2023届高考化学鲁科版一轮复习学案-第二章第3课时　离子共存　离子检验与推断

第3课时离子共存离子检验与推断1.掌握离子共存的条件,会判断溶液中离子能否大量共存。2.掌握常见离子的检验,能根据实验现象推断溶液中的某些离子。离子共存1.离子共存的本质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.判断离子能否大量共存的“四个要点”判断多种离子能否大量共存于同一溶液中,归纳起来就是一色、二性、三特殊、四反应。(1)一色——溶液颜色几种常见离子的颜色:离子Cu2+Fe3+Fe2+MnO溶液颜色蓝色棕黄色浅绿色紫红色无色溶液中,有色离子不能存在;但是透明溶液中可能含有有色离子。(2)二性——溶液的酸碱性①在强酸性溶液中,OH-及弱酸根阴离子(如CO32-、SO32-、S②在强碱性溶液中,H+及弱碱阳离子(如NH4+、Al3+、Fe(3)三特殊——三种特殊情况①AlO2-与HCO3-不能大量共存:AlO2-+HCO3-+H②“NO3-+H+”组合具有强氧化性,能与S2-、Fe2+、I-、S③NH4+与CH3COO-、C既能与酸反应又能与碱反应的离子,一般为多元弱酸的酸式酸根离子。(4)四反应——四种反应类型反应类型不能大量共存的离子复分解反应生成沉淀Ca2+、Ba2+与CO32-、SO42-、SO32-生成气体及易挥发性物质H+与CO32-、HCO3-、S2-、SO生成弱电解质H+与OH-、ClO-、F-、CH3COO-等不能大量共存氧化还原反应Fe3+与S2-、I-等,MnO4-、ClO-在酸性、碱性、中性条件下与I-、Fe2+、S相互促进的水解反应Al3+、Fe3+与AlO2-、HCO3络合反应Fe3+与SCN-,Ag+与NH3·H2O不能大量共存[理解辨析]1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)K+、Na+、HCO3-、Ca(2)使酚酞变红色的溶液中可以存在Na+、Al3+、SO42-解析:(2)使酚酞变红色的溶液显碱性,而Al3+在碱性条件下不能大量存在。答案:(1)√(2)×2.做一做指出下列离子组不能大量共存的原因。(1)Na+、OH-、SO42-、Fe3+(2)K+、Mg2+、I-、ClO-:

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(3)含有大量Fe3+的溶液中,Na+、SCN-、Cl-、I-:

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(4)含有大量NO3-的溶液中,H+、Fe2+、Cl-、SO42答案:(1)Fe3+与OH-反应生成沉淀(2)I-能被ClO-氧化(3)Fe3+与SCN-发生络合反应,Fe3+与I-发生氧化还原反应(4)NO3-明显外加条件下的离子共存问题1.(2021·辽宁阜新模拟)常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是(B)A.1.0mol·L-1KNO3溶液:H+、Fe2+、Cl-、SOB.透明的溶液:Cu2+、Fe3+、SO42C.含有大量Ba2+的溶液:HCO3-、Fe3+、SCN-D.使甲基橙变红的溶液:Na+、Cl-、CH3COO-、Fe2+解析:Fe2+是常见的还原性离子,与H+和NO3-发生氧化还原反应而不能大量共存,A不符合题意;透明的溶液中Cu2+、Fe3+、SO42-、Cr3+之间不发生反应,故能大量共存,B符合题意;SO42-与Ba2.(2021·山东青岛期末)常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(C)A.pH=12的无色溶液:Na+、K+、HCO3-B.