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1第5讲离子反应一、选择题(本题包括7小题,每小题6分,共42分,每小题只有一个选项符合题意)1.(2014福建莆田一模)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.c(H+)=1.0×10-12mol·L-1的溶液:K+、Mg2+、CH3COO-、Br-B.甲基橙呈红色的溶液:N、Ba2+、N、Cl-C.与铝反应产生大量氢气的溶液:Na+、K+、C、ND.含1.0mol·L-1KNO3的溶液:Cl-、S、H+、Fe2+解析:A项中,该溶液的pH=12,溶液呈碱性,Mg2+与OH-可生成Mg(OH)2沉淀,不大量共存,故A错误。B项中,甲基橙呈红色的溶液呈酸性,相关离子彼此不反应,且与H+也不反应,能大量共存,故B正确。C项中,加入Al能放出大量H2的溶液,为酸或强碱溶液,C能与酸反应,不能共存,故C错误。D项中,Fe2+具有还原性,在酸性条件下能被N氧化,不能大量共存,故D错误。答案:B2.下列各组离子在指定条件下,一定能大量共存的是()A.能使蓝色石蕊试纸变红色的溶液中:K+、Na+、C、NB.c(H+)=1×10-1mol·L-1的溶液中:Cu2+、Al3+、S、NC.能使碘化钾淀粉试纸变蓝的溶液中:Na+、N、S2-、Br-D.水电离出的c(H+)为1×10-12mol·L-1的溶液中:Na+、Mg2+、Cl-、S解析:能使蓝色石蕊试纸变红色的溶液呈酸性,C与H+反应而不能大量共存,故A错误。c(H+)=1×10-1mol·L-1的溶液呈酸性,在酸性条件下,离子之间不发生任何反应,可大量共存,故B正确。能使碘化钾淀粉试纸变蓝的溶液具有氧化性,具有还原性的S2-不能大量共存,故C错误。水电离出的c(H+)为1×10-12mol·L-1的溶液,水的电离受到抑制,溶液可能呈酸性,也可能呈碱性,在碱性条件下Mg2+不能大量共存,故D错误。答案:B3.下列离子方程式正确的是()A.Na与水反应:Na+2H2ONa++2OH-+H2↑B.硅酸钠溶液与醋酸溶液混合:Si+2H+H2SiO3↓C.0.01mol·L-1NH4Al(SO4)2溶液与0.02mol·L-1Ba(OH)2溶液等体积混合:N+Al3++2S+2Ba2++4OH-2BaSO4↓+Al(OH)3↓+NH3·H2OD.浓硝酸中加入过量铁粉并加热:Fe+3N+6H+Fe3++3NO2↑+3H2O解析:A项不满足电荷守恒(或离子方程式没有配平);B项中醋酸为弱电解质,应写成分子形式;D项中铁过量,应生成Fe2+。答案:C4.下列各组离子,在指定环境中一定能大量共存的是()A.在含有0.1mol·L-1Ca2+的溶液中:Na+、K+、ClO-、Cl-B.在pH为7的溶液中:Ag+、Fe3+、S、Cl-C.在澄清透明的无色溶液中:Al3+、Cu2+、HC、ND.c(OH-)=1×10-13mol·L-1的溶液中:K+、S、Cl-、HC解析:该条件下,这几种离子之间不发生反应,所以能共存,故A正确。氯离子和银离子反应生成氯化银白色沉淀,所以这几种离子不能共存,故B错误。含Cu2+的溶液呈蓝色,且Al3+、Cu2+与HC都能发生相互促进的水解反应,所以不能大量共存,故C错误。常温下,c(OH-)=1×10-13mol·L-1的溶液中氢离子浓度是0.1mol·L-1,溶液呈强酸性,HC与H+能发生反应生成二氧化碳和水,所以这几种离子不能大量共存,故D错误。答案:A5.(2014四川理综,3)能正确表示下列反应的离子方程式是()A.Cl2通入NaOH溶液:Cl2+OH-Cl-+ClO-+H2OB.NaHCO3溶液中加入稀盐酸:C+2H+CO2↑+H2OC.AlCl3溶液中加入过量稀氨水:Al3++4NH3·H2OAl+4N+2H2OD.Cu溶于稀硝酸:3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O2解析:A中反应未配平,正确的离子方程式应为Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O;B中NaHCO3电离产生的HC不能写为C,正确的离子方程式应为HC+H+H2O+CO2↑;C中AlCl3与过量氨水反应生成Al(OH)3而不是Al,正确的离子方程式应为Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N。