- 离子共存
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现有CO32－、K+、SO42－、Cl-、Al3+、Fe3+、HCO3－、Ba2+八种离子，试按要求填空：
（1）只能与H+大量共存，不能与OH-大量共存的有______________________。
（2）只能与OH-大量共存，不能与H+大量共存的有______________________。
（3）既能与H+大量共存，又能与OH-大量共存的有_______________________。
（4）既不能与H+大量共存，又不能与OH-大量共存的有____________________。
正确答案
（1）Al3+、Fe3+ （2）CO32－（3）K+、SO42－、Cl-、Ba2+ （4）HCO3－
试题分析：（1）Al3+、Fe3+只能与H+大量共存，不能与OH-大量共存。
（2）CO32－只能与OH-大量共存，不能与H+大量共存。
（3）既能与H+大量共存，又能与OH-大量共存的有K+、SO42－、Cl-、Ba2+。
（4）既不能与H+大量共存，又不能与OH-大量共存的有HCO3－。
点评：该题是高考中的常见题型和考点，属于基础性试题的考查。试题基础性强，侧重对学生基础知识的巩固和训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力。该题的关键是记住常见与氢离子和OH－反应的离子，然后结合题意灵活运用即可。
有一瓶澄清的溶液，其中可能含NH4+、K+、Mg2+、Ba2+、Al3+、SO42-、CO32-中的一种或几种，取该溶液进行如下实验：
①取部分溶液，逐滴加入稀NaOH溶液，使溶液从酸性逐渐转变为碱性，在滴加过程中及滴加完毕后，溶液中先产生白色沉淀后部分溶解；
②将步骤①得到的碱性溶液加热，用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸不变蓝；
③另取少量原溶液，加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，加入盐酸，沉淀不溶解．
根据上述实验事实确定并回答：
（1）上述溶液中肯定存在的离子有______，不能确定是否存在的离子有______，为确认是否含有该离子，应做______实验．
（2）写出步骤①中发生反应的离子方程式______、______、______．
正确答案
由澄清溶液知，该溶液中没有沉淀产生；由实验①的现象判断，根据“逐滴加入稀NaOH溶液先产生白色沉淀后部分溶解”知原溶液中存在Mg2+、Al3+，不存在与其反应的CO32-；根据实验②的现象判断，步骤①得到的碱性溶液不含NH4+；由实验③的现象判断，根据“BaCl2溶液，有白色沉淀生成，加入盐酸，沉淀不溶解”知，原溶液中含SO42-，不含与其反应的Ba2+；根据以上实验现象不能判断是否含有K+，只能通过其特殊实验--焰色反应来判断．
（1）通过以上分析知，溶液中肯定存在的离子有Mg2+、Al3+、SO42-，不能确定是否存在的离子有K+，为确认是否含有该离子，应做焰色反应实验．
故答案为：Mg2+、Al3+、SO42-； K+； 焰色反应；
（2）①中发生的离子反应，一个是Mg2+和OH-的反应，一个是Al3+和OH-生成Al（OH）3沉淀的反应，一个是Al（OH）3和OH-生成AlO2-的反应．
故答案为：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓；Al3++3OH-=Al（OH）3↓；Al（OH）3+OH-=AlO2-+H2O；
运用化学反应原理研究碳、氮、硫、氯等单质及其化合物的反应，对生产、生活、环境保护等领域有着重要的意义。
（1）下列措施中，不利于环境保护的有 （填编号）。
a.大量开采使用化石燃料
b.使用无氟冰箱、空调
c.多步行多乘公交车，少用专车和私家车
d.将工业“废气”、“废液”、“废渣”直接排放
（2）工业上的“脱碳”指的是从“脱硝”、“脱硫”后的烟气用碱液吸收并得到浓缩的二氧化碳。利用二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向。
①写出吸收二氧化碳的离子方程式 。
②常温下，0.1mol/LNaHCO3溶液的pH＞8，则溶液中c(H2CO3) _______c(CO32－) （填“＞”、“＜”或“＝”）。
③合成的甲醇可以做为新型燃料电池的原料，若电解液是碱性的，则其负极的电极反应式为 。
（3）二氧化氯（ClO2），为一种黄绿色气体，是公认的高效、广谱安全的杀菌消毒剂。工业上制备ClO2的反应原理为：4HC1(浓)+2NaClO3＝2ClO2↑+Cl2↑+2H2O+2NaCl。上述反应中，产生1 mol ClO2，则被氧化的HC1为 。
（4）SO2溶于水可以得到二元弱酸H2SO3（亚硫酸）。
①25℃时，将NaOH深液与亚硫酸混合至恰好中和，则混合液中各种离子浓度的大小关系为 。
②25℃时，当NaOH溶液与H2SO3等物质的量混合时，发现混合液pH＜7，请你简要解释其原因 。
正确答案
（14分，每空2分）（1）ad （2）①CO2＋2OH－＝CO32-＋H2O或CO2＋OH－＝HCO3－ ②＞
③CH3OH＋8OH――6e－＝CO32－＋6H2O （3）1mol或36.5g
（4）①c(Na+)＞c(SO32－)＞c(OH－)＞c(HSO3－)＞c(H＋)
