- 离子共存
- 共2225题
下列离子在溶液中可以大量共存的一组是（ ）
正确答案
A、因H+、SiO32-能结合生成沉淀硅酸，则不能共存，故A错误；
B、因该组离子之间不反应，则能够大量共存，故B正确；
C、因Al3+、OH-能结合生成沉淀，NH4+、OH-能结合生成弱电解质，则不能共存，故C错误；
D、因Ba2+、SO42-能结合生成沉淀，则不能共存，故D错误；
故选B．
（1）（8分）将下列离子Na+、K+、Cu2+、H+、NO3-、Cl-、CO32-、OH-按可能大量共存于同一溶液的情况，把他们分成A、B两组，而且每组中均含两种阳离子和两种阴离子。
A组： 。
B组： 。
（2）（12分）写出下列反应的离子方程式
氧化铁和稀硫酸反应
碳酸氢钠溶液和足量澄清石灰水反应
氢氧化铜溶解与稀硫酸
碳酸钙和醋酸溶液
正确答案
（1）A组：H+ 、Cu2+、Cl-、NO3- B组：OH-、CO32-、Na+、K+
或A组：OH-、CO32-、Na+、K+ B组：H+ 、Cu2+、Cl-、NO3-
（2）Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
HCO3—+Ca2++OH—=CaCO3↓+H2O
Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O
CaCO3+2CH3COOH=Ca2++2CH3COO-+CO2↑+H2O
试题分析：CO32-和OH-与Cu2+和H+不能大量共存，所以他们分别在A、B两组，则A组可能为H+ 、Cu2+、Cl-、NO3-，B组为OH-、CO32-、Na+、K+或A组为OH-、CO32-、Na+、K+，B组为H+ 、Cu2+、Cl-、NO3-。
点评：离子不能大量共存的一般情况是：（1）能发生复分解反应的离子之间（即生成沉淀，气体，水、弱酸、弱碱等难电离物质）；（2）能生成难溶物的离子之间（如：Ca2+和 SO42-；Ag+和 SO42-）；（3）能完全水解的离子之间，如多元弱酸和弱碱盐的阴、阳离子（如：Al3+， Fe3+与 CO32-、HCO3-、AlO2-等）；（4）能发生氧化还原反应的离子之间（如：Fe 、H+、NO3-；S2-、ClO-；S2-、 Fe3+等）；（5）能发生络合反应的离子之间（如 Fe3+和 SCN-）；解决离子共存问题时还应该注意题目所隐含的条件，题目所隐含的条件一般有：（1）溶液的酸碱性，据此来判断溶液中是否有大量的 H+或OH-；（2）溶液的颜色，如无色时可排除 Cu2+、 Fe2+、Fe3+、MnO4-等有色离子的存在；（3）溶液的具体反应条件，如“氧化还原反应”、“加入铝粉产生氢气”；（4）是“可能”共存，还是“一定”共存等。
（16分）硫酸盐有着广泛的应用。
（1）以下是CuSO4·5H2O的实验室制备流程图。
根据题意完成下列填空：
① 理论上，为了制得纯净的CuSO4·5H2O晶体，需要消耗稀硫酸、稀硝酸溶质物质的量之比为 ，发生反应的离子方程式为 。
② 实际生产过程中对所加稀硝酸的浓度控制要求比较高，通常用标准氢氧化钠溶液来滴定。滴定过程中若用酚酞作指示剂，终点现象是 。请在下图中画出滴定过程中溶液的pH随所滴加氢氧化钠溶液体积的变化的曲线图（要求过A点）。
③用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1mol Cu2 (OH)2CO3后恰好恢 复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)。则电解过程中共转移电子的物质的量为
（2）为测定混合肥料K2SO4、(NH4)2SO4中钾的含量，完善下列步骤：
①称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量 溶液，产生白色沉淀。
② 、 、 （依次填写实验操作名称）。
③冷却、称重。
若试样为m g，沉淀的物质的量为n mol，则试样中K2SO4的物质的量为： mol.