答案:D6.下列各组离子在溶液中能够大量共存,当溶液中c(H+)=10-1mol·L-1时,有气体产生;而当溶液中c(H+)=10-13mol·L-1时,又能生成沉淀。则该组离子可能是()A.Na+、Ba2+、N、CB.Fe2+、Na+、S、NC.Mg2+、N、S、Cl-D.Ba2+、K+、Cl-、N解析:A项,Ba2+和C不能大量共存;B项,离子能大量共存,酸性条件下N将Fe2+氧化成Fe3+,生成NO气体,碱性条件下生成Fe(OH)2沉淀,符合题意;C项和D项中离子均能大量共存,但在酸性条件下没有气体生成,且D项在碱性条件下也没有沉淀生成,均不符合题意。答案:B7.(2014广东理综,8)水溶液中能大量共存的一组离子是()A.Na+、Ca2+、Cl-、SB.Fe2+、H+、S、ClO-C.Mg2+、N、Cl-、SD.K+、Fe3+、N、SCN-解析:Ca2+与S生成微溶的CaSO4不能大量共存,A错误;酸性条件下ClO-与Fe2+、S因发生氧化还原反应不能大量共存,B错误;四种离子互不反应,能够大量共存,C正确;Fe3+与SCN-发生络合反应不能大量共存,D错误。答案:C二、非选择题(本题包括4小题,共58分)8.(14分)有一无色透明溶液,欲确定是否含有下列离子:K+、Mg2+、Al3+、Fe2+、Ba2+、Cl-、I-、N、S、HC,取该溶液进行如下实验: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片和浓硫酸,加热有无色气体产生,气体遇空气变成红棕色(3)取少量该溶液,加入足量Ba(NO3)2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,且不溶于稀硝酸(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)为了进一步确定其他离子,请写出应该补充的实验及应欲检验离子的名称(如为溶液反应,说明使用试剂的名称,不必写详细操作步骤)。(3)写出步骤(5)中当NaOH过量时沉淀部分溶解的离子反应方程式。解析:因是一无色透明溶液,则不含有Fe2+。由(1)取少量该溶液,加几滴甲基橙,溶液显红色,说明溶液显酸性,所以HC不存在。由(2)取少量该溶液加热浓缩,加Cu片和浓硫酸,加热有无色气体产生,气体(NO)遇空气可以变成红棕色(NO2),说明溶液中含有N,则一定不含有I-。由(3)取少量该溶液,加Ba(NO3)2溶液,有白色沉淀生成,则含有S。由(4)取(3)中的上层清液,加AgNO3溶液,有稳定的白色沉淀生成,且不溶于稀硝酸,则含有Cl-,所以原溶液中含有Cl-。由(5)取少量该溶液,加入NaOH溶液有白色沉淀生成,当NaOH过量时,沉淀部分溶解,则含有铝离子、镁离子。(1)综上可知,溶液中一定存在的离子是N、S、Mg2+、Al3+、Cl-,溶液中肯定不存在的离子是I-、Ba2+、Fe2+、HC。3(2)溶液中是否含有K+在检验过程中不能判断,需要进一步用实验验证,可以利用焰色反应隔着蓝色钴玻璃观察火焰颜色,发现火焰为紫色,说明含有K+,否则说明不含K+。(3)氢氧化铝能和氢氧化钠反应,而氢氧化镁则不能,反应的实质是Al(OH)3+OH-2H2O+Al。答案:(1)N、S、Mg2+、Al3+、Cl-I-、Ba2+、Fe2+、HC(2)焰色反应,钾离子(3)Al(OH)3+OH-2H2O+Al9.(15分)某强碱性溶液中可能含有的离子是K+、N、Al3+、Al、S、Si、C、Cl-中的某几种离子,现进行如下实验:①取少量的溶液用硝酸酸化后,加Ba(NO3)2溶液,无沉淀生成。