2025届高考化学大一轮复习讲义 第二章 第3讲 离子共存、离子检验和推断导学案

2025届高考化学大一轮复习讲义第二章第3讲离子共存、离子检验和推断导学案考纲要求：1.理解离子反应的概念，掌握离子共存的条件。2.能够判断常见离子在溶液中能否大量共存。3.掌握常见离子的检验方法，并能进行简单的离子推断。4.初步学会运用离子反应知识解决实际问题。核心素养：1.宏观辨识与微观探析：能从宏观现象（如颜色、沉淀、气体等）辨识溶液中可能存在的离子，并从微观层面（离子间相互作用）解释现象。2.证据推理与模型认知：基于实验现象和离子性质，进行证据推理，建立离子检验和推断的思维模型。3.科学探究与创新意识：通过设计简单的实验方案进行离子检验，体验科学探究的过程。---一、课前自主预习（请同学们在课前完成下列内容，带着问题进入课堂）1.回顾旧知：*默写常见有色离子的颜色：*Cu²⁺：_______Fe³⁺：_______Fe²⁺：_______MnO₄⁻：_______*Cr₂O₇²⁻：_______CrO₄²⁻：_______*思考：哪些常见的离子组合在溶液中不能大量共存？试举例说明（至少列举三类不同原因）。*回忆：进行离子检验时，一般需要注意哪些基本原则？---二、课堂互动探究探究点一：离子共存的判断知识梳理与深化：1.共存的含义：所谓离子能大量共存，是指离子之间不发生化学反应，即不会生成沉淀、气体、弱电解质（如水、弱酸、弱碱），也不会发生氧化还原反应、双水解反应或络合反应等。2.不能大量共存的常见情况：*生成沉淀：如Ba²⁺与SO₄²⁻、Ag⁺与Cl⁻、Ca²⁺与CO₃²⁻等。（请同学们思考：哪些阳离子与OH⁻会生成沉淀？）*生成气体：如H⁺与CO₃²⁻、HCO₃⁻、SO₃²⁻、HSO₃⁻等；OH⁻与NH₄⁺（加热条件下）等。*生成弱电解质：如H⁺与OH⁻、CH₃COO⁻、F⁻、ClO⁻等；OH⁻与H⁺、NH₄⁺（常温下生成NH₃·H₂O）等。*发生氧化还原反应：这是同学们容易忽略但非常重要的一类。*常见氧化性离子：MnO₄⁻、ClO⁻、Fe³⁺、NO₃⁻(H⁺)、Cr₂O₇²⁻等。*常见还原性离子：I⁻、S²⁻、SO₃²⁻、Fe²⁺、HSO₃⁻等。*例如：Fe³⁺与I⁻、S²⁻；MnO₄⁻(H⁺)与Cl⁻、Fe²⁺等。（思考：NO₃⁻在中性或碱性溶液中与Fe²⁺能共存吗？为什么？）*发生双水解反应：如Al³⁺与HCO₃⁻、CO₃²⁻、S²⁻、AlO₂⁻等；Fe³⁺与HCO₃⁻、CO₃²⁻、AlO₂⁻等。（特点：相互促进水解，直至完全。）*发生络合反应：如Fe³⁺与SCN⁻（生成Fe(SCN)₃）；Ag⁺与NH₃·H₂O（过量时生成[Ag(NH₃)₂]⁺）。3.题干中的隐含条件：这是判断离子共存题的关键，务必审清题意！*溶液的酸碱性：*酸性溶液：pH<7；c(H⁺)>c(OH⁻)；能使紫色石蕊试液变红；加入甲基橙呈红色等。常见表述还有“由水电离出的c(H⁺)=1×10⁻ᵃmol/L(a>7)”等。*碱性溶液：pH>7；c(OH⁻)>c(H⁺)；能使紫色石蕊试液变蓝、酚酞变红等。*可能酸性也可能碱性：如“与Al反应放出H₂的溶液”（注意：若为酸性，不能含NO₃⁻）、“水电离出的c(H⁺)=1×10⁻ᵃmol/L(a<7)”等。*溶液的颜色：“无色透明溶液”则一定不含Cu²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、MnO₄⁻等有色离子。注意“透明”不等于“无色”。*其他限定条件：如“一定能共存”、“可能共存”、“一定不能共存”；“加入某物质后，仍能大量共存”等。思考与讨论：1.某溶液中加入酚酞试液呈红色，则该溶液中可能大量存在的离子组是（）A.Na⁺、Cl⁻、SO₄²⁻、Fe³⁺B.K⁺、HCO₃⁻、NO₃⁻、Cl⁻C.Ba²⁺、Na⁺、Cl⁻、NO₃⁻D.NH₄⁺、SO₄²⁻、Cl⁻、NO₃⁻（请说出每个选项不能共存或能共存的理由）2.