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第3讲　离子反应的应用
【备考目标】　1.掌握有关离子共存的判断。2.了解常见离子的检验方法。3.能利用典型代表物的性质和反应，进行离子推断和设计常见物质检验的方案。
考点1　离子共存的判断
离子共存的本质是同一溶液中的几种离子不发生任何反应。判断多种离子能否大量共存于同一溶液中，归纳起来就是抓住：一色、二性、三特殊、四反应。
1．一色——溶液颜色
无色溶液中，有颜色的离子一定不能大量存在。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
2.二性——溶液的酸碱性
(1)在强酸性溶液中，OH－及弱酸根离子(如CO、ClO－、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＋、Cu2＋、Mg2＋、Zn2＋、Fe3＋等)不能大量存在。
(3)HCO、HS－、HSO、HPO、H2PO等在强酸性或强碱性溶液中均不能大量存在。
3．三特殊——三种特殊情况
(1)[Al(OH)4]－与HCO不能大量共存，反应的离子方程式为：[Al(OH)4]－＋HCO===Al(OH)3↓＋CO＋H2O。
(2)“NO＋H＋”的组合具有强氧化性，与S2－、Fe2＋、I－、SO等还原性的离子发生氧化还原反应而不能大量共存。
(3)NH与CH3COO－、CO，Mg2＋与HCO等组合中，虽然两种离子都能水解且水解相互促进，但总的水解程度仍很小，它们在溶液中仍能大量共存。
4．四反应——四种反应类型
(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)或气体的离子不能大量共存。
如H＋与CH3COO－、CO、S2－、SO等不能大量共存；OH－与NH等不能大量共存；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
Cu2＋、Fe2＋ OH－、S2－、CO、HCO、SiO、[Al(OH)4]－
Mg2＋、Zn2＋ OH－、CO、SiO、[Al(OH)4]－
H＋ SiO、[Al(OH)4]－
(2)离子间发生氧化还原反应
强氧化性与强还原性的离子(或分子)在溶液中会发生氧化还原反应而不能大量共存。
【示例】 判断下表中所列离子之间能否发生氧化还原反应，能反应的打“√”，不能反应的打“×”。
S2－ SO I－ Fe2＋ Br－ Cl－
MnO (H＋) √ √ √ √ √ √
ClO－ √ √ √ √ √ √ (酸性)
NO (H＋) √ √ √ √ √ ×
Fe3＋ √ √ √ × × ×
(3)离子间发生水解相互促进的反应
当弱酸的酸根(如CO)与弱碱的阳离子(如Al3＋)同时存在于水溶液中时，弱酸的酸根水解生成的OH－与弱碱的阳离子水解生成的H＋反应生成水，从而使两种离子的水解平衡互相促进而向水解方向移动，甚至完全反应，如3CO＋2Al3＋＋3H2O===3CO2↑＋2Al(OH)3↓。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。
②Fe3＋与CO、HCO、[Al(OH)4]－、SiO。
(4)离子间发生络合反应
①Fe3＋与SCN－因生成Fe(SCN)3而不能大量共存。
②Ag＋与NH3·H2O因生成[Ag(NH3)2]＋而不能大量共存。
③Cu2＋与NH3·H2O因生成[Cu(NH3)4]2＋而不能大量共存。
题组练习
注意限定条件，考虑溶液的隐含性质，判断离子能否共存
(1)解答离子共存类题目要审清题目要求的关键词语，如“一定大量共存”“可能大量共存”或“不能大量共存”等。
(2)充分考虑指定微粒或物质对溶液酸碱性、氧化性和还原性的影响，如：
含有大量Fe3＋的溶液 隐含溶液呈酸性，并具有较强氧化性
含有大量NO的酸性溶液 隐含溶液具有强氧化性
含有大量S2－、SO、[Al(OH)4]－的溶液 隐含溶液呈碱性
1．常温下，下列各种溶液中，一定不能大量共存的离子组是(　　)
A．pH＝0的溶液中：Fe2＋、Cl－、SO、I－
B．由水电离出的c(H＋)＝10－14 mol·L－1的溶液中：Na＋、[Al(OH)4]－、S2－、SO
C．含有大量Fe3＋的溶液中：Mg2＋、Al3＋、Cu2＋、SO
D．使紫色石蕊溶液变红色的溶液中：K＋、Na＋、Ca2＋、HCO
解析：选D。pH＝0的溶液呈酸性，酸性溶液中Fe2＋、Cl－、SO、I－相互不反应，能大量共存，A不符合题意；由水电离出的c(H＋)＝10－14 mol·L－1的溶液可能显酸性也可能显碱性，若为酸性溶液，则[Al(OH)4]－、S2－都不能存在，若为碱性溶液，则Na＋、[Al(OH)4]－、S2－、SO之间相互不反应，可以共存，B不符合题意；含有大量Fe3＋的溶液显酸性，Mg2＋、Al3＋、Cu2＋、SO、Fe3＋之间都不反应，能大量共存，C不符合题意；使紫色石蕊溶液变红色的溶液呈酸性，则HCO不能大量存在，D符合题意。
2．下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的有几组(　　)
①酸性溶液中：Na＋、ClO－、SO、I－
②无色溶液中：K＋、Na＋、MnO、SO
③碱性溶液中：Cl－、CO、SO、K＋、[Al(OH)4]－
④中性溶液中：Fe3＋、K＋、Cl－、SO
⑤常温下，由水电离出的c(OH－)＝1×10－13 mol·L－1的溶液中：Na＋、Ba2＋、Cl－、Br－
⑥与铝粉反应放出H2的无色溶液中：NO、Al3＋、Na＋、SO
A．1组 B．2组 C．3组 D．4组
解析：选B。①酸性溶液中存在大量H＋，ClO－与H＋能够反应生成弱电解质HClO，且ClO－能氧化I－，因此该组微粒不能大量共存；②含MnO的溶液呈紫红色，MnO不能在无色溶液中大量共存；③碱性溶液中存在大量OH－，该组微粒相互之间不会发生反应，因此能够大量共存；④含Fe3＋的溶液呈酸性，Fe3＋不能在中性溶液中大量共存；⑤常温下，由水电离出的c(OH－)＝1×10－13 mol·L－1的溶液可能呈酸性，也可能呈碱性，该组微粒之间不会发生反应，且与H＋、OH－均不会反应，因此能够大量共存；⑥与铝粉反应放出H2的无色溶液可能为酸溶液，也可能为强碱溶液，强碱性条件下Al3＋能与OH－发生反应而不能大量共存。综上所述，各组离子在指定溶液中一定能大量共存的有③⑤，共2组。
考点2　离子的检验与推断
1．常见阳离子的检验与推断
阳离子 试剂或方法 实验现象
Na＋ 焰色试验 黄色火焰
K＋ 焰色试验 紫色火焰(透过蓝色钴玻璃)
Mg2＋ NaOH溶液 白色沉淀，不溶于过量的碱
Al3＋ NaOH溶液 白色沉淀，溶于过量的强碱
Fe2＋ ①用NaOH溶液：白色沉淀→灰绿色→红褐色；②先加KSCN溶液，再加氯水：溶液先无明显现象，再变红色；③滴加K3[Fe(CN)6]溶液：产生蓝色沉淀
Fe3＋ ①用NaOH溶液：生成红褐色沉淀；②用KSCN溶液：溶液呈红色；③用苯酚溶液：溶液呈紫色
Cu2＋ NaOH溶液 蓝色沉淀，加热则沉淀变黑
Ag＋ ①含Cl－的溶液、稀硝酸：白色沉淀，不溶于稀硝酸；②用稀氨水：先生成白色沉淀，然后沉淀溶解
Ba2＋ 先加稀盐酸，再加可溶性的硫酸盐溶液 开始无明显现象，后产生白色沉淀
NH NaOH溶液，加热 产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体
2.常见阴离子的检验与推断
阴离子 试剂或方法 现象
Cl－ 硝酸银溶液与稀HNO3 白色沉淀，不溶于稀硝酸
Br－ ①用硝酸银溶液与稀HNO3：浅黄色沉淀，不溶于稀硝酸；②用氯水和四氯化碳：溶液分层，下层为橙红色
I－ ①用硝酸银溶液与稀HNO3：黄色沉淀，不溶于稀硝酸；②用氯水和四氯化碳：溶液分层，下层为紫色；③用氯水和淀粉溶液：淀粉溶液变成蓝色
SO 先加盐酸，再加氯化钡溶液 开始无现象，后产生白色沉淀
SO 先加氯化钡溶液，再加稀盐酸，生成的气体通入品红溶液 先沉淀，后溶解，品红溶液褪色
CO 先加氯化钡溶液，再加稀盐酸，生成的气体通入澄清石灰水 先沉淀，后溶解，产生无色无味气体，澄清石灰水变浑浊
HCO 开始无现象，后产生无色无味的气体，澄清石灰水变浑浊
NO 浓硫酸、铜片 放出红棕色气体
SiO 稀HCl 产生白色胶状沉淀
[Al(OH)4]－ 稀HCl 先生成白色沉淀，后溶解
3.常见的离子检验中的排“干扰”措施
待检离子 干扰离子 排干扰措施
Cl－ SO 加过量的Ba(NO3)2溶液
CO、OH－ 加稀硝酸酸化
SO CO、SO、Ag＋ 加盐酸酸化
