- 离子共存
- 共2225题
(12分)弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和难溶物的溶液平衡均属于化学平衡。
I、已知H2A在水中存在以下平衡：H2A
⑴NaHA溶液的pH (填大于、小于或等于) Na2A溶液的pH。
⑵某温度下，若向0.1 mol/L的NaHA溶液中逐滴滴加0.1 mol/L KOH溶液至溶液呈中性。此时该混合溶液中下列关系中，一定正确的是 。
a．c(H＋)·c(OH－)＝1×10―14 b．c(Na＋)+c(K＋)＝c(HA－)+2c(A2－)
c．c(Na＋)＞c(K＋) d．c(Na＋)+c(K＋)＝0.05 mol/L
⑶已知常温下H2A的钙盐(CaA)饱和溶液中存在以下平衡：
CaA(s)
①降低温度时，Ksp (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②滴加少量浓盐酸，c(Ca2＋) (填“增大”、“减小”或“不变”)。
II、含有Cr2O72－的废水毒性较大，某工厂废水中含5.00×10－3 mol·L－1的Cr2O72－。为使废水能达标排放，作如下处理：
（1）该废水中加入绿矾(FeSO4·7H2O)和H+，发生反应的离子方程式为： 。
（2）欲使10L该废水中的Cr2O72－完全转化为Cr3+，理论上需要加入 g FeSO4·7H2O。
（3）若处理后的废水中残留的c(Fe3+)＝2×10－13mol·L－1，则残留的Cr3+的浓度为 。(已知：Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38 Ksp[Cr(OH)3]＝6.0×10－31)
正确答案
I⑴小于（2分）⑵bc（2分）⑶①减小（1分）②增大（1分）
II（1）Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O(2分)
⑵83.4g（2分） ⑶3×10－6mol·L－1（2分）
I、（1）由“越弱越水解”可知，酸性H2A>HA－，则NaHA溶液的碱性弱于Na2A溶液
（2）温度不确定，所以c(H＋)·c(OH－)不一定为1×10―14；
由电荷守恒可知中，c(H＋)+c(Na＋)+c(K＋)＝c(HA－)+2c(A2－)+c(OH－)，由于溶液呈中性，则c(H＋)＝c(OH－)，c(Na＋)+c(K＋)＝c(HA－)+2c(A2－)
若两溶液的体积相同，则是最终溶液为Na2A，呈碱性，所以KOH溶液的体积相对小，等浓度的情况下，必然c(Na＋)＞c(K＋)，c(Na＋)+c(K＋)也不可能等于0.05 mol/L
⑶CaA(s)
II、（2）由Cr2O72-～6FeFeSO4·7H2O，可求得需要FeSO4·7H2O为：10×5.00×10－3×6×278=83.4g
（3）Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38=c(Fe3+)×c(OH—)3=2×10－13×c(OH—)3
可知：c(OH—)3=2×10－25
则：c(Cr3+)=Ksp[Cr(OH)3]/c(OH—)3=6.0×10－31/2×10－25=3×10－6mol·L－1
有一无色透明溶液，欲确定是否含有下列离子：Na+、Mg2+、Ba2+、NO3－、SO42－、Cl－、CO32－，实验如下：
由此判断：
（1）溶液中肯定存在的离子是________________________，肯定不存在的离子是________________，可能存在的离子是________________。
（2）实验②中生成无色气体的离子方程式是________________________________。
（3）为进一步确定可能存在的阴离子，应该补充的实验设计是__________________。
正确答案
（8分）（1）Na+、CO32－、NO3－（2分，答对1-2个给1分，错答不给分）；
Ba2+、Mg2+（1分）；Cl－、SO42－（1分 ）
（2）3Cu＋8H+＋2NO3－＝3Cu2+＋2NO↑＋4H2O（2分 ）
（3）方法一：取少量原溶液，加入硝酸至酸性，再加入过量Ba（NO3）2溶液，若产生白色沉淀，则原溶液中有SO42－；取清液，加入AgNO3溶液，若产 生白色沉淀，则原溶液中有Cl－。
方法二：取少量原溶液，加入过量Ba（NO3）2溶液，产生白色沉淀。过滤，向滤液中加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则原溶液中有Cl－；向滤渣中加稀硝酸，若白色沉淀部分溶解，则证明原溶液中有SO42－。（2分）
