离子反应、离子共存问题能力透析
(四川省 仁寿县 第一中学 夏俊清 620500)
关键词: 离子反应、离子共存, 深度和广度,技巧和能力
溶液中的离子共存问题综合性较高,有些同学不清楚哪些离子之间能发生反应,哪些离子之间不会发生反应,易出现错误。近年来离子反应、离子不能大量共存的考查不仅在向深度和广度在进行,而且着重技巧和能力的考查.因此在复习中除要将基本问题弄清处外,还特别要注意题中隐含的不易察觉的信息。
离子不能大量共存的情况:
(1)同一溶液中若离子间符合下列任意一个条件就会发生离子反应,离子间便不能共存:
①结合生成难溶物质的离子不能大量共存,如Ag+ 与Cl-等;
②结合生成弱电解的离子不能大量共存,如H+ 与CH3COO-等;
③结合生成气体的离子不能大量共存,如H+ 与S2-等;
④发生氧化还原反应的离子不能大量共存,氧化性离子(如Fe3+、ClO-、MnO4-、NO3- 等)与还原性离子(如S2-、I-、SO32-、Fe2+等)
⑤发生双水解彻底的离子不能大量共存,如Al3+和S2-等;
⑥弱酸的酸式酸根离子不能与H+、OH- 共存,如 HCO3-和 H+、 OH- 及 HSO3- 和H+ 、 OH-等;
⑦结合生成络合物的离子不能大量共存:如Fe3+于SCN-;
(2) 附加隐含条件的情况:
①溶液为无色透明时,则溶液中肯定没有有色离子。常见有色离子是:
Fe2+(浅绿色) 、 Fe3+(棕黄色)、Cu2+(蓝色)、MnO4-(紫色)等;
②在题目中指出酸性溶液或碱性溶液,应在各待选答案中加入H+或 OH-考虑。
解决办法:
离子共存问题是久考不衰的题型。复习中要注意总结:
(1)常见的不溶物有哪些? (2)常见弱电解质有哪些?
(3)常见的气体有哪些? (4)氧化性离子有哪些?
(5)还原性离子有哪些? (6)易发生双水解的阳离子有哪些?
(7)易发生双水解的阴离子有哪些?(8)有色离子有哪些?
下面重点讨论几种组合情况:
一、对“H++Fe2++NO3-”组合及其综合考查:
例 1.有一澄清透明溶液,只可能含有大量H+、Fe3+、Fe2+、Al3+、AlO2-、CO32-、NO3-七种离子中的几种,向溶液中逐滴加入一定量1mol/L的NaOH溶液的过程中,开始没有沉淀,而后有沉淀,沉淀达最大量后继续滴加NaOH溶液沉淀部分消失.下列判断正确的是 ( )
A.一定不含Fe3+和Fe2+ B.一定含有Al3+,Fe3+、Fe2+至少含有一种或两种皆有
C.溶液可能含有NO3- D.一定含有Fe3+ ,但一定不含Fe2+
解析:“逐滴加入一定量1mol/L的NaOH溶液的过程中,开始没有沉淀”,说明溶液中存在H+,则没有AlO2-、CO32-;“后有沉淀,沉淀达最大量后继续滴加NaOH溶液沉淀部分消失”说明有Al3+;现在阴离子只有NO3-,所NO3-一定有,就没有Fe2+,因为4H++3Fe2++NO3-=3 Fe3++ NO↑+2H2O”“沉淀部分消失”说明有Fe3+ 。答案:D
练习:1,某种溶液仅含下表离子中的5种(不考虑水的电离与离子水解),且各种离子的物质的量均为1mol
阳离子 |
K+ Ba2+ Fe2+ Al3+ Fe3+ Mg2+ |
阴离子 |
OH- HCO3 - CO32- Cl- NO3- SO42- |
若向原溶液中加入足量的盐酸,有无色气体生成。经分析反应后溶液中阴离子的种类没有变化。
(1) 溶液中______(填“一定”、“一定不”、或“可能”)含有HCO3 -或CO32-,理由是_______;
(2) 原溶液中所含的阴离子为_________阳离子为____________;
(3) 向原溶液中加入足量的盐酸,有无色气体生成的离子反应方程式_____________;
(4) 若向原溶液中加入足量的氢氧化钠溶液。充分反应后将沉淀过滤、洗涤、干燥灼烧至恒重,得到固体质量为_______________克。
答案:(1)一定不 HCO3 –与CO32-均可与盐酸反应生成二氧化碳,造成阴离子种类有所变化;(2)Cl- 、NO3- 、SO42-;Fe2+ 、 Mg2+(3)4H++3Fe2++NO3-=3 Fe3++ NO↑+2H2O”(4)120g.
