论文部分内容阅读
离子共存是高考化学有关离子反应中重现率较高的一类题型，其中的一类题目为通过实验操作，对未知溶液中的各种离子进行鉴别，难度较大。笔者通过多年的教学经验对这类题目的解题技巧进行总结，并撷取分析近两年的相关高考真题，以供同学们参考。
一、技巧篇
1.观察溶液颜色。
若题目限定待测液是无色溶液，则溶液中一定无Fe2+（浅绿色）、Fe3+（黄色）、Cu2+（蓝色）、MnO4?-（紫色）等有色离子。
2.观察实验现象。
通过观察实验现象，推出一定存在的离子，再根据离子共存原则，排除与之不能大量共存的离子。以下几种情况离子不能大量共存：
（1）若用pH试纸检验，溶液呈酸性，则表明溶液中有大量的H+，则溶液中与H+不能大量共存的离子有：OH-和弱酸根离子（AlO2-、CO32-、HCO3-、SiO32-、S2-、HS-、PO43-、CH3COO-、F-、SO32-、HSO3-等）。
（2）若用pH试纸检验，溶液呈碱性，则表明溶液中有大量的OH-，则溶液中与OH-不能大量共存的离子有：H+、弱碱阳离子（Fe2+、Fe3+、Cu2+、Al3+、Mg2+、Zn2+、NH4+等），弱酸的酸式酸根离子（HCO3-、HSO3-、HS-、H2PO4-等）。
（3）能生成难溶或微溶物的离子不能大量共存，如SO42-与Ba2+、Ca2+； Ag+与Cl-、Br??-、I-；CO32-与Ba2+、Ca2+、Mg2+等。
（4）能发生氧化还原的离子不能大量共存，常见的离子如Fe3+与S2-、I-；ClO-、NO3-（H+）与I-、S2-、SO32-、Fe2+等。
（5）能发生双水解的离子一般不能大量共存，常见的离子如NH4+、Al3+、Fe3+与HCO3-、CO32-、ClO-、AlO2-等。
二、陷阱篇
1.注意每次实验所取的试液，观察是上次实验完成后的滤液还是取的原溶液，在检验Cl-时，经常设置此类陷阱，一定要特别小心！还有其他元素的检验，如钠元素，若实验过程中引入了Na+，再通过焰色反应进行检验则无效。
2.检验Cl-时注意排除干扰离子SO42-的干扰，即先加足量的Ba（NO3）2溶液，除去SO42-，再加HNO3酸化的AgNO3，若生成白色沉淀，证明有Cl-。
3.对各种离子存在与否鉴别完成后，一定要看一下溶液是否呈电中性，即溶液中正负电荷的总数应相等，若不等就应该从无法确定的离子中选出缺少的离子。利用这一方法可帮助我们确定一些隐含的离子！
4. 对于高中不作要求但在解题时又会用到的知识，命题人通常会以信息的形式出现在题目的后面，考生若忽略此信息，无疑会大大的增加试题的难度，乃至做错。因此考生应该养成做题前通读题目并勾划出重要信息的习惯，减少非智力因素失分。
三、练兵篇
例1 （2013·上海卷）某溶液可能含有Cl-、SO42-、CO32-、NH4+、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
C. SO42+、NH4+一定存在，Cl-可能不存在
D. CO32-、Al3+一定不存在，K+可能存在
解析：加入过量NaOH溶液，加热，得到0.02 mol气体，说明溶液中有0.02 mol NH4+；产生红褐色沉淀，说明原溶液中有Fe3+，得到的1.6 g固体为Fe2O3，
n（Fe3+）=2n（Fe2O3 ）=×2 mol=0.02 mol；由于Fe3+会
与CO32-发生双水解，故原溶液中一定没有CO32-；向滤液中加足量BaCl2溶液，产生的为BaSO4沉淀，
n（SO42-）=n（BaSO4 ） = mol = 0.02 mol。此时溶液中
电荷还不守恒，正电荷的物质的量大于负电荷的物质的量，则溶液中还应有Cl-，c（Cl-）≥
