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离子反应是化学反应的一个重要类型,也是化学反应发生的重要反应形式,它涉及的知识点比较多,是历年高考的必考内容。下面将其典型考查方式归类分析如下,供参考。
一、考查离子方程式书写、正误判断等
书写离子反应方程式时,一要抓住反应实质、反应各物质量的关系,二要按基本书写步骤进行书写。判断离子反应方程式正误时,要注意看化学式改写、符号运用是否符合事实,是否遵循守恒原则,是否漏写,定量关系是否准确等。
例 1 下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是()。
A.用FeCI3溶液腐蚀铜线路板:Cu 2Fe3 =CU2 2Fe2
B.Na22与H2O反应制备O2:Na2O2 H2O2=2Na 2OH O2↑
C.将氯气溶于水制备次氯酸:CI2 H2O=2H CI- ClO
D.用浓盐酸酸化的KMnO4溶液与H2O2反应,证明H2O2具有还原性:2MnO4 6H 5H2O2=2Mn2- 5O2↑十 8H2O
分析:B项中反应方程式两边氧原子的个数不相等。C项中HClO是弱电解质,其化学式不能改写。D项中 KMnO4与浓盐酸可以发生反应,因此KMnO4溶液应该用浓硫酸酸化,否则KMnO4溶液不会与H2O2反应。本题中D项是容易误选的,因为有的同学关注的重点只在离子反应方程式上,而往往不注意前提条件或文字叙述。答案为A。
点评:离子方程式正误判断中,常常涉及下列四个陷阱:一是物质是否能拆分,二是离子方程式是否符合三类守恒关系,三是反应原理是否符合客观事实,四是反应物相对量的关系是否正确。
二、考查离子共存知识
这类问题通常涉及离子的性质及溶液的酸碱性等,在分析判断过程中,除要熟悉常见离子不能共存时所发生的离子反应外,还要注意题目的要求、限制条件、隐蔽条件、多种离子间的相互影响等,不能出现遗漏,否则会分析不全面而导致判断失误。
例 2 下列离子组一定能大量共存的是()。
A.甲基橙呈黄色的溶液中:1、Cl、NO、Na
B.石蕊呈蓝色的溶液中:Na、AlO、NO、HCO
C.含大量Al3的溶液中:K 、Na 、NO-、CIO
D.含大量OH的溶液中:CO、C1-、F-、K
分析:A项中,甲基橙呈黄色的溶液pH>4.4,溶液可能呈酸性,也可能呈碱性,若溶液呈酸性,则I-、NO-3不能大量共存。B项中溶液呈碱性,HCO在其中不能大量共存。C项中,含大量AI3 的溶液呈酸性,ClO-在其中不能大量共存。答案为I)。
点评:多种离子能否大量共存于同一溶液中,归纳起来就是四句话:一颜色(常见的溶液r}l的有色离子有Cu2 、Fe3 、Fe2 、MnO、Cr2O、CrO 等).二性质(溶液的酸性和碱性),三特殊(3个特例性问题要把握),四反应(复分解反应、氧化还原反应、水解反应、络合反应),这些问题把握了,这类问题才算基本过关。
三、考查离子推断
这类问题主要有两个特点,一是依据常见离子的特征性质及反应实验现象判断离子存在与否,推断时要注意限制条件及涉及范围;二是在某一指定溶液中加入试剂后,可能使离子相互转化,多余试剂还可能对后续推断产生干扰,解题时要注意这一点。
例 3 现有A、B、C、D、E、F六种化合物,已知它们的阳离子有K 、Ag=、Ca、Ba、Fe、Al,阴离子有Cl、OH、CH、CH3COO、NO、SO、CO,现将它们分别配成0.1moI·L的溶液,进行如下实验:①测得溶液A、C、E呈碱性,且碱性为A>E>C;②向B溶液中滴加稀氨水,先出现沉淀,继续滴加氨水,沉淀消失;③向D溶液中滴加Ba(N03)2溶液,无明显现象;④向F溶液中滴加氨水,生成白色絮状沉淀,沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。根据上述实验现象,回答下列问题:
(1)实验②中反应的化学方程式是_____。
(2)E溶液是______,判断依据是______。
(3)写出下列四种化合物的化学式:A为________,C为_______,D为_______,F为_______。
