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- 2021-08-24 发布
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高考热点突破微课 3
离子的检验与推断
1.离子的检验题解题思维
根据离子性质不同而在实验中呈现的现象不同,可将其检验方法分为三种类型:
(1)生成沉淀:
如S的检验:先加稀盐酸,再加入BaCl2溶液,观察是否有白色沉淀生成;
X-(X=Cl、Br、I)的检验 ;先加稀硝酸,再加入AgNO3溶液,观察是否有特定颜色的沉淀生成。
(2)生成气体:
如N的检验:加入NaOH溶液,加热,看是否产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。
(3)显现特殊颜色:
如Fe3+的检验:加入KSCN溶液,看溶液是否变红;
Fe2+的检验:加入K3[Fe(CN)6]溶液,看是否有蓝色沉淀生成。
2.常见阳离子的检验
试剂与方法
现象
被检离子
NaOH溶液
产生红褐色沉淀
Fe3+
产生白色沉淀→变为灰绿色→最后变为红褐色
Fe2+
开始生成白色沉淀→加至过量沉淀溶解
Al3+
生成蓝色沉淀
Cu2+
NaOH溶液
并加热
生成可使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体
N
KSCN溶液
溶液呈红色
Fe3+
KSCN溶液
→氯水
开始无明显现象,再加氯水时溶液呈红色
Fe2+
盐酸→
硝酸
生成沉淀,且不溶于稀硝酸
Ag+
石蕊试液
溶液呈红色
H+
焰色反应
火焰为黄色
Na+
火焰呈浅紫色(透过
蓝色钴玻璃)
K+
火焰为绿色
Cu2+、Ba2+
火焰为红色
Li+、Ca2+
3.常见阴离子的检验
试剂与方法
现象
被检离子
先加氯化钡溶液,再加稀盐酸,生成的气体分别通入
(1)品红溶液
先产生沉淀,后溶解,生成的气体能使品红溶液褪色
S
(2)品红溶液,
先产生沉淀,后溶解,生成的气体不能使品红溶液褪色,
C
澄清石灰水
能使澄清石灰水变浑浊
(3)澄清石灰水
无沉淀生成,生成的气体能使澄清石灰水变浑浊
HC
先加氯化钡溶液,
再加稀盐酸
产生沉淀,且不
溶于稀盐酸
S
先加硝酸银溶液,
再加稀硝酸
产生白色沉淀,且不溶于稀硝酸
Cl-
产生浅黄色沉淀,且不溶于稀硝酸
Br-
产生黄色沉淀,且不溶于稀硝酸
I-
氯水、四氯化碳
下层呈橙色
Br-
下层呈紫红色
I-
酸碱指
示剂
石蕊试液
变蓝色
OH-
酚酞试液
变红色
稀盐酸
生成白色胶状沉淀
Si
生成白色絮状沉淀,
盐酸过量时溶解
[Al(OH)4]-
角度1:常见物质的检验
【典例1】下列有关物质检验的实验结论正确的是 ( )
选项
实验操作及现象
实验结论
A
某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡,有白色沉淀生成
一定含有S
B
向某溶液中加入2滴KSCN溶液,溶液不显红色。再向溶液中加入几滴新制的氯水,溶液变为红色
该溶液中一定含有Fe2+
C
将某气体通入品红溶液中,品红溶液褪色
该气体一定为SO2
D
将少量某物质的溶液滴加到新制的银氨溶液中,水浴加热后有银镜生成
该物质一定属于醛类
【解析】选B。还可能含有Ag+,A项错误;B项正确;还可能是Cl2,C项错误;该物质也可能是甲酸、甲酸酯、甲酸盐,D项错误。
【易错警示】C项,Cl2和SO2均能使品红褪色,区别是加热褪色后的溶液,若变红,则为SO2,不变红,则为Cl2;D项,能发生银镜反应,只能说明有醛基,但该物质不一定属于醛类:如甲酸、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖均含有醛基,但分别属于羧酸类、酯类和糖类物质。
角度2:常见物质的鉴别
【典例2】能鉴别MgI2、AgNO3、Na2CO3、Na[Al(OH)4]的试剂是 ( )
A.HNO3 B.KOH C.BaCl2 D.NaClO
【审题流程】 寻找物质成分的不同,与选项物质反应的现象的不同:
步骤Ⅰ
物质的特性:I-具有还原性,C、
[Al(OH)4]-均为弱酸阴离子
步骤Ⅱ
联系物质性质得出结论:HNO3为氧化性酸,与上述物质作用现象不同
【解析】选A。HNO3氧化I-生成棕色的碘,与Na2CO3反应产生无色的CO2气体,与Na[Al(OH)4]反应先生成白色沉淀然后溶解,与AgNO3无明显现象,现象均不同。
1.在甲、乙两烧杯溶液中,分别含有大量的Cu2+、K+、H+、Cl-、C、OH- 6种离子中的3种,已知甲烧杯的溶液呈蓝色,则乙烧杯的溶液中大量存在的离子是
( )
A.Cu2+、H+、Cl- B.C、OH-、Cl-