(用含m、n的代数式表示)。
（3）PbSO4难溶于水却可溶于醋酸，你认为可能的原因是
①醋酸铅可溶于水 ②醋酸铅是弱电解质
③醋酸铅在水中形成电离平衡时的c（Pb2+）小于PbSO4的溶解平衡的c（Pb2+）
⑤因醋酸是弱酸，故反应可进行
正确答案
（1）①3:2 （2分）3Cu +8H+ +2NO3－= 3Cu2+ + 2NO↑+4H2O（2分）
② 溶液由无色变成红色（或浅红色），且半分钟内不褪色（2分）
③0.6mol（2分）
（2）①BaCl2或Ba(OH)2 (2分) ②过滤、洗涤、干燥（或烘干）（2分)
（3） ①②③ （少选得1分，多选、错选无分） （2分）
（1）①在酸性条件下，硝酸盐具有氧化性，能氧化单质铜，反应的离子方程式是3Cu +8H+ +2NO3－= 3Cu2+ + 2NO↑+4H2O。根据方程式可知，如果硝酸的物质的量是2mol，则根据氢原子守恒可知，硫酸的物质的量就是（8mol－2mol）÷2＝3mol，所以硫酸和硝酸的物质的量之比是3︰2。
②由于酸不能使酚酞变色，而碱可以使酚酞显红色，所以终点时的现象是溶液由无色变成红色（或浅红色），且半分钟内不褪色。由于随着氢氧化钠溶液的滴加，溶液的pH会逐渐增大，邻近终点时pH会方式突变，所以正确的图像是：
③根据离子的放电顺序可知，惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液时，阳极是溶液中的OH－放电，而阴极首先是Cu2＋放电，然后是溶液中的氢离子放电。由于向所得的溶液中加入0.1mol Cu2 (OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH，而Cu2 (OH)2CO3可以写成2CuO·CO2·H2O，反应中转移电子的物质的量是0.1mol×2×2＋0.1mol×2×1＝0.6mol。（2）①产生的白色沉淀应该是硫酸钡，所以加入的试剂是BaCl2或Ba(OH)2。
②从溶液中分离出白色沉淀应该是过滤。过滤出的沉淀必须通过洗涤和干燥，即正确的操作分别是过滤、洗涤、干燥（或烘干）。
③设K2SO4、(NH4)2SO4的物质的量分别是x和y，则x＋y＝n，144x＋132y＝m，解得x＝
（3）离子反应发生的条件有气体生成或有沉淀生成或者有难电离的物质生成，由于硫酸铅不溶于水，所以根据有PbSO4难溶于水却可溶于醋酸可知选项①②③都是正确的，而与醋酸是弱酸无关系，答案选①②③。
（10分）随着工业的迅速发展，产生的废水对水体的污染也日趋严重。通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离是实际工作中经常使用的方法。下表是常温下金属氢氧化物的Ksp(沉淀溶解平衡常数)和金属离子在某浓度下开始沉淀所需的pH(表中浓度为相应pH时溶液中有关金属离子产生沉淀的最小浓度；当溶液中金属离子浓度小于10-5 mol•L-1时通常认为该离子沉淀完全)。
(1)某厂排出的废水中含有Cu2+和Fe3+，测得其浓度均小于0.1 mol•L-1。为除去其中的Fe3+，回收铜，需控制的pH范围是_______________________________。
(2)为了处理含有Cr2O72-酸性溶液的工业废水，采用如下方法：向废水中加人适量NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。
①Cr2O72-转变为Cr3+的离子方程式为______________________。
②pH对废水中Cr2O72-去除率的影响如图。你认为电解过程中溶液的pH取值在______范围内对降低废水中的铬含量最有利，请说明理由：_________________________________。
[注：去除率(％)=[(c0-c)／co]×100％，式中：co—处理前废水中Cr2O72-浓度，c—处理后废水中Cr2O72-的浓度]
(3)沉淀转化在生产中也有重要应用。例如，用Na2CO3溶液可以将锅炉水垢中的CaSO4转化为较疏松而易清除的CaCO3，该沉淀转化达到平衡时，其平衡常数K＝_________(写数值)。[已知Ksp (CaSO4)=9.1x10-6，Ksp (CaCO3)=2.8×10-9]