分析:本题考查离子共存、盐类水解综合运用。根据溶液的性质,确定CO只能与K 形成显碱性的溶液,另外可能形成的碱性溶液为碱Ba(OH)2。由于醋酸的酸性大于碳酸,所以醋酸盐水解的碱性小于碳酸盐,因此A为Ba(OH)2,E为K2CO3,C为醋酸盐;由②可得B中阳离子为Ag ,由离子共存知识可知B肯定为AgNO3;由③可得D中无SO,则F中的阴离子为SO,D中的阴离子为Cl-;由④可得F中的阳离子为Fe2,即F为FeS04,而CH3COO-若与Al3 形成溶液时,Al3 会发生水解,所以C为醋酸钙,而D为AICl3。 答案:(1)AgNO3 NH3·H2O=AgOH↓ NH4NO3,AgOH 2NH3·H2O=Ag(NH3)2OH 2H2O
(2)碳酸钾 由①中碱性强弱的顺序可知,E为碳酸盐,六种阳离子中可以与碳酸根形成可溶性盐的只有钾离子,所以E是碳酸钾
(3) Ba(OH)2 Ca(CH3COO)2 AICl3 FeSO4
点评:解离子推断题时,一要步步为营,注意思维的整体性;二要坚持“四项原则”,即肯定性原则、互斥性原则、电中性原则(这一原则可帮助我们确定一些隐含的离子或定量计算)、进出性原则,综合分析,破解离子推断题。
四、考查离子的检验
这类问题主要有两类考查形式,一是以简答题形式考查指定离子的检验方法(操作、现象、结论),检测基础知识掌握情况;二是在框图推断题或离子推断题中,依据离子检验的现象、结论确定离子,进而推断物质。
例 4 某钠盐溶液中可能含有N02、SO、SO、CO、C1-、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,将气体通人品红溶液,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仅含NO2、CO2-、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
分析:本题一改传统的物质(离子)推断形式,反过来要求根据指定离子确定对应的检验方法,体现了逆向思维要求。根据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可推断出一定有NO2、CI-,根据④加足量BaClz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,显红色可推断出一定有NO2、CO。答案为B。
点评:分析这类问题时,一是对常见离子的检验方法要熟悉,如检验方法、所需试剂、实验现象、注意事项等;二是由易到难,即首先寻找容易得出答案的突破口,然后结合问题的可能性,再推断其他离子或物质。
五、考查离子反应知识在STSE中的应用
离子反应知识在生产生活实践中的应用很多,如自来水处理、农业生产中化学肥料的使用、工业废水废渣的处理等,常常涉及离子方程式的书写、离子推断及工艺流程等,具有较强的综合性。
例 5 我国规定饮用水质量标准必须符合下列要求:以下是原水处理成自来水的工艺流程示意图:
(1)原水中含Ca2 、Mg2十、HCO、Cl-等,加入石灰后生成Ca(OH)2,进而发生若干复分解反应,写出其中一个离子方程式:_______。
(2)凝聚剂除去悬浮固体颗粒的过程______(填写编号)。
①只是物理过程②只是化学过程 ③是物理和化学过程
FeSO4·7H2O是常用的凝聚剂,它在水中最终生成_________沉淀。
(3)通入二氧化碳的目的是_________和________。
(4)气体A的作用是
。这种作用是基于气体A和水反应的产物具有_________性。
(5)下列物质中,_______可以作为气体A的代用品(填写编号)。
①Ca(Cl0)2 ②NH3(液)
③K2FeO4 ④SO2
分析:本题情景具有真实性,考查了对生产工业流程的阅读、理解能力,考查的离子方程式的书写、盐类的水解、氧化还原反应知识等,很好地将课本知识与实际生产生活内容结合在一起,是理论联系实际的一个最好例证。各问分析如下:
(1)含Ca2 、Mg2 、HC03、Cl- 的水中加入Ca(OH)2后,可以发生多种反应,如HCO3 OH-=CO H2O、Mg2 20H-=Mg(OH)2↓或Ca2 HCO- OH-=CaCO3↓ H2O等,任写其中一个离子方程式即可。
(2)凝聚剂除去悬浮固体颗粒的原理是:利用凝聚剂的较大表面积吸附悬浮固体颗粒而达到除去的目的。加入FeSO4·7H2O后,Fe2-被氧化为Fe3 ,Fe3再水解牛成胶状Fe(OH)3吸附水中杂质而沉淀。
(3)通人CO2的目的是除去剩余的Ca(OH)2,即Ca2和OH-。 (4)气体A应为C12,表中数据告诉我们:细菌总数应降低到100个·mL以下,Cl2与水反应生成的HClO具有强氧化性,可以杀菌消毒。
(5)应选强氧化剂,即①和③。
