第4讲 离子共存、离子的检验和推断
[考纲要求] 1.应用离子反应发生的条件，正确判断常见离子在溶液中能否大量共存。2.利用离子的特征反应，能鉴别常见离子以及进行综合推断。
溶液中离子能否共存的判断方法
1．离子共存问题是离子反应条件和本质的最直接应用。
所谓几种离子在同一溶液中能大量共存，就是指离子之间不发生任何反应；若离子之间能发生反应，则不能大量共存。
2．熟记常考离子的性质
颜色
MnO(紫)、Cu2＋(蓝)、Fe2＋(浅绿)、Fe3＋(黄)
氧化性
ClO－、MnO、NO(H＋)、Fe3＋、Cr2O
还原性
S2－(HS－)、SO(HSO)、I－、Br－、Cl－、Fe2＋
水解显
酸性
NH、Mg2＋、Al3＋、Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋
水解显
碱性
AlO、S2－、SO、CO、SiO、ClO－、CH3COO－
两性离子
HCO、HS－、HSO、HPO、H2PO
【例1】 近年高考中10种常考易错离子组合的剖析
高考中常见
离子组合
能否共存
反应类型
备注
(1)
Na＋、Ca2＋、NH＋4、AlO－2
(2)
Na＋、H＋、S2O2－3、Cl－
(3)
H＋、Br－、I－、NO
(4)
H＋、Na＋、Cl－、NO
(5)
S2－、Na＋、ClO－、Cl－
(6)
K＋、Na＋、OH－、HSO
(7)
Na＋、Fe2＋、S2－、Cl－
(8)
Na＋、Fe3＋、S2－、Cl－
(9)
Na＋、Al3＋、S2－、Cl－
(10)
MnO、H＋、Cl－、S2－
【例2】 (2013·四川理综，8)在下列给定条件的溶液中，一定能大量共存的离子组是( )
A．无色溶液：Ca2＋、H＋、Cl－、HSO
B．能使pH试纸呈红色的溶液：Na＋、NH、I－、NO
C．FeCl2溶液：K＋、Na＋、SO、AlO
D.＝0.1 mol·L－1的溶液：Na＋、K＋、SiO、NO
【例3】 常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是 ( )
A．无色透明的溶液中：Ba2＋、H＋、MnO、Br－
B．加入铝粉产生H2的溶液中：Cu2＋、Na＋、SO、ClO－
C．滴入KSCN溶液显血红色的溶液中：K＋、Mg2＋、SO、Cl－
D．滴加甲基橙试剂显红色的溶液中：Na＋、Fe2＋、Cl－、NO
反思归纳 警惕题干中的常见“陷阱”
条件类型
高考中的常见表述
误点点悟
常见的限
制条件
“无色”
有色离子不能大量存在
“pH＝1”或“pH＝13”
溶液显酸性或碱性
“因发生氧化还原反应而不能大量共存”
只能是氧化性离子和还原性离子不能大量共存，不包括其他类型反应的离子
常见的
易错点
“透明”
“透明”也可“有色”
“不共存”
易看成“共存”
常见的隐
含条件
“与Al反应放出H2”
溶液既可能显酸性也可能显碱性
“由水电离出的c(H＋)＝1×10－12 mol·L－1”
溶液既可能显酸性也可能显碱性
“通入足量的NH3”
与NH3·H2O反应的离子不能大量存在
常见题
干要求
(1)“一定大量共存”
(2)“可能大量共存”
(3)“不能大量共存”
审清关键字
离子检验的一般程序与思路
1．常见离子的检验方法
根据离子性质不同而在实验中所表现出的现象不同，可把检验离子的方法归纳为三种类型：①生成沉淀；②生成气体；③显现特殊颜色。
离子
试剂
现象
注意
沉淀法
Cl－、Br－、I－
AgNO3溶液和稀HNO3
AgCl(白色)、AgBr(淡黄色)、AgI(黄色)
SO
稀盐酸和BaCl2溶液
白色沉淀
先用稀盐酸酸化
Fe2＋
NaOH溶液
白色沉淀→
灰绿色沉淀→
红褐色沉淀
Fe3＋
NaOH溶液
红褐色沉淀
Al3＋
NaOH溶液
白色沉淀→溶解
不一定是Al3＋
气体法
NH
浓NaOH溶液和湿润的红色石蕊试纸
产生有刺激性气味的气体，且气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝
要加热
CO
稀盐酸和石灰水
石灰水变浑浊
SO、HCO有干扰
SO
稀H2SO4和品红溶液
产生有刺激性气味的气体，且气体能使品红溶液褪色
显色法
I－
氯水(少量)，CCl4
下层为紫色
Fe2＋
KSCN溶液和氯水
先是无变化，滴加氯水后变血红色
先加KSCN溶液，无变化，再加氯水
Fe3＋
①KSCN溶液
血红色
②苯酚溶液
紫色
Na＋、K＋
Pt(Fe)丝和稀盐酸
火焰分别呈黄色、紫色
K＋要透过蓝色钴玻璃片观察
2．熟练掌握在溶液中有特征颜色的离子
常见的溶液中有颜色的离子有MnO——呈紫色，
Cu2＋——呈蓝色，Fe2＋——呈浅绿色，Fe3＋——呈黄色。
沉淀的颜色：Cu(OH)2——蓝色沉淀，Fe(OH)3——红褐色沉淀。