=0.4 mol/L 。通过
以上分析，原溶液中一定有NH4+、Fe3+、SO42-、Cl-，一定没有CO32-，可能有Al3+、K+。所以B项正确。
答案：B
评析：此题在高考中属于难度较大的选择题，它考到了我们做这种题的惯用思路，即推出一定存在的某种离子，马上再排除掉与其不能大量共存的其他离子（如排除CO32-的存在即是用到这种方法）。此外命题人为了增加此题的区分度，还涉及了离子的物质的量的计算，若考生仅推出一定存在NH4+、Fe3+、SO42-，误认为此时溶液中既有阳离子（NH4+、Fe3+）又有阴离子（SO42-），好像可以使溶液呈电中性，而不细究各离子的浓度的话，就会掉入命题人的陷阱（如上述陷阱3），很容易误认为溶液中不一定有Cl-，而将正确答案B排除掉，误选C。
例2 （2013·浙江卷）现有一瓶标签上注明为葡萄糖酸盐（钠、镁、钙、铁）的复合剂，某同学为了确认其成分，取部分制剂作为试液，设计并完成了如下实验：
已知：控制溶液pH=4时，Fe（OH）3沉淀完全，Ca2+、Mg2+不沉淀。
该同学得出的结论正确的是（ ）
A.根据现象1可推出该试液中含有Na+
B.根据现象2可推出该试液中并不含有葡萄糖酸根
C.根据现象3和4可推出该试液中含有Ca2+，但没有Mg2+ D.根据现象5可推出该试液中一定含有Fe2+
解析：不能根据现象1判断出原溶液中含有Na+，因为开始实验时加入了NaOH （aq）和Na2CO3（aq），引入了Na+，所以A选项错误；不能根据现象2判断出原溶液不含葡萄糖酸根，因为葡萄糖酸根不含醛基，试液中有无葡萄糖酸根都不会看到银镜，故B选项错误；由于控制溶液pH=4时，Fe（OH）3沉淀完全，Ca2+、Mg2+不沉淀，现象3说明滤液中不含Mg2+，现象4说明滤液中含Ca2+，所以C选项正确；不能根据现象5推出试液中一定含有Fe2+，因为如果试液中有Fe3+，也会得到现象5，所以D选项错误。
答案：C
评析：此题在近几年的高考试题中属于较为新颖的题目。因为此题不仅仅考查离子共存的知识，还涉及了焰色反应、醛基的性质，Fe2+的检验等知识，是多个知识的综合，信息量虽大，但题目并不太难。此题的设计体现了命题人对教材知识的合理延伸与整合，符合了“源于教材而高于教材”的命题思想。由于题目的信息量极大，为了节约答题时间，考生应该先读选项，然后有针对性地找出相关实验现象，再对该选项进行判断，这样可以用最短的时间达到准确解题的目的。另外答题时要注意上一步实验所引入的离子对这一步实验的影响，若忽略这一点，很容易掉入出题人的陷阱（如上述陷阱1），而误选A。
例3 （2012·浙江调研卷改编）大气中SO2和NOx是形成酸雨的主要物质。某地酸雨中可能含有下列离子：Na+、Mg2+、NH4+、Cl-、SO32-、SO42-、NO3-和NO2-等。某研究小组取该地一定量的酸雨，浓缩后将所得试液分成4份，进行如下实验：第一份酸化后滴加适量的淀粉KI溶液，呈蓝色；第二份滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀析出；第三份滴加NaOH溶液，加热，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；第四份加入硝酸酸化的AgNO3溶液，有沉淀产生，静置，在上层清液中滴加酸性KMnO4溶液，不褪色。
已知：Ksp（Ag2SO4） = 1.20×10-5
请回答下列问题：
（1）该酸雨中肯定存在的离子有 ；肯定不存在的离子有 ，说明其不存在的理由： 。
（2）写出试液中滴加淀粉KI溶液所发生反应的离子方程式： 。
（3）设计实验方案，检验该试液中是否存在Cl-： 。