二、对“NO2-+ H+”组合及其综合考查:
反应生成的HNO2,它不稳定易分解为NO、NO2、H2O
例2.某钠盐溶液中可能含有NO2-、SO42-、SO32-、CO32-、Cl-、I-等阴离子。某同学取5份此溶液样品,分别进行了如下实验:
① 用pH计测得溶液pH大于7
②加入盐酸,产生有色刺激性气体
③加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀,且放出有色刺激性气体
④加足量BaCl2溶液,产生白色沉淀,该沉淀溶于稀硝酸且放出气体,将气体通入品红溶液,溶液不褪色。
⑤加足量BaCl2溶液,产生白色沉淀,在滤液中加入酸化的(NH4)2Fe(SO4)2溶液,再滴加KSCN溶液,显红色。该同学最终确定在上述六种离子中共含NO2-、CO32-、Cl-三种阴离子。
请分析,该同学只需要完成上述哪几个实验,即可得出此结论。
A. ①②④⑤ B.③④ C.③④⑤ D.②③⑤
解析:由①可知溶液中可能存在NO2-、SO32-、CO32-三弱根中的一种或两种或三种;由②产生“有色”刺激性气体,则存在NO2-;由③可知有NO2-、Cl-;由④有CO32-;由⑤存在有氧化性的离子即NO2-。所以由③和④即可确定。答案B:
三、对“Cu+H
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+NO
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”组合及其综合考查:
例3、现有五种可溶性物质A,B,C,D,E,它们所含的阴、阳离子互不相同,分别含有五种阳离子Na+、Al3+、Mg2+、Ba2+、Fe3+和五种阴离子Cl-、OH-、NO3-、CO32-、X中的一种。
(1)某同学通过比较分析,认为无需检验就可判断其中必有的两种物质是 和____________ (填化学式)。
(2)为了确定X, 现将(1)中的两种物质记为A和B,当C与B的溶液混合时,产生红褐色沉淀和无色无味气体;当C与A的溶液混合时产生棕灰色沉淀,向该沉淀中滴人稀HNO3,沉淀部分溶解,最后留有白色沉淀不再溶解。则:
①X为 (填字母代号) 。A.SO32- B.SO42- C.CH3COO- D.SiO32-
②A中的化学键类型为_____________________________ 。
③B的水溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序为______________________ (用离子符号表示)。
(3)将Cu投人到装有D溶液的试管中,Cu不溶解;再滴加稀H2SO4,Cu逐渐溶解,管口附近有红棕色气体出现。则物质D一定含有上述离子中的 (填相应的离子符号)。有关反应的离子方程式为: 。
解析:(1)OH- 能和Na+、Ba2+组成可溶的NaOH和 Ba(OH)2而CO32-只能和Na+组成Na2CO3,又阴、阳离子互不相同,所以两种物质是Ba(OH)2和Na2CO3;
(2)“C与B的溶液混合时,产生红褐色沉淀和无色无味气体”;说明 C中含有Fe3+,无色无味气体只能来自CO32-,所以B是Na2CO3,A是Ba(OH)2;“当C与A的溶液混合时产生棕灰色沉淀,向该沉淀中滴人稀HNO3,沉淀部分溶解,最后留有白色沉淀不再溶解”。说明有SO42-,Fe3+与SO32-不共存;
(3)“管口”附近有红棕色气体出现,说明先产生NO,后与空气中的氧气反应生成红棕色的NO2,所以有NO
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;
答案:(1)Na2CO3和Ba(OH)2
(2) ① B
②离子键、(极性)共价键
③
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(3)NO
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3Cu+8H
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+2NO
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=3Cu
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+2NO↑+4H