答案:(1)HCO3 OH-=CO2 H2O
(2)③ 胶状Fe(OH)3
(3)除去Ca2 调节溶液的pH
(4)杀菌消毒 强氧化
(5)①③
点评:情景性试题一般综合性较强,其中涉及离子反应知识内容的问题常常包括离子方程式书写、离子推断、离子的检验等,在回答离子检验实验操作问题时,可以按以下答题模板处理:操作方法(取样,加入试剂)一实验现象一得出结论。
以上各类问题都具有较强的综合性,但都以基础知识为主,因此,复习的重点还是要落实基础,在夯实基础的前提下努力提高能力。
跟踪训练
1.能正确表示下列反应的离子方程式是()。
A.浓盐酸与铁屑反应:2Fe 6H =2Fe3 3H2↑
B.钠与CUSO4溶液反应:2Na Cu2 =Cu↓ 2Na
C.NaHCO3溶液与稀H3SO4反应:CO 2H=H2O CO2↑
D.向FeCI3溶液中加入Mg(OH)2:3Mg(OH)2
2.常温下,下列各组离子在指定溶液巾一定能大量共存的是()。
A.使甲基橙变红色的溶液:Mg2 、K 、SO、NO3
B.使酚酞变红色的溶液:Na 、CU2 、HCO、NO3
C.0.1 mol·L-1 AgNO3溶液:H 、K 、SO、I-
D.0.1mol·L-1 NaAIO2溶液:H、Na、Cl-、SO
3.某溶液可能含有Cl、SO、CO、NH、Fe3 、Al3 和K 。取该溶液100mL,加入过量NaOH溶液,加热,得到0.02mol气体,同时产生红褐色沉淀;过滤,洗涤,灼烧,得到1.6g固体;向上述滤液中加足量BaCl2溶液,得到4.66g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- -定存在,且c(Cl)≥0.4mcol·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
4.某溶液中可能含有Na 、NH、Ba2 、SO、I,S2-。分别取样:①用pH计测试,溶液显弱酸性;②加氯水和淀粉无明显现象。为确定该溶液的组成,还需检验的离子是()。
A. Na十
B.SO
C.Ba2
D.NH
5.污水经过一级、二级处理后,还含有少量Cu2 、Hg2 、Pb2 等重金属离子,可加入沉淀剂使其沉淀。下列物质不能作为沉淀剂的是()。
A.氨水
B.硫化氢气体
C.硫酸钠溶液
D.纯碱溶液
答案:1.D 2.A 3.B 4.A 5.AC
一、考查离子方程式书写、正误判断等
书写离子反应方程式时,一要抓住反应实质、反应各物质量的关系,二要按基本书写步骤进行书写。判断离子反应方程式正误时,要注意看化学式改写、符号运用是否符合事实,是否遵循守恒原则,是否漏写,定量关系是否准确等。
例 1 下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是()。
A.用FeCI3溶液腐蚀铜线路板:Cu 2Fe3 =CU2 2Fe2
B.Na22与H2O反应制备O2:Na2O2 H2O2=2Na 2OH O2↑
C.将氯气溶于水制备次氯酸:CI2 H2O=2H CI- ClO
D.用浓盐酸酸化的KMnO4溶液与H2O2反应,证明H2O2具有还原性:2MnO4 6H 5H2O2=2Mn2- 5O2↑十 8H2O
分析:B项中反应方程式两边氧原子的个数不相等。C项中HClO是弱电解质,其化学式不能改写。D项中 KMnO4与浓盐酸可以发生反应,因此KMnO4溶液应该用浓硫酸酸化,否则KMnO4溶液不会与H2O2反应。本题中D项是容易误选的,因为有的同学关注的重点只在离子反应方程式上,而往往不注意前提条件或文字叙述。答案为A。
点评:离子方程式正误判断中,常常涉及下列四个陷阱:一是物质是否能拆分,二是离子方程式是否符合三类守恒关系,三是反应原理是否符合客观事实,四是反应物相对量的关系是否正确。
二、考查离子共存知识
这类问题通常涉及离子的性质及溶液的酸碱性等,在分析判断过程中,除要熟悉常见离子不能共存时所发生的离子反应外,还要注意题目的要求、限制条件、隐蔽条件、多种离子间的相互影响等,不能出现遗漏,否则会分析不全面而导致判断失误。
例 2 下列离子组一定能大量共存的是()。
A.甲基橙呈黄色的溶液中:1、Cl、NO、Na
B.石蕊呈蓝色的溶液中:Na、AlO、NO、HCO
C.含大量Al3的溶液中:K 、Na 、NO-、CIO
D.含大量OH的溶液中:CO、C1-、F-、K