SO CO 加盐酸后将产生的气体通入品红溶液中
CO SO 加硝酸后将产生的无色无味气体通入澄清石灰水中
,[关键点拨]
1．离子检验时的主要依据
(1)生成气体，如NH、CO的检验；
(2)生成沉淀，如Cl－、SO的检验；
(3)显现特殊颜色，如Fe3＋的检验；
(4)焰色试验，检验金属单质或金属离子。
2．离子检验时的答题模板
(1)实验操作
取少量或适量待检溶液于试管中，加入……试剂，再加入……试剂
(2)现象描述
①溶液由……变为……，②若有……生成，③若没有……等
(3)得出结论
如“若……说明……，若……说明……”
3．两种典型离子检验时的注意事项
(1)检验SO时
所用的钡盐不能是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)检验Fe2＋时
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＋会形成干扰；溶液中含有Fe2＋、Fe3＋、Cl－时，加入K3[Fe(CN)6]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。
题组练习
一、排除干扰，准确检验常见离子
1．化学实验中常需对溶液进行酸化，下列酸化处理措施中，正确的是(　　)
A．检验溶液中是否含Cl－时，用硫酸酸化后再加AgNO3溶液
B．检验溶液中是否含Fe2＋时，用硝酸酸化后再加KSCN溶液
C．检验溶液中是否含SO时，用盐酸酸化后再加BaCl2溶液
D．为提高 MnO的氧化性，向该溶液中加入盐酸酸化
解析：选C。检验溶液中是否含Cl－时，用硫酸酸化后再加AgNO3溶液，会产生微溶物硫酸银，Ag2SO4也是白色沉淀，会干扰氯离子的检验，A错误；检验溶液中是否含Fe2＋时，用硝酸酸化，则亚铁离子被HNO3氧化生成铁离子，再加 KSCN溶液一定出现红色，因此，硝酸酸化会干扰亚铁离子的检验，B错误；检验溶液中是否含SO时，用盐酸酸化，若没有白色沉淀，则排除银离子、硅酸根离子，再加BaCl2溶液，出现白色沉淀，则一定为硫酸钡沉淀，C正确；向该溶液中加入盐酸酸化，高锰酸根离子会和氯离子、氢离子发生氧化还原反应而消耗，D错误。
2．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SO
B 滴加硫酸 产生有刺激性气味的气体　 原溶液中有SO
C 用洁净铂丝蘸取溶液进行焰色试验 火焰呈紫色(透过蓝色钴玻璃) 原溶液中有钾元素
D 滴加NaOH溶液，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口 试纸不变蓝 原溶液中无NH
解析：选C。A项加入BaCl2溶液得到白色沉淀，原溶液中可能含有CO或SO或SO或Ag＋；B项HSO也有同样的现象；C项观察钾的焰色应透过蓝色钴玻璃，排除钠的干扰；D项检验NH应加入浓NaOH溶液，且需要加热。
二、从定性、定量的角度推断离子或物质
【示例】 有一无色透明溶液，欲确定其中是否含有下列离子：K＋、Mg2＋、Al3＋、Fe2＋、Ba2＋、NO、SO、Cl－、I－、HCO，取该溶液进行如表所示的实验：
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(说明使用的方法或试剂名称，不必写详细操作步骤)及对应欲检验的离子为________________________________________________________________________。,
[关键点拨]
离子推断的“四原则”
(1)肯定性原则
根据实验现象推出溶液中肯定存在或肯定不存在的离子
(2)互斥性原则
在肯定某些离子存在的同时，结合离子共存规律，否定一些离子的存在(要注意题目中的隐含条件，如酸性、碱性、指示剂的颜色变化、与铝反应产生氢气、水的电离情况等)
(3)电中性原则
溶液呈电中性，一定既有阳离子，又有阴离子，且溶液中正、负电荷总数相等(利用这一原则可确定一些隐含的离子)
(4)进出性原则
通常是指在实验过程中反应生成的离子或引入的离子对后续实验的干扰
[解题演示]
(一)审题干信息
由“无色透明”再结合肯定性原则，可推断出溶液中有色离子不能存在，故不含Fe2＋。
(二)由实验现象可获取以下解题信息
实验现象 获取信息 问题分析
溶液变红色 可知溶液呈酸性 利用互斥性原则，H＋与HCO发生反应而不能共存，说明溶液中不含HCO
有无色气体产生，气体遇空气可以变成红棕色 可判断气体为NO 根据原子守恒从而判断溶液中含有NO，再利用互斥性原则，H＋＋NO具有强氧化性，与I－发生反应而不能共存，说明溶液中不含I－
有白色沉淀生成 判断溶液中含有SO 利用互斥性原则，Ba2＋与SO发生反应而不能共存，说明溶液中不含Ba2＋
有稳定的白色沉淀生成，且不溶于HNO3 实验③向溶液中引入了Cl－ 由进出性原则可知无法判断原溶液中Cl－是否存在
有白色沉淀生成，当NaOH过量时沉淀部分溶解 部分溶解 判断溶液中含有Mg2＋和Al3＋
解析：通过获取的解题信息，可得以下结论：溶液中肯定存在的离子为Al3＋、Mg2＋、NO、SO；肯定不存在的离子为Fe2＋、Ba2＋、I－、HCO。不能确定溶液中是否含有K＋和Cl－，需进一步检验：a.检验是否含有K＋，透过蓝色钴玻璃观察焰色，如果为紫色则含K＋，否则不含K＋；b.检验是否含有Cl－，需先加入过量的Ba(NO3)2溶液使SO完全沉淀，再取上层清液，加入AgNO3溶液，如有白色沉淀生成则含有Cl－，否则不含Cl－。
答案：(1)Al3＋、Mg2＋、NO、SO　Fe2＋、Ba2＋、I－、HCO　(2)焰色试验，检验K＋；Ba(NO3)2溶液、AgNO3溶液，检验Cl－
3．(2023·安徽马鞍山一模)某溶液仅由NO、Cl－、SO、CO、NH、Fe3＋、Al3＋和K＋中的若干种离子组成，且各离子浓度相等，取适量溶液进行如下实验：
①取该溶液加入过量NaOH溶液，加热，产生无色气体；
②将①过滤、洗涤、灼烧，得到固体a；
③向上述滤液中加足量BaCl2溶液，产生白色沉淀。
根据以上实验，下列推断错误的是(　　)
A．根据操作①，推断一定存在NH
B．②中固体a为氧化铁
C．原溶液中一定不存在CO、Al3＋，可能含有K＋
D．说明原溶液中一定存在NO、Cl－、SO、NH、Fe3＋
解析：选C。加入过量的碱产生的气体为NH3，溶液中有NH。由操作②知加入过量的碱产生了沉淀，说明溶液中有Fe3＋，CO与Fe3＋会发生双水解不能共存，则溶液中不存在CO。由操作③知溶液中有SO。灼烧Fe(OH)3生成Fe2O3，B项正确；溶液中一定有NH、Fe3＋和SO，又溶液中各离子浓度相同，溶液中电荷不守恒，所以一定还有Cl－和NO。溶液中这五种离子刚好电荷守恒，所以一定不存在CO、Al3＋和K＋，C项错误、D项正确。
4．保护水资源、合理利用废水、节省水资源、加强废水的回收利用已被越来越多的人所关注。已知：某无色废水中可能含有H＋、NH、Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、Na＋、NO、CO、SO中的几种，为分析其成分，分别取废水样品1 L，进行了三组实验，其操作和有关图像如下所示：
请回答下列问题：
(1)根据上述3组实验可以分析废水中一定不存在的阴离子是________，一定存在的阳离子是________________________________________________________________________。
(2)写出实验③图像中沉淀达到最大量且质量不再发生变化阶段发生反应的离子方程式：________________________________________________________________________。
(3)分析图像，在原溶液中c(NH)与c(Al3＋)的比值为________，所得沉淀的最大质量是________g。
(4)若通过实验确定原废水中c(Na＋)＝0.18 mol·L－1，试判断原废水中NO是否存在？________(填“存在”“不存在”或“不确定”)。若存在，c(NO)＝________mol·L－1。(若不存在或不确定则此空不填)