“透明溶液”和“无色溶液”有何区别？举例说明。探究点二：离子的检验与推断知识梳理与深化：1.离子检验的常用方法：*沉淀法：如Cl⁻的检验（AgNO₃溶液和稀硝酸，生成白色沉淀）；SO₄²⁻的检验（先加稀盐酸酸化，再加BaCl₂溶液，生成白色沉淀）。*气体法：如NH₄⁺的检验（加入浓NaOH溶液并加热，产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体）；CO₃²⁻的检验（加入稀盐酸，产生使澄清石灰水变浑浊的气体，注意排除HCO₃⁻、SO₃²⁻等的干扰）。*显色法：如Fe³⁺的检验（加入KSCN溶液，溶液变血红色）；Fe²⁺的检验（加入KSCN溶液无明显变化，再加入氯水，溶液变血红色，或直接加入K₃[Fe(CN)₆]溶液，生成蓝色沉淀）；H⁺/OH⁻的检验（用酸碱指示剂）。2.常见阳离子的检验：*H⁺：①石蕊试液变红；②pH试纸变红；③与活泼金属（如Zn）反应放出H₂。*Na⁺/K⁺：焰色反应（钠黄钾紫，钾需透过蓝色钴玻璃）。*NH₄⁺：见气体法。*Mg²⁺：加入NaOH溶液，生成白色沉淀，该沉淀不溶于过量NaOH溶液。*Al³⁺：加入NaOH溶液，生成白色沉淀，继续加入NaOH溶液，沉淀溶解。*Fe²⁺：①浅绿色溶液；②加KSCN溶液无现象，再加氯水变血红色；③加K₃[Fe(CN)₆]溶液，生成蓝色沉淀。*Fe³⁺：①棕黄色溶液；②加KSCN溶液变血红色；③加NaOH溶液，生成红褐色沉淀。*Cu²⁺：①蓝色溶液（浓时为绿色）；②加NaOH溶液，生成蓝色沉淀。3.常见阴离子的检验：*OH⁻：①石蕊试液变蓝；②酚酞试液变红；③pH试纸变蓝。*Cl⁻：加AgNO₃溶液和稀HNO₃，生成白色沉淀。*Br⁻：①加AgNO₃溶液和稀HNO₃，生成淡黄色沉淀；②加氯水和CCl₄，CCl₄层呈橙红色。*I⁻：①加AgNO₃溶液和稀HNO₃，生成黄色沉淀；②加氯水和CCl₄，CCl₄层呈紫红色；③加淀粉溶液和氯水，溶液变蓝。*SO₄²⁻：先加稀盐酸酸化（排除Ag⁺、CO₃²⁻、SO₃²⁻等干扰），再加BaCl₂溶液，生成白色沉淀。*CO₃²⁻：①加入稀盐酸，产生无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体；②加入BaCl₂溶液生成白色沉淀，再加稀盐酸，沉淀溶解并产生气体。（注意区分HCO₃⁻：HCO₃⁻与BaCl₂溶液不反应）。*SO₃²⁻：①加入稀盐酸，产生有刺激性气味能使品红溶液褪色的气体；②加入BaCl₂溶液生成白色沉淀，再加稀盐酸，沉淀溶解并产生气体。4.离子推断的一般思路：*肯定性原则：根据实验现象推出肯定存在或肯定不存在的离子。*互斥性原则：在肯定某些离子存在的同时，结合离子共存规律，否定一些离子的存在。*电中性原则：溶液呈电中性，即溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数。这是判断未知离子的重要依据。*进出性原则：考虑实验过程中离子的引入和沉淀的溶解等对实验结果的影响。思考与讨论：1.如何检验某溶液中是否含有SO₄²⁻？为什么要先加稀盐酸酸化？可以用稀硝酸代替稀盐酸吗？为什么？2.某溶液中可能含有Cl⁻、CO₃²⁻、SO₄²⁻三种阴离子中的一种或几种。请设计实验方案进行检验。3.有一未知溶液，进行如下实验：*取少量溶液，加入过量盐酸，有无色无味气体产生，该气体能使澄清石灰水变浑浊。*向①所得溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成。*向①所得溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成。试推断该溶液中一定含有哪些离子？可能含有哪些离子？一定不含有哪些离子？并简述理由。---三、方法规律总结1.