解题中特别注意题干条件是“无色透明”还是“澄清透明”。
3．无色溶液中离子检验的一般思路
【例4】 根据下列实验内容得出的结论正确的是 ( )
选项
实验内容
结论
A
某物质的水溶液能使红色石蕊试纸变蓝
该物质不一定是氨气
B
某气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
该气体一定是氯气
C
向某物质的水溶液中加入盐酸，产生无色无味气体
该溶液中一定含有大量碳酸根离子
D
向铁和稀硝酸反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液显血红色
反应后溶液中肯定有Fe3＋，可能还有Fe2＋
【例5】 关于某无色溶液中所含离子的鉴别，下列判断正确的是 ( )
A．加入AgNO3溶液，生成白色沉淀，加稀盐酸沉淀不溶解时，可确定有Cl－存在
B．通入Cl2后，溶液变为深黄色，加入淀粉溶液后溶液变蓝，可确定有I－存在
C．加入Ba(NO3)2溶液，生成白色沉淀，加稀盐酸后沉淀不溶解时，可确定有SO存在
D．加入稀盐酸，生成的气体能使澄清石灰水变浑浊，可确定有CO存在
推理型离子推断题的解题思路
【例6】 有M、N两种溶液，经测定这两种溶液中含有下列12种离子：Al3＋、Cl－、Na＋、K＋、NO、OH－、Fe2＋、AlO、CO、NH、SO、H＋。
(1)完成下列表格中实验①的结论和实验②的实验内容以及现象：
实验内容以及现象
结论
①取少量N溶液滴加足量的硝酸钡溶液，无沉淀产生
②
确定M溶液中含有Na＋，不含K＋
③用pH试纸检测M溶液，pH试纸呈蓝色
(2)根据(1)中的实验回答：
NO存在于________溶液中，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
Cl－存在于________溶液中，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)根据(1)中的实验确定，M溶液中含有的离子为
________________________________________________________________________。
【例7】 某钠盐溶液可能含有阴离子NO、CO、SO、SO、Cl－、Br－、I－。为了鉴别这些离子，分别取少量溶液进行以下实验：
①所得溶液呈碱性；
②加HCl后，生成无色无味的气体。该气体能使饱和石灰水变浑浊。
③加CCl4，滴加少量氯水，振荡后，CCl4层未变色。
④加BaCl2溶液产生白色沉淀，分离，在沉淀中加入足量的盐酸，沉淀不能完全溶解。
⑤加HNO3酸化后，再加过量的AgNO3，溶液中析出白色沉淀。
(1)分析上述5个实验，写出每一实验鉴定离子的结论与理由。
实验①
________________________________________________________________________。
实验②
________________________________________________________________________。
实验③
________________________________________________________________________。
实验④
________________________________________________________________________。
实验⑤
________________________________________________________________________。
(2)上述5个实验不能确定是否存在的离子是
________________________________________________________________________。
反思归纳 坚持“四项基本原则”，破解离子推断题。
(1)肯定性原则
根据实验现象推出溶液中肯定存在或肯定不存在的离子；,(记住几种常见的有色离子：Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋、MnO－,4、CrO2－4、Cr2O 2－7
(2)互斥性原则：在肯定某些离子的同时，结合离子共存规律，否定一些离子的存在；(要注意题目中的隐含条件，如：酸性、碱性、指示剂的变化、与铝反应产生H2、水的电离情况等)
(3)电中性原则：溶液呈电中性，一定既有阳离子，又有阴离子，且溶液中正电荷总数与负电荷总数相等；(这一原则可帮助我们确定一些隐含的离子)
(4)进出性原则：通常是在实验过程中使用，是指在实验过程中反应生成的离子或引入的离子对后继实验的干扰。
【例8】 有一无色透明溶液，欲确定是否含有下列离子：K＋、Mg2＋、Al3＋、Fe2＋、Ba2＋、NO、SO、Cl－、I－、HCO，实验如下：