正确答案
（1）3.7≤pH＜4.7（2分）
（2）①Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O（2分）
②4.3～5.6（或5～6）（2分） pH越小，Cr2O72-的去除率越大，但难形成Cr(OH)3沉淀从废水中分离；pH越大，Cr2O72-的去除率越小（2分）
（3）3.25×103（2分）
（1）由所给数据可看出，Fe3+在pH=3.7时已完全沉淀，而Cu2+在pH=4.7时才开始沉淀，所以为除去其中的Fe3+，回收铜，需控制的pH范围是3.7≤pH＜4.7
（2）①废水以Fe为电极进行电解，铁作阳极铁电子生成Fe2+：Fe —2e—=Fe2+，Fe2+还原Cr2O72-：Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
②综合考虑所给信息，虽然pH越小，Cr2O72-的去除率越大，但难形成Cr(OH)3沉淀从废水中分离（Cr3+在pH=4.3时才开始沉淀，在pH=5.6时完全沉淀），pH太高，Cr2O72-的去除率太小，无实际意义，综合分析可知pH取值在4.3～5.6（或5～6）范围内对降低废水中的铬含量最有利
（3）由转化方程式得：K＝Ksp (CaSO4)=9.1x10-6 / Ksp (CaCO3)= 3.25×103
大气中硫、氮的氧化物是形成酸雨的主要物质。某地酸雨中可能含有下列离子：Na＋、Ba2＋、NH4+、Al3＋、Cl－、SO32-、SO42-、NO3-等。某研究小组取该地一定量的酸雨，浓缩后将所得澄清试液分成三份，进行如下实验：
请回答下列问题：
(1)根据实验结果判断该酸雨中肯定不存在的离子是______________，不能确定的离子有________________。
(2)写出第一份试液滴加淀粉KI溶液时发生反应的离子方程式：__________________。
(3)第三份试液滴加NaOH溶液，加热，整个过程中发生了多个反应，写出其中两个反应的离子方程式：__________________________________、__________________________。
(4)设计实验方案，检验该酸雨中是否存在Cl－：___________________________________
______________________________。
(5)该小组为了探究NO参与硫酸型酸雨的形成过程，在烧瓶中充入含有少量NO的SO2气体，再慢慢通入O2，发生化学反应后，再喷洒适量蒸馏水即得硫酸型酸雨，则NO在上述反应中的作用是________________________________________________________。
正确答案
(1)SO32-、Ba2＋ Na＋、Cl－
(2)6I－＋2NO3-＋8H＋=2NO↑＋3I2＋4H2O
(3)H＋＋OH－=H2O NH4+＋OH－
(4)取少量试液滴加足量的Ba(NO3)2溶液，静置取上层澄清液，加HNO3酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，则证明存在Cl－
(5)催化剂
(1)由第一份试液产生的现象知该酸雨中含有NO3-，因酸性条件下SO32-不能与NO3-共存，故试液中没有SO32-；由第二份试液产生的现象知该酸雨中含有SO42-，没有Ba2＋；由第三份试液产生的现象知该酸雨中含有Al3＋、NH4+。故该酸雨中肯定不存在的离子是SO32-、Ba2＋，不能确定的离子有Na＋、Cl－。(2)滴加淀粉KI溶液时，I－被氧化为I2、NO3-被还原为NO。(3)第三份试液中OH－分别与H＋、Al3＋、NH4+、Al(OH)3发生反应。(4)检验Cl－时，需要先用足量的Ba(NO3)2溶液将SO42-除去以排除干扰，然后用HNO3酸化的AgNO3溶液进行检验。(5)NO能被氧化成NO2，NO2遇水可转化为HNO3，稀HNO3氧化SO32-最终得到的是硫酸型酸雨，因此NO在酸雨形成过程中作催化剂。
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