②HSO3－的电离程度大于其水解程度或HSO3－的水解程度小于其电离程度
试题分析：（1）a．大量开采使用化石燃料，可减少非再生资源，不利于节能减排和环境保护，故a错误； b、氟里昂能产生氯原子，它是臭氧分解的催化剂，购买不含“氟里昂”的绿色环保冰箱，可以减少臭氧层的破坏，故b正确；c、汽车燃烧的废气中均含有CO2、SO2、NOx等气体，多步行或乘公交车，少用专车或私家车，可以降低大气中的CO2、SO2、NOx浓度，故c正确；d、工业上废气、废渣和废液的任意排放能造成水体污染，不利于环境保护，故d错误，答案选ad。
（2）①二氧化碳是酸性氧化物，能与碱反应生成盐和水，反应的离子方程式为CO2+2OH－＝CO32-+H2O或CO2＋OH－＝HCO3－。
②常温下，0.1mol/LNaHCO3溶液的pH＞8，这说明碳酸氢根离子的水解大于其电离程度，所以溶液中c(H2CO3) ＞c(CO32－)。
③原电池中负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应。所以以甲醇为燃料制作的新型燃料电池中正极通入O2，负极通入甲醇。由于电解液是碱性溶液，因此甲醇的氧化产物是CO32－，所以负极电极反应为CH3OH＋8OH――6e－＝CO32－＋6H2O。
（3）根据反应的化学方程式可知，氯酸钠中氯元素的化合价从＋5价降低到＋4价，得到1个电子，即ClO2是还原产物。氯化氢中氯元素的化合价从－1价升高到0价，失去1个电子，即氯气是氧化产物，所以每产生1mol ClO2，被氧化的HC1为1mol，质量是1mol×36.5g/mol＝36.5g。
（4）①H2SO3与NaOH恰好中和生成Na2SO3，由于亚硫酸钠是强碱弱酸盐，因此SO32－水解，溶液显碱性，且第一步水解远远大于第二步水解，由于两步水解都生成OH－离子，所以溶液中离子浓度大小关系是c(Na+)＞c(SO32－)＞c(OH－)＞c(HSO3－)＞c(H＋)。
②NaOH溶液与H2SO3等物质的量混合时生成NaHSO3，混合液pH＜7， 即NaHSO3溶液呈酸性，这说明HSO3－的电离程度大于其水解程度。
在Na+浓度为0.5mol/L的某澄清溶液中，还可能含有下表中的若干种离子：
取该溶液100mL进行如下实验（气体体积在标准状况下测定）：
试回答下列问题：
（1）实验I能确定一定不存在的阳离子是 。
（2）实验I中生成沉淀的离子方程式为 。
（3）通过实验I、Ⅱ、Ⅲ和必要计算，填写下表中阴离子的浓度（能计算出的，填写计算结果，一定
不存在的离子填“0”，不能确定是否存在的离子填“？”）
（4）判断K+是否存在，若存在求其最小浓度，若不存在说明理由 。
正确答案
（1）Ag+、Mg2+、Ba2+（2分）（2）SiO32-+2H+ ＝H2SiO3↓（或SiO32-+2H++H2O＝H4SiO4↓）（2分）
（3）（每空1分）
（4）存在，其最小浓度为0.8mol/L（2分）
试题分析：由题意知溶液为澄清溶液，因此溶液中含有的离子必须能大量共存。由实验Ⅰ可知，该溶液中一定含有CO32-。与盐酸反应生成CO2的物质的量＝0.56L÷22.4L/mol＝0.025mol，则根据碳原子守恒可知，CO32－的浓度其浓度为＝0.025mol÷0.1L＝0.25mol/L。溶液中含有CO32－，则一定没有Ag+、Mg2+、Ba2+；由生成白色沉淀判断溶液中一定含有SiO32-，发生反应SiO32-+2H+＝H2SiO3↓。根据实验Ⅱ可知，2.4g是固体是二氧化硅，其物质的量＝2.4g÷60g/mol＝0.04mol。则根据硅原子守恒可知SiO32-的浓度为0.04mol÷0.1L＝0.4mol/L。由实验Ⅲ可知溶液中不含SO42-，根据电荷守恒2c（CO32-）+2c（SiO32-）＝2×0.25mol/L+2×0.4mol/L＝1.3mol/L＞0.5mol/L，因此溶液中一定含有K+。由于不能确定NO3-是否存在，所以K＋浓度至少为0.8mol/L。
（1）由实验Ⅰ可知，加入足量稀盐酸生成白色沉淀并在标准状况下放出0.56L气体，则该溶液中一定含有CO32-、SiO32-，则一定没有Ag+、Mg2+、Ba2+。
（2）实验Ⅰ中生成沉淀的离子方程式为：SiO32-+2H+＝H2SiO3↓。
（3）通过上述分析计算可知，
（4）根据电荷守恒2c（CO32-）+2c（SiO32-）＝2×0.25mol/L+2×0.4mol/L＝1.3mol/L＞0.5mol/L，因此溶液中一定含有K+。由于不能确定NO3-是否存在，所以K＋浓度至少为0.8mol/L。
(9分) 已知有关物质的氧化性强弱顺序为：浓硫酸＞Fe3＋＞H＋＞Fe2＋。称得 60 g 铁粉与100 mL 浓硫酸在加热的条件下反应，反应最终有固体剩余，共收集到标准状况下气体22.4 L，气体的质量为39.2 g。试回答以下问题：（又知：2Fe 3＋+ Fe = 3Fe2＋）
（1）在加热的条件下开始反应到最终有固体剩余，还涉及到的化学方程式有：
_______________________________________________________________________；
（2）求浓硫酸的物质的量浓度；
（3）反应最终剩余固体的质量。（写出简单的计算过程）
正确答案
（1）2Fe + 6H2SO4（浓）
Fe + H2SO4 = H2+FeSO4 (2分)
（2）16 mol/L (3分)
（3） 4 g (2分)
略
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