C.K+、H+、Cl- D.K+、OH-、C
【解析】选D。甲烧杯的溶液呈蓝色,甲烧杯中含有Cu2+,Cu2+与C和OH-不共存,则乙烧杯中含有C和OH-,C和OH-与H+不共存,所以乙烧杯中含有C、OH-、K+,答案选D。
2.(双选)白色固体混合物A中含有KCl、CaCO3、Na2CO3、Na2SiO3、CuSO4中的几种,在常温常压条件下进行如图实验,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中一定有KCl、Na2SiO3、CuSO4和Na2CO3
D.在无色溶液B中加HNO3溶液酸化,无沉淀生成再滴加AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,说明混合物A中有KCl
【解析】选C、D。A.溶液B中一定含有Na2SO4,且B可能含Na2CO3或Na2SiO3,则无色溶液B的pH≥7,A项正确;B.H2SiO3不溶于HNO3,则F的主要成分是
H2SiO3,B项正确;C.A中一定含Na2SiO3、CuSO4,以及CaCO3或Na2CO3中的一种,不能确定是否含KCl,C项错误;D.无色溶液B中一定含有Na2SO4,加HNO3酸化无沉淀,可排除Na2CO3、Na2SiO3,再滴加AgNO3,若有白色沉淀生成,白色沉淀可能为AgCl或Ag2SO4,不能说明A含KCl,D项错误。
3.某100 mL溶液可能含有Na+、N、Fe3+、C、S、Cl-中的若干种,取该溶液进行连续实验,实验过程如图所示(所加试剂均过量,气体全部逸出)
下列说法一定正确的是 ( )
A.溶液中一定含有Na+,Na+浓度是0.35 mol·L-1
B.溶液中只有S、C、N离子
C.溶液中可能含有Cl-,一定没有Fe3+
D.取原溶液少许加入硝酸酸化的AgNO3溶液检验是否有Cl-
【解析】选C。根据信息,加入BaCl2溶液,产生沉淀甲,沉淀可能是BaCO3、BaSO4至少有一种,沉淀甲中加入盐酸溶液,还有沉淀,说明沉淀甲中含有BaSO4,沉淀甲和沉淀乙的质量前后对比,说明沉淀甲中还含有BaCO3,即原溶液中含有C、S,根据离子共存,Fe3+一定不存在,根据沉淀的质量,推出n(C)=
0.01 mol,n(S)=0.01 mol,滤液中加入NaOH溶液,并加热,产生气体,此气体为NH3,说明原溶液中含有N,n(N)=0.005 mol,根据电荷守恒,
原溶液中一定含有Na+,A、根据电荷守恒,n(Na+)≥0.035 mol,原溶液中可能含有Cl-,因此c(Na+)≥0.35 mol·L-1,故A错误;B、根据上述分析,原溶液中一定含有Na+,故B错误;C、根据上述分析,故C正确;D、原溶液中一定含有S,S对Cl-的检验产生干扰,故D错误。
4.某溶液中仅含下列离子中的某些离子,且所含离子的物质的量浓度相同。某同学向溶液中加入过量稀硫酸后,有气泡产生,但无沉淀生成。
阴离子
S、N、Cl-、C
阳离子
Fe2+、Na +、Ca2+、Al3+
请回答下列问题:
(1)溶液中一定不存在的阳离子是________。
(2)向原溶液中滴加NaOH溶液,现象是______________________________;整个过程中发生反应的方程式为 ________________________________________。
(3)向溶液中加入过量稀硫酸,发生反应的离子方程式为_________________。
【解析】加入过量稀硫酸后,无沉淀生成,说明不存在Ca2+,因为硫酸钙微溶于水,能沉淀;有气泡产生,有两种可能性,第一种存在C,但如果存在C,阳离子只能为Na +,这样离子浓度就不可能相等,那就只能是第二种可能性,也就是N和Fe2+同时存在,产生NO气体,又根据离子的物质的量浓度相同,所以溶液中可能存在的组合有Fe2+、N、Cl-或S、N、Fe2+、Na +。
(1)由以上推测可知溶液中一定不存在的阳离子是Ca2+、Al3+。
(2)向原溶液中滴加NaOH溶液,现象是先出现白色沉淀,然后变为灰绿色,最终变为红褐色;整个过程中发生反应的方程式为Fe2++2OH-Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3或者合并写成4Fe2++8OH-+2H2O+O24Fe(OH)3↓。
(3)向溶液中加入过量稀硫酸,发生反应的离子方程式为N+3Fe2++4H+2H2O+NO↑+3Fe3+。
答案:(1)Ca2+、Al3+
(2)先出现白色沉淀,然后变为灰绿色,最终变为红褐色
Fe2++2OH-Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3或4Fe2++8OH-+2H2O+O24Fe(OH)3↓