解析：由实验一可知，溶液中有可以氧化I-的离子，则NO3-和NO2-中必有其一，与它们在酸性条件下不能大量共存的SO32-一定没有；由实验二可推出酸雨中一定有SO42-；由实验三可知原溶液中一定有NH4+；实验四中所给信息Ksp（Ag2SO4） = 1.20×10-5表明Ag2SO4的溶解度很小，在水中可以形成沉淀，再结合向酸雨中加入硝酸酸化的AgNO3溶液，有沉淀产生，说明酸雨中可能有Cl-或SO42-，再向上层清液中滴加酸性KMnO4溶液，不褪色，表明酸雨中无NO2- ，否则NO2- 会被强氧化性的KMnO4溶液氧化为NO3-。
由以上分析可知溶液中一定存在的离子有SO42-、NO3-、NH4+ ，一定不存在的离子有SO32-、NO2-，可能存在的离子有Na+、Mg2+、Cl-。
答案：（1）SO42-、NO3-、NH4+ ；SO32-、NO2-；SO32-具有较强的还原性，酸性条件下与NO3-不能共存。若有NO2-，能使酸性KMnO4溶液褪色。
（2）6I-+ 2NO3-+ 8H+ = 3I2 + 2NO↑+ 4H2O
（3）取少量试液，滴加足量的Ba（NO3）2溶液，静置；取上层清液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀产生，则存在Cl-。
评析：本题难度适中，用生活中常见的酸雨来设计有关离子共存的实验。通过四个相对独立的小实验来完成对各离子的检验。考生应根据每步的实验现象来推测离子存在与否，在推出一定存在的离子的同时，排除掉与其不能大量共存的离子，虽然依据实验二、三、四中的现象推出一定存在的离子时，并没有与之相对应的不能共存的离子被排除，但作为解此类题目的必要步骤，还是需要严格的执行才能避免不必要的失分。另外在检验试液中是否存在Cl-时，首先要排除SO42-的干扰，考生若忽略了SO42-的干扰，必然无法确定Cl-的存在与否。还需要注意不能用BaCl2除去SO42-，否则会引入新的干扰离子Cl-，影响了Cl-的检验。
一、技巧篇
1.观察溶液颜色。
若题目限定待测液是无色溶液，则溶液中一定无Fe2+（浅绿色）、Fe3+（黄色）、Cu2+（蓝色）、MnO4?-（紫色）等有色离子。
2.观察实验现象。
通过观察实验现象，推出一定存在的离子，再根据离子共存原则，排除与之不能大量共存的离子。以下几种情况离子不能大量共存：
（1）若用pH试纸检验，溶液呈酸性，则表明溶液中有大量的H+，则溶液中与H+不能大量共存的离子有：OH-和弱酸根离子（AlO2-、CO32-、HCO3-、SiO32-、S2-、HS-、PO43-、CH3COO-、F-、SO32-、HSO3-等）。
（2）若用pH试纸检验，溶液呈碱性，则表明溶液中有大量的OH-，则溶液中与OH-不能大量共存的离子有：H+、弱碱阳离子（Fe2+、Fe3+、Cu2+、Al3+、Mg2+、Zn2+、NH4+等），弱酸的酸式酸根离子（HCO3-、HSO3-、HS-、H2PO4-等）。
（3）能生成难溶或微溶物的离子不能大量共存，如SO42-与Ba2+、Ca2+； Ag+与Cl-、Br??-、I-；CO32-与Ba2+、Ca2+、Mg2+等。
（4）能发生氧化还原的离子不能大量共存，常见的离子如Fe3+与S2-、I-；ClO-、NO3-（H+）与I-、S2-、SO32-、Fe2+等。
（5）能发生双水解的离子一般不能大量共存，常见的离子如NH4+、Al3+、Fe3+与HCO3-、CO32-、ClO-、AlO2-等。
二、陷阱篇
1.注意每次实验所取的试液，观察是上次实验完成后的滤液还是取的原溶液，在检验Cl-时，经常设置此类陷阱，一定要特别小心！还有其他元素的检验，如钠元素，若实验过程中引入了Na+，再通过焰色反应进行检验则无效。