使甲基橙变红的溶液:K+、Ca2+、Cl-、ClO-C.0.1mol·L-1FeCl3溶液:Cu2+、Mg2+、Cl-、SOD.10%KMnO4溶液:NH4+、Na+、NO解析:常温下,pH=12的溶液显碱性,HCO3-会与氢氧根离子发生反应而不能大量共存,故A项不符合题意;使甲基橙变红的溶液显酸性,氢离子会与ClO-反应生成弱电解质次氯酸而不能大量共存,故B项不符合题意;离子间互相不发生反应,能大量共存,故C项符合题意;MnO4隐含条件下的离子共存问题3.(2021·辽宁沈阳联考)常温下,下列各组离子在指定溶液中可能大量共存的是(D)A.c(Fe3+)=0.1mol·L-1的溶液中:Cu2+、NH4+、NOB.c(H+)c(OH-)C.使酚酞变红色的溶液:Na+、K+、AlO2-、CrD.由水电离的c(H+)=1×10-12mol·L-1的溶液中:Na+、NH4+、I-解析:Fe3+与SCN-反应生成Fe(SCN)3,故不能大量共存,A错误;c(H+)c(OH-)=1012的溶液显酸性,H+与HCO3-反应生成二氧化碳和水,故不能大量共存,B错误;使酚酞变红色的溶液显碱性,使Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H4.下列能在溶液中大量共存,加入(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶体后仍能大量存在的离子组是(C)A.Na+、H+、Cl-、NOB.K+、Ba2+、OH-、I-C.Na+、Mg2+、Cl-、SOD.Cu2+、S2-、Br-、ClO-解析:A项中H+、NO3-能将(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶体溶于水后产生的Fe2+氧化为Fe3+;B项中OH-与NH4+、Fe2+不能大量共存,Ba2+与SO42-离子共存判断的“三大步骤”第一步:“细审题干关键点”(1)注意“一定大量共存”“可能大量共存”“不能大量共存”“因发生氧化还原反应而不能大量共存”等关键点。(2)注意“透明溶液”意味着无难溶物和微溶物,但并不意味着溶液无色。第二步:“分析限制条件”(1)常见表示溶液呈酸性的表述①常温下,pH=1的溶液。②使pH试纸变红的溶液。③使甲基橙呈红色的溶液。④与镁粉反应放出氢气的溶液。⑤c(OH-)=1×10-14mol·L-1的溶液或c((2)常见表示溶液呈碱性的表述①常温下,pH=14的溶液。②使pH试纸变蓝的溶液。③使酚酞溶液变红的溶液。④c(H+)=1×10-14mol·L-1的溶液。⑤通入NH3或加入Na2O2的溶液。(3)常见表示溶液既能呈酸性也能呈碱性的表述①与铝粉反应放出氢气的溶液。②常温下,水电离出的c(OH-)=1×10-12mol·L-1的溶液。③与NH4HCO3反应能产生气体的溶液。(4)无色溶液:不含有Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnO4第三步:“注意特殊情况”充分考虑指定微粒或物质对溶液酸碱性、氧化性和还原性的影响,如:(1)含有大量Fe3+的溶液,隐含溶液呈酸性,并具有较强氧化性。(2)含有大量NO3(3)含有大量S2-、SO32-离子检验与推断1.常见阳离子的检验(1)依据生成沉淀阳离子试剂实验现象(证据)Mg2+NaOH溶液开始产生白色沉淀,NaOH溶液过量,沉淀不溶解Al3+NaOH溶液开始产生白色沉淀,NaOH溶液过量,沉淀溶解Fe2+NaOH溶液先产生白色沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为红褐色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液产生蓝色沉淀Fe3+NaOH溶液产生红褐色沉淀Cu2+NaOH溶液产生蓝色沉淀(2)依据生成气体NH4+产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝(3)依据显示的特殊颜色阳离子试剂或方法实验现象(证据)H+紫色石蕊溶液溶液变红Na+焰色试验黄色火焰K+焰色试验紫色火焰(透过蓝色钴玻璃)Fe3+KSCN溶液溶液呈红色Fe2+先加KSCN溶液再加氯水先无明显变化,再变红色2.