离子共存题解题步骤：*审清题干，挖掘隐含条件（颜色、酸碱性等）。*分析选项中各离子间能否发生反应（沉淀、气体、弱电解质、氧化还原、双水解、络合）。*作出判断。2.离子检验题解题关键：*特征反应：选择具有明显现象（颜色变化、沉淀生成与溶解、气体产生等）的反应。*排除干扰：考虑其他离子可能对检验造成的干扰，并设计步骤排除。例如，检验Cl⁻前要排除CO₃²⁻、SO₄²⁻等离子的干扰；检验SO₄²⁻前要排除Ag⁺、CO₃²⁻、SO₃²⁻等离子的干扰。*规范操作：取样、加试剂、现象、结论的完整描述。3.离子推断题“四原则”的应用：*肯定性原则：据现象推断肯定存在或肯定不存在的离子。*互斥性原则：肯定一种离子存在，即可否定与之不能共存的离子。*电中性原则：溶液呈电中性，阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数。常用于确定溶液中是否存在某种未知离子。*进出性原则：实验过程中加入的试剂会引入新的离子，生成的沉淀或气体可能会带走某些离子，需综合考虑。---四、典例精析例1：（离子共存）在pH=1的无色透明溶液中，能大量共存的离子组是（）A.Al³⁺、Ag⁺、NO₃⁻、Cl⁻B.Mg²⁺、NH₄⁺、NO₃⁻、Cl⁻C.Cu²⁺、K⁺、SO₄²⁻、Cl⁻D.Ba²⁺、Na⁺、NO₃⁻、CO₃²⁻解析：本题考查离子共存。pH=1，说明溶液呈强酸性，含有大量H⁺。无色透明，排除有色离子。A项，Ag⁺与Cl⁻会生成AgCl沉淀，不能共存，故A错误。B项，各离子均为无色，且在酸性条件下相互之间不发生反应，可以大量共存，故B正确。C项，Cu²⁺为蓝色，不符合“无色”条件，故C错误。D项，CO₃²⁻在酸性条件下会与H⁺反应生成CO₂和H₂O，且Ba²⁺与CO₃²⁻也会生成BaCO₃沉淀，不能共存，故D错误。答案：B例2：（离子检验与推断）某无色溶液中可能含有Na⁺、K⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺、SO₄²⁻、CO₃²⁻、Cl⁻等离子中的若干种。现进行如下实验：①取少量溶液，加入足量BaCl₂溶液，产生白色沉淀，过滤、洗涤、干燥后，沉淀质量为ag。向沉淀中加入足量稀盐酸，沉淀部分溶解，并有气体放出。②取①中滤液，加入足量NaOH溶液并加热，产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，气体体积为bL（标准状况下）。③另取少量原溶液，加入足量稀硝酸酸化后，再加入AgNO₃溶液，产生白色沉淀。请回答下列问题：（1）原溶液中一定存在的离子是__________；一定不存在的离子是__________；可能存在的离子是__________。（2）写出①中沉淀部分溶解的离子方程式：____________________。（3）为确定可能存在的离子是否存在，还需要进行的实验操作是____________________。解析：溶液无色，排除有色离子（本题未涉及）。①加入足量BaCl₂溶液产生白色沉淀，可能是BaSO₄或BaCO₃或二者混合物。沉淀加足量稀盐酸部分溶解并有气体放出，说明沉淀中既有BaSO₄（不溶于酸）又有BaCO₃（溶于酸产生CO₂）。因此，原溶液中一定含有SO₄²⁻和CO₃²⁻。由于CO₃²⁻与Mg²⁺、Al³⁺会发生反应生成沉淀，所以原溶液中一定不含Mg²⁺、Al³⁺。②①中滤液加入足量NaOH溶液并加热，产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体（NH₃），说明原溶液中一定含有NH₄⁺。③原溶液加足量稀硝酸酸化后，加入AgNO₃溶液产生白色沉淀（AgCl），说明溶液中含有Cl⁻。但需注意，①中加入了BaCl₂溶液，引入了Cl⁻，因此无法确定原溶液中是否含有Cl⁻。根据电中性原则，溶液中一定含有阳离子和阴离子。已确定含有阴离