2.检验Cl-时注意排除干扰离子SO42-的干扰，即先加足量的Ba（NO3）2溶液，除去SO42-，再加HNO3酸化的AgNO3，若生成白色沉淀，证明有Cl-。
3.对各种离子存在与否鉴别完成后，一定要看一下溶液是否呈电中性，即溶液中正负电荷的总数应相等，若不等就应该从无法确定的离子中选出缺少的离子。利用这一方法可帮助我们确定一些隐含的离子！
4. 对于高中不作要求但在解题时又会用到的知识，命题人通常会以信息的形式出现在题目的后面，考生若忽略此信息，无疑会大大的增加试题的难度，乃至做错。因此考生应该养成做题前通读题目并勾划出重要信息的习惯，减少非智力因素失分。
三、练兵篇
例1 （2013·上海卷）某溶液可能含有Cl-、SO42-、CO32-、NH4+、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
C. SO42+、NH4+一定存在，Cl-可能不存在
D. CO32-、Al3+一定不存在，K+可能存在
解析：加入过量NaOH溶液，加热，得到0.02 mol气体，说明溶液中有0.02 mol NH4+；产生红褐色沉淀，说明原溶液中有Fe3+，得到的1.6 g固体为Fe2O3，
n（Fe3+）=2n（Fe2O3 ）=×2 mol=0.02 mol；由于Fe3+会
与CO32-发生双水解，故原溶液中一定没有CO32-；向滤液中加足量BaCl2溶液，产生的为BaSO4沉淀，
n（SO42-）=n（BaSO4 ） = mol = 0.02 mol。此时溶液中
电荷还不守恒，正电荷的物质的量大于负电荷的物质的量，则溶液中还应有Cl-，c（Cl-）≥
=0.4 mol/L 。通过
以上分析，原溶液中一定有NH4+、Fe3+、SO42-、Cl-，一定没有CO32-，可能有Al3+、K+。所以B项正确。
答案：B
评析：此题在高考中属于难度较大的选择题，它考到了我们做这种题的惯用思路，即推出一定存在的某种离子，马上再排除掉与其不能大量共存的其他离子（如排除CO32-的存在即是用到这种方法）。此外命题人为了增加此题的区分度，还涉及了离子的物质的量的计算，若考生仅推出一定存在NH4+、Fe3+、SO42-，误认为此时溶液中既有阳离子（NH4+、Fe3+）又有阴离子（SO42-），好像可以使溶液呈电中性，而不细究各离子的浓度的话，就会掉入命题人的陷阱（如上述陷阱3），很容易误认为溶液中不一定有Cl-，而将正确答案B排除掉，误选C。
例2 （2013·浙江卷）现有一瓶标签上注明为葡萄糖酸盐（钠、镁、钙、铁）的复合剂，某同学为了确认其成分，取部分制剂作为试液，设计并完成了如下实验：
已知：控制溶液pH=4时，Fe（OH）3沉淀完全，Ca2+、Mg2+不沉淀。
该同学得出的结论正确的是（ ）
A.根据现象1可推出该试液中含有Na+
B.根据现象2可推出该试液中并不含有葡萄糖酸根
C.根据现象3和4可推出该试液中含有Ca2+，但没有Mg2+ D.根据现象5可推出该试液中一定含有Fe2+
解析：不能根据现象1判断出原溶液中含有Na+，因为开始实验时加入了NaOH （aq）和Na2CO3（aq），引入了Na+，所以A选项错误；不能根据现象2判断出原溶液不含葡萄糖酸根，因为葡萄糖酸根不含醛基，试液中有无葡萄糖酸根都不会看到银镜，故B选项错误；由于控制溶液pH=4时，Fe（OH）3沉淀完全，Ca2+、Mg2+不沉淀，现象3说明滤液中不含Mg2+，现象4说明滤液中含Ca2+，所以C选项正确；不能根据现象5推出试液中一定含有Fe2+，因为如果试液中有Fe3+，也会得到现象5，所以D选项错误。
答案：C