解析：无色废水中不存在Fe3＋，根据实验①确定存在Na＋，根据实验②确定有SO，根据实验③结合图像可知，溶液中有H＋、NH、Al3＋、Mg2＋，因为CO与H＋、Al3＋、Mg2＋不能共存，所以无CO。根据硫酸钡沉淀质量为93.2 g，求出n(SO)＝＝0.4 mol，根据图像求出n(Al3＋)＝n[Al(OH)3]＝0.8 mol－0.7 mol＝0.1 mol，n(NH)＝0.7 mol－0.5 mol＝0.2 mol，n(H＋)＝0.1 mol，生成0.1 mol氢氧化铝消耗0.3 mol NaOH，则生成氢氧化镁消耗的氢氧化钠为0.5 mol－0.1 mol－0.3 mol＝0.1 mol，即含有Mg2＋0.05 mol；根据电荷守恒，除Na＋外的阳离子电荷总物质的量＝(0.1＋0.2＋0.1×3＋0.05×2)mol＝0.7 mol，阴离子电荷总物质的量＝0.4×2 mol＝0.8 mol，可能含有NO，则Na＋至少有0.1 mol。
(1)根据上述分析，废水中一定不存在的阴离子是CO，一定存在的阳离子是Na＋、H＋、Al3＋、Mg2＋、NH。
(2)实验③图像中沉淀达到最大量且质量不再发生变化的阶段发生反应的离子方程式为NH＋OH－===NH3·H2O。
(3)根据上述分析，在原溶液中 eq \f(c（NH）,c（Al3＋）) ＝ eq \f(n（NH）,n（Al3＋）) ＝＝，沉淀最多时含有0.1 mol氢氧化铝和0.05 mol氢氧化镁，其质量为0.1 mol×78 g·mol－1＋0.05 mol×58 g·mol－1＝10.7 g。
(4)根据上述分析，若通过实验确定原废水中c(Na＋)＝0.18 mol·L－1，即含有Na＋0.18 mol，则含有NO 0.08 mol，c(NO)＝＝0.08 mol·L－1。
答案：(1)CO　Na＋、H＋、Al3＋、Mg2＋、NH
(2)NH＋OH－===NH3·H2O　(3)2∶1　10.7　(4)存在　0.08
三、主观题中离子检验方法的准确描述
【示例】 (NH4)2SO4是常用的化肥和化工原料，受热易分解。某兴趣小组拟探究其分解产物。
[查阅资料](NH4)2SO4在260 ℃和400 ℃时分解产物不同。
[实验探究]该小组拟选用下图所示装置进行实验(夹持和加热装置略)。
连接装置A—D—B，检查气密性，按图示重新加入试剂。通入N2排尽空气后，于400 ℃加热装置A至(NH4)2SO4完全分解无残留物，停止加热，冷却，停止通入N2。观察到装置A、D之间的导管内有少量白色固体。经检验，该白色固体和装置D内溶液中有SO，无SO。进一步研究发现，气体产物中无氮氧化物。
检验装置D内溶液中有SO而无SO的实验操作和现象是
________________________________________________________________________。
[关键点拨]
(1)明确原理：依据题目要求，明确检验的原理，根据原理确定方法。如SO、SO都与Ba2＋产生沉淀，但BaSO3可溶于盐酸而BaSO4不溶于盐酸。
(2)叙述操作：取液体(水层少量液体)、加试剂(如加BaCl2溶液、加盐酸酸化等)。
(3)描述现象：如观察产生的沉淀及沉淀如何变化，要明确具体。
(4)得出结论：由什么现象得出对应结论，如“若……说明……，若……说明……”。
答案：取少量装置D内溶液于试管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀，加入足量稀盐酸后，沉淀完全溶解，放出无色有刺激性气味的气体
5．榴石矿石可以看作由CaO、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成。试设计实验证明榴石矿石中含有FeO(试剂任选，说明实验操作与现象)：____________________________________________________。
答案：取矿石少许，加稀硫酸充分溶解后，向其中滴加酸性高锰酸钾溶液，若紫红色褪去，证明矿石中含有FeO(注意：不能加盐酸溶解)
6．已知：5SO＋2IO＋2H＋===I2＋5SO＋H2O。某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2，可能存在I－、IO中的一种或两种。请补充完整检验含碘废水中是否含有I－、IO的实验方案：取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液，直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在；_________________________________________________。
实验中可供选择的试剂：稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。
答案：从水层取少量溶液于试管中，加入1～2 mL淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加FeCl3溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有I－；若溶液不变蓝，说明废水中不含有I－。另从水层取少量溶液于试管中，加入1～2 mL淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加Na2SO3溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有IO；若溶液不变蓝，说明废水中不含有IO
高考真题
1．(2024·浙江1月卷，5，3分)在溶液中能大量共存的离子组是( )
A．H+、I-、Ba2+、NO3- B．Fe3+、K+、CN-、Cl-
C．Na+、SiO32-、Br-、Ca2+ D．NH4+、SO42-、CH3COO-、HCO3-
答案：D
解析：A项，H+、I-、NO3-三种离子会反生氧化还原反应而不能大量共存，故A不符合题意；B项，Fe3+、CN-会生成Fe(CN)63-离子而不能大量共存，故B不符合题意；C项，SiO32-、Ca2+会生成CaSiO3沉淀而不能大量共存，故C不符合题意；D项，NH4+、CH3COO-、HCO3-虽然不同程度水解，但水解是微弱的，能大量共存，故D符合题意；故选D。
2．(2022·湖北高考)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醋酸溶液中：SO、NH、Br－、H＋
D．在0.1 mol·L－1硝酸银溶液中：K＋、Cl－、Na＋、CO
解析：选C。氨水显碱性，会与Ag＋、Cu2＋反应，不能大量共存，且Ag＋、Cu2＋均会与SO发生反应生成沉淀，A项错误；Fe3＋与HCO、I－会发生反应，不能大量共存，且Fe3＋不能大量存在于中性溶液中，B项错误；醋酸显酸性，在醋酸溶液中SO、NH、Br－、H＋均不会发生反应，能大量共存，C项正确；硝酸银中的银离子会与氯离子、CO反应生成沉淀，不能大量共存，D项错误。
3．(2022·全国卷乙)某白色粉末样品，可能含有Na2SO4、Na2SO3、Na2S2O3和Na2CO3。取少量样品进行如下实验：
①溶于水，得到无色透明溶液
②向①的溶液中滴加过量稀盐酸，溶液变浑浊，有刺激性气体逸出，离心分离
③取②的上层清液，向其中滴加BaCl2溶液有沉淀生成
该样品中确定存在的是(　　)
A．Na2SO4、Na2S2O3 B．Na2SO3、Na2S2O3 C．Na2SO4、Na2CO3 D．Na2SO3、Na2CO3
解析：选A。向①的溶液中滴加过量稀盐酸，溶液变浑浊，有刺激性气体放出，说明固体中存在Na2S2O3，发生反应S2O＋2H＋===S↓＋H2O＋SO2↑；取②的上层清液，向其中滴加BaCl2溶液，有沉淀生成，则沉淀为BaSO4，说明固体中存在Na2SO4。Na2SO3与盐酸反应生成二氧化硫，Na2CO3与盐酸反应生成二氧化碳，而这些现象可以被Na2S2O3与盐酸反应的现象覆盖掉，不能确定是否有Na2SO3和Na2CO3。综上分析，该样品中确定存在的是Na2SO4、Na2S2O3。
4．(2021·湖南高考)对下列粒子组在溶液中能否大量共存的判断和分析均正确的是(　　)
选项 粒子组 判断和分析
A Na＋、Al3＋、Cl－、NH3·H2O 不能大量共存，因发生反应：Al3＋＋4NH3·H2O===[Al(OH)4]－＋4NH
B H＋、K＋、S2O、SO 不能大量共存，因发生反应：2H＋＋S2O===S↓＋SO2↑＋H2O
C Na＋、Fe3＋、SO、H2O2 能大量共存，粒子间不反应
D H＋、Na＋、Cl－、MnO 能大量共存，粒子间不反应
解析：选B。Al3＋和NH3·H2O反应生成Al(OH)3沉淀而不是[Al(OH)4]－，A错误；S2O和H＋反应生成单质硫、二氧化硫和水，离子方程式为2H＋＋S2O===S↓＋SO2↑＋H2O，B正确；Fe3＋可催化H2O2分解，不能大量共存，C错误；在酸性条件下MnO能将Cl－氧化为Cl2，不能大量共存，D错误。
