高中化学离子共存、离子的检验与推断练习题

高中化学离子共存、离子的检验与推断练习题离子反应是高中化学的核心内容之一，而离子共存、离子的检验与推断则是这部分知识在解题中的具体应用，也是高考化学中的常见题型。这类题目不仅考查对常见离子性质的掌握程度，更考验分析问题、解决问题的综合能力及逻辑推理能力。下面，我们通过一系列练习题来巩固相关知识，提升解题技能。一、核心知识回顾与解题策略在开始练习之前，我们先简要回顾一下解决这类问题的关键知识点和常用策略，这将有助于我们更高效地解题。1.离子共存的判断依据：*复分解反应：离子间能否生成沉淀、气体、弱电解质（如水、弱酸、弱碱）。*氧化还原反应：具有氧化性和还原性的离子之间能否发生反应。*络合反应：如Fe³⁺与SCN⁻形成络离子。*双水解反应：某些弱酸根离子与弱碱阳离子在水溶液中相互促进水解，直至完全。*题干中的附加条件：如溶液的颜色（无色透明则排除Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、MnO₄⁻等）、溶液的酸碱性（pH值、指示剂颜色变化、与Al反应放出H₂等）。2.离子检验与推断的原则：*特征反应：利用离子的特征反应现象（如颜色变化、沉淀生成与溶解、气体产生等）进行判断。*排除干扰：检验某种离子时，需考虑其他离子是否会对其检验产生干扰，并进行必要的分离或掩蔽。*现象明显：所选择的检验方法应具有明显的、易于观察的现象。*推断的逻辑性：对于推断题，要从特征现象入手，结合离子共存知识，进行正推或逆推，注意离子的“肯定存在”、“肯定不存在”和“可能存在”的判断。二、精选练习题（一）离子共存判断题例1：下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是（）A.无色透明的溶液中：K⁺、Na⁺、MnO₄⁻、SO₄²⁻B.强酸性溶液中：Fe²⁺、NO₃⁻、Cl⁻、K⁺C.能使酚酞试液变红的溶液中：Na⁺、Cl⁻、CO₃²⁻、SO₄²⁻D.加入铝粉能产生氢气的溶液中：NH₄⁺、Fe³⁺、SO₄²⁻、NO₃⁻解题思路提示：注意题干中的“指定溶液”。A项，MnO₄⁻有颜色；B项，强酸性条件下NO₃⁻具有强氧化性；C项，能使酚酞变红的溶液呈碱性；D项，“加入铝粉能产生氢气”的溶液可能为酸性也可能为碱性。（二）离子检验选择题例2：为确定某溶液的离子组成，进行如下实验：①取少量溶液滴加Ba(NO₃)₂溶液，产生白色沉淀。②然后继续加入稀盐酸至溶液呈酸性，沉淀部分溶解，并有无色气体产生，该气体能使澄清石灰水变浑浊。③取上层清液继续滴加Ba(NO₃)₂溶液至无沉淀时，再滴加AgNO₃溶液，产生白色沉淀。根据实验，以下推测不正确的是（）A.一定有SO₄²⁻B.一定有CO₃²⁻C.不能确定Cl⁻是否存在D.不能确定SO₃²⁻是否存在解题思路提示：实验①生成的白色沉淀可能有多种。实验②中“沉淀部分溶解”且产生的气体能使澄清石灰水变浑浊，提示了可能的离子。注意加入的是“稀盐酸”，以及NO₃⁻在酸性条件下的氧化性对SO₃²⁻检验的干扰。实验③检验Cl⁻时，需考虑前序操作是否引入了Cl⁻。（三）离子推断综合题例3：某无色透明溶液中可能含有下列离子中的几种：Na⁺、K⁺、NH₄⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、SO₄²⁻、CO₃²⁻、Cl⁻、Br⁻。对该溶液进行如下实验：1.取少量溶液，滴加几滴石蕊试液，溶液呈红色。2.另取少量溶液，加入氯化钡溶液，有白色沉淀生成。3.取步骤2中的上层清液，加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，且不溶于稀硝酸。4.另取少量原溶液，加入NaOH溶液至过量，有白色沉淀生成，最终沉淀完全溶解。5.进行焰色反应，火焰呈黄色。根据以上实验现象，回答下列问题：（1）原溶液中一定存在的离子是；（2）原溶液中一定不存在的离子是；（3）原溶液中可能存在的离子是，为进一步确定该离子是否存在，应进行的实验操作是。解题思路提示：从“无色透明溶液”可排除有色离子。实验①指示溶液酸碱性。实验②提示可能存在的阴离子。实验③检验Cl⁻时要特别小心干扰。实验④中NaOH过量时沉淀“完全溶解”是关键特征。实验⑤焰色反应结果。综合以上信息进行推断。例4：有一混合物的水溶液，可能含有以下离子中的若干种：K⁺、NH₄⁺、Cl⁻、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃²⁻、SO₄²⁻，现取三份100mL溶液进行如下实验：（1）第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生；（2）第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04mol；（3）第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g。