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第4讲　氧化还原反应的基本概念
【课标要求】　1.理解氧化还原反应的本质是电子的转移。2.了解常见的氧化还原反应。
考点1　氧化还原反应的相关概念及表示方法
1．本质和特征
2．相关概念及其关系
概括为“升失氧、降得还，剂性一致、其他相反”。
实例：在Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2的反应中Fe2O3是氧化剂，CO是还原剂；C元素被氧化，Fe元素被还原；Fe2O3具有氧化性，CO具有还原性；CO2是氧化产物，Fe是还原产物。
3．电子转移的表示方法
(1)双线桥法：①标变价，②画箭头，③算数目，④说变化。
用双线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目：
(2)单线桥法：箭头由失去电子原子指向得到电子原子，线桥上只标电子转移的数目，不标“得到”“失去”字样。
用单线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目：
4．常见的氧化剂和还原剂
(1)常见氧化剂
常见氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物、过氧化物等。如：
(2)常见还原剂
常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属阴离子及含低价态元素的化合物、低价金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等。如：
(3)具有中间价态的物质既有氧化性，又有还原性：
其中Fe2＋、SO(H2SO3)主要表现还原性，H2O2主要表现氧化性。
　(1)含最高价元素的化合物，一定具有强氧化性。(　　)
(2)金属阳离子一定只具有氧化性。(　　)
(3)氧化还原反应中有一种元素被氧化时，一定有另一种元素被还原。(　　)
(4)氧化还原反应中的反应物，不是氧化剂就是还原剂。(　　)
(5)反应2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑与反应Cl2＋H2O?HCl＋HClO均为水作还原剂的氧化还原反应。(　　)
(6)电子转移的方向和数目：
(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√
　下列反应属于氧化还原反应的是________(填序号，下同)，属于化合反应的是________，属于分解反应的是________，属于置换反应的是____________，属于复分解反应的是________。
①Cu2S＋O22Cu＋SO2
②3O22O3
③Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
④2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
⑤CaCO3CaO＋CO2↑
⑥2H2O22H2O＋O2↑
⑦SO3＋H2O===H2SO4
⑧2Fe＋3Cl22FeCl3
⑨H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O
⑩NaH＋H2O===NaOH＋H2↑
?IBr＋H2O===HIO＋HBr
答案：①③④⑥⑧⑩　⑦⑧　⑤⑥　①④　⑨?
[归纳提升]
四种基本反应类型和氧化还原反应的关系可用图示表示：
题组一　电子转移的表示方法及其应用
1．用双线桥法标出下列反应电子转移的方向及数目
(1)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
(2)KClO3＋6HCl===KCl＋3Cl2↑＋3H2O
(3)H2S＋H2SO4(浓)===SO2↑＋S↓＋2H2O
答案：(1)
2．用单线桥法标出下列反应电子转移的方向及数目
4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2
答案：
[归纳提升]
正确标出元素化合价
(1)常见元素的化合价可以借助化合价口诀来记忆：
一价氢、氯、钾、钠、银；二价氧、钙、镁、钡、锌；三铝、四硅、五价磷；说变价也不难，二三铁、二四碳、二四六硫都齐全；铜汞二价最常见。
(2)近几年高考中一些特殊物质中元素化合价判定
CuFeS2　Cu＋2　Fe＋2　S－2　K2FeO4　Fe＋6
Li2NH　N－3　LiNH2　N－3　AlN　N－3
Na2S2O3　S＋2　MO　M＋5　C2O　C＋3
HCN　C＋2　N－3　CuH　Cu＋1　H－1
FeO　Fe＋(8－n)　Si3N4　Si＋4　N－3
题组二　氧化还原反应的概念辨析
3．(2021·陕西省延安检测)下列说法正确的是(　　)
A．有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应
B．金属阳离子一定只具有氧化性
C．氧化还原反应中，有一种元素被氧化，一定有另一种元素被还原
D．某元素从游离态变为化合态，该元素可能被氧化也可能被还原
解析：A.有单质参加或有单质生成的化学反应不一定是氧化还原反应，如：3O2===2O3，故A错误；B.金属阳离子不一定只具有氧化性，如：Fe2＋既有氧化性又有还原性，故B错误；C.氧化还原反应中，可能是同种元素既被氧化又被还原，如：氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，氯元素既被氧化又被还原，故C错误；D.某元素从游离态变为化合态，该元素可能被氧化也可能被还原，如氢气、氧气反应生成水，氢元素被氧化、氧元素被还原，故D正确。
答案：D
4．下列变化中，水作氧化剂的是(　　)
A．Na2O2和水的反应　　　　　
B．氯气和水的反应
C．钠和水的反应
D．F2和水的反应
解析：A.Na2O2和水反应生成氢氧化钠和氧气，Na2O2中氧元素化合价既升高又降低，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，水中元素化合价不变，水既不是氧化剂也不是还原剂，故不选A；B.氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，氯气中氯元素化合价既升高又降低，氯气既是氧化剂又是还原剂，水中元素化合价不变，水既不是氧化剂也不是还原剂，故不选B；C.钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，钠元素化合价升高，钠是还原剂，水中氢元素化合价降低，水是氧化剂，故选C；D.F2和水反应生成HF和O2，F元素化合价降低，F2是氧化剂，水中氧元素化合价升高，水是还原剂，故不选D。
答案：C
题组三　依据反应事实判断氧化还原反应
5．下列应用不涉及氧化还原反应的是(　　)
A.