5．(2023·湖南高考)取一定体积的两种试剂进行反应，改变两种试剂的滴加顺序(试剂浓度均为0.1 mol·L－1)，反应现象没有明显差别的是(　　)
选项 试剂① 试剂②
A 氨水 AgNO3溶液
B NaOH溶液 Al2(SO4)3溶液
C H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液
D KSCN溶液 FeCl3溶液
解析：选D。
选项 ①加入②中现象 ②加入①中现象
A 先产生白色沉淀，后来白色沉淀溶解 先无明显现象，后来产生白色沉淀
B 先产生白色沉淀，后来白色沉淀溶解 先无明显现象，后来产生白色沉淀
C 溶液紫红色逐渐褪去，有气泡产生 紫红色溶液迅速褪色，有气泡产生
D 溶液变为红色 溶液变为红色
6.(2019·浙江4月选考)白色固体混合物A，含有KCl、CaCO3、Na2CO3、Na2SiO3、CuSO4中的几种，常温常压下进行如下实验。
下列推断不正确的是(　　)
A.无色溶液B的pH≥7
B.白色固体F的主要成分是H2SiO3
C.混合物A中有Na2SiO3、CuSO4和CaCO3
D.在无色溶液B中加HNO3酸化，无沉淀；再滴加AgNO3，若有白色沉淀生成，说明混合物A中有KCl
解析：选C。混合物A加水溶解后得到固体C，固体C加过量硝酸后，得到白色固体F，由混合物A的成分可知，F的主要成分为H2SiO3，B项正确；蓝色溶液E中存在Cu2＋，故白色固体混合物A中存在CuSO4，无色气体D为CO2，故白色固体混合物A中可能含有Na2CO3，与CuSO4溶液反应生成Cu2(OH)2CO3进入固体C，也可能含有CaCO3，C项错误；溶液B呈无色，说明CuSO4与Na2SiO3或Na2CO3反应生成CuSiO3或Cu2(OH)2CO3沉淀进入固体C，同时生成Na2SO4，故无色溶液B中一定含有Na2SO4，可能存在KCl、Na2CO3、Na2SiO3，溶液的pH≥7，A项正确；无色溶液B经HNO3酸化后，无沉淀，再加AgNO3有白色沉淀产生，说明A中有KCl，D项正确。
巩固练习
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
1．(人教必修第一册P20T4改编)下列各组中的离子，能在溶液中大量共存的是(　　)
A．Na＋、Ca2＋、Cl－、CO B．HCO、K＋、NH、OH－
C．Fe2＋、H＋、SO、NO D．Na＋、K＋、CO、SiO
解析：选D。A项中Ca2＋与CO生成CaCO3沉淀而不能大量共存；B项中HCO、NH均会与OH－发生反应，不能大量共存；C项中H＋、NO、Fe2＋发生氧化还原反应而不能大量共存；D项离子之间不反应，能大量共存。
2．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．使淀粉 KI溶液变蓝的溶液：H＋、NH、S2－、Br－
B．滴入酚酞呈红色的溶液：Na＋、K＋、CH3COO－、Cl－
C．滴入苯酚显紫色的溶液：Mg2＋、NH、Cl－、SCN－
D．滴入甲基橙呈红色的溶液：K＋、Na＋、HCO、NO
解析：选B。使淀粉 KI溶液变蓝的溶液有强氧化性，强还原性离子不能存在，故此溶液中S2－不能存在；滴入酚酞变红的溶液显碱性，Na＋、K＋、CH3COO－、Cl－在碱性环境下均能存在；滴入苯酚显紫色的溶液含Fe3＋，而Fe3＋和SCN－能反应，故不能共存；滴入甲基橙呈红色的溶液显酸性，HCO和H＋能反应，故两者不能共存。
3．(2023·重庆育才中学三模)常温下，下列各组离子在给定溶液中可能大量共存的是(　　)
A．在酸性溶液中： Fe2＋、Mg2＋、SO、NO
B．0.1 mol/L NaClO溶液：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：选D。在酸性溶液中Fe2＋、NO之间发生氧化还原反应，不能大量共存；0.1 mol/L NaClO溶液中H＋、Cl－、ClO－之间发生氧化还原反应生成氯气，不能大量共存，且ClO－能氧化SO；能使酚酞变红的溶液显碱性，Al3＋、HCO均与氢氧根离子反应，不能大量共存；加入铝片产生H2的溶液如果显碱性，Na＋、Ba2＋、CH3COO－、NO之间不反应，可以大量共存。
4．下列关于物质或离子检验的叙述正确的是(　　)
A．在溶液中加KSCN，溶液显红色，证明原溶液中有Fe3＋，无Fe2＋
B．气体通过无水CuSO4，粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气
C．灼烧白色粉末，火焰呈黄色，证明原粉末中有Na＋，无K＋
D．将气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，证明原气体是CO2
解析：选B。在溶液中加KSCN，溶液显红色，只能证明一定存在Fe3＋，不能确定是否含有Fe2＋，错误；无水CuSO4遇水生成CuSO4·5H2O，固体由白色变为蓝色，正确；灼烧白色粉末，火焰呈黄色，能够证明原粉末中含有Na＋，无法确定是否含有K＋，因为要观察钾的火焰颜色，必须透过蓝色钴玻璃滤去黄光，排除钠的干扰，错误；能使澄清石灰水变浑浊的气体不一定是CO2，SO2也可以，错误。
5．(2024·山东泰安模拟)通过实验得出的结论正确的是(　　)
A．将某固体试样完全溶于盐酸，再滴加Ba(NO3)2溶液，出现白色沉淀，则该固体试样中存在SO
B．将某固体试样完全溶于盐酸，再滴加KSCN溶液，没有出现红色，则该固体试样中不存在Fe3＋
C．在某固体试样加水后的溶液中，滴加NaOH溶液，没有产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，该固体试样中仍可能存在NH
D．在某固体试样加水后的上层清液中，滴加盐酸出现白色沉淀，再加NaOH溶液沉淀溶解，则该固体试样中存在SiO
解析：选C。当固体中含有SO时，在酸性条件下滴加Ba(NO3)2溶液会把SO氧化生成硫酸根离子，有相同现象，故不一定是SO，A错误；若固体为FeCl3和Fe的混合物，也可能有相同的现象，故固体试样中可能存在Fe3＋，B错误；检验NH时应加浓NaOH溶液，加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则证明有NH，选项中没有加热，故不能确定有没有铵根离子，C正确；滴加盐酸出现白色沉淀，再加NaOH溶液沉淀溶解，可能原固体中有[Al(OH)4]－，不一定为SiO，D错误。
6．下列离子能大量共存，且满足相应要求的是(　　)
选项 离子 要求
A Na＋、NO、Cl－、CH3COO－ c(Na＋)＜c(NO)
B Fe3＋、NO、Cl－ 滴入KSCN溶液，立即出现红色沉淀
C Na＋、HCO、Al3＋、SO 逐滴滴加氨水立即有沉淀产生
D NH、H＋、Al3＋、SO 滴加NaOH溶液并加热，一开始没有气体产生
解析：选D。根据电荷守恒c(Na＋)＝c(NO)＋c(Cl－)＋c(CH3COO－)可知，c(Na＋)>c(NO)，A错误；Fe3＋与SCN－发生反应生成红色络合物而不是红色沉淀，B错误；Al3＋与HCO能发生相互促进的水解反应而不能大量共存，C错误；加入的NaOH先与H＋、Al3＋反应，后与NH反应产生氨气，最后与生成的Al(OH)3沉淀反应，D正确。
7．(2023·福建厦门一中模拟)下列离子组能大量共存且与加入(或通入)的试剂发生反应的离子方程式正确的是(　　)
选项 离子组 试剂 离子方程式
A Fe2＋、Fe3＋、Cl－ 足量铁氰化钾溶液 Fe2＋＋K3[Fe(CN)6]===KFe[Fe(CN)6]↓＋2K＋
B K＋、SO、Cl－ 少量Cl2 3SO＋Cl2＋H2O===2Cl－＋SO＋2HSO
C H＋、Fe2＋、SO 少量Ba(NO3)2 Ba2＋＋SO===BaSO4↓
D C2H5CHO、OH－、NH 足量银氨溶液 C2H5CHO＋2[Ag(NH3)2]＋＋2OH－C2H5COO－＋NH＋2Ag↓＋3NH3
解析：选B。该组离子互不反应可大量共存，其中Fe2＋与铁氰化钾反应生成蓝色沉淀，离子方程式：Fe2＋＋K＋＋[Fe(CN)6]3－===KFe[Fe(CN)6]↓，A错误；该组离子互不反应可大量共存，通少量氯气后反应的离子方程式为：3SO＋Cl2＋H2O===2Cl－＋SO＋2HSO，B正确；加入少量Ba(NO3)2的离子方程式为：3Fe2＋＋NO＋4H＋＋2Ba2＋＋2SO===2BaSO4↓＋3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，C错误；OH－与NH不能大量共存，加入足量银氨溶液共热，离子方程式：C2H5CHO＋2[Ag(NH3)2]＋＋2OH－C2H5COO－＋NH＋2Ag↓＋3NH3＋H2O，D错误。