分析:A项中,甲基橙呈黄色的溶液pH>4.4,溶液可能呈酸性,也可能呈碱性,若溶液呈酸性,则I-、NO-3不能大量共存。B项中溶液呈碱性,HCO在其中不能大量共存。C项中,含大量AI3 的溶液呈酸性,ClO-在其中不能大量共存。答案为I)。
点评:多种离子能否大量共存于同一溶液中,归纳起来就是四句话:一颜色(常见的溶液r}l的有色离子有Cu2 、Fe3 、Fe2 、MnO、Cr2O、CrO 等).二性质(溶液的酸性和碱性),三特殊(3个特例性问题要把握),四反应(复分解反应、氧化还原反应、水解反应、络合反应),这些问题把握了,这类问题才算基本过关。
三、考查离子推断
这类问题主要有两个特点,一是依据常见离子的特征性质及反应实验现象判断离子存在与否,推断时要注意限制条件及涉及范围;二是在某一指定溶液中加入试剂后,可能使离子相互转化,多余试剂还可能对后续推断产生干扰,解题时要注意这一点。
例 3 现有A、B、C、D、E、F六种化合物,已知它们的阳离子有K 、Ag=、Ca、Ba、Fe、Al,阴离子有Cl、OH、CH、CH3COO、NO、SO、CO,现将它们分别配成0.1moI·L的溶液,进行如下实验:①测得溶液A、C、E呈碱性,且碱性为A>E>C;②向B溶液中滴加稀氨水,先出现沉淀,继续滴加氨水,沉淀消失;③向D溶液中滴加Ba(N03)2溶液,无明显现象;④向F溶液中滴加氨水,生成白色絮状沉淀,沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。根据上述实验现象,回答下列问题:
(1)实验②中反应的化学方程式是_____。
(2)E溶液是______,判断依据是______。
(3)写出下列四种化合物的化学式:A为________,C为_______,D为_______,F为_______。
分析:本题考查离子共存、盐类水解综合运用。根据溶液的性质,确定CO只能与K 形成显碱性的溶液,另外可能形成的碱性溶液为碱Ba(OH)2。由于醋酸的酸性大于碳酸,所以醋酸盐水解的碱性小于碳酸盐,因此A为Ba(OH)2,E为K2CO3,C为醋酸盐;由②可得B中阳离子为Ag ,由离子共存知识可知B肯定为AgNO3;由③可得D中无SO,则F中的阴离子为SO,D中的阴离子为Cl-;由④可得F中的阳离子为Fe2,即F为FeS04,而CH3COO-若与Al3 形成溶液时,Al3 会发生水解,所以C为醋酸钙,而D为AICl3。 答案:(1)AgNO3 NH3·H2O=AgOH↓ NH4NO3,AgOH 2NH3·H2O=Ag(NH3)2OH 2H2O
(2)碳酸钾 由①中碱性强弱的顺序可知,E为碳酸盐,六种阳离子中可以与碳酸根形成可溶性盐的只有钾离子,所以E是碳酸钾
(3) Ba(OH)2 Ca(CH3COO)2 AICl3 FeSO4
点评:解离子推断题时,一要步步为营,注意思维的整体性;二要坚持“四项原则”,即肯定性原则、互斥性原则、电中性原则(这一原则可帮助我们确定一些隐含的离子或定量计算)、进出性原则,综合分析,破解离子推断题。
四、考查离子的检验
这类问题主要有两类考查形式,一是以简答题形式考查指定离子的检验方法(操作、现象、结论),检测基础知识掌握情况;二是在框图推断题或离子推断题中,依据离子检验的现象、结论确定离子,进而推断物质。
例 4 某钠盐溶液中可能含有N02、SO、SO、CO、C1-、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,将气体通人品红溶液,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仅含NO2、CO2-、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
分析:本题一改传统的物质(离子)推断形式,反过来要求根据指定离子确定对应的检验方法,体现了逆向思维要求。根据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可推断出一定有NO2、CI-,根据④加足量BaClz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,显红色可推断出一定有NO2、CO。答案为B。
点评:分析这类问题时,一是对常见离子的检验方法要熟悉,如检验方法、所需试剂、实验现象、注意事项等;二是由易到难,即首先寻找容易得出答案的突破口,然后结合问题的可能性,再推断其他离子或物质。
五、考查离子反应知识在STSE中的应用