Na2O2用作呼吸面具的供氧剂
B．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al
C．工业上利用合成氨实现人工固氮
D．实验室用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3
解析：Na2O2与水、二氧化碳反应生成氧气，反应过程中有元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故A错误；电解熔融状态Al2O3得到单质铝和氧气，反应过程中有元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故B错误；工业合成氨利用氮气和氢气反应生成氨气，反应过程中有元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故C错误；实验室用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3，反应过程中没有元素化合价发生变化，发生的反应属于复分解反应，不属于氧化还原反应，故D正确。
答案：D
题组四　基于双线桥理解氧化还原反应
6．(双选)已知NaBiO3为浅黄色或褐色沉淀。NaBiO3与硝酸酸化的MnSO4溶液发生反应：5NaBiO3＋2Mn2＋＋14H＋===2MnO＋5Bi3＋＋5Na＋＋7H2O。下列推断正确的是(　　)
A.上述反应中的MnSO4溶液也可以用盐酸或硫酸酸化
B．可用BiO检验Na＋的存在
C．由上述反应可知氧化性：NaBiO3>HNO3>KMnO4
D．NaBiO3与浓盐酸反应的离子方程式为NaBiO3＋2Cl－＋6H＋===Bi3＋＋Na＋＋3H2O＋Cl2↑
解析：A.盐酸中的Cl－具有还原性，用盐酸酸化时Cl－会被NaBiO3氧化生成Cl2，A选项错误；B.BiO能与Na＋结合生成NaBiO3浅黄色或褐色沉淀，因此可用BiO检验Na＋的存在，B选项正确；C.根据题中反应可知，NaBiO3作氧化剂，KMnO4为氧化产物，因此氧化性：NaBiO3>KMnO4，但是根据反应产物来看，硝酸未参与氧化还原反应，所以不能确定硝酸的氧化性强弱，C选项错误；D.NaBiO3与浓盐酸反应，Cl－被NaBiO3氧化生成Cl2，反应的离子方程式为NaBiO3＋2Cl－＋6H＋===Bi3＋＋Na＋＋3H2O＋Cl2↑，D选项正确。
答案：BD
考点2　氧化性、还原性强弱的比较
1．氧化性、还原性
(1)氧化性是指得电子的性质(或能力)；还原性是指失电子的性质(或能力)。
(2)元素价态与氧化性、还原性的关系
最高价态——只有氧化性，如：Fe3＋、H2SO4、KMnO4等；最低价态——只有还原性，如：金属单质、Cl－、S2－等；中间价态——既有氧化性又有还原性，如：Fe2＋、S、Cl2等。
(3)氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度，与得、失电子数目的多少无关。
2．氧化性、还原性强弱的比较方法
(1)根据化学方程式判断
氧化剂＋还原剂===还原产物＋氧化产物
氧化性：氧化剂>氧化产物；
还原性：还原剂>还原产物。
示例：有以下反应：
①H2SO3＋I2＋H2O===2HI＋H2SO4；
②2FeCl3＋2HI===2FeCl2＋I2＋2HCl；
③3FeCl2＋4HNO3===2FeCl3＋NO↑＋2H2O＋Fe(NO3)3。
还原性
氧化性
从反应①可知
H2SO3>I－
I2>H2SO4
从反应②可知
I－>Fe2＋
Fe3＋>I2
还原性
氧化性
从反应③可知
Fe2＋>NO
HNO3>Fe3＋
总的强弱顺序
还原性：H2SO3>I－>Fe2＋>NO氧化性：HNO3>Fe3＋>I2>H2SO4
(2)依据反应条件及反应的剧烈程度判断
当不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化
剂)反应时，反应越易进行，则对应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强，反之越弱。如：
MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
氧化性：KMnO4>MnO2。
(3)依据相同条件下氧化还原反应的程度判断
不同氧化剂作用于同一种还原剂，氧化产物价态高的其氧化性强。例如：
→
　(1)强氧化剂与强还原剂混合不一定能发生氧化还原反应。(　　)
(2)阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性。(　　)
(3)元素的非金属性越强，其氧化性越强，相应单质越活泼。(　　)
(4)难失电子的物质一定易得电子。(　　)
(5)NO2和NH3之间可能发生反应产生N2。(　　)
(6)含硫化合物X、Y的转化关系S＋NaOH―→X＋Y＋H2O(未配平)中，硫单质的化合价最低。(　　)
(7)锌粉加入硝酸铁、硝酸铜的混合溶液中，锌首先与硝酸铁反应置换出铁。(　　)
(8)硝酸铜分解的产物可能是CuO、NO2、NO。(　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×　(8)×
　物质氧化性、还原性的强弱，不仅与物质的结构有关，还与物质的浓度和反应温度等有关。下列各组物质：
①Cu与HNO3溶液　②Cu与FeCl3溶液　③Zn与H2SO4溶液　④Fe与FeCl3溶液　⑤Cl2和NaOH溶液　⑥Fe和HNO3溶液　⑦Fe和H2SO4溶液　⑧Na和O2
(1)由于浓度不同而发生不同氧化还原反应的是________(填序号，下同)。
(2)由于温度不同而发生不同氧化还原反应的是________。
(3)氧化还原反应不受浓度、温度影响的是________。
答案：(1)①③⑥⑦　(2)⑤⑥⑦⑧　(3)②④
题组一　依据方程式判断氧化性、还原性强弱
1．已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应：
Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋
Sn2＋＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Sn4＋
由此可以确定Fe2＋、Ce3＋、Sn2＋三种离子的还原性由强到弱的顺序是(　　)
A．Sn2＋、Fe2＋、Ce3＋
B．Sn2＋、Ce3＋、Fe2＋
C．Ce3＋、Fe2＋、Sn2＋
D．Fe2＋、Sn2＋、Ce3＋
答案：A
2．根据反应①→④，可以判断下列4种物质的氧化性由强到弱的正确顺序是(　　)
①Cl2＋2KI===2KCl＋I2；
②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3；
③2FeCl3＋2HI===2FeCl2＋2HCl＋I2；
④H2S＋I2===S＋2HI
A．S＞I2＞Fe3＋＞Cl2
B．Cl2＞Fe3＋＞I2＞S
C．Fe3＋＞Cl2＞S＞I2
D．Cl2＞I2＞Fe3＋＞S
解析：根据同一反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，判断各物质的氧化性强弱。①中氧化剂是Cl2，氧化产物是I2，Cl2的氧化性强于I2的氧化性；②中氧化剂是Cl2，氧化产物是FeCl3，所以Cl2的氧化性强于FeCl3的氧化性；③中氧化剂是FeCl3，氧化产物是I2，FeCl3的氧化性强于I2的氧化性；④中氧化剂是I2，氧化产物是S，I2的氧化性强于S的氧化性。各物质的氧化性由强到弱的顺序为Cl2＞Fe3＋＞I2＞S。
答案：B
题组二　依据氧化性、还原性强弱判断氧化还原反应能否发生
3．已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2＋，Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是(　　)
A．3Cl2＋6FeI2===2FeCl3＋4FeI3
B．Cl2＋FeI2===FeCl2＋I2
C．Co2O3＋6HCl(浓)===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O
D．2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
解析：氧化还原反应发生的条件是强氧化剂＋强还原剂―→弱还原剂＋弱氧化剂。由于Fe3＋氧化性强于I2，所以FeI3不存在，A中反应不可能发生；B、C、D中反应符合氧化还原反应规律，所以可以发生。当n(Cl2)∶n(FeI2)＝1∶1时即发生B项的反应。
答案：A
4．现有下列三个氧化还原反应：
①2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2
②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
③2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
若某溶液中含有Fe2＋、Cl－和I－，要除去I－而不氧化Fe2＋和Cl－，可以加入的试剂是(　　)
A．Cl2　　　　　　　
B．KMnO4
C．FeCl3
D．HCl
解析：根据所给方程式判断氧化性顺序为KMnO4＞Cl2＞FeCl3＞I2，HCl不具备氧化I－的能力，而Cl2除能氧化I－外，还能氧化Fe2＋，KMnO4能氧化I－、Cl－、Fe2＋，不符合题意，故选C。
答案：C
归纳提升
假设法判断氧化还原反应能否发生
　氧化还原反应的规律及应用
　规律一　“价态归中，互不交叉”规律
含不同价态的同种元素的物质间发生氧化还原反应时，该元素价态的变化一定遵循“高价＋低价→中间价”，而不会出现交叉现象。简记为“两相靠，不相交”。
例如，不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应如图。