实验步骤
实验现象
(1)取少量该溶液，加入几滴甲基橙
溶液变红
(2)取少量该溶液，加入Cu片和浓硫酸，加热
有无色气体产生，气体遇空气可以变成红棕色
(3)取少量该溶液，加入BaCl2溶液
有白色沉淀生成
(4)取(3)中反应后的上层清液，加入AgNO3溶液
有稳定的白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸
(5)取少量该溶液，加入NaOH溶液
有白色沉淀生成，当NaOH过量时，沉淀部分溶解
由此判断：
(1)溶液中一定存在的离子是______________；溶液中肯定不存在的离子是______________。
(2)为了进一步确定其他离子，应该补充的实验及对应欲检验离子的名称(如为溶液反应，说明使用试剂的名称，不必写详细步骤)
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
高考题组一 离子共存
1．(2013·大纲全国卷，11改编)将足量CO2通入下列各溶液中，所含离子还能大量共存的是
( )
A．K＋、SiO、Cl－、NO
B．H＋、NH、Al3＋、SO
C．Na＋、S2－、OH－、SO
D．Na＋、AlO、CH3COO－、HCO
2．(2013·江苏，4)常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是 ( )
A．1.0 mol·L－1的KNO3溶液：H＋、Fe2＋、Cl－、SO
B．甲基橙呈红色的溶液：NH、Ba2＋、AlO、Cl－
C．pH＝12的溶液：K＋、Na＋、CH3COO－ 、Br－
D．与铝反应产生大量氢气的溶液：Na＋、K＋、CO、NO
3．(2013·安徽理综，8)室温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是 ( )
A．饱和氯水中 Cl－、NO、Na＋、SO
B．c(H＋)＝1.0×10－13mol·L－1溶液中 C6H5O－、K＋、SO、Br－
C．Na2S溶液中 SO、K＋、Cl－、Cu2＋
D．pH＝12的溶液中 NO、I－、Na＋、Al3＋
4．(2013·广东理综，8)能在水溶液中大量共存的一组离子是 ( )
A．H＋、I－、NO、SiO
B．Ag＋、Fe3＋、Cl－、SO
C．K＋、SO、Cu2＋、NO
D．NH、OH－、Cl－、HCO
高考题组二 离子推断
5．(2013·上海，13)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＋ B．SO C．Ba2＋ D．NH
6．(2013·浙江理综，13)某钠盐溶液中可能含有NO、SO、SO、CO、Cl－、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计测得溶液的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，将气体通入品红溶液，溶液不褪色
⑤加足量BaCl2溶液，产生白色沉淀，过滤，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NO、CO、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
7．(2013·全国理综Ⅱ，29)现有A、B、C、D、E、F六种化合物，已知它们的阳离子有K＋、Ag＋、Ca2＋、Ba2＋、Fe2＋、Al3＋，阴离子有Cl－、OH－、CH3COO－、NO、SO、CO。现将它们分别配成0.1 mol·L－1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(NO3)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：
实验②中反应的化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
E溶液是________，判断依据是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(3)写出下列四种化合物的化学式：
A________、C________、D________、F________。
高考题组三 物质的检验、鉴别
8．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)(2013·天津理综，3改编)向四支试管中分别加入少量不同的无色溶液进行如下操作，判断下列说法正确与否
操作
现象
结论
填“√”或“×”
A
滴加BaCl2溶液
生成白色沉淀