②另取少量溶液加入盐酸,其现象是:一段时间保持原样后,开始产生沉淀并逐渐增多,沉淀量基本不变后产生一种气体,最后沉淀逐渐减少至消失。(1)原溶液中肯定存在的离子是,肯定不存在的离子是。(2)已知一定量的原溶液中加入5mL0.2mol·L-1盐酸时,沉淀会完全消失,加入足量的硝酸银溶液可得到沉淀0.187g,则原溶液中是否含有Cl-?。(3)按照反应顺序逐步书写出②中发生反应的离子方程式:a.;b.;c.;d.;e.。解析:(1)强碱性溶液中一定不存在Al3+、N,①取少量的溶液用硝酸酸化后,加Ba(NO3)2溶液,无沉淀生成,则一定不含有S和Si,可能含有C;②另取少量溶液加入盐酸,其现象是:一段时间保持原样后(和OH-发生反应),开始产生沉淀并逐渐增多,和Al反应产生氢氧化铝沉淀,沉淀量基本不变后产生一种气体,最后沉淀逐渐减少至消失,是盐酸将氢氧化铝全部溶解,所以一定含有Al,沉淀量基本不变后产生的一种气体只能为二氧化碳,即一定含有C。(2)一定量的原溶液中加入5mL0.2mol·L-1盐酸(即0.001mol的HCl)时,沉淀会完全消失,加入足量的硝酸银溶液可得到氯化银沉淀0.187g,即氯化银的物质的量为0.0013mol,大于0.001mol,所以含有Cl-。(3)②另取少量溶液加入盐酸,其现象是:一段时间保持原样后(和OH-发生反应),即H++OH-H2O,开始产生沉淀并逐渐增多,和Al反应产生氢氧化铝沉淀:Al+H++H2OAl(OH)3↓,沉淀量基本不变后产生一种气体:C+H+HC,HC+H+H2O+CO2↑,最后沉淀逐渐减少至消失,是盐酸将氢氧化铝全部溶解:Al(OH)3+3H+3H2O+Al3+。答案:(1)OH-、Al、C、K+N、S、Si、Al3+(2)有Cl-(3)H++OH-H2OAl+H++H2OAl(OH)3↓C+H+HCHC+H+H2O+CO2↑Al(OH)3+3H+3H2O+Al3+10.(14分)有A、B、C、D四种强电解质,它们在水中电离时可产生下列离子(每种物质只含一种阴离子且互不重复,CH3COONH4溶液为中性)。阳离子Na+、Ba2+、N阴离子CH3COO-、Cl-、S、OH-已知:①A、C溶液的pH均大于7,等物质的量浓度A、B的溶液中水的电离程度相同;②C溶液和D溶液相遇时只生成白色沉淀;B溶液和C溶液相遇时只生成刺激性气味的气体;A溶液和D溶液混合时无明显现象。(1)写出下列物质的化学式:A,B,C,D。(2)用离子方程式表示A的水溶液显碱性的原因:。(3)25℃时,0.1mol·L-1B溶液的pH=a,则B溶液中c(H+)-c(NH3·H2O)=(用含a的关系式表示)。(4)将等体积、等物质的量浓度的B溶液和C溶液混合,反应后溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为。解析:(1)由A、C溶液的pH均大于7,则必分别为醋酸盐和氢氧化物中的一种,由题中信息CH3COONH4溶液为中性可知铵根离子和醋酸根离子的水解程度相当,等物质的量浓度的二者对水的电4离的促进也相当,结合“等物质的量浓度A、B的溶液中水的电离程度相同”则B必为氯化铵,而A必为醋酸的强碱盐;根据“B溶液和C溶液相遇时只生成刺激性气味的气体”则C必为氢氧化物,由“C溶液和D溶液相遇时只生成白色沉淀”可知该白色沉淀必为硫酸钡,故C为氢氧化钡,而D为硫酸盐;又“A溶液和D溶液混合时无明显现象”,则A为醋酸钠,D为硫酸钠。(3)根据质子守恒c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O),则c(H+)-c(NH3·H2O)=c(OH-)=10a-14mol·L-1。(4)等体积、等物质的量浓度的NH4Cl溶液和Ba(OH)2溶液混合,首先发生反应生成NH3·H2O,同时剩余Ba(OH)2,NH3·H2O电离产生OH-,故c(OH-)最大,各种离子的浓度大小顺序为c(OH-)c(Ba2+)=c(Cl-)c(N)c(H+)。答案:(1)CH3COONaNH4ClBa(OH)2Na2SO4(2)CH3COO-+H2OC