　规律二　歧化反应规律
“中间价―→高价＋低价”。
具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应，如：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。
　规律三　先后规律
在浓度相差不大的溶液中：
(1)同时含有几种还原剂时将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。
如在FeBr2溶液中通入少量Cl2时，因为还原性：Fe2＋>Br－，所以Fe2＋先与Cl2反应。
(2)同时含有几种氧化剂时将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。
如在含有Fe3＋、Cu2＋、H＋的溶液中加入Fe粉，因为氧化性：Fe3＋>Cu2＋>H＋，所以Fe粉先与Fe3＋反应，然后依次为Cu2＋、H＋。
[考能突破练]
1．在KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O的反应中，被氧化的氯与被还原的氯的原子个数比为(　　)
A．1∶6　　　　　　　　　
B．6∶1
C．1∶5
D．5∶1
解析：KClO3中的Cl元素和HCl中的Cl元素发生归中反应，生成零价态的Cl2，用双线桥法标出电子得失情况如下：
可知，HCl(浓)中的Cl元素化合价升高被氧化，KClO3中的Cl元素化合价降低被还原，且原子个数之比为5∶1。
答案：D
2．已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物，在一定条件下有下列转化关系(未配平)：
①G―→Q＋NaCl　②Q＋H2OX＋H2　③Y＋NaOH―→G＋Q＋H2O　④Z＋NaOH―→Q＋X＋H2O
这五种化合物中Cl元素化合价由低到高的顺序是(　　)
A．G、Y、Q、Z、X
B．X、Z、Q、G、Y
C．X、Z、Q、Y、G
D．G、Q、Y、Z、X
解析：由①得出Q价态高于G，因为G必介于Q和－1价的Cl之间，－1价为氯元素的最低价；将该结论引用到③，Y介于Q与G之间，故有Q价态高于Y，Y价态高于G；分析②：H2O中的H化合价降低，则Q中的氯元素转变为X中的氯元素，化合价必升高，则得出X价态高于Q；最后分析④：Z介于Q、X之间，则X价态高于Z，Z价态高于Q。
答案：A
3．已知在热的碱性溶液中，NaClO发生反应：3NaClO===2NaCl＋NaClO3。在相同条件下NaClO2也能发生类似的反应，其最终产物是(　　)
A．NaCl、NaClO
B．NaCl、NaClO3
C．NaClO、NaClO3
D．NaClO3、NaClO4
答案：B
4．L、M、R、P、Q分别代表五种含不同化合价的氮元素的物质。A、B分别代表两种含不同化合价的氯元素的物质(每种物质中氮或氯元素的化合价只有一种)。又知物质M中的氮元素化合价要比物质Q中氮元素的化合价低。在一定条件下，它们会发生如下的转化(关系式未配平)：
①P＋A―→Q＋B　②L＋O2―→M＋H2O　③L＋M―→R＋H2O　④B＋H2O―→A＋O2
(1)若五种含氮元素的物质中，有一种是硝酸，则硝酸是________，理由是_____________________________________________________________________。
(2)反应②必须在催化剂(铂、氧化铁等)作用下，加热到一定温度时方能发生，此反应在化工生产上有重要用途，据此推断在同温同压下，若物质R密度比空气的密度小，则R的化学式为________。
(3)某同学写出下面三个含氮的物质相互转换的关系式：
Ⅰ.M＋P―→N2O3＋H2O　Ⅱ.N2O4＋H2O―→P＋Q
Ⅲ.M＋L―→Q＋H2O
其中一定不可能实现的是________，理由是_______________________________
___________________________________________________________________。
答案：(1)P　P中氮元素的化合价最高　(2)N2
(3)Ⅲ　氮元素价态：Q＞M＞L，根据氧化还原反应规律，M与L反应，不可能生成氮元素价态比M、L都高的物质Q
5．按要求书写离子方程式：
(1)向FeBr2溶液中通入少量Cl2
___________________________________________________________________。
(2)向FeBr2溶液中通入等量Cl2
___________________________________________________________________。
(3)向FeBr2溶液中通入过量Cl2
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案：(1)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(2)2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2===2Fe3＋＋Br2＋4Cl－
(3)2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－
[归纳提升]
常用的氧化性、还原性强弱顺序
1．氧化性：KMnO4>MnO2>Cl2>Br2>Fe3＋>I2。
2．还原性：S2－>SO(SO2)>I－>Fe2＋>Br－>Cl－。
1．(2020·新高考山东卷)下列叙述不涉及氧化还原反应的是(　　)
A．谷物发酵酿造食醋
B．小苏打用作食品膨松剂
C．含氯消毒剂用于环境消毒
D．大气中NO2参与酸雨形成
解析：谷物发酵的过程中包含淀粉水解、葡萄糖转化为乙醇、乙醇氧化为乙酸的过程；小苏打分解的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，不是氧化还原反应；含氯消毒剂有强氧化性，可用于环境消毒；NO2与水发生反应3NO2＋H2O===NO＋2HNO3，是氧化还原反应。
答案：B
2．(2020·浙江7月选考)反应MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，氧化产物与还原产物的物质的量之比是(　　)
A．1∶2　　　　　　　　
B．1∶1
C．2∶1
D．4∶1
答案：B
3．(2019·高考浙江卷)反应8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl，被氧化的NH3与被还原的Cl2的物质的量之比为(　　)
A．2∶3
B．8∶3
C．6∶3
D．3∶2
解析：反应中NH3并没有全部被氧化，根据生成N2的量可知被氧化的NH3的量占NH3总量的，被氧化的NH3与被还原的Cl2的物质的量之比为2∶3，故选A。
答案：A
4．(2019·高考北京卷)下列除杂试剂选用正确且除杂过程不涉及氧化还原反应的是(　　)
物质(括号内为杂质)
除杂试剂
A
FeCl2溶液(FeCl3)
Fe粉
B
NaCl溶液(MgCl2)
NaOH溶液、稀HCl
C
Cl2(HCl)
H2O、浓H2SO4
D
NO(NO2)
H2O、无水CaCl2
解析：A错：除杂时发生的反应为Fe＋2FeCl3===3FeCl2，该反应属于氧化还原反应。B对：除杂时发生的反应为MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl、NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，上述两个反应均不属于氧化还原反应。C错：Cl2能溶于水且发生反应Cl2＋H2O?HCl＋HClO，除杂试剂选用错误。D错：除杂时发生的反应为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，该反应为氧化还原反应。
答案：B
5．(2019·高考全国卷Ⅲ)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为＋2、＋3、＋4。当x＝y＝时，z＝________。
解析：根据化合物中各元素化合价代数和为0的原则，求得z＝。
答案：
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-第5讲　氧化还原反应方程式的配平及计算
【课标要求】　1.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。2.能利用得失电子守恒原理进行相关计算。
考点1　氧化还原反应方程式的配平
1．氧化还原方程式配平的基本原则
2．氧化还原方程式配平的一般步骤
[示例]　配平化学方程式：
H2S＋HNO3―→S↓＋NO↑＋H2O
第一步：标变价，H2＋HO3―→↓＋O↑＋H2O
第三步：求总数，从而确定氧化剂(或还原产物)和还原剂(或氧化产物)的化学计量数。
　　　　
故H2S的化学计量数为3，NO的化学计量数为2。
第四步：配系数，先配平变价元素，再利用原子守恒配平其他元素。
3H2S＋2HNO3===3S↓＋2NO↑＋4H2O
第五步：查守恒，其他原子在配平时相等，最后利用O原子守恒来进行验证。
题组一　正向配平
答案：(1)4　1　1　1　2　(2)5　1　3　3　3　3
(3)2　16　10　2　5　8
题组二　逆向配平
答案：(1)3　6　2　1　3　(2)2　9　3　3　5
题组三　缺项配平
3．(1)____MnO＋____H2O2＋____===____Mn2＋＋____O2↑＋____H2O
(2)某高温还原法制备新型陶瓷氮化铝(AlN)的反应体系中的物质有：Al2O3、C、N2、AlN、CO。
请将AlN之外的反应物与生成物分别填入以下空格内，并配平。
＋＋===AlN＋
解析：(2)根据氮元素、碳元素的化合价变化，N2是氧化剂，C是还原剂，AlN为还原产物，CO为氧化产物。
答案：(1)2　5　6H＋　2　5　8　(2)Al2O3　3C　N2　2　3CO
[归纳提升]
补项原则
条件