8．(2023·重庆名校三模联考)向硫酸铝铵[NH4Al(SO4)2]溶液中逐滴加入NaOH溶液，其生成沉淀的质量与加入NaOH溶液体积的关系如图所示，下列离子组能够在相应溶液中大量共存的是(　　)
A．a点：Ca2＋、Fe2＋、NO、Cl－ B．b点：Na＋、K＋、SO、SiO
C．c点：Cu2＋、NH、OH－、ClO－ D．d点：K＋、Na＋、S2－、CO
解析：选D。向硫酸铝铵溶液中滴加NaOH溶液，先发生Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，继续滴加NaOH溶液，发生NH＋OH－===NH3·H2O，继续滴加NaOH，发生Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。a点溶液中所含离子是NH、Al3＋、SO，Ca2＋与SO生成微溶物CaSO4，因此所给离子在指定溶液中不能大量共存，A不符合题意；b点所含离子是NH、SO、Na＋，NH与SiO发生双水解反应，不能大量共存，B不符合题意；OH－与Cu2＋、NH分别生成氢氧化铜沉淀、NH3·H2O，因此它们不能大量共存，C不符合题意； d点所含微粒为Na＋、NH3·H2O、SO、[Al(OH)4]－，所给离子在d点能够大量共存，D符合题意。
9．(2023·甘肃三模统考)某溶液中可能存在Na2SO4、Na2SO3、Na2S和Na2CO3中的几种。为确定其组成进行实验：取少量该溶液，向其中加入过量硫酸，发现溶液变浑浊，同时还产生具有刺激性气味的无色气体；将所得浊液静置后，向上层清液中加入氯化钡溶液，得到白色沉淀。下列有关叙述不正确的是(不考虑空气对该实验的影响)(　　)
A．溶液变浑浊的离子方程式：2S2－＋SO＋6H＋===3S↓＋3H2O
B．加入氯化钡溶液后得到的沉淀一定是BaSO4
C．由实验现象可知，原溶液中一定存在的溶质是Na2SO3、Na2S和Na2SO4
D．由实验现象可知，原溶液中不一定存在Na2CO3
解析：选C。由题干信息可知，原溶液中含有Na2SO3和Na2S，发生的反应为：Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O、Na2S＋H2SO4===Na2SO4＋H2S↑，2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，将所得浊液静置后，向上层清液中加入氯化钡溶液，得到白色沉淀，离子方程式为：Ba2＋＋SO===BaSO4↓，但由于向原溶液中加入了过量稀硫酸，故不能说明原溶液中是否含有Na2SO4和Na2CO3。溶液变浑浊的总的离子方程式：2S2－＋SO＋6H＋===3S↓＋3H2O，A正确；由分析可知，加入氯化钡溶液后得到的沉淀一定是BaSO4，B正确；由实验现象可知，原溶液中一定存在的溶质是Na2SO3、Na2S，不能确定是否含有Na2SO4，C错误、D正确。
10．某溶液中可能含有Cl－、SO、CO、NH、Fe3＋、Al3＋和K＋。取该溶液100 mL，加入过量NaOH溶液，加热，得到0.02 mol气体，同时产生红褐色沉淀；过滤，洗涤，灼烧，得到1.6 g固体；向上述滤液中加足量BaCl2溶液，得到4.66 g不溶于盐酸的沉淀。由此可知原溶液中(　　)
A．至少存在5种离子 B．Cl－一定存在，且c(Cl－)≥0.4 mol·L－1
C．SO、NH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：选B。
二、非选择题(共2题，共25分)
11．(12分)某澄清溶液中含有下表离子中的一种或多种。
阳离子 Fe2＋、Fe3＋、Al3＋
阴离子 SO、CO、SiO、I－、NO
分别取它的水溶液两份进行实验，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，上层溶液呈现黄色；
③向另一份溶液中加入过量氢氧化钠溶液，产生沉淀质量与加入碱液的体积关系如图所示。
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分)
(2)①中生成的气体是____________(填化学式)，它具有的性质是________(填字母)。(3分)
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____________________________________。(5分)
(4)③中沉淀溶解的化学方程式是________________________________________。(2分)
解析：①加入过量的盐酸，产生气泡，溶液颜色加深，但溶液仍为澄清，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，推出该溶液中含有I2，即原溶液中含有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，因此原溶液一定含有NO，上层为水层，水层显黄色，则含有Fe3＋，即原溶液中含有Fe2＋，原溶液中一定不含有CO；③根据图像推出原溶液中含有Al3＋，溶液中一定不含有SO。
(1)根据上述分析，肯定含有的离子是Al3＋、Fe2＋、I－、NO。
(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。
(4)向溶液中加入NaOH溶液，发生Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓、Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3呈两性，继续加入NaOH，发生Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。
答案：(1)Fe2＋、Al3＋、I－、NO　(2)NO　ACD
(3)6I－＋2NO＋8H＋===3I2＋2NO↑＋4H2O、3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
(4)Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]
12．(13分)雾霾严重影响人们的生活与健康，某地区的雾霾中可能含有如下离子中的若干种：NH、Ba2＋、Fe2＋、Cl－、NO、CO、SO。某同学收集了该地区的雾霾，经必要的预处理后得到试样溶液，设计并完成如下实验：
试回答下列问题：
(1)实验①中加入稀盐酸后，有无色气体A生成，溶液B依然澄清，且溶液中阴离子种类不变，据此可知原溶液中一定不含______(填离子符号)。(2分)
(2)实验①中发生反应的离子方程式为__________________________________________。(3分)
(3)实验②中逐滴加入碳酸氢钠溶液，立即有气泡产生，一段时间后又有沉淀出现，生成沉淀的离子方程式为
________________________________________________________________________。(3分)
(4)气体F的成分为________(填化学式)。(2分)
(5)根据实验③现象该同学认为原溶液中一定含有SO，有其他同学认为其结论不合理，又进行了后续实验④，最终确认原溶液中含有SO，试写出实验④可行的操作方法及现象：
________________________________________________________________________。(3分)
解析： (1)实验①中加入稀盐酸后，有无色气体A生成，该气体可能为CO2或NO，由于稀盐酸过量且反应后溶液中阴离子种类不变，则生成的气体为NO，则溶液中一定不存在CO，一定含有Fe2＋、Cl－、NO，且NO过量。
(2)实验①中Fe2＋与稀硝酸反应生成Fe(NO3)3、NO和H2O，离子方程式为3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