(3)N+3Fe2++4H+2H2O+NO↑+3Fe3+
【加固训练】
1.(2020·石嘴山模拟)实验室中有一瓶无色透明的溶液,其中可能含有Na+、N、Cu2+、Al3+、N、Cl-、S、C中的一种或几种,且该溶液所含阴离子的浓度相同。某化学学习小组为确定该溶液的成分,做了如下实验探究:
①取该未知溶液100 mL,加入过量NaOH溶液,并加热,得到0.02 mol气体,无沉淀析出;
②在①实验后的溶液中通入足量CO2,得到白色沉淀,将沉淀过滤、洗涤、灼烧,得到1.02 g固体;
③另取该未知溶液100 mL,加入足量Ba(NO3)2 溶液,得到4.66 g不溶于硝酸的沉淀。
则下列判断正确的是 ( )
A.溶液中一定不存在Cu2+、Cl-、C
B.不能确定溶液中是否存在Na+、N
C.原溶液存在5种离子,浓度均为0.2 mol·L-1
D.向该溶液中滴加少量FeCl2溶液,则溶液中阴离子的总物质的量变小
【解析】选C。无色透明溶液说明溶液中无Cu2+;实验①产生的气体为NH3,则
100 mL溶液中含0.02 mol N,c(N)=0.2 mol·L-1;实验②说明溶液中存在Al3+,由此可推出溶液中不存在C,且n(Al3+)=2n(Al2O3)=2×
=0.02 mol,c(Al3+)=0.2 mol·L-1;实验③说明溶液中含S,n(S)=
n(BaSO4)==0.02 mol,即c(S)=0.2 mol·L-1。100 mL溶液中已确定存在的阳离子所带电荷为0.02 mol+3×0.02 mol=0.08 mol,阴离子所带电荷为0.04 mol,根据电荷守恒可知溶液中存在其他阴离子,又因溶液中阴离子的浓度相等,故溶液中一定含有N、Cl-,进而推断一定不含Na+。综上所述,A、B项错误,C项正确。原溶液中阳离子水解显酸性,加入FeCl2溶液,Fe2+被N氧化,N的物质的量减少,但Cl-的物质的量增多,且Cl-的增加量大于N的减小量,故阴离子的总物质的量增大,D项错误。
2.有A、B、C、D、E和F六瓶无色溶液,它们都是中学化学中常用的无机试剂。纯E为无色油状液体;B、C、D和F是盐溶液,且它们的阴离子均不同。现进行如下实验:
①A有刺激性气味,用蘸有浓盐酸的玻璃棒接近A时产生白雾;
②将A分别加入其他五种溶液中,只有D、F中有沉淀产生;继续加入过量A时,D中沉淀无变化,F中沉淀完全溶解;
③将B分别加入C、D、E、F中,C、D、F中产生沉淀,E中有无色、无味气体逸出;
④将C分别加入D、E、F中均有沉淀生成,再加稀HNO3,沉淀均不溶。
(1)能确定的溶液是(写出溶液标号与相应溶质的化学式):____________;
(2)不能确定的溶液,写出其标号、溶质可能的化学式及进一步鉴别的方法:
________________________________________。
【解析】(Ⅰ)由题干表述可知A和E不是盐,又知纯E为无色油状液体,推知E为硫酸(③步操作进一步确定);(Ⅱ)由题干和①步操作可知A为氨水; (Ⅲ)再由②步操作可知F中阳离子为Ag+,发生的反应为Ag++NH3·H2OAgOH↓+N;AgOH+2NH3·H2O[Ag(NH3)2]++OH-+2H2O;而常见的盐中只有AgNO3可溶于水,故F为AgNO3;(Ⅳ)由③步操作可知B中阴离子应为C,由于此无色无味的气体只能是CO2,B、C、D中能生成沉淀说明不能是HC,而阳离子可是常见的K+、Na+、N等待定;(Ⅴ)同样由②步操作D中能与氨水生成沉淀的无色溶液中常见的阳离子为Mg2+或Al3+,而阴离子需待下步反应再确定;(Ⅵ)由④步操作生成的沉淀可能为AgCl、AgBr、AgI、BaSO4、H2SiO3(不合理)等,
但限于题干所述中学常用试剂,则沉淀应为AgCl和BaSO4,不溶于HNO3,一个是与AgNO3结合生成的沉淀,一个是与硫酸结合形成的沉淀,故C应该同时含有Ba2+和Cl-,即C为BaCl2,进而推出D中阴离子应该为S,因为题干所述盐溶液中阴离子均不同,故D为Al2(SO4)3或MgSO4。
答案:(1)A:NH3;C:BaCl2;E:H2SO4;F:AgNO3 (若C作为不能确定的溶液,进一步鉴别的方法合理,也可)
(2)B:Na2CO3或K2CO3,焰色反应实验:用铂丝或铁丝蘸取少量的B,在酒精灯火焰上灼烧,若火焰为黄色,则B为Na2CO3;若透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色,火焰为紫色,则B为K2CO3;D:MgSO4或Al2(SO4)3,取少量D溶液,向其中滴加过量的氢氧化钠溶液,若产生的沉淀没有溶解,证明是MgSO4,若生成的沉淀完全溶解说明是Al2(SO4)3
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