常见阴离子的检验(1)依据生成沉淀阴离子试剂实验现象(证据)Cl-Br-I-AgNO3溶液和稀HNO3产生白色沉淀AgCl产生淡黄色沉淀AgBr产生黄色沉淀AgISO稀盐酸和BaCl2溶液加稀盐酸无明显现象,加BaCl2溶液产生白色沉淀COCaCl2溶液和稀盐酸加CaCl2溶液产生白色沉淀,再加稀盐酸,沉淀溶解,产生无色、无味气体(2)依据生成气体阴离子试剂实验现象(证据)CO稀盐酸和澄清石灰水产生使澄清石灰水变浑浊的气体HCO稀盐酸和澄清石灰水产生使澄清石灰水变浑浊的气体SO稀H2SO4和品红溶液加稀硫酸产生有刺激性气味的气体,且气体能使品红溶液褪色HSO稀H2SO4和品红溶液加稀硫酸产生有刺激性气味的气体,且气体能使品红溶液褪色(3)依据显示的特殊颜色①②Br-I③I-溶液变蓝,表明有I-。[理解辨析]1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)向某溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成,再加入稀盐酸,沉淀不消失,则溶液中一定存在SO4(2)向某溶液中加入CaCl2溶液,有白色沉淀生成,溶液中一定存在CO3解析:(1)溶液中含Ag+时也有题述现象。(2)溶液中有SO32-答案:(1)×(2)×2.做一做某地环保部门取一定量某工厂所排废水试样分成甲、乙、丙、丁四份,进行如图所示探究:已知废水试样中可能含有下表中的离子:阳离子Na+、Mg2+、X阴离子Cl-、SO32(1)该废水中(填“是”或“否”)含有SO32-(2)通过上述实验,判断离子X和Y分别是

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解析:(1)根据题表,甲中加入溴水不褪色,说明该废水中不含还原性离子,可确定不含SO3(2)根据题表,丙中加入NaOH溶液加热产生了使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体,说明溶液中含NH4+,而乙中加入酸化的BaCl2溶液生成白色沉淀,说明溶液中含有S答案:(1)否甲中加入溴水不褪色,说明该废水中不含还原性离子(2)NH4+离子检验与推断1.下列关于离子检验的说法正确的是(B)A.检验溶液中是否含有Ba2+:取少量待测液,向其中加入少量稀硫酸,若有白色沉淀产生,则溶液中含有Ba2+B.检验用硫酸亚铁制得的硫酸铁中是否含有硫酸亚铁,可选用的试剂是酸性KMnO4溶液C.检验溶液中是否含有CO3D.在未知溶液中滴加BaCl2溶液出现白色沉淀,加稀硝酸,沉淀不溶解,说明该未知溶液中存在SO42解析:如果溶液中含有Ca2+、Ag+等,向其中加入少量稀硫酸,会有硫酸钙、硫酸银等白色沉淀产生,所以不能确定溶液中含有Ba2+,故A项错误;硫酸亚铁可将酸性KMnO4还原而使酸性KMnO4溶液褪色,故B项正确;HCO3-、SO32-、HSO2.(双选)某溶液中只可能含有Na+、NH4+、Fe2+、Al3+、Cl-、SO42-、CO32下列说法正确的是(AB)A.原溶液中没有Na+B.原溶液中肯定存在的离子为NH4+、Fe2+、Cl-C.沉淀A为BaSO4,沉淀C为BaCO3和Al(OH)3D.滤液X中大量存在的阳离子有NH4+、Al3+解析:加入过量稀硫酸无明显现象,说明溶液中无CO32-、AlO2-,前者会产生气体,后者会先产生沉淀后溶解;加入硝酸钡有气体产生,因为前面已经加入了硫酸,NO3-在酸性条件下具有强氧化性,说明有亚铁离子存在且被氧化,沉淀A为硫酸钡;加入过量NaOH溶液有气体生成,说明存在NH4+,产生的气体为氨气,沉淀B为红褐色氢氧化铁沉淀;通入少量CO2产生沉淀,CO2先与OH-反应生成CO32-,CO32-再与Ba2+反应生成BaCO3沉淀,沉淀C为碳酸钡;因为存在的离子浓度均为0.1mol·L-1,从电荷守恒的角度出发,溶液中不存在Al3+,只含有NH4+、Fe2+、Cl-、SO42-才能保证电荷守恒,Na离子推断中的定量问题3.