原溶液中有SO
B
滴加氯水和CCl4，振荡、静置
下层溶液显紫色
原溶液中有I－
C
用洁净铂丝蘸取溶液进行焰色反应
火焰呈黄色
原溶液中有Na＋，无K＋
D
滴加稀NaOH溶液，将湿润红色石蕊试纸置于试管口
试纸不变蓝
原溶液中无NH
(2)某钾盐溶于盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体，说明该钾盐是K2CO3 ( )
(2013·江苏，10A)
(3)利用HNO3能够鉴别MgI2、AgNO3、Na2CO3、NaAlO2四种溶液 ( )
(2013·重庆理综，9A改编)
(4)利用金属钠可区分乙醇和乙醚 ( )
(2013·大纲全国卷，7A)
9．(2013·重庆理综，11)不能鉴别AgNO3、BaCl2、K2SO3和Mg(NO3)2四种溶液(不考虑它们间的相互反应)的试剂组是 ( )
A．盐酸、硫酸 B．盐酸、氢氧化钠溶液
C．氨水、硫酸 D．氨水、氢氧化钠溶液
10．(2013·四川理综，10)甲、乙、丙、丁四种易溶于水的物质，分别由NH、Ba2＋、Mg2＋、H＋、OH－、Cl－、HCO、SO中的不同阳离子和阴离子各一种组成。已知：①将甲溶液分别与其他三种物质的溶液混合，均有白色沉淀生成；②0.1 mol·L－1乙溶液中c(H＋)＞0.1 mol·L－1；③向丙溶液中滴入 AgNO3溶液有不溶于稀HNO3的白色沉淀生成。下列结论不正确的是 ( )
A．甲溶液含有Ba2＋ B．乙溶液含有SO
C．丙溶液含有Cl－ D．丁溶液含有Mg2＋
答案
规律方法·解题指导
【例1】 (1)不能 水解反应 AlO＋NH＋4＋H2O===Al(OH)3↓＋NH3↑
(2)不能 氧化还原反应 2H＋＋S2O2－3===SO2↑＋S↓＋H2O
(3)不能 氧化还原反应 HNO3与Br－、I－均能发生反应
(4)能 HNO3不会与Cl－发生反应
(5)不能 氧化还原反应 ClO－能氧化S2－，与溶液的酸碱性无关
(6)不能 复分解反应 OH－＋HSO===SO2－3＋H2O
(7)不能 复分解反应 Fe2＋＋S2－===FeS↓
(8)不能 氧化还原反应 2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓
(9)不能 双水解反应 2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑
(10)不能 氧化还原反应 在H＋存在的条件下MnO与S2－、Cl－发生反应
【例2】 D
【例3】 C [本题是限制条件下的离子共存题，审题时要理清限制条件所给的提示信息。无色透明溶液，说明有色离子MnO不能大量存在；加入铝粉产生H2，溶液可能呈酸性，也可能呈碱性，若溶液呈酸性，则ClO－不能大量存在，若溶液呈碱性，则Cu2＋不能大量存在；滴入KSCN溶液显血红色，说明溶液中存在Fe3＋，题给离子能大量共存；D中说明溶液呈酸性，酸性条件下NO能氧化Fe2＋，离子不能大量共存。]
【例4】 AD [A项，该物质也可以是NaOH、KOH等，不一定是氨气，正确；B项，该气体不一定是氯气，不正确；C项，该溶液中也可能含碳酸氢根离子，不一定含碳酸根离子，不正确；D项，遇KSCN显血红色的溶液中肯定有Fe3＋，不能确定是否有Fe2＋，故可能有Fe2＋，正确。]
【例5】 B [Cl－、SO2－4均能与Ag＋形成不溶于稀盐酸的白色沉定，A错；I2遇淀粉变蓝，通入Cl2后，溶液变为深黄色，加入淀粉溶液后溶液变蓝，则溶液中有I－存在，B对；SO2－3与Ba(NO3)2反应形成BaSO3沉淀，加入稀盐酸后在H＋、NO的作用下也可转化为BaSO4沉淀，C错；能使澄清石灰水变浑浊的气体是CO2或SO2，原溶液中可能存在的离子是CO2－3、HCO、SO2－3或HSO，D错。]
【例6】 (1)①N溶液中不含CO2－3、SO2－4或M溶液中一定含有CO2－3、SO2－4
②取M溶液进行焰色反应，焰色为黄色，再透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色，不呈紫色
(2)M N溶液中含有H＋、Fe2＋、Al3＋、NH＋4、K＋，由于N溶液为酸性，又含有Fe2＋，所以N溶液中不含NO
N 根据溶液呈电中性原则，可以确定Cl－存在于N溶液中
(3)OH－、AlO、CO2－3、SO2－4、Na＋、NO
【例7】 (1)①说明可能含有CO2－3或者含有SO2－3或者含有CO2－3和SO2－3，因为二者水解均显碱性
②肯定含有CO2－3，肯定不含SO2－3，因SO2有刺激性气味
③肯定不含有Br－、I－，因两者与氯水反应后分别生成单质溴和单质碘，溴和碘单质溶解于CCl4显色
④肯定含有SO2－4，因BaSO4不溶于盐酸
⑤肯定含有Cl－，因AgNO3与Cl－反应生成的AgCl不溶于稀HNO3