(3)实验①加入足量稀盐酸，则溶液B中含有过量的H＋，逐滴加入NaHCO3溶液时，先发生的反应为H＋＋HCO===H2O＋CO2↑；H＋反应完全后，此时溶液B中还含有Fe3＋，继续滴加NaHCO3溶液，铁离子与碳酸氢根离子发生相互促进的水解反应生成Fe(OH)3沉淀和CO2气体，离子方程式为Fe3＋＋3HCO===Fe(OH)3↓＋3CO2↑。
(4)向溶液D中加入足量Ba(OH)2溶液后生成气体F、沉淀G和溶液H，则气体F为NH3。
(5)由于实验②中NaHCO3溶液足量，则实验③的沉淀G中一定含有BaCO3沉淀，不能确定是否含有BaSO4，需要进行后续实验④，可向沉淀G中加入足量的稀硝酸，若沉淀部分溶解，则证明原溶液中含有SO。
答案： (1)CO　(2)3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O　(3)Fe3＋＋3HCO===Fe(OH)3↓＋3CO2↑　(4)NH3　(5)向沉淀G中加入足量的稀硝酸，若沉淀部分溶解，则证明原溶液中含有SO
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第3讲　离子反应的应用
【备考目标】　1.掌握有关离子共存的判断。2.了解常见离子的检验方法。3.能利用典型代表物的性质和反应，进行离子推断和设计常见物质检验的方案。
考点1　离子共存的判断
离子共存的本质是同一溶液中的几种离子不发生任何反应。判断多种离子能否大量共存于同一溶液中，归纳起来就是抓住：一色、二性、三特殊、四反应。
1．一色——溶液颜色
无色溶液中，有颜色的离子一定不能大量存在。几种常见离子的颜色：
离子 Cu2＋ Fe3＋ Fe2＋ MnO
溶液颜色
2.二性——溶液的酸碱性
(1)在强酸性溶液中，OH－及弱酸根离子(如 等)不能大量存在。
(2)在强碱性溶液中，H＋及弱碱阳离子(如 等)不能大量存在。
(3)HCO、HS－、HSO、HPO、H2PO等在强酸性或强碱性溶液中均不能大量存在。
3．三特殊——三种特殊情况
(1)[Al(OH)4]－与HCO不能大量共存，反应的离子方程式为： 。
(2)“NO＋H＋”的组合具有强氧化性，与 等还原性的离子发生氧化还原反应而不能大量共存。
(3)NH与CH3COO－、CO，Mg2＋与HCO等组合中，虽然两种离子都能水解且水解相互促进，但总的水解程度仍很小，它们在溶液中仍能大量共存。
4．四反应——四种反应类型
(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)或气体的离子不能大量共存。如H＋与 等不能大量共存；OH－与 等不能大量共存；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、 、 、 、
Cu2＋、Fe2＋ OH－、S2－、CO、HCO、SiO、[Al(OH)4]－
Mg2＋、Zn2＋ OH－、
H＋ SiO、
(2)离子间发生氧化还原反应：强氧化性与还原性的离子(或分子)在溶液中会发生氧化还原反应而不能大量共存。
【示例】 判断下表中所列离子之间能否发生氧化还原反应，能反应的打“√”，不能反应的打“×”。
S2－ SO I－ Fe2＋ Br－ Cl－
MnO (H＋)
ClO－
NO (H＋)
Fe3＋
(3)离子间发生水解相互促进的反应
当弱酸的酸根(如CO)与弱碱的阳离子(如Al3＋)同时存在于水溶液中时，弱酸的酸根水解生成的OH－与弱碱的阳离子水解生成的H＋反应生成水，从而使两种离子的水解平衡互相促进而向水解方向移动，甚至完全反应，如3CO＋2Al3＋＋3H2O===3CO2↑＋2Al(OH)3↓。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、 。
②Fe3＋与CO、 。
(4)离子间发生络合反应
①Fe3＋与SCN－因生成 而不能大量共存。
②Ag＋与NH3·H2O因生成 而不能大量共存。
③Cu2＋与NH3·H2O因生成 而不能大量共存。
题组练习
注意限定条件，考虑溶液的隐含性质，判断离子能否共存
(1)解答离子共存类题目要审清题目要求的关键词语，如“一定大量共存”“可能大量共存”或“不能大量共存”等。
(2)充分考虑指定微粒或物质对溶液酸碱性、氧化性和还原性的影响，如：
含有大量Fe3＋的溶液 隐含溶液呈酸性，并具有较强氧化性
含有大量NO的酸性溶液 隐含溶液具有强氧化性
含有大量S2－、SO、[Al(OH)4]－的溶液 隐含溶液呈碱性
1．常温下，下列各种溶液中，一定不能大量共存的离子组是(　　)
A．pH＝0的溶液中：Fe2＋、Cl－、SO、I－
B．由水电离出的c(H＋)＝10－14 mol·L－1的溶液中：Na＋、[Al(OH)4]－、S2－、SO
C．含有大量Fe3＋的溶液中：Mg2＋、Al3＋、Cu2＋、SO
D．使紫色石蕊溶液变红色的溶液中：K＋、Na＋、Ca2＋、HCO
2．下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的有几组(　　)
①酸性溶液中：Na＋、ClO－、SO、I－
②无色溶液中：K＋、Na＋、MnO、SO
③碱性溶液中：Cl－、CO、SO、K＋、[Al(OH)4]－
④中性溶液中：Fe3＋、K＋、Cl－、SO
⑤常温下，由水电离出的c(OH－)＝1×10－13 mol·L－1的溶液中：Na＋、Ba2＋、Cl－、Br－
⑥与铝粉反应放出H2的无色溶液中：NO、Al3＋、Na＋、SO
A．1组 B．2组 C．3组 D．4组
考点2　离子的检验与推断
1．常见阳离子的检验与推断
阳离子 试剂或方法 实验现象
Na＋ 焰色试验 黄色火焰
K＋ 焰色试验 紫色火焰(透过 )
Mg2＋ NaOH溶液 白色沉淀， 过量的碱
Al3＋ NaOH溶液 白色沉淀， 过量的强碱
Fe2＋ ①用NaOH溶液： 色沉淀→灰绿色→ 色；②先加KSCN溶液，再加氯水：溶液先无明显现象，再变 色；③滴加K3[Fe(CN)6]溶液：产生
Fe3＋ ①用NaOH溶液：生成 色沉淀；②用KSCN溶液：溶液呈 色；③用苯酚溶液：溶液呈 色
Cu2＋ NaOH溶液 沉淀，加热则沉淀变黑
Ag＋ ①含Cl－的溶液、稀硝酸： 沉淀，不溶于稀硝酸；②用稀氨水：先生成 ，然后沉淀溶解
Ba2＋ 先加稀盐酸，再加可溶性的硫酸盐溶液 开始无明显现象，后产生 沉淀
NH NaOH溶液，加热 产生使湿润的红色石蕊试纸 的气体
2.常见阴离子的检验与推断
阴离子 试剂或方法 现象
Cl－ 硝酸银溶液与稀HNO3 白色沉淀，不溶于稀硝酸
Br－ ①用硝酸银溶液与稀HNO3： 色沉淀，不溶于稀硝酸；②用氯水和四氯化碳：溶液分层，下层为 色
I－ ①用硝酸银溶液与稀HNO3： 色沉淀，不溶于稀硝酸；②用氯水和四氯化碳：溶液分层，下层为 色；③用氯水和淀粉溶液：淀粉溶液变成 色
SO 先加盐酸，再加氯化钡溶液 开始 ，后产生 色沉淀
SO 先加氯化钡溶液，再加稀盐酸，生成的气体通入品红溶液 先 ，后 ，品红溶液
CO 先加氯化钡溶液，再加稀盐酸，生成的气体通入澄清石灰水 先 ，后 ，产生无色无味气体，澄清石灰水变
HCO 开始 ，后产生无色无味的气体，澄清石灰水变
NO 浓硫酸、铜片 放出 色气体
SiO 稀HCl 产生 色胶状沉淀
[Al(OH)4]－ 稀HCl 先 ，后
3.常见的离子检验中的排“干扰”措施
待检离子 干扰离子 排干扰措施
Cl－ SO 加 溶液
CO、OH－ 加 酸化
SO CO、SO、Ag＋ 加 酸化
SO CO 加 后将产生的气体通入品红溶液中
CO SO 加硝酸后将产生的无色无味气体通入澄清石灰水中
,[关键点拨]
1．离子检验时的主要依据
(1)生成气体，如NH、CO的检验；
(2)生成沉淀，如Cl－、SO的检验；
(3)显现特殊颜色，如Fe3＋的检验；
(4)焰色试验，检验金属单质或金属离子。
2．离子检验时的答题模板
(1)实验操作：取少量或适量待检溶液于试管中，加入……试剂，再加入……试剂
(2)现象描述：①溶液由……变为……，②若有……生成，③若没有……等
(3)得出结论：如“若……说明……，若……说明……”
3．两种典型离子检验时的注意事项
(1)检验SO时
所用的钡盐不能是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)检验Fe2＋时
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＋会形成干扰；溶液中含有Fe2＋、Fe3＋、Cl－时，加入K3[Fe(CN)6]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。
题组练习
一、排除干扰，准确检验常见离子