(2021·辽宁大连联考)常温下,20mLX溶液中可能含有下列离子中的若干种:NH4+、Mg2+、Fe3+、Al3+、Cl-、S下列说法正确的是(C)A.X溶液的pH>7B.X溶液中一定含有Mg2+、Al3+、NH4+C.X溶液中一定含有Cl-,且c(Cl-)为6.0mol/LD.向滤液中通入足量的CO2气体,可得白色沉淀,将沉淀过滤、洗涤、灼烧至恒重,可得固体0.78g解析:加入NaOH溶液有刺激性气味气体生成,为NH3,说明X溶液中含有NH4+,n(NH4+)=n(NH3)=0.224L22.4L/mol=0.01mol,产生白色沉淀,则含有Mg2+不含Fe3+,n(Mg2+)=n[Mg(OH)2]=1.16n(BaSO4)=2.33g233g/mol=0.01mol,由溶液呈电中性,正电荷的物质的量为(0.01×1+0.02×2+0.01×3)mol=0.08mol,负电荷的物质的量为0.01×2mol=0.02mol,则一定含有Cl-,且n(Cl-)=0.06mol。由上述分析知,X溶液中一定含有NH4+、Mg2+、Al3+、Cl-、SO42-,一定不含有Fe3+。X溶液中含有NH4+、Al3+,发生水解而使溶液呈酸性,即pH<7,A错误;X溶液中一定含有MgC正确;滤液中含有NaAlO2,通入CO2生成Al(OH)3,灼烧后得到Al2O3,由上述分析知n(Al3+)=0.01mol,则n(Al2O3)=12n(Al3+m=nM=0.005mol×102g/mol=0.51g,D错误。4.(双选)(2022·山东枣庄月考)某化学兴趣小组利用如下实验研究化学反应的限度:向2mL0.01mol/LKI溶液中加入1mL0.01mol/LFeCl3溶液,反应的化学方程式是2FeCl3+2KI2FeCl2+I2+2KCl,再加入几滴0.1mol/LKSCN溶液。下列说法正确的是(BD)A.加入KI过量,FeCl3能全部转化为FeCl2B.向反应后的FeCl2、I2和KCl混合溶液中加入几滴KSCN溶液,溶液显红色C.实验中KSCN溶液用于检验Fe2+D.向2mL0.01mol/LKI和1mL0.01mol/LFeCl3的混合溶液中加入淀粉溶液,溶液呈蓝色解析:由于反应可逆,加入KI过量,FeCl3不能全部转化为FeCl2,故A错误;向反应后的FeCl2、I2和KCl混合溶液中加入几滴KSCN溶液,由于存在Fe3+,溶液显红色,故B正确;实验中KSCN溶液用于检验Fe3+,故C错误;向2mL0.01mol/LKI和1mL0.01mol/LFeCl3的混合溶液中加入淀粉溶液,由于生成碘单质,溶液呈蓝色,故D正确。离子推断的常用原则1.(2021·湖南卷,12)对下列粒子组在溶液中能否大量共存的判断和分析均正确的是(B)粒子组判断和分析ANa+、Al3+、Cl-、NH3·H2O不能大量共存,因发生反应:Al3++4NH3·H2OAlO2-+4NH4+BH+、K+、S2O32不能大量共存,因发生反应:2H++S2O32-S↓+SO2↑+HCNa+、Fe3+、SO42-、H能大量共存,粒子间不反应DH+、Na+、Cl-、MnO能大量共存,粒子间不反应解析:Al3+与NH3·H2O反应生成Al(OH)3沉淀,不生成AlO2-,A错误;H+与S2O32-不能大量共存,发生反应的离子方程式为2H++S2O32-S↓+SO2↑+H2O,B正确;Fe3+可催化H2O22.