补项原则
酸性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H＋，少O(氧)补H2O(水)
碱性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水)，少O(氧)补OH－
　四步模型法书写信息型氧化还原方程式
　“四步法”突破新情景下氧化还原反应方程式的书写
[典例1]　写出MnO2在酸性条件下与NaHSO3溶液反应的离子方程式。
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析]　第1步：MnO2＋HSO―→Mn2＋＋SO
第2步：Mn降低2价，S升高2价，故在MnO2、HSO前的系数均为1：
MnO2＋HSO―→Mn2＋＋SO
第3步：方程式左边带1个负电荷，右边不带电荷，溶液显酸性，故在方程式左边添加1个H＋使电荷守恒：MnO2＋HSO＋H＋―→Mn2＋＋SO
第4步：根据原子守恒在方程式右边加1个H2O：MnO2＋HSO＋H＋===Mn2＋＋SO＋H2O
[答案]　MnO2＋HSO＋H＋===Mn2＋＋SO＋H2O
[典例2]　高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。Fe(OH)3和KClO在强碱性条件下反应可以制取K2FeO4，写出其反应的离子方程式________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析]　第1步：Fe(OH)3＋ClO－―→FeO＋Cl－
第2步：Cl降低2价，Fe升高3价，故在Fe(OH)3、ClO－前的系数分别为2、3：
2Fe(OH)3＋3ClO－―→2FeO＋3Cl－
第3步：方程式左边带3个负电荷，右边带7个负电荷，溶液显碱性，故在方程式左边添加4个OH－使电荷守恒：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－―→2FeO＋3Cl－
第4步：根据原子守恒在方程式右边加5个H2O：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O
[答案]　2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O
[考能突破练]
1．按要求完成下列方程式。
(1)已知在酸性介质中FeSO4能将＋6价铬还原成＋3价铬。写出Cr2O与FeSO4溶液在酸性条件下反应的离子方程式：__________________________________。
(2)用NaClO?NaOH溶液氧化AgNO3，制得高纯度的纳米级Ag2O2。写出该反应的离子方程式___________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)KMnO4氧化废水中Mn2＋生成MnO2的离子方程式为_________________________
___________________________________________________________________。
(4)温度高于200
℃时，硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体(其体积比为4∶1)，该反应的化学方程式：________________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(5)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2。生产中溶液需保持弱碱性。在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，反应的离子方程式：___________________________________
___________________________________________________________________。
(6)生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na2SO4)—碳粉还原法，若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO2，写出煅烧时发生反应的化学方程式：_____________________
_________________________________________________________________。
(7)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液，将废液中的I2还原为I－，其离子方程式：___________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(8)H3PO2的工业制法：将白磷(P4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2，后者再与H2SO4反应。写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式：___________
___________________________________________________________________。
答案：(1)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
(2)2Ag＋＋ClO－＋2OH－===Ag2O2↓＋Cl－＋H2O
(3)3Mn2＋＋2MnO＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋
(4)4Al(NO3)312NO2↑＋3O2↑＋2Al2O3
(5)3NO＋2H＋===NO＋2NO↑＋H2O
(6)3Na2SO4＋8C3Na2S＋4CO↑＋4CO2↑
(7)SO＋I2＋H2O===2I－＋SO＋2H＋
(8)2P4＋3Ba(OH)2＋6H2O===3Ba(H2PO2)2＋2PH3↑
2．SCR(选择性催化还原)工作原理：
(1)尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2，该反应的化学方程式：_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)反应器中NH3还原NO2的化学方程式：_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案：(1)CO(NH2)2＋H2OCO2↑＋2NH3↑
(2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O
3．(1)利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下：
Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。该法工艺原理示意图如下。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2。发生器中生成ClO2的化学方程式为______________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。
如图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式：_________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案：(1)2Co(OH)3＋SO＋4H＋===2Co2＋＋SO＋5H2O
(2)2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O
(3)4Fe＋NO＋10H＋===4Fe2＋＋NH＋3H2O
4．工业制备PH3的流程如图所示。
(1)黄磷和烧碱溶液反应的化学方程式为_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________，
次磷酸属于________(填“一”“二”或“三”)元酸。
(2)若起始时有1
mol
P4参加反应，则整个工业流程中共生成________mol
PH3(不考虑产物的损失)。
答案：(1)P4＋3NaOH＋3H2O===PH3↑＋3NaH2PO2　一　(2)2.5
考点2　氧化还原反应的计算方法——电子守恒法
1．对于氧化还原反应的计算，要根据氧化还原反应的实质——反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等，即得失电子守恒。利用守恒思想，可以抛开多步的反应过程，可不写化学方程式，不追究中间反应过程，只要把物质分为初态和终态，从得电子与失电子两个方面进行整体思维，便可迅速获得正确结果。
2．守恒法解题的思维流程
(1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
(2)找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)。
(3)根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)。
题组一　两元素之间得失电子守恒问题
1．24
mL浓度为0.05
mol·L－1的Na2SO3溶液恰好与20
mL浓度为0.02
mol·L－1的K2Cr2O7溶液完全反应。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化为Na2SO4，则元素Cr在还原产物中的化合价为(　　)
A．＋2　　　　　　　　　
B．＋3
C．＋4
D．＋5