1．化学实验中常需对溶液进行酸化，下列酸化处理措施中，正确的是(　　)
A．检验溶液中是否含Cl－时，用硫酸酸化后再加AgNO3溶液
B．检验溶液中是否含Fe2＋时，用硝酸酸化后再加KSCN溶液
C．检验溶液中是否含SO时，用盐酸酸化后再加BaCl2溶液
D．为提高 MnO的氧化性，向该溶液中加入盐酸酸化
2．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SO
B 滴加硫酸 产生有刺激性气味的气体　 原溶液中有SO
C 用洁净铂丝蘸取溶液进行焰色试验 火焰呈紫色(透过蓝色钴玻璃) 原溶液中有钾元素
D 滴加NaOH溶液，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口 试纸不变蓝 原溶液中无NH
二、从定性、定量的角度推断离子或物质
【示例】 有一无色透明溶液，欲确定其中是否含有下列离子：K＋、Mg2＋、Al3＋、Fe2＋、Ba2＋、NO、SO、Cl－、I－、HCO，取该溶液进行如表所示的实验：
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(说明使用的方法或试剂名称，不必写详细操作步骤)及对应欲检验的离子为________________________________________________________________________。,
[关键点拨]
离子推断的“四原则”
(1)肯定性原则
根据实验现象推出溶液中肯定存在或肯定不存在的离子
(2)互斥性原则
在肯定某些离子存在的同时，结合离子共存规律，否定一些离子的存在(要注意题目中的隐含条件，如酸性、碱性、指示剂的颜色变化、与铝反应产生氢气、水的电离情况等)
(3)电中性原则
溶液呈电中性，一定既有阳离子，又有阴离子，且溶液中正、负电荷总数相等(利用这一原则可确定一些隐含的离子)
(4)进出性原则
通常是指在实验过程中反应生成的离子或引入的离子对后续实验的干扰
[解题演示]
(一)审题干信息
由“无色透明”再结合肯定性原则，可推断出溶液中有色离子不能存在，故不含Fe2＋。
(二)由实验现象可获取以下解题信息
实验现象 获取信息 问题分析
溶液变红色 可知溶液呈酸性 利用互斥性原则，H＋与HCO发生反应而不能共存，说明溶液中不含HCO
有无色气体产生，气体遇空气可以变成红棕色
有白色沉淀生成
有稳定的白色沉淀生成，且不溶于HNO3
有白色沉淀生成，当NaOH过量时沉淀部分溶解
3．(2023·安徽马鞍山一模)某溶液仅由NO、Cl－、SO、CO、NH、Fe3＋、Al3＋和K＋中的若干种离子组成，且各离子浓度相等，取适量溶液进行如下实验：
①取该溶液加入过量NaOH溶液，加热，产生无色气体；
②将①过滤、洗涤、灼烧，得到固体a；
③向上述滤液中加足量BaCl2溶液，产生白色沉淀。
根据以上实验，下列推断错误的是(　　)
A．根据操作①，推断一定存在NH
B．②中固体a为氧化铁
C．原溶液中一定不存在CO、Al3＋，可能含有K＋
D．说明原溶液中一定存在NO、Cl－、SO、NH、Fe3＋
4．保护水资源、合理利用废水、节省水资源、加强废水的回收利用已被越来越多的人所关注。已知：某无色废水中可能含有H＋、NH、Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、Na＋、NO、CO、SO中的几种，为分析其成分，分别取废水样品1 L，进行了三组实验，其操作和有关图像如下所示：
请回答下列问题：
(1)根据上述3组实验可以分析废水中一定不存在的阴离子是________，一定存在的阳离子是________________________________________________________________________。
(2)写出实验③图像中沉淀达到最大量且质量不再发生变化阶段发生反应的离子方程式：________________________________________________________________________。
(3)分析图像，在原溶液中c(NH)与c(Al3＋)的比值为________，所得沉淀的最大质量是________g。
(4)若通过实验确定原废水中c(Na＋)＝0.18 mol·L－1，试判断原废水中NO是否存在？________(填“存在”“不存在”或“不确定”)。若存在，c(NO)＝________mol·L－1。(若不存在或不确定则此空不填)
三、主观题中离子检验方法的准确描述
【示例】 (NH4)2SO4是常用的化肥和化工原料，受热易分解。某兴趣小组拟探究其分解产物。
[查阅资料](NH4)2SO4在260 ℃和400 ℃时分解产物不同。
[实验探究]该小组拟选用下图所示装置进行实验(夹持和加热装置略)。
连接装置A—D—B，检查气密性，按图示重新加入试剂。通入N2排尽空气后，于400 ℃加热装置A至(NH4)2SO4完全分解无残留物，停止加热，冷却，停止通入N2。观察到装置A、D之间的导管内有少量白色固体。经检验，该白色固体和装置D内溶液中有SO，无SO。进一步研究发现，气体产物中无氮氧化物。
检验装置D内溶液中有SO而无SO的实验操作和现象是
________________________________________________________________________。
[关键点拨]
(1)明确原理：依据题目要求，明确检验的原理，根据原理确定方法。如SO、SO都与Ba2＋产生沉淀，但BaSO3可溶于盐酸而BaSO4不溶于盐酸。
(2)叙述操作：取液体(水层少量液体)、加试剂(如加BaCl2溶液、加盐酸酸化等)。
(3)描述现象：如观察产生的沉淀及沉淀如何变化，要明确具体。
(4)得出结论：由什么现象得出对应结论，如“若……说明……，若……说明……”。
5．榴石矿石可以看作由CaO、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成。试设计实验证明榴石矿石中含有FeO(试剂任选，说明实验操作与现象)：____________________________________________________。
6．已知：5SO＋2IO＋2H＋===I2＋5SO＋H2O。某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2，可能存在I－、IO中的一种或两种。请补充完整检验含碘废水中是否含有I－、IO的实验方案：取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液，直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在；_________________________________________________。
实验中可供选择的试剂：稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。
高考真题
1．(2024·浙江1月卷，5，3分)在溶液中能大量共存的离子组是( )
A．H+、I-、Ba2+、NO3- B．Fe3+、K+、CN-、Cl-
C．Na+、SiO32-、Br-、Ca2+ D．NH4+、SO42-、CH3COO-、HCO3-
2．(2022·湖北高考)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醋酸溶液中：SO、NH、Br－、H＋
D．在0.1 mol·L－1硝酸银溶液中：K＋、Cl－、Na＋、CO
3．(2022·全国卷乙)某白色粉末样品，可能含有Na2SO4、Na2SO3、Na2S2O3和Na2CO3。取少量样品进行如下实验：
①溶于水，得到无色透明溶液
②向①的溶液中滴加过量稀盐酸，溶液变浑浊，有刺激性气体逸出，离心分离
③取②的上层清液，向其中滴加BaCl2溶液有沉淀生成
该样品中确定存在的是(　　)
A．Na2SO4、Na2S2O3 B．Na2SO3、Na2S2O3 C．Na2SO4、Na2CO3 D．Na2SO3、Na2CO3
4．(2021·湖南高考)对下列粒子组在溶液中能否大量共存的判断和分析均正确的是(　　)
选项 粒子组 判断和分析
A Na＋、Al3＋、Cl－、NH3·H2O 不能大量共存，因发生反应：Al3＋＋4NH3·H2O===[Al(OH)4]－＋4NH
B H＋、K＋、S2O、SO 不能大量共存，因发生反应：2H＋＋S2O===S↓＋SO2↑＋H2O
C Na＋、Fe3＋、SO、H2O2 能大量共存，粒子间不反应