(2020·江苏卷,4)常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(A)A.0.1mol·L-1氨水溶液:Na+、K+、OH-、NOB.0.1mol·L-1盐酸溶液:Na+、K+、SO42C.0.1mol·L-1KMnO4溶液:NH4+、Na+、NOD.0.1mol·L-1AgNO3溶液:NH4+、Mg2+、Cl-解析:氨水中,Na+、K+、OH-、NO3-彼此不反应,能大量共存,A项正确;盐酸中的H+能与SiO32-结合生成H2SiO3沉淀,B项错误;KMnO4溶液具有强氧化性,与具有还原性的I-不能大量共存,C项错误;AgNO3溶液中的Ag+3.(2020·浙江7月选考,25)黄色固体X,可能含有漂白粉、FeSO4、Fe2(SO4)3、CuCl2、KI之中的几种或全部。将X与足量的水作用,得到深棕色固体混合物Y和无色碱性溶液Z。下列结论合理的是(C)A.X中含KI,可能含有CuCl2B.X中含有漂白粉和FeSO4C.X中含有CuCl2,Y中含有Fe(OH)3D.用H2SO4酸化溶液Z,若有黄绿色气体放出,说明X中含有CuCl2解析:由黄色固体X与足量的水作用得到深棕色固体混合物Y和无色碱性溶液Z可知,X中含有CuCl2、漂白粉,至少含有FeSO4、Fe2(SO4)3中的一种,不含KI,A、B项错误,C项正确;漂白粉中含有CaCl2和Ca(ClO)2,用硫酸酸化也可得到氯气,故由题述实验现象不能说明X中含有CuCl2,D项错误。题号知识易中难离子共存的判断1,45离子或物质的检验与推断27综合应用36,8一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.(2021·山东德州月考)下列各组离子能在溶液中大量共存的是(A)A.K+、Na+、Cl-、NOB.Fe3+、K+、Br-、SCN-C.NH4+、Na+、COD.Al3+、Mg2+、SO42解析:K+、Na+、Cl-、NO3-相互之间不发生化学反应,能大量共存,故A正确;Fe3+和SCN-会反应生成Fe(SCN)3,不能大量共存,故B错误;NH4+和OH-会反应生成一水合氨,不能大量共存,故C错误;Al3+、Mg2.无色溶液X是下列四种物质中的一种。将其分成等量的三份,向其中分别加入少量AgNO3溶液、CuO固体、NaOH溶液,产生的现象如下表。则物质X是下列选项中的(D)试剂AgNO3溶液CuO固体NaOH溶液现象白色沉淀溶解,溶液变蓝无明显现象A.NaCl溶液 B.Ca(OH)2溶液C.稀硝酸 D.稀盐酸解析:无色溶液X中分别加入少量AgNO3溶液、CuO固体、NaOH溶液,能使CuO固体溶解的物质为酸,稀硝酸、稀盐酸均可,排除选项A、B;且X能与AgNO3溶液反应生成白色沉淀,排除选项C,故选D。3.氢型离子交换树脂可使硬水中的钙、镁离子通过离子交换去除而使硬水软化。某同学将含有Ca2+、Mg2+且pH=7的硬水利用如图装置进行软化,所得软水的pH为4。下列叙述正确的是(B)A.硬水中可能含有大量的Cl-、CO32B.通过净化处理后,水中的离子浓度增大C.氢型离子交换树脂失效后可放入强碱溶液中再生D.原硬水中Ca2+、Mg2+的总浓度约为10-5mol·L-1解析:根据离子共存原则,CO32-与Ca2+、Mg2+会产生沉淀,CaSO4微溶于水,不能大量共存,故硬水中不可能含有大量的CO32-、SO42-,故A错误;经过氢型离子交换树脂时,Ca2+、Mg2+与H+发生离子交换被除去,根据电荷守恒知,一个Ca2+或Mg2+会交换出两个H+,故水中阳离子的总数增大,阴离子总数不变,故离子总浓度增大,故B正确;氢型离子交换树脂失效即交换树脂中不存在氢离子,应放入强酸溶液中补充氢离子,使其再生,故C错误;由离子交换原理得,生成的H+数目是原来Ca2+、Mg2+数目的2倍,即c(H+)是Ca2+、Mg2+浓度的2倍,溶液的pH由7变为4,则c(H+)的变化量是(10-4-10-7)mol·L-1≈10-4mol·L-1,所以原硬水中Ca2+、Mg2+4.(2021·天津实验中学月考)常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是(C)A.无色溶液中:Cu2+、SO32-、SB.c(OH-)c(H+)C.