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O
四、对“Fe3+、Cu2+ 、NO3-等氧化性离子与I-等还原性离子的组合”及其综合考查:
例4、由几种盐溶于水中形成的一瓶澄清的溶液,其中可能含有NH4+、Na+、Mg2+、Ba2+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Cl-、Br-、I-、NO3-、CO32-、SO32-、SO42-中的几种。取该溶液进行以下实验:
(1)用pH试纸检验,pH试纸呈红色。排除 离子的存在。
(2)取出部分溶液,加入少量CCl4及几滴新制氯水,经振荡CCl4层呈紫红色。排除
离子存在。
(3)另取部分溶液,逐渐向其中加入NaOH溶液,使溶液从酸性逐渐变为碱性,在滴加过程中和滴加完毕后,均无沉淀产生。则可排除 离子的存在。
(4)另取部分上述碱性溶液,向其中加入Na2CO3溶液,有白色沉淀生成。证明
离子存在,又排除 离子存在。
(5)根据上述实验事实能否确定NH4+是否存在,若能,请简述理由 ,若不能,请简述检验它的方法 。
(6)原溶液一定存在的离子有 ,不能确定的离子有 。
解析:由(1)溶液呈酸性,排除CO32-、SO32-;由(2)说明有I-存在,排除NO3-、Fe3+、Cu2+,因为2I-+2Fe3+==I2+2Fe2+ 、2 Cu2++4I-==I2+2CuI↓、6I-+2NO3-+8H+=3I2+2NO↑+4H2O由(3)加入NaOH溶液,使溶液从酸性逐渐变为碱性,在滴加过程中和滴加完毕后,均无沉淀产生。则可排除Mg2+、Al3+、Cu2+离子的存在。由(4)可知有Ba2+存在,则无SO42-;由(5)因为溶液呈酸性,所以一定存在强酸弱碱盐,即一定存在NH4+。
答案:(1)CO32-、SO32-
(2)NO3-、Fe3+、Cu2+
(3)Mg2+、Al3+、Cu2+、Fe3+(也可不写Fe3+)
(4)Ba2+ SO42-
(5)能确定存在NH4+,因为溶液呈酸性,所以一定存在强酸弱碱盐,即一定存在NH4+
(6)NH4+、Ba2+、I- Na+、Cl-、Br-
五、对“S2-+SO32-+H+”组合及其综合考查:
例5、某无色溶液,其中有可能存在的离子如下:Na+、Ag+、Ba2+、Al3+、AlO2-、S2-、
CO32-、SO32-、SO42-。现取该溶液进行有关实验,实验结果如下所示:
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⑴沉淀甲是 ,生成甲的离子反应方程式为 。
⑵沉淀乙是 ,生成沉淀乙的离子反应方程式为 。
⑶沉淀丙是 ,用化学实验来确定其成分,方法为 。
⑷气体甲的成分有哪几种可能? 。
⑸综合上述信息,可以肯定存在的离子 。
解析:(1) 无色溶液中加入过量的HBr产生了淡黄色沉淀甲,在中学阶段淡黄色物质有S、AgBr、Na2O2等几种;如有AgBr,则排除S2-、CO32-、SO32-、SO42-等几种,而又要产生气体甲,这是不可能的,所以排除AgBr,而Na2O2在溶液中不存在。所以只能是S单质,则一定发生:2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O, 所以有S2-、SO32-,则排除Ag+、Ba2+、Al3+(2)溶液甲中加入过量NH4HCO3产生由白色沉淀乙,白色沉淀乙只能是Al(OH)3 ,所以有AlO2-;(3)在加入过量的Ba(OH)2生成白色沉淀丙,HCO3_+OH-=CO32-+H2O,所以沉淀丙是BaCO3,可能有BaSO4,取沉淀滴加HCl,看沉淀是否完全溶解。(4)气体甲可能是①H2S②SO2③H2S、CO2④SO2、CO2等几钟;(5)Na+、AlO2-、S2-、SO32-。
答案:(1)S,2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O (2)Al(OH)3 Al3++34HCO3-= Al(OH)3↓+3CO2↑(3) BaCO3,可能含有BaSO4,取沉淀滴加HCl,看沉淀是否完全溶解;(4)气体甲可能是①H2S②SO2③H2S、CO2④SO2、CO2(5)Na+、AlO2-、S2-、SO32-。
(此文发表在<理科考试研究>2013 5第62页上)