醋酸溶液,离子方程式为2CH3COOH+SiH2SiO3↓+2CH3COO-,C错误;通入少量SO2后,Mn氧化性更强,优先与SO2发生氧化还原反应,离子方程式为2Mn+5SO2+2H2O2Mn2++5S+4H+,D错误。
9.D　解析:HC、[Al(OH)4]-发生反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸根离子,不能大量共存,A错误;由于酸性:碳酸>苯酚>HC,向C、中通入少量二氧化碳,C先与二氧化碳、水反应,C+H2O+CO22HC,B错误;Cu2+与S2-可以反应生成硫化铜沉淀,离子方程式为Cu2++S2-CuS↓,CuS不溶于稀盐酸,C错误。
10.B　解析:焰色试验呈黄色,说明含有钠元素,透过蓝色钴玻璃未见紫色,说明不含有钾元素;滤液中加盐酸有无色气体生成,遇空气变为红棕色,红棕色气体为NO2,说明生成NO,则含有氮元素,滤渣中加盐酸后完全溶解,滴加KSCN溶液无现象,通入Cl2,溶液变红色,则滤渣中一定含有FeO,含有铁元素,滤液中加入盐酸酸化后的氯化钡溶液,产生白色沉淀,说明有硫酸钡生成,有硫元素;该固体粉末中含有钠、硫、铁、氮元素,但不含钾元素,A错误。焰色试验呈黄色,说明含有钠元素,透过蓝色钴玻璃未见紫色,说明不含有钾元素,即不含KNO3、K2SO4;滤液中加盐酸有无色气体生成,遇空气变为红棕色,红棕色气体为NO2,说明生成NO,则含有氮元素,即一定含有NaNO2;另一份滤液中加入盐酸酸化后的氯化钡溶液,产生白色沉淀,说明有硫酸钡生成,但已确定没有K2SO4,说明一定有Na2SO3,不确定是否有碳酸根;滤渣中加盐酸后完全溶解,滴加KSCN溶液无现象,通入Cl2,溶液变红色,说明有Fe2+,不含Fe3+,则滤渣中一定含有FeO,不含Fe2O3,故一定有NaNO2、Na2SO3、FeO,一定没有KNO3、K2SO4、Fe2O3,不确定是否有Na2CO3,B正确。另一份滤液中加入盐酸酸化后的氯化钡溶液,产生白色沉淀,说明有硫酸钡生成,只能证明含有Na2SO3,不能证明不含Na2CO3,C错误。焰色试验透过蓝色钴玻璃未见紫色,说明不含有钾元素即不含KNO3、K2SO4,D错误。
11.C　解析:根据步骤一可知,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,酸性条件下发生反应2S2-+S+6H+3S↓+3H2O,说明白色粉末中一定不存在KHSO4;由步骤三可知,X为H2S,不能确定白色粉末中是否有NaCl。由上述分析,白色粉末一定不含有CuSO4,可能含有NaCl,A错误;酸性条件下,2S2-+S+6H+3S↓+3H2O,气体X为H2S气体,则Na2S和(NH4)2SO3的物质的量之比大于2∶1,B错误;黑色沉淀为CuS,硝酸具有强氧化性,能氧化CuS,即CuS能溶于硝酸,C正确;溶液①中含有Na2S、(NH4)2SO3,加入硝酸银时会生成更难溶的Ag2S黑色沉淀,导致不能生成AgCl沉淀,则不能据此检验氯离子是否存在,D错误。
12.答案 (1)S、C　1∶2
(2)BaCO3+2H+Ba2++CO2↑+H2O
(3)40 mL　(4)存在,c(Na+)≥0.6 mol·L-1
(5)取少量水样于试管中,向试管中加入过量的硝酸钡溶液和稀硝酸,待沉淀完全和无气体生成后,向上层清液中滴加适量的硝酸银溶液,若生成白色沉淀,则原水样中含有Cl-;若无白色沉淀生成,证明无Cl-存在
解析:(1)该水样为无色溶液,Fe3+、Cu2+不存在;依据图像分析加入硝酸钡溶液生成沉淀,加入稀硝酸,沉淀部分溶解证明水样中一定含有S、C,又因为Al3+与C发生相互促进的水解反应,C与Ag+、Ca2+、Mg2+发生反应生成沉淀,所以Al3+、Ag+、Ca2+、Mg2+不存在;n(S)==0.01 mol,m(BaCO3)=6.27 g-2.33 g=3.94 g,n(C)=n(BaCO3)==0.02 mol,则有c(S)∶c(C)=1∶2;
(2)BC段所表示反应是碳酸钡溶于稀硝酸的反应,反应的离子方程式为BaCO3+2H+Ba2++CO2↑+H2O;
(3)B点到C点溶解的碳酸钡的物质的量n(BaCO3)=0.02 mol,消耗稀硝酸物质的量为0.04 mol,消耗硝酸的体积==0.04 L=40 mL;
(4)依据电解质溶液呈电中性,阳离子Na+一定存在;根据电荷守恒得到:0.01 mol×2+0.02 mol×2+n(Cl-)=n(Na+),推知n(Na+)≥0.06 mol,则c(Na+)≥0.6 mol·L-1;
(5)可能存在的离子是Cl-,实验设计为取少量水样于试管中,向试管中加入过量的硝酸钡溶液和稀硝酸,待沉淀完全和无气体生成后,向上层清液中滴加适量的硝酸银溶液,若生成白色沉淀,则原水样中含有Cl-;若无白色沉淀生成,证明无Cl-存在。
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