解析：题目中指出被还原的元素是Cr，则得电子的物质必是K2Cr2O7，失电子的物质一定是Na2SO3，其中S元素的化合价从＋4→＋6；而Cr元素的化合价将从＋6→＋n(设＋n为生成物中Cr元素的化合价)，根据得失电子数目相等，有0.024
L×0.05
mol·L－1×(6－4)＝0.02
L×0.02
mol·L－1×2×(6－n)，解得n＝3。
答案：B
2．联氨(又称肼，N2H4，无色液体)可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀。理论上1
kg的联氨可除去水中溶解的O2________kg；与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比，联氨的优点是______________________________________
__________________________________________________________________。
解析：N2H4吸收O2时的化学方程式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，由化学方程式可知参加反应的N2H4和O2的质量相等，故1
kg
N2H4理论上可除去水中溶解的O2
1
kg。Na2SO3吸收O2生成Na2SO4：2Na2SO3＋O2===2Na2SO4，两者相比较，N2H4的用量少，且不产生其他杂质。
答案：1　N2H4的用量少，不产生其他杂质(产物为N2和H2O，而Na2SO3产生Na2SO4)
题组二　多元素之间得失电子守恒问题
3．在反应3BrF3＋5H2O===9HF＋Br2＋HBrO3＋O2↑中，若有5
mol
H2O参加反应，被水还原的溴元素为(　　)
A．1
mol
B．
mol
C．
mol
D．2
mol
解析：设被水还原的溴元素(BrF3)的物质的量为x，5
mol
H2O参加反应，失去电子4
mol，根据电子守恒得：3x＝4
mol，x＝
mol。
答案：C
4．在P＋CuSO4＋H2O―→Cu3P＋H3PO4＋H2SO4(未配平)的反应中，7.5
mol
CuSO4可氧化P的物质的量为________
mol。生成1
mol
Cu3P时，参加反应的P的物质的量为________mol。
解析：设7.5
mol
CuSO4氧化P的物质的量为x，生成1
mol
Cu3P时，被氧化的P的物质的量为y。
根据得失电子守恒得：7.5
mol×(2－1)＝x×(5－0)，解得x＝1.5
mol。
1
mol×3×(2－1)＋[1
mol×(0－3)]＝y×(5－0)，解得y＝1.2
mol。
所以参加反应的P的物质的量为1.2
mol＋1
mol＝2.2
mol。
答案：1.5　2.2
[归纳提升]
应用得失电子守恒解题的一般步骤
1．一找物质
找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
2．二定得失
确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中的原子个数)。
3．三列关系
根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出关系式。n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值
题组三　多步反应得失电子守恒问题
　有的试题反应过程多，涉及的氧化还原反应也多，数量关系较为复杂，若用常规方法求解比较困难，若抓住失电子总数等于得电子总数这一关系，则解题就变得很简单。解这类试题时，注意不要遗漏某个氧化还原反应，要理清具体的反应过程，分析在整个反应过程中化合价发生变化的元素得电子数目和失电子数目。
5．14
g铜银合金与足量的某浓度的硝酸反应，将放出的气体与1.12
L(标准状况下)氧气混合，通入水中恰好全部被吸收，则合金中铜的质量为(　　)
A．9.6
g
B．6.4
g
C．3.2
g
D．1.6
g
解析：根据得失电子守恒规律可直接找出已知量(O2)与未知量(Cu、Ag)之间的物质的量关系。HNO3中的元素相当于电子的“二传手”，先得到Cu、Ag失去的电子，再传给O2，最后恢复原貌，Cu、Ag失去的电子最终传给了O2，所以根据得失电子守恒规律，得×2＋＝×4，解得：m(Cu)＝3.2
g。
答案：C
6．U常见化合价有＋4价和＋6价，硝酸铀酰[UO2(NO3)2]加热可发生如下分解：UO2(NO3)2―→UxOy＋NO2↑＋O2↑(未配平)，将气体产物收集于试管中并倒扣于盛水的水槽中，气体全部被吸收，水充满试管。则生成的铀的氧化物化学式是(　　)
A．UO2
B．2UO2·UO3
C．UO3
D．UO2·2UO3
解析：气体被吸收，说明二氧化氮、氧气和水发生的反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，所以二氧化氮和氧气的计量数之比是4∶1，根据氧化还原反应中得失电子数相等知，U元素的化合价不变，所以生成物是UO3，故选C。
答案：C
1．(2020·高考全国卷Ⅱ节选)(1)Cl2O为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制的HgO和Cl2反应来制备，该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物质的反应)。上述制备Cl2O的化学方程式为_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)ClO2常温下为黄色气体，易溶于水，其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡腾片”，能快速溶于水，溢出大量气泡，得到ClO2溶液。上述过程中，生成ClO2的反应属于歧化反应，每生成1
mol
ClO2消耗NaClO2的量为________mol；产生“气泡”的化学方程式为____
___________________________________________________________________。
(3)“84消毒液”的有效成分为NaClO，不可与酸性清洁剂混用的原因是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(用离子方程式表示)。工业上是将氯气通入30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液，若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%，则生产1
000
kg该溶液需消耗氯气的质量为________kg(保留整数)。
解析：(1)由新制的HgO和Cl2反应制备Cl2O，由于该反应为歧化反应，所以只有氯元素的化合价发生变化，由0价变为＋1价和－1价，所以反应的化学方程式为2Cl2＋HgO===HgCl2＋Cl2O。(2)由题意知，在NaClO2生成ClO2的过程中，发生歧化反应，NaClO2既是氧化剂，又是还原剂，4NaO24O2，NaO2Na，每生成4
mol
ClO2，需消耗5
mol
NaClO2，所以每生成1
mol
ClO2，需消耗
mol(即1.25
mol)NaClO2。产生的气泡的成分为CO2，反应的化学方程式为NaHCO3＋NaHSO4===CO2↑＋Na2SO4＋H2O。(3)“84消毒液”遇到酸性清洁剂能发生氧化还原反应：ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O，Cl2有毒，故“84消毒液”不能和酸性清洁剂混用。1
000
kg溶液中NaOH溶液的质量为m(NaOH)＝1
000
kg×1%＝10
kg，设反应中消耗Cl2的质量为x
kg，则：
2NaOH　＋　Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
80
71
x
kg
x
kg
需要NaOH溶液的质量为÷30%＝kg。溶液的质量＝NaOH溶液的质量＋Cl2的质量，1
000
kg＝kg＋x
kg，解得x≈203。
答案：(1)2Cl2＋HgO===HgCl2＋Cl2O　(2)1.25　NaHCO3＋NaHSO4===CO2↑＋Na2SO4＋H2O
(3)ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O　203
2．(2020·高考全国卷Ⅲ节选)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
金属离子
Ni2＋
Al3＋
Fe3＋
Fe2＋
开始沉淀时
(c＝0.01
mol·L－1)的pH
7.2
3.7
2.2
7.5
沉淀完全时
(c＝1.0×10－5
mol·L－1)的pH
8.7
4.7
3.2
9.0
回答下列问题：
(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是____________________________________________________________________。
为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式_____________________________________________________________。
(2)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式_____________________________________。
解析：(1)因为废镍催化剂表面沾有油脂，所以“碱浸”的目的是除去油脂，同时还可以溶解催化剂中混有的铝及氧化铝杂质。滤液①中存在的金属元素只有铝元素，铝元素以[Al(OH)4]－(AlO)的形式存在，当加酸调到中性时，发生反应的离子方程式为[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O或AlO＋H2O＋H＋===Al(OH)3↓。