试题分析：根据实验①可知，溶液显碱性，这说明一定含有CO32－，则就一定没有Mg2＋和Ba2＋。由于溶液都是中性的，则一定含有钠离子。实验②有无色气体产生，该气体遇空气变成红棕色，这说明反应中生成的气体是NO，因此该反应是在酸性条件下铜和NO3－之间发生的氧化还原反应，即一定含有NO3－。实验③中生成的白色沉淀不一定是硫酸钡，因为反应中一定有碳酸钡白色沉淀生成，实验不能确定是否含有SO42－。实验④中生成的白色沉淀是氯化银，但由于在反应中加入了氯化钡，所以不能确定是否含有氯离子。要检验是否含有氯离子或SO42－，都必须首先排出CO32－的干扰，然后再检验氯离子或SO42－。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题，试题综合性强，旨在培养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规范的实验设计能力。该题需要明确的是进行物质的检验时，要依据物质的特殊性质和特征反应，选择适当的试剂和方法，准确观察反应中的明显现象，如颜色的变化、沉淀的生成和溶解、气体的产生和气味、火焰的颜色等，进行判断、推理、验证即可。
在某澄清溶液中，可能存在下述几种离子：H+、K+、Ba2+、SO42—、I—、CO32—。取该溶液进行下述实验：
①用pH试纸检验，该溶液呈强酸性；
②取部分溶液，滴入几滴氯水，再加入少量四氯化碳，振荡后静置，四氯化碳层呈紫色；
③另取部分溶液，逐滴加入NaOH溶液，使溶液由酸性逐渐呈碱性，然后再加入Na2CO3溶液，有白色沉淀生成。
根据上述实验现象，推断原溶液中：
（1）肯定存在的离子是 ，
（2）肯定不存在的离子是 。
（3）可能存在的离子是 。
（4）写出步骤②中发生反应的离子方程式 。
正确答案
（8分）（1）H+、Ba2+、I—；（2）SO42—、CO32；（3）K+；（4）Cl2+2I—==I2+2Cl-
试题分析：①用pH试纸检验，该溶液呈强酸性，说明有H+，无CO32—。②取部分溶液，滴入几滴氯水，再加入少量四氯化碳，振荡后静置，四氯化碳层呈紫色，说明有I—。③另取部分溶液，逐滴加入NaOH溶液，使溶液由酸性逐渐呈碱性，然后再加入Na2CO3溶液，有白色沉淀生成，说明有Ba2+，无SO42—。
点评：判断溶液中离子能否共存的规律为：
1、一色--溶液颜色
若限定无色溶液，则铜离子、二价铁离子、三价铁离子、高锰酸根离子等有颜色的离子不存在．
2、二性--溶液的酸性、碱性
①在强酸性溶液中，氢氧根离子及弱酸根离子不能大量存在；
②在强碱性溶液中，氢离子和弱碱阳离子不能大量存在；
③弱酸的酸式酸根离子在强酸性或强碱性溶液中均不能大量存在；
3、三特殊--特殊情况
①偏铝酸根离子与碳酸氢根离子不能共存；
②硝酸根离子和氢离子组合具有强氧化性；
4、四反应--四种反应类型
能相互反应的离子不能共存．
①复分解反应
②氧化还原反应
③相互促进的水解反应
④络合反应
溶液中可能有下列阴离子中的一种或几种：SO42-、SO32-、CO32-、Cl-．
（1）当溶液中有大量H+存在时，则不可能有______存在．
（2）当溶液中有大量Ba2+存在时，溶液中不可能有______存在．
（3）当溶液中有Ba2+和______阳离子存在时，上述所有阴离子都不可能存在．
正确答案
（1）当溶液中有大量H+存在时，SO32-、CO32-与H+反应生成气体而不能大量存在，故答案为：SO32-、CO32-；
（2）当溶液中有大量Ba2+存在时，SO42-、SO32-、CO32-与Ba2+分别反应生成沉淀而不能大量存在，
故答案为：SO42-、SO32-、CO32-；
（3）当溶液中有Ba2+时，SO42-、SO32-、CO32-不能大量存在，当溶液含有Ag+离子时，Cl-不能大量存在，
故答案为：Ag+．
某无色透明溶液，跟金属铝反应放出H2，试判断下列离子：Mg2+、Cu2+、Ba2+、H+、Ag+、SO42-、
SO32-、HCO3-、OH-、NO3-，何者能存在于此溶液中？
（1）当生成Al3+时，可能存在___________。
（2）当生成AlO2-时，可能存在____________。
正确答案
（1）SO42-、H+、Mg2+ （2）Ba2+、OH-、NO3-
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