高考化学 难点剖析 专题07 离子反应图像讲解

高考化学 难点剖析 专题07 离子反应图像讲解

‎【2019最新】精选高考化学 难点剖析 专题07 离子反应图像讲解 离子反应图像是考试常考知识点之一，主要考查离子反应的实质、先后顺序、离子反应的量的关系等。‎ 一、考查离子反应的实质 溶液中加入试剂首先要明确离子之间的反应原理，即离子之间是如何反应的，如NaHCO3溶液中加入石灰水，先发生反应OH－+ HCO3-=CO32-+ H2O，生成的CO32-再与Ca2+结合生成CaCO3沉淀；同样明矾溶液中加入Ba(OH)2溶液，同时发生反应：Ba2++SO42-BaSO4↓、Al3++3OH-Al(OH)3↓，当Al3+沉淀完全，SO42-还有剩余，当SO42-沉淀完全，Al3+转化为AlO2-。‎ ‎1．向FeCl3、Al2(SO4)3的混和溶液中逐滴加入Ba(OH)2(aq)，形成沉淀的情况如下图所示。沉淀的生成与溶解的pH列于下表(已知：偏铝酸钡易溶于水)。以下推断正确的是 A． OA段产生的沉淀为BaSO4和Fe(OH)3‎ B． 据图计算原溶液中c(Cl-)=c(SO42-)‎ C． AB段可能发生的反应是：2SO42-+ 2Ba2+ + Al3+ +3OH－=2BaSO4+Al(OH)3‎ D． C点溶液呈碱性的原因是AlO2-水解，其离子方程式为：AlO2-+2H2O=Al(OH)3 +OH一 ‎【答案】B 7 / 7‎ SO42-BaSO4↓，得到3molBaSO4沉淀，C点为氢氧化铝溶解后的沉淀物质的量，为氢氧化铁和硫酸钡沉淀共4mol，所以氢氧化铁沉淀为1mol，氢氧化铝沉淀为2mol；分析判断OA段沉淀了3mol钡离子，1mol铁离子和1mol铝离子此段对应的沉淀为BaSO4、Fe(OH)3、和Al(OH)3，故A错误。AB段为沉淀1mol铝离子；BC段为溶解氢氧化铝，消耗氢氧化钡1mol；FeCl3、Al2(SO4)3的混合溶液中含FeCl31mol，含Al2(SO4)31mol，c(Cl-)=c(SO42)，故B正确。有上述分析可知，AB段发生的反应是： Al3+ +3OH－Al(OH)3↓，故C错。C点溶液呈碱性的原因是AlO2-水解，其离子方程式为：AlO2-+2H2OAl(OH)3+OH一，故D错误。‎ 二、考查离子反应的先后顺序 当溶液中存在几种离子时，加入试剂要注意离子的反应的先后顺序，一般是中和反应优先。如溶液中 CO32－、OH－同时存在时，加入盐酸先发生反应：H++OH-=H2O，再发生反应：H++ CO32－= HCO3-，最生发生反应：H++ HCO3-=CO2↑+ H2O。‎ ‎2．某无色稀溶液X中，可能含有下表所列离子中的某几种。‎ 阴离子 CO、SiO、AlO、Cl－‎ 阳离子 Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、NH、Na＋‎ 现取该溶液适量，向其中加入某试剂Y，产生沉淀的物质的量(n)与加入试剂体积(V)的关系如图所示。‎ 7 / 7‎ ‎（1）若Y是盐酸，则oa段转化为沉淀的离子(指来源于X溶液的，下同)是___，ab段发生反应的离子是______________，bc段发生反应的离子方程式为______________。‎ ‎（2）若Y是NaOH溶液，则X中一定含有的离子是____________。ab段反应的离子方程式为___________。‎ ‎【答案】SiO32-、AlOCO32－Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2OAl3＋ 、Mg2＋、NH4＋、Cl－NH4＋＋OH－===NH3·H2O ‎【解析】 (1)无色溶液中不会含有Fe3＋，加入盐酸后能形成的沉淀有Al(OH)3、H2SiO3，前者能溶于过量盐酸中而后者不能，由图象知溶液中肯定含有AlO2-、SiO32-。 oa段发生反应的离子为AlO2-、SiO32-，ab段为CO32－,bc段则是Al(OH)3溶解。 (2)当向溶液中加入NaOH时，生成的沉淀为Mg(OH)2、Al(OH)3,ab段是NH4＋与OH－之间发生反应，因Al3＋ 、Mg2＋不能与CO32－、SiO32-、AlO共存，故此时溶液中阴离子只有Cl－。(1)某无色稀溶液X中,无色溶液中不会含有Fe3＋，加入盐酸后能形成的沉淀有Al(OH)3、H2SiO3，前者能溶于过量盐酸中而后者不能，所以由图象知溶液中含有AlO2-、SiO32-；则oa段发生反应的离子为AlO2-、SiO32-；ab段发生的反应沉淀的量不变,所以ab段为盐酸与CO32－反应,bc段沉淀减少,则是Al(OH)3溶解于盐酸,其反应的离子方程式为：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。(2)若Y是氢氧化钠，向溶液中加氢氧化钠溶液,先生成沉淀,溶液中可能含Al3＋‎ 7 / 7‎ ‎ 、Mg2＋或两者中的一种，因为弱碱阳离子和弱酸根会双水解而不能共存,即溶液中不含CO32－、SiO32-、AlO，因为溶液一定要保持电中性，故溶液中一定含Cl－；当ab段时,沉淀的量不变化,是氢氧化钠和铵根离子反应生成气体: NH4＋＋OH－═NH3·H2O，即溶液中含NH4＋；当bc段时沉淀的质量减少但没有完全溶解,即部分沉淀和氢氧化钠反应,部分沉淀不反应,说明溶液中有Al3＋ 、Mg2＋，即bc段的反应为：Al(OH)3＋OH-═AlO2-+2H2O。 即X中一定含有的离子是Al3＋、Mg2＋、NH4＋、Cl－；因为溶液中有Al3＋ 、Mg2＋，故oa段转化为沉淀的离子是Al3＋ 、Mg2＋，ab段是氢氧化钠和铵根离子反应生成气体,反应的离子方程式为NH4＋＋OH－═NH3·H2O； ‎ 因此，本题正确答案是：Al3＋ 、Mg2＋、NH4＋、Cl－ ；NH4＋＋OH－═NH3·H2O。‎ 三、注意离子之间反应的量的关系 离子反应图像中，曲线的变化往往与计算相结合，这时就要注意离子反应之间量的关系，如Al3+和OH-反应，1：3产生Al(OH)3沉淀，1；4生成AlO2-。‎ ‎3．2017年3月21日是第二十五届“世界水日”，保护水资源，合理利用废水节省水资源，加强废水的回收利用已被越来越多的人所关注。已知：某无色废水中可能含有H＋、NH4+、Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、Na＋、NO3-、CO32-、SO42-中的几种，为分析其成分，分别取废水样品1L，进行了三组实验，其操作和有关图像如下所示：‎ 请回答下列问题：‎ ‎（1）根据上述3组实验可以分析废水中一定不存在的阴离子是__________，一定存在的阳离子是______________________。‎ 7 / 7‎ ‎（2）写出实验③图像中沉淀达到最大量且质量不再发生变化阶段发生反应的离子反应方程式：________。‎ ‎（3）分析图像，在原溶液中c(NH4+)与c(Al3＋)的比值为___________，所得沉淀的最大质量是_________g。‎ ‎（4）若通过实验确定原废水中c(Na＋)=0.18 mol·L-1,试判断原废水中NO3-是否存在？__________（填“存在”“不存在”或“不确定”）。若存在，c(NO3-)=____________ mol·L-1。（若不存在或不确定则此空不填）‎ ‎【答案】 CO32- Na+、H+、Al3+、 Mg2＋、NH4+ NH4+ + OH﹣ = NH3·H2O 2：1 10.7g 存在 0.08 ‎ ‎【解析】无色废水中没有Fe3+；根据实验①确定存在Na+，根据实验②确定有SO42-，根据实验③结合图像可知，溶液中有H+、NH4+、Al3+、Mg2+，因为CO32-与Al3+不能共存，所以无CO32-；‎ 根据硫酸钡沉淀93.2g求出n(SO42-)==0.4mol，根据图像，求出n(Al3+)=n[Al(OH)3]=0.8mol-0.7mol=0.1mol，n(NH4+)=0.7mol-0.5mol=0.2mol和n (H+)=0.1mol，生成,0.1mol氢 ‎(1)根据上述分析，废水中一定不存在的阴离子是CO32-，一定存在的阳离子