评析：此题在近几年的高考试题中属于较为新颖的题目。因为此题不仅仅考查离子共存的知识，还涉及了焰色反应、醛基的性质，Fe2+的检验等知识，是多个知识的综合，信息量虽大，但题目并不太难。此题的设计体现了命题人对教材知识的合理延伸与整合，符合了“源于教材而高于教材”的命题思想。由于题目的信息量极大，为了节约答题时间，考生应该先读选项，然后有针对性地找出相关实验现象，再对该选项进行判断，这样可以用最短的时间达到准确解题的目的。另外答题时要注意上一步实验所引入的离子对这一步实验的影响，若忽略这一点，很容易掉入出题人的陷阱（如上述陷阱1），而误选A。
例3 （2012·浙江调研卷改编）大气中SO2和NOx是形成酸雨的主要物质。某地酸雨中可能含有下列离子：Na+、Mg2+、NH4+、Cl-、SO32-、SO42-、NO3-和NO2-等。某研究小组取该地一定量的酸雨，浓缩后将所得试液分成4份，进行如下实验：第一份酸化后滴加适量的淀粉KI溶液，呈蓝色；第二份滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀析出；第三份滴加NaOH溶液，加热，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；第四份加入硝酸酸化的AgNO3溶液，有沉淀产生，静置，在上层清液中滴加酸性KMnO4溶液，不褪色。
已知：Ksp（Ag2SO4） = 1.20×10-5
请回答下列问题：
（1）该酸雨中肯定存在的离子有 ；肯定不存在的离子有 ，说明其不存在的理由： 。
（2）写出试液中滴加淀粉KI溶液所发生反应的离子方程式： 。
（3）设计实验方案，检验该试液中是否存在Cl-： 。
解析：由实验一可知，溶液中有可以氧化I-的离子，则NO3-和NO2-中必有其一，与它们在酸性条件下不能大量共存的SO32-一定没有；由实验二可推出酸雨中一定有SO42-；由实验三可知原溶液中一定有NH4+；实验四中所给信息Ksp（Ag2SO4） = 1.20×10-5表明Ag2SO4的溶解度很小，在水中可以形成沉淀，再结合向酸雨中加入硝酸酸化的AgNO3溶液，有沉淀产生，说明酸雨中可能有Cl-或SO42-，再向上层清液中滴加酸性KMnO4溶液，不褪色，表明酸雨中无NO2- ，否则NO2- 会被强氧化性的KMnO4溶液氧化为NO3-。
由以上分析可知溶液中一定存在的离子有SO42-、NO3-、NH4+ ，一定不存在的离子有SO32-、NO2-，可能存在的离子有Na+、Mg2+、Cl-。
答案：（1）SO42-、NO3-、NH4+ ；SO32-、NO2-；SO32-具有较强的还原性，酸性条件下与NO3-不能共存。若有NO2-，能使酸性KMnO4溶液褪色。
（2）6I-+ 2NO3-+ 8H+ = 3I2 + 2NO↑+ 4H2O
（3）取少量试液，滴加足量的Ba（NO3）2溶液，静置；取上层清液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀产生，则存在Cl-。
评析：本题难度适中，用生活中常见的酸雨来设计有关离子共存的实验。通过四个相对独立的小实验来完成对各离子的检验。考生应根据每步的实验现象来推测离子存在与否，在推出一定存在的离子的同时，排除掉与其不能大量共存的离子，虽然依据实验二、三、四中的现象推出一定存在的离子时，并没有与之相对应的不能共存的离子被排除，但作为解此类题目的必要步骤，还是需要严格的执行才能避免不必要的失分。另外在检验试液中是否存在Cl-时，首先要排除SO42-的干扰，考生若忽略了SO42-的干扰，必然无法确定Cl-的存在与否。还需要注意不能用BaCl2除去SO42-，否则会引入新的干扰离子Cl-，影响了Cl-的检验。