(2)根据信息书写反应方程式，反应物为Ni2＋、ClO－、OH－，产物为NiOOH、Cl－和H2O，利用得失电子守恒和电荷守恒书写反应的离子方程式：2Ni2＋＋ClO－＋4OH－===2NiOOH↓＋Cl－＋H2O。
答案：(1)除去油脂、溶解铝及其氧化物
[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O或AlO＋H2O＋H＋===Al(OH)3↓
(2)2Ni2＋＋ClO－＋4OH－===2NiOOH↓＋Cl－＋H2O
3．(2019·高考全国卷Ⅱ)以重晶石(BaSO4)为原料，可按如图工艺生产立德粉：
在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为___________________________________________________________________。
解析：由流程图中的原料重晶石和焦炭粉经回转炉、浸出槽后得到净化的BaS溶液，可判断重晶石(BaSO4)与焦炭粉反应生成BaS和有毒气体CO，根据电子守恒法可配平氧化还原反应方程式：BaSO4＋4CBaS＋4CO↑；CO与水蒸气反应得到的清洁能源气体为H2，另一种产物为CO2，则CO与水蒸气反应的化学方程式为CO＋H2O===CO2＋H2。
答案：BaSO4＋4CBaS＋4CO↑　CO＋H2O===CO2＋H2
4．(2019·高考全国卷Ⅲ)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如图所示。回答下列问题：
(1)“滤渣1”含有S和________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式：_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是__________________________________________________。
解析：(1)硫化锰矿及二氧化锰粉末中加入硫酸后，发生氧化还原反应：MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O，故“滤渣1”的主要成分为S和SiO2(不溶性硅酸盐)。
(2)Fe2＋沉淀完全时，Mn2＋已经开始沉淀，故加入MnO2是为了将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，便于除去。
答案：(1)SiO2(不溶性硅酸盐)　MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O　(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋
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-第7讲　离子共存　离子的检验和推断
【课标要求】　1.应用离子反应发生的条件，正确判断常见离子在溶液中能否大量共存。2.利用离子的特征反应，能鉴别常见离子以及进行综合推断。
考点1　离子共存
1．离子共存的本质
几种离子在同一溶液中能大量共存，就是指离子之间不发生任何反应；若离子之间能发生反应，则不能大量共存。
2．判断离子能否大量共存的“四个要点”
判断多种离子能否大量共存于同一溶液中，归纳起来就是：一色、二性、三特殊、四反应。
(1)一色——溶液颜色。
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－及弱酸根阴离子(如CO、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＋、Fe3＋等)不能大量存在。
(3)三特殊——三种特殊情况：
①AlO与HCO不能大量共存：AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO。
②“NO＋H＋”组合具有强氧化性，能与S2－、Fe2＋、I－、SO等还原性的离子因发生氧化还原反应而不能大量共存。
③NH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：
指离子间通常能发生的四种类型的反应，能相互反应的离子显然不能大量共存。
①复分解反应：如Ba2＋与SO，NH与OH－，H＋与CH3COO－等。
②氧化还原反应：如Fe3＋与I－、S2－，NO(H＋)与Fe2＋等。
③相互促进的水解反应：如Al3＋与CO、HCO或AlO等。
④络合反应：如Fe3＋与SCN－等。
　判断下列离子能否大量共存，共存的打“√”，不能共存的打“×”。
(1)水溶液中：Al3＋、Ca2＋、HCO、SO。(　　)
(2)水溶液中：Fe2＋、H＋、ClO－、Cl－。(　　)
(3)无色溶液中：Fe3＋、Cu2＋、NO、Cl－。(　　)
(4)1.0
mol·L－1的KNO3溶液：H＋、Fe2＋、Cl－、SO。(　　)
(5)常温下pH＝12的溶液：K＋、Na＋、CH3COO－、Br－。(　　)
(6)与铝反应产生大量氢气的溶液：Na＋、NH、CO、NO。(　　)
(7)c(K＋)答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×
1．指出下列离子组不能共存的原因。
(1)Na＋、OH－、SO、Fe3＋。______________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)K＋、Mg2＋、I－、ClO－。_________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)含有大量Fe3＋的溶液：Na＋、SCN－、Cl－、I－。
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(4)含有大量NO的溶液：H＋、Fe2＋、Cl－、SO。
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(5)常温下，pH＝12的溶液：K＋、Cl－、SO、SiO、Ca2＋。
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
答案：(1)Fe3＋与OH－反应生成沉淀　(2)I－能被ClO－氧化　(3)Fe3＋与SCN－发生络合反应，Fe3＋与I－发生氧化还原反应　(4)NO在酸性条件下能氧化Fe2＋　(5)Ca2＋与SO、SiO、OH－反应生成沉淀
2．常温下Fe3＋、Al3＋在pH＝7的溶液中能否存在？
________________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案：不能。二者只能存在于酸性溶液中，抑制Fe3＋、Al3＋的水解
题组一　题干中有限制条件的离子共存
1．下列各组离子在溶液中因发生复分解反应而不能大量共存的是________(填序号)。
①Na＋、H＋、CH3COO－、OH－
②Ba2＋、Na＋、CO、NO
③Na＋、HCO、H＋、NO
④Al3＋、Fe3＋、NO、SO
⑤K＋、Na＋、AlO、NO
⑥Na＋、H＋、Cl－、OH－
⑦Cu2＋、Fe2＋、Cl－、SO
⑧K＋、Na＋、SiO、NO
答案：①②③⑥
2．下列各组离子在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存的是________(填序号)。
①H3O＋、NO、Fe2＋、Na＋
②Na＋、Fe3＋、I－、Cl－
③H＋、S2－、SO、SO
④SO、NO、Na＋、H＋
⑤I－、ClO－、K＋、H＋
⑥Fe3＋、Ca2＋、H＋、NO
答案：①②③⑤
3．下列各组离子因水解相互促进而不能大量共存的是________(填序号)。
①Al3＋、HCO、Cl－、K＋
②Al3＋、SiO、Na＋、Cl－
③Fe3＋、NH、SO、S2－
④Fe3＋、Cl－、Na＋、CO
⑤Al3＋、Fe3＋、SCN－、Cl－
⑥Na＋、Al3＋、NO、AlO
⑦Na＋、Ca2＋、HCO、HSO
⑧S2O、Na＋、H＋、SO
⑨Na＋、Al3＋、SO、S2－
答案：①②④⑥⑨
题组二　选项中有限制条件的离子共存
4．(2021·南京模拟)常温下，下列各组离子在指定条件下能大量共存的是(　　)
A．无色溶液中：K＋、H＋、I－、MnO
B．c(H＋)＝1×10－3mol·L－1的溶液中：Cl－、Al3＋、NH、Na＋
C．含Na2S的水溶液中：H＋、NO、NH、SO
D．能使酚酞变红的溶液中：Na＋、Cu2＋、CO、NO
解析：A.MnO为紫色，不能存在于无色溶液中，且H＋、I－、MnO离子间会发生氧化还原反应，在溶液中不能大量共存，故A不符合题意；B.常温下，中性溶液中c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－7mol·L－1，c(H＋)＝1×10－3mol·L－1的溶液中显酸性，酸性溶液中：Cl－、Al3＋、NH、Na＋离子间不发生化学反应，在溶液中可以大量共存，故B符合题意；C.Na2S、H＋、NO之间发生氧化还原反应，且Na2S、SO、H＋也会发生氧化还原反应，在溶液中不能大量共存，故C不符合题意；D.能使酚酞变红的溶液显碱性，碱性条件下不能存在大量的Cu2＋，因为会生成氢氧化铜沉淀，Cu2＋、CO也会生成沉淀，在溶液中不能大量共存，故D不符合题意。
答案：B
5．(双选)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．无色透明的溶液中：Fe3＋、Mg2＋、SCN－、Cl－
B．＝1×10－12的溶液中：K＋、Na＋、CO、NO
C．酸性溶液中：SO、Mg2＋、Cl－、Na＋
D．与铝粉反应放出H2的无色溶液中：NO、NH、Na＋、SO
解析：A.Fe3＋与SCN－会反应产生Fe(SCN)3，使溶液变为血红色，且Fe3＋显黄色，A不符合题意；B.