D H＋、Na＋、Cl－、MnO 能大量共存，粒子间不反应
5．(2023·湖南高考)取一定体积的两种试剂进行反应，改变两种试剂的滴加顺序(试剂浓度均为0.1 mol·L－1)，反应现象没有明显差别的是(　　)
选项 试剂① 试剂②
A 氨水 AgNO3溶液
B NaOH溶液 Al2(SO4)3溶液
C H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液
D KSCN溶液 FeCl3溶液
6.(2019·浙江4月选考)白色固体混合物A，含有KCl、CaCO3、Na2CO3、Na2SiO3、CuSO4中的几种，常温常压下进行如下实验。
下列推断不正确的是(　　)
A.无色溶液B的pH≥7
B.白色固体F的主要成分是H2SiO3
C.混合物A中有Na2SiO3、CuSO4和CaCO3
D.在无色溶液B中加HNO3酸化，无沉淀；再滴加AgNO3，若有白色沉淀生成，说明混合物A中有KCl
巩固练习
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
1．(人教必修第一册P20T4改编)下列各组中的离子，能在溶液中大量共存的是(　　)
A．Na＋、Ca2＋、Cl－、CO B．HCO、K＋、NH、OH－
C．Fe2＋、H＋、SO、NO D．Na＋、K＋、CO、SiO
2．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．使淀粉 KI溶液变蓝的溶液：H＋、NH、S2－、Br－
B．滴入酚酞呈红色的溶液：Na＋、K＋、CH3COO－、Cl－
C．滴入苯酚显紫色的溶液：Mg2＋、NH、Cl－、SCN－
D．滴入甲基橙呈红色的溶液：K＋、Na＋、HCO、NO
3．(2023·重庆育才中学三模)常温下，下列各组离子在给定溶液中可能大量共存的是(　　)
A．在酸性溶液中： Fe2＋、Mg2＋、SO、NO
B．0.1 mol/L NaClO溶液：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
4．下列关于物质或离子检验的叙述正确的是(　　)
A．在溶液中加KSCN，溶液显红色，证明原溶液中有Fe3＋，无Fe2＋
B．气体通过无水CuSO4，粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气
C．灼烧白色粉末，火焰呈黄色，证明原粉末中有Na＋，无K＋
D．将气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，证明原气体是CO2
5．(2024·山东泰安模拟)通过实验得出的结论正确的是(　　)
A．将某固体试样完全溶于盐酸，再滴加Ba(NO3)2溶液，出现白色沉淀，则该固体试样中存在SO
B．将某固体试样完全溶于盐酸，再滴加KSCN溶液，没有出现红色，则该固体试样中不存在Fe3＋
C．在某固体试样加水后的溶液中，滴加NaOH溶液，没有产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，该固体试样中仍可能存在NH
D．在某固体试样加水后的上层清液中，滴加盐酸出现白色沉淀，再加NaOH溶液沉淀溶解，则该固体试样中存在SiO
6．下列离子能大量共存，且满足相应要求的是(　　)
选项 离子 要求
A Na＋、NO、Cl－、CH3COO－ c(Na＋)＜c(NO)
B Fe3＋、NO、Cl－ 滴入KSCN溶液，立即出现红色沉淀
C Na＋、HCO、Al3＋、SO 逐滴滴加氨水立即有沉淀产生
D NH、H＋、Al3＋、SO 滴加NaOH溶液并加热，一开始没有气体产生
7．(2023·福建厦门一中模拟)下列离子组能大量共存且与加入(或通入)的试剂发生反应的离子方程式正确的是(　　)
选项 离子组 试剂 离子方程式
A Fe2＋、Fe3＋、Cl－ 足量铁氰化钾溶液 Fe2＋＋K3[Fe(CN)6]===KFe[Fe(CN)6]↓＋2K＋
B K＋、SO、Cl－ 少量Cl2 3SO＋Cl2＋H2O===2Cl－＋SO＋2HSO
C H＋、Fe2＋、SO 少量Ba(NO3)2 Ba2＋＋SO===BaSO4↓
D C2H5CHO、OH－、NH 足量银氨溶液 C2H5CHO＋2[Ag(NH3)2]＋＋2OH－C2H5COO－＋NH＋2Ag↓＋3NH3
8．(2023·重庆名校三模联考)向硫酸铝铵[NH4Al(SO4)2]溶液中逐滴加入NaOH溶液，其生成沉淀的质量与加入NaOH溶液体积的关系如图所示，下列离子组能够在相应溶液中大量共存的是(　　)
A．a点：Ca2＋、Fe2＋、NO、Cl－ B．b点：Na＋、K＋、SO、SiO
C．c点：Cu2＋、NH、OH－、ClO－ D．d点：K＋、Na＋、S2－、CO
9．(2023·甘肃三模统考)某溶液中可能存在Na2SO4、Na2SO3、Na2S和Na2CO3中的几种。为确定其组成进行实验：取少量该溶液，向其中加入过量硫酸，发现溶液变浑浊，同时还产生具有刺激性气味的无色气体；将所得浊液静置后，向上层清液中加入氯化钡溶液，得到白色沉淀。下列有关叙述不正确的是(不考虑空气对该实验的影响)(　　)
A．溶液变浑浊的离子方程式：2S2－＋SO＋6H＋===3S↓＋3H2O
B．加入氯化钡溶液后得到的沉淀一定是BaSO4
C．由实验现象可知，原溶液中一定存在的溶质是Na2SO3、Na2S和Na2SO4
D．由实验现象可知，原溶液中不一定存在Na2CO3
10．某溶液中可能含有Cl－、SO、CO、NH、Fe3＋、Al3＋和K＋。取该溶液100 mL，加入过量NaOH溶液，加热，得到0.02 mol气体，同时产生红褐色沉淀；过滤，洗涤，灼烧，得到1.6 g固体；向上述滤液中加足量BaCl2溶液，得到4.66 g不溶于盐酸的沉淀。由此可知原溶液中(　　)
A．至少存在5种离子 B．Cl－一定存在，且c(Cl－)≥0.4 mol·L－1
C．SO、NH一定存在，Cl－可能不存在 D．CO、Al3＋一定不存在，K＋可能存在
二、非选择题(共2题，共25分)
11．(12分)某澄清溶液中含有下表离子中的一种或多种。
阳离子 Fe2＋、Fe3＋、Al3＋
阴离子 SO、CO、SiO、I－、NO
分别取它的水溶液两份进行实验，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，上层溶液呈现黄色；
③向另一份溶液中加入过量氢氧化钠溶液，产生沉淀质量与加入碱液的体积关系如图所示。
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分)
(2)①中生成的气体是____________(填化学式)，它具有的性质是________(填字母)。(3分)
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____________________________________。(5分)
(4)③中沉淀溶解的化学方程式是________________________________________。(2分)
12．(13分)雾霾严重影响人们的生活与健康，某地区的雾霾中可能含有如下离子中的若干种：NH、Ba2＋、Fe2＋、Cl－、NO、CO、SO。某同学收集了该地区的雾霾，经必要的预处理后得到试样溶液，设计并完成如下实验：
试回答下列问题：
(1)实验①中加入稀盐酸后，有无色气体A生成，溶液B依然澄清，且溶液中阴离子种类不变，据此可知原溶液中一定不含______(填离子符号)。(2分)
(2)实验①中发生反应的离子方程式为__________________________________________。(3分)
(3)实验②中逐滴加入碳酸氢钠溶液，立即有气泡产生，一段时间后又有沉淀出现，生成沉淀的离子方程式为
________________________________________________________________________。(3分)
(4)气体F的成分为________(填化学式)。(2分)
(5)根据实验③现象该同学认为原溶液中一定含有SO，有其他同学认为其结论不合理，又进行了后续实验④，最终确认原溶液中含有SO，试写出实验④可行的操作方法及现象：
________________________________________________________________________。(3分)
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