根据上述实验，回答以下问题：（1）一定不存在的离子是；（2）肯定存在的离子是，其物质的量浓度分别是；（3）可能存在的离子是，如何进行检验？解题思路提示：实验（2）产生的气体是NH₃，可确定NH₄⁺的存在及量。实验（3）中沉淀部分溶解，说明存在两种沉淀，进而确定两种阴离子的存在及量。根据离子共存原则，可排除与这两种阴离子不能共存的阳离子。最后，根据电荷守恒判断是否存在其他阳离子。三、练习题解析与答案（以下为简略解析，详细解析过程需同学们自行结合上述思路进行完善）例1：*A.MnO₄⁻为紫红色，不符合“无色透明”。错误。*B.强酸性条件下，NO₃⁻能氧化Fe²⁺。错误。*C.碱性条件下，各离子间不发生反应，可以共存。正确。*D.若溶液为碱性，NH₄⁺、Fe³⁺不能大量存在；若为酸性，NO₃⁻存在时与Al反应不产生H₂。错误。*答案：C例2：*①生成的白色沉淀可能为BaSO₄、BaCO₃、BaSO₃等。*②加入稀盐酸，沉淀部分溶解且产生使石灰水变浑浊的气体（CO₂），说明有CO₃²⁻，则溶解的沉淀为BaCO₃；剩余沉淀不溶，则可能为BaSO₄，说明有SO₄²⁻。但需注意，若原溶液中有SO₃²⁻，在酸性条件下NO₃⁻（来自Ba(NO₃)₂）会将其氧化为SO₄²⁻，因此SO₃²⁻的存在会干扰SO₄²⁻的判断，此处“部分溶解”且有气体，更倾向于CO₃²⁻和SO₄²⁻共存，SO₃²⁻难以确定。*③由于步骤②中加入了盐酸，引入了Cl⁻，因此无法确定原溶液中是否有Cl⁻。*答案：D(SO₃²⁻在酸性硝酸根条件下会被氧化，若存在，最终也会生成BaSO₄沉淀，且不会产生CO₂气体，因此根据②中“部分溶解”和“气体使石灰水变浑浊”，可推断一定有CO₃²⁻和SO₄²⁻，SO₃²⁻一定不存在。此处原解析思路中对SO₃²⁻的考虑需更严谨。正确的结论是SO₃²⁻不存在，因此D选项“不能确定SO₃²⁻是否存在”是不正确的，即该选项符合“推测不正确”的要求。)例3：*溶液无色透明，排除Cu²⁺、Fe³⁺。*①石蕊变红，溶液呈酸性，排除CO₃²⁻。*②加入Ba(NO₃)₂有白色沉淀，可能含SO₄²⁻。*③上层清液加AgNO₃有不溶于稀硝酸的白色沉淀AgCl，但步骤②中加入了Cl⁻（BaCl₂？注意题目中步骤②是加入氯化钡还是硝酸钡？原题为“氯化钡”，则引入了Cl⁻，因此无法确定原溶液是否含Cl⁻。*④加过量NaOH，白色沉淀完全溶解，说明沉淀为Al(OH)₃，原溶液含Al³⁺，不含Mg²⁺（Mg(OH)₂不溶于过量NaOH）。*⑤焰色反应黄色，含Na⁺。K⁺需透过蓝色钴玻璃观察是否有紫色火焰才能确定。NH₄⁺、Br⁻无信息。*答案：（1）一定存在：Na⁺、Al³⁺、SO₄²⁻（2）一定不存在：Cu²⁺、Fe³⁺、CO₃²⁻、Mg²⁺（3）可能存在：K⁺、NH₄⁺、Cl⁻、Br⁻。检验K⁺：焰色反应透过蓝色钴玻璃观察是否有紫色；检验NH₄⁺：加NaOH溶液加热，用湿润红色石蕊试纸检验；检验Cl⁻、Br⁻：需先排除SO₄²⁻干扰后，用AgNO₃和稀HNO₃及CCl₄等。例4：*（2）产生0.04molNH₃，说明n(NH₄⁺)=0.04mol。*（3）沉淀6.27g，洗涤后剩2.33g为BaSO₄，n(SO₄²⁻)=2.33g/233g/mol=0.01mol；溶解的沉淀为BaCO₃，质量6.27g-2.33g=3.94g，则n(CO₃²⁻)=3.94g/197g/mol=0.02mol。*存在CO₃²⁻，则Mg²⁺、Ba²⁺不存在。*（1）AgNO₃沉淀可能为AgCl、Ag₂CO₃、Ag₂SO₄等，Cl⁻不确定。*电荷守恒：n(NH₄⁺)=0.04mol（+1价，共+0.04），n(SO₄²⁻)=0.01mol（-2价，共-0.02），n(CO₃²⁻)=0.02mol（-2价，共-0.04）。负电荷总量0.06mol，正电荷不足，故一定存在K⁺。*答案：（1）一定不存在：Mg²⁺、Ba²⁺（2）肯定存在：NH₄⁺（0.4mol/L）、SO₄²⁻（0.1mol/L）、CO₃²⁻（0.2mol/L）、K⁺（≥0.2mol/L，具体数值需根据电荷守恒详细计算）。（3）可能存在：Cl⁻。取少量原溶液，加入足量硝酸钡溶液，过滤，向滤液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液，若有白色沉淀则含Cl⁻。四、总结与提升离子共存、离子的检验与推断题目，看似复杂，但只要我们扎实掌握常见离子的性质（颜色、酸碱性、与其他离子反应的现象等），熟练