由水电离的c(H+)=1×10-12mol/L的溶液中:Ba2+、K+、Cl-、NOD.滴入少量KSCN溶液显红色的溶液中:Na+、CO32-、I解析:Cu2+呈蓝色,不能存在于无色溶液中,故不选A;常温下,c(OH-)c(H+)=10-10的溶液呈酸性,AlO2-、CO32-都能和H+反应,不能大量共存,故不选B;由水电离的c(H+)=1×10-12mol/L的溶液既可能是酸性溶液也可能是碱性溶液,而Ba2+、K+、Cl-、NO3-四种离子相互间不反应,和H+、OH-也不反应,能大量共存,故选C;滴入少量KSCN溶液显红色的溶液中含有Fe3+5.(2022·山东莱芜月考)常温下,下列各组离子一定能在指定溶液中大量共存的是(A)A.c(OH-)c(H+)=10B.滴加KSCN溶液显红色的溶液中:NH4+、K+、Cl-C.0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中:Fe3+、K+、Cl-、SOD.水电离产生的c(OH-)=10-12mol·L-1的溶液中:Na+、Al3+、Cl-、NO解析:c(OH-)c(H+)=10-12的溶液显酸性,所有离子可以大量共存,故A符合题意;滴加KSCN溶液显红色的溶液中含有Fe3+,Fe3+与I-发生反应2Fe3++2I-2Fe2++I2,不能大量共存,故B不符合题意;0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中,Fe3+二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)6.下列各组离子在溶液中能大量共存,且加入相应试剂后发生反应的离子方程式正确的是(AB)选项离子加入试剂离子方程式AK+、Fe2+、NO稀硫酸3Fe2++NO34H+3Fe3++NO↑+2H2OBFe3+、Br-、Cl-氢氧化钠溶液Fe3++3OH-Fe(OH)3↓CNH4SO4AlO少量稀硫酸AlO2-+H++H2OAl(OH)3DNa+、NH4HCO过量氢氧化钠溶液NH4++OHNH3·H2O解析:C项,NH4+、AlO2-会相互促进水解而不能大量共存,不符合题意;D项,过量NaOH电离产生的OH-与HCO3-反应产生CO32-、H7.10mL某无色溶液中可能存在如下表中的离子,取该溶液进行如图实验(不考虑水解),下列推理正确的是(B)阳离子NH4+、Na+、Ag+阴离子CO32-、S2-、SOA.气体A通入澄清石灰水中,溶液变浑浊,说明无色溶液中含有COB.溶液B与足量NaOH溶液加热生成0.02mol气体D,说明无色溶液含有NH4C.生成黄色沉淀C,说明无色溶液中含有Ag+D.用洁净的铂丝蘸取溶液F在火焰上灼烧,火焰呈黄色,说明原无色溶液中含有Na+解析:Ag+和给出的四种阴离子都不能大量共存,所以原溶液中没有Ag+;溶液呈无色,说明原溶液中没有Cr2O72-;无色溶液中加入足量氢碘酸,产生黄色沉淀,说明原溶液中存在S2-和SO32-,在酸性溶液中发生反应生成单质硫;在上述反应中,若SO32-过量,则可以和氢碘酸反应生成气体SO2,生成的气体A可能是CO2,也可能是SO2,还有可能是CO2和SO2的混合气,所以不能说明原溶液中有CO32-;溶液B中加足量NaOH溶液共热,有气体生成,说明原溶液中有NH4+。CO2和SO三、非选择题8.现有四种溶液m、n、p、q,分别含阴、阳离子NH4+、Na+、Ba2+、Al3+、OH-、SO42-(1)p是(填化学式,下同)溶液,q是溶液。

(2)写出在m中逐滴滴入p,沉淀减少时发生反应的离子方程式:

。

(3)实验室检验q中阳离子需要的试剂和试纸是。

(4)经分析,SO42-存在于(填“m”“n”“p”或“q”)中,实验室常用重量法检验该溶液中SO①所用量筒的规格为(填字母)。

A.10mL B.50mL C.100mL D.500mL②过滤时,沉淀物颗粒的大小会影响过滤速度,从利于过滤的角