离子反应知识在生产生活实践中的应用很多,如自来水处理、农业生产中化学肥料的使用、工业废水废渣的处理等,常常涉及离子方程式的书写、离子推断及工艺流程等,具有较强的综合性。
例 5 我国规定饮用水质量标准必须符合下列要求:以下是原水处理成自来水的工艺流程示意图:
(1)原水中含Ca2 、Mg2十、HCO、Cl-等,加入石灰后生成Ca(OH)2,进而发生若干复分解反应,写出其中一个离子方程式:_______。
(2)凝聚剂除去悬浮固体颗粒的过程______(填写编号)。
①只是物理过程②只是化学过程 ③是物理和化学过程
FeSO4·7H2O是常用的凝聚剂,它在水中最终生成_________沉淀。
(3)通入二氧化碳的目的是_________和________。
(4)气体A的作用是
。这种作用是基于气体A和水反应的产物具有_________性。
(5)下列物质中,_______可以作为气体A的代用品(填写编号)。
①Ca(Cl0)2 ②NH3(液)
③K2FeO4 ④SO2
分析:本题情景具有真实性,考查了对生产工业流程的阅读、理解能力,考查的离子方程式的书写、盐类的水解、氧化还原反应知识等,很好地将课本知识与实际生产生活内容结合在一起,是理论联系实际的一个最好例证。各问分析如下:
(1)含Ca2 、Mg2 、HC03、Cl- 的水中加入Ca(OH)2后,可以发生多种反应,如HCO3 OH-=CO H2O、Mg2 20H-=Mg(OH)2↓或Ca2 HCO- OH-=CaCO3↓ H2O等,任写其中一个离子方程式即可。
(2)凝聚剂除去悬浮固体颗粒的原理是:利用凝聚剂的较大表面积吸附悬浮固体颗粒而达到除去的目的。加入FeSO4·7H2O后,Fe2-被氧化为Fe3 ,Fe3再水解牛成胶状Fe(OH)3吸附水中杂质而沉淀。
(3)通人CO2的目的是除去剩余的Ca(OH)2,即Ca2和OH-。 (4)气体A应为C12,表中数据告诉我们:细菌总数应降低到100个·mL以下,Cl2与水反应生成的HClO具有强氧化性,可以杀菌消毒。
(5)应选强氧化剂,即①和③。
答案:(1)HCO3 OH-=CO2 H2O
(2)③ 胶状Fe(OH)3
(3)除去Ca2 调节溶液的pH
(4)杀菌消毒 强氧化
(5)①③
点评:情景性试题一般综合性较强,其中涉及离子反应知识内容的问题常常包括离子方程式书写、离子推断、离子的检验等,在回答离子检验实验操作问题时,可以按以下答题模板处理:操作方法(取样,加入试剂)一实验现象一得出结论。
以上各类问题都具有较强的综合性,但都以基础知识为主,因此,复习的重点还是要落实基础,在夯实基础的前提下努力提高能力。
跟踪训练
1.能正确表示下列反应的离子方程式是()。
A.浓盐酸与铁屑反应:2Fe 6H =2Fe3 3H2↑
B.钠与CUSO4溶液反应:2Na Cu2 =Cu↓ 2Na
C.NaHCO3溶液与稀H3SO4反应:CO 2H=H2O CO2↑
D.向FeCI3溶液中加入Mg(OH)2:3Mg(OH)2
2.常温下,下列各组离子在指定溶液巾一定能大量共存的是()。
A.使甲基橙变红色的溶液:Mg2 、K 、SO、NO3
B.使酚酞变红色的溶液:Na 、CU2 、HCO、NO3
C.0.1 mol·L-1 AgNO3溶液:H 、K 、SO、I-
D.0.1mol·L-1 NaAIO2溶液:H、Na、Cl-、SO
3.某溶液可能含有Cl、SO、CO、NH、Fe3 、Al3 和K 。取该溶液100mL,加入过量NaOH溶液,加热,得到0.02mol气体,同时产生红褐色沉淀;过滤,洗涤,灼烧,得到1.6g固体;向上述滤液中加足量BaCl2溶液,得到4.66g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- -定存在,且c(Cl)≥0.4mcol·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
4.某溶液中可能含有Na 、NH、Ba2 、SO、I,S2-。分别取样:①用pH计测试,溶液显弱酸性;②加氯水和淀粉无明显现象。为确定该溶液的组成,还需检验的离子是()。
A. Na十
B.SO
C.Ba2
D.NH
5.污水经过一级、二级处理后,还含有少量Cu2 、Hg2 、Pb2 等重金属离子,可加入沉淀剂使其沉淀。下列物质不能作为沉淀剂的是()。
A.氨水
B.硫化氢气体
C.硫酸钠溶液
D.纯碱溶液
答案:1.D 2.A 3.B 4.A 5.AC