(2)NO
【例8】 (1)NO、SO2－4、Mg2＋、Al3＋ Fe2＋、HCO、I－、Ba2＋
(2)K＋的检验可以用焰色反应；Cl－的检验：向溶液中加足量的Ba(NO3)2溶液，过滤后向滤液中加AgNO3溶液，再加稀硝酸，白色沉淀不溶解
解析 (1)加甲基橙溶液变红，说明溶液显碱性，HCO不能大量存在；(2)步说明有NO，在酸性条件下NO有强氧化性，因此还原性的离子Fe2＋、I－就不能大量存在；(3)步说明有SO2－4，Ba2＋就不能大量存在；(4)步不能说明有Cl－，因为(3)中引入了Cl－；(5)步说明有Mg2＋和Al3＋。
真题重组·规范集训
1．B [A项，CO2与SiO、H2O反应生成H2SiO3，SiO2－3不能大量共存；C项中，CO2能与OH－、S2－反应，OH－、S2－不能大量存在；D项中，AlO与HCO反应生成Al(OH)3沉淀和CO2－3，CO2也能与AlO溶液反应生成Al(OH)3沉淀。]
2．C [NO在酸性条件下具有氧化性，能氧化Fe2＋；使甲基橙呈红色的溶液显酸性，AlO在酸性条件下不能大量共存；pH＝12的溶液显碱性，所给离子一定能大量共存；与铝反应产生大量氢气的溶液显强碱性或强酸性，若溶液显强碱性，所给离子能大量共存，若溶液显强酸性，CO2－3不能大量共存。]
3．B [离子能否大量共存，关键看离子间是否发生反应。A项中饱和氯水有强氧化性，SO2－3有还原性，不能大量共存；C项中S2－＋Cu2＋===CuS↓，故不能大量共存；D项中Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，故不能大量共存。]
4．C [A项中NO(H＋)能氧化I－而不能大量共存，H＋和SiO2－3生成硅酸沉淀也不能大量共存；B项中Ag＋与Cl－、SO2－4都不能大量共存；D项中OH－与NH＋4、HCO都不能大量共存。]
5．A [因为样品溶液显弱酸性，说明原溶液中含有NH＋4，NH＋4水解显酸性，NH＋4＋H2ONH3·H2O＋H＋；样品中加入氯水和淀粉无明显现象，说明原溶液中不含I－和S2－，则溶液中的阴离子含有SO2－4，无Ba2＋，不能确定的是Na＋。]
6．B [实验③，加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀，说明溶液中含有Cl－，放出有色刺激性气体，说明溶液中还含有NO，因NO具有氧化性，SO2－3、I－具有还原性，可确定溶液中一定不含有SO2－3和I－；实验④，加入足量的BaCl2溶液，产生的白色沉淀能溶于稀硝酸且放出气体，该气体不能使品红溶液褪色，可推出，溶液中一定含有CO2－3，不含SO2－4。仅③④两个实验，即可得出该同学的结论。]
7．(1)AgNO3＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH4NO3，
AgOH＋2NH3·H2O===Ag(NH3)2OH＋2H2O
(2)K2CO3 由①中碱性强弱顺序可知：E是碳酸盐。六种阳离子可与CO2－3形成可溶性盐的只有K＋，故E为K2CO3
(3)Ba(OH)2 (CH3COO)2Ca AlCl3
FeSO4
解析 (1)向B溶液中滴加稀氨水，出现沉淀，继续滴加氨水，沉淀消失，可知B为AgNO3，发生反应方程式为AgNO3＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH4NO3，AgOH＋2NH3·H2O===Ag(NH3)2OH＋2H2O
(2)(3)由六种化合物均溶于水且溶液A、C、E呈碱性知：A为Ba(OH)2，E为K2CO3，C为(CH3COO)2Ca，由④知F为FeSO4。
8．(1)× √ × ×
解析 能与BaCl2溶液反应生成白色沉淀的除了SO2－4以外，还可以是SO2－3、CO2－3以及Ag＋等，因此选项A不正确；CCl4的密度大于水的，而单质碘易溶于有机溶剂，CCl4溶液显紫色说明有单质碘生成，所以只能是原溶液中的I－被氯水氧化成单质碘，选项B正确；因为在观察钾元素的焰色反应时，需要透过蓝色的钴玻璃滤去黄光，而在实验中并没有透过蓝色的钴玻璃观察，所以不能排除K＋，选项C不正确；由于氨气极易溶于水，因此如果铵盐和强碱在稀溶液中反应且不加热时，产生的氨气不会挥发出来，红色石蕊试纸就不会变蓝色，所以选项D也不正确。
(2)× (3)√ (4)√
9．D
10．D [能与其他三种物质的溶液产生白色沉淀的只可能是Ba(OH)2，故甲为Ba(OH)2，根据②可知乙是H2SO4，根据③可知丙的阴离子是Cl－，甲与丙能产生白色沉淀，则丙为MgCl2，丁为NH4HCO3，所以D错误。]
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