＝1×10－12的溶液显碱性，含有大量的OH－，OH－与选项中的离子之间不能发生任何反应，可以大量共存，B符合题意；C.酸性溶液中含有大量H＋，H＋与其他离子不反应，能大量共存，C符合题意；D.与铝粉反应放出H2的无色溶液可能显酸性，也可能显碱性。在酸性溶液中，H＋与NO起HNO3的作用，表现强氧化性，与Al反应不能产生氢气；在碱性溶液中，OH－与NH会反应产生NH3·H2O，不能大量共存，D不符合题意。
答案：BC
[归纳提升]
警惕关键词“一定”还是“可能”
(1)抓住关键词语
解答离子共存类试题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)理解两大条件
若溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性时，“可能大量共存”的含义是在两种条件下只要有一种能大量共存即符合题目要求。“一定大量共存”的含义是两种条件下离子均能大量共存才符合题目要求。
6．下列各组离子在指定的溶液中，能大量共存的是______(填序号)。
①含有大量Fe3＋的溶液：Na＋、SCN－、Cl－、I－
②含有大量NO的溶液：H＋、Fe2＋、Cl－、SO
③常温下，pH＝12的溶液：K＋、Cl－、SO
④c(H＋)＝0.1
mol·L－1的溶液：Na＋、NH、SO、S2O
⑤使pH试纸显蓝色的溶液：Cu2＋、NO、Fe3＋、SO
⑥与铝粉反应放出H2的无色溶液：NO、Al3＋、Na＋、SO
⑦使红色石蕊试纸变蓝的溶液：SO、CO、Na＋、K＋
⑧常温下＝1×10－12的溶液：K＋、AlO、CO、Na＋
⑨中性溶液：Fe3＋、Al3＋、NO、SO
⑩使甲基橙变红色的溶液：Mg2＋、K＋、SO、SO
?使酚酞变红色的溶液：Na＋、Cu2＋、Fe2＋、NO
答案：③⑦⑧
[归纳提升]
警惕溶液的酸碱性
(1)常见表示溶液呈酸性的表述
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；④与镁粉反应放出氢气的溶液；⑤c(OH－)＝1×10－14
mol·L－1的溶液。
(2)常见表示溶液呈碱性的表述
①常温下pH＝14的溶液；②使pH试纸变蓝的溶液；③使酚酞溶液变红的溶液；④c(H＋)＝1×10－14
mol·L－1的溶液。
(3)常见表示溶液既能呈酸性也能呈碱性的表述
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。
考点2　离子的检验
授课提示：对应学生用书第34页
1．常见离子的检验方法
(1)沉淀法
离子
试剂
现象
注意
Cl－Br－I－
AgNO3溶液和稀HNO3
AgCl(白色)、AgBr(淡黄色)、AgI(黄色)
SO
稀盐酸和BaCl2溶液
白色沉淀
先用稀盐酸酸化
Fe2＋
K3[Fe(CN)6]溶液
蓝色沉淀
NaOH溶液
白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀
Fe3＋
NaOH溶液
红褐色沉淀
(2)气体法
离子
试剂
现象
注意
NH
浓NaOH溶液和湿润的红色石蕊试纸
产生有刺激性气味的气体，且气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色
要加热
CO
CaCl2溶液、稀盐酸和石灰水
加入CaCl2溶液产生白色沉淀，再加盐酸产生气体使石灰水变浑浊
SO
BaCl2溶液、稀盐酸和品红溶液
加入BaCl2溶液产生白色沉淀，再加稀盐酸产生有刺激性气味的气体，且气体能使品红溶液褪色
(3)显色法
离子
试剂
现象
注意
I－
氯水(少量)和CCl4
下层为紫色
Fe2＋
KSCN溶液和氯水
先是无现象，滴加氯水后变红色
先加KSCN溶液，无变化，再加氯水
Fe3＋
KSCN溶液
红色
苯酚溶液
紫色
Na＋、K＋
Pt(Fe)丝和稀盐酸
火焰分别呈黄色、紫色
K＋要透过蓝色钴玻璃观察焰色
2.排除三种离子检验的“干扰”
(1)SO的检验
①检验方法
②排除干扰
Ag＋的干扰
先用盐酸酸化，能防止Ag＋干扰
CO、SO的干扰
因为BaCO3、BaSO3也是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀不同的是这些沉淀能溶于盐酸中，因此检验SO时，必须用盐酸酸化(不能用HNO3、H2SO4酸化)
(2)CO的检验
①检验方法
②排除干扰
HCO、HSO的干扰
若被检液中不含CO而含有HCO(或HSO
)，则加入CaCl2(或BaCl2)溶液时不会产生白色沉淀，故可用BaCl2(或CaCl2)溶液排除干扰
SO的干扰
因为CaSO3与CaCO3一样，也是白色沉淀，且CaSO3也能与盐酸反应产生使澄清石灰水变浑浊的气体(SO2)，但SO2是有刺激性气味的气体，故可用无色无味来排除SO的干扰
(3)Fe2＋的检验
①溶液中只含Fe2＋：可用KSCN溶液和氯水检验，不考虑干扰问题。
②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＋形成干扰。
③溶液中含有Fe2＋、Fe3＋、Cl－时，加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，生成蓝色沉淀，不能用酸性KMnO4溶液，原因是Cl－有还原性，也能使酸性KMnO4溶液褪色，形成干扰。
　(1)加入稀盐酸酸化的BaCl2溶液，出现白色沉淀，则溶液中可能有SO或Ag＋。(　　)
(2)加入盐酸，产生白色沉淀，滴加硝酸白色沉淀不溶解，则溶液中有Ag＋。(　　)
(3)加入CaCl2溶液，有白色沉淀生成，溶液中一定存在CO。(　　)
(4)滴入硝酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀，溶液中一定存在SO。(　　)
(5)滴加KSCN溶液无现象，将所得溶液加入饱和氯水中，溶液变为红色，则溶液中一定存在Fe2＋。(　　)
(6)某溶液的焰色反应呈黄色，则溶液中一定有钠元素，不能确定是否有钾元素。(　　)
(7)无色溶液加入CCl4无现象，滴加氯水后CCl4层呈紫红色，则溶液中一定存在I－。(　　)
答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√　(7)√
　在多种离子同时存在的溶液中，检验某些离子时要注意检验顺序。某溶液中存在下列两种阴离子时，应如何检验两种离子同时存在？
(1)Cl－、SO：_____________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)OH－、CO：_____________________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案：(1)先用硝酸钡溶液和稀硝酸检验SO，加足量硝酸钡除去SO后，再取上层清液或滤液用硝酸银溶液检验Cl－
(2)先用氯化钡检验CO，加足量氯化钡除去CO后，再取上层清液或滤液用酚酞试液检验OH－
1．化学实验中常将溶液或试剂进行酸化，下列酸化处理的措施正确的是(　　)
A．检验某溶液中是否含有SO时，用HNO3酸化后再加BaCl2溶液
B．为提高KMnO4溶液的氧化能力，用盐酸酸化KMnO4溶液
C.检验某溶液是否含有Fe3＋时，用HNO3酸化后，加KSCN溶液
D．检验某溶液中是否含有SO时，用盐酸酸化后，加BaCl2溶液
答案：D
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
有刺激性气味的气体产生
原溶液中有SO
C
用洁净铂丝蘸取溶液进行焰色反应
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，将湿润红色石蕊试纸置于试管口
试纸不变蓝
原溶液中无NH
解析：A项加入BaCl2溶液得到白色沉淀，原溶液中可能含有SO或SO或Ag＋；B项HSO也有同样的现象；C项观察钾的焰色反应应透过蓝色钴玻璃，排除钠的干扰；D项检验NH应加入浓NaOH溶液，且需要加热。
答案：C
3．为了探究AgNO3的氧化性，某化学兴趣小组设计了如下实验：
将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中，一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物，将溶液中的Ag＋除尽后，进行了如下实验，可选用试剂：KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。
请完成下表：
操作
现象
结论
取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入KSCN溶液，振荡
________
存在Fe3＋
取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入________，振荡
________
存在Fe2＋
【实验结论】
Fe的氧化产物为Fe2＋和Fe3＋。
解析：Fe3＋遇KSCN溶液，溶液变血红色。由于氯水与Fe2＋反应，现象不明显，应直接用K3[Fe(CN)6]溶液检验，若有蓝色沉淀出现，则证明Fe2＋存在，否则不存在。
答案：溶液呈红色　K3[Fe(CN)6]溶液　产生蓝色沉淀
[归纳提升]
离子检验实验操作的规范答题
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)
?
现象描述(①溶液由……变为……，②有……生成，③没有……)
?
得出结论(如“若……说明……，若……说明……”)
考点3　坚持“四项基本原则”破解离子推断题
(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：在肯定某些离子的同时，结合离子共存规律，否定一些离子的存在。
(3)电中性原则：溶液呈电中性，一定既有阳离子，又有阴离子，且溶液中正电荷总数与负电荷总数相等(这一原则可帮助我们确定一些隐含的离子)。
(4)进出性原则：通常是在实验过程中使用，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。
题组一　定性推断
1．某溶液中可能存在Br－、CO、SO、Al3＋、I－、Mg2＋、Na＋等7种离子中的某几种。现取该溶液进行实验，得到如下现象：
①向溶液中滴加足量氯水后，溶液变橙色，且有无色气泡冒出；②向所得橙色溶液中加入足量BaCl2溶液，无沉淀生成；③向所得溶液中继续滴加淀粉溶液，溶液不变蓝色。已知：5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3
据此可以判断：该溶液肯定不存在的离子组是(　　)
A．Al3＋、Mg2＋、SO　　　
B．Mg2＋、CO、I－
C．Al3＋、SO、I－
D．Al3＋、Br－、SO
解析：根据①溶液中有Br－和CO，根据离子共存原则，不存在Al3＋、Mg2＋；根据②溶液中无SO；根据③不能确定是否含有I－，因为在①中氯水可能把I－氧化成IO，致使溶液不变蓝色。
答案：A
2．有M、N两种溶液，经测定这两种溶液中含有下列12种离子：Al3＋、Cl－、Na＋、K＋、NO、OH－、Fe2＋、AlO、CO、NH、SO、H＋。
(1)完成下列表格中实验①的结论和实验②的实验内容以及现象：
实验内容以及现象
结论
①取少量N溶液滴加足量的硝酸钡溶液，无沉淀产生
___________________
___________________
②______________________
确定M溶液中含有Na＋，不含K＋
③用pH试纸检测M溶液，pH试纸呈蓝色
(2)根据(1)中的实验回答：
NO存在于________溶液中，理由是_____________________________________
___________________________________________________________________；
Cl－存在于________溶液中，理由是_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)根据(1)中的实验确定，M溶液中含有的离子为_______________________。
答案：(1)①N溶液中不含CO、SO(或M溶液中一定含有CO、SO)
②取M溶液进行焰色反应，焰色为黄色，再透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色，不呈紫色
(2)M　N溶液中含有H＋、Fe2＋、Al3＋、NH、K＋，由于N溶液为酸性，又含有Fe2＋，所以N溶液中不含NO
N　根据溶液呈电中性原则，可以确定Cl－存在于N溶液中
(3)OH－、AlO、CO、SO、Na＋、NO
题组二　定性、定量结合推断
3．某溶液可能含有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：根据加入过量NaOH溶液，加热，得到0.02
mol气体，说明有NH，物质的量为0.02
mol，同时产生红褐色沉淀，说明有Fe3＋，而且为0.02
mol，则没有CO；根据不溶于盐酸的4.66
g沉淀，说明有SO，且为0.02
mol，则根据电荷守恒可知一定有Cl－，至少有0.04
mol，B正确。
答案：B
4．(2021·福建省福州月考)今有一混合物的溶液，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物是否一定含有Cl－？________(填“是”或“否”)，理由是__________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)由第二份进行的实验可知混合物中应含有________离子，其物质的量浓度为___________________________________________________________________。
(3)由第三份进行的实验可知12.54
g沉淀的成分为________。形成该沉淀的原混合物中各离子的物质的量分别______________________________________。
(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__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
解析：第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生，与AgNO3溶液有沉淀产生的离子有：Cl－、CO、SO；加足量NaOH溶液加热产生气体，该气体是氨气，故一定含有NH，并且物质的量为0.08
mol；不溶于盐酸的沉淀4.66
g为硫酸钡，物质的量为＝0.02
mol；12.54
g沉淀是硫酸钡和碳酸钡的混合物，碳酸钡的质量为12.54
g－4.66
g＝7.88
g，碳酸钡的物质的量为＝0.04
mol，故原溶液中一定存在CO、SO，则一定没有Ca2＋、Ba2＋；再根据电荷守恒，n(NH)＝0.08
mol；2c(CO)＋2c(SO)＝0.12
mol，正电荷总物质的量小于负电荷总物质的量，故原溶液中一定有K＋，至少为0.04
mol；综合以上可以得出，一定存在的离子有：NH、K＋、SO、CO，一定没有的离子为Ca2＋、Ba2＋，可能存在Cl－；据此进行解答。
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　(4)能
c(K＋)≥0.04
mol·L－1
[归纳提升]
电荷守恒在离子反应定量推断试题中的应用
解与离子反应有关的定量推断类试题，需要掌握定量推断最后一种离子存在的方法：如果多种离子共存，且只有一种离子的物质的量未知，可以用电荷守恒来确定最后一种离子是否存在，即阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数。
1．(2020·高考江苏卷)常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是
(　　)
A．0.1
mol·L－1氨水溶液：Na＋、K＋、OH－、NO
B．0.1
mol·L－1盐酸溶液：Na＋、K＋、SO、SiO
C．0.1
mol·
L－1
KMnO4溶液：NH、Na＋、NO、I－
D．0.1
mol·L－1
AgNO3溶液：NH、Mg2＋、Cl－、SO
解析：A项，氨水与各离子以及各离子之间均不发生反应，能大量共存。B项，H＋和SiO可以结合生成H2SiO3沉淀，不能大量共存。C项，MnO具有氧化性，与I－之间发生氧化还原反应，不能大量共存。D项，Ag＋与Cl－、SO因生成沉淀而不能大量共存。
答案：A
2．(2020·新高考天津卷)检验下列物质所选用的试剂正确的是(　　)
待检验物质
所用试剂
A
海水中的碘元素
淀粉溶液
B
SO2气体
澄清石灰水
C
溶液中的Cu2＋
氨水
D
溶液中的NH
NaOH溶液，湿润的蓝色石蕊试纸
解析：淀粉遇碘单质才会变蓝，海水中的碘元素主要以离子形式存在，无法检验，A错误；SO2气体和CO2气体均可使澄清石灰水变浑浊，B错误；铜离子可以和氨水先形成氢氧化铜蓝色沉淀，再与氨水结合生成铜氨络合离子Cu(NH3)，可以检验，C正确；氨气可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，D错误。
答案：C
3．(2020·高考全国卷Ⅱ)某白色固体混合物由NaCl、KCl、MgSO4、CaCO3中的两种组成，进行如下实验：①混合物溶于水，得到澄清透明溶液；②做焰色反应，通过钴玻璃可观察到紫色；③向溶液中加碱，产生白色沉淀。根据实验现象可判断其组成为(　　)
A．KCl、NaCl　　　　　　
B．KCl、MgSO4
C．KCl、CaCO3
D．MgSO4、NaCl
解析：由信息①得到澄清透明溶液，可排除碳酸钙；由信息②焰色反应透过钴玻璃可观察到紫色，说明含有钾离子，可推测含有氯化钾。由信息③向溶液中加入碱产生白色沉淀，可推测含有硫酸镁，所以B正确。
答案：B
4．(2019·高考全国卷Ⅰ)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：
(1)在95
℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为___________________________________________________________________。
(2)“滤渣1”的主要成分有________________。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3＋离子，可选用的化学试剂是________。
(3)根据H3BO3的解离反应：H3BO3＋H2O?H＋＋B(OH)，Ka＝5.81×10－10，可判断H3BO3是________酸。
解析：(1)硼镁矿粉中加入(NH4)2SO4溶液反应生成NH3，氨气与碳酸氢铵溶液反应的化学方程式为NH4HCO3＋
NH3===(NH4)2CO3。(2)硼镁矿中的SiO2、Fe2O3、Al2O3与(NH4)2SO4溶液不反应，也不溶解，过滤后形成“滤渣1”。因为KSCN溶液遇Fe3＋变为红色，所以KSCN溶液常用于Fe3＋的检验。(3)根据题目信息中H3BO3的电离方程式和Ka的数值可知H3BO3为一元弱酸。
答案：(1)NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3
(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3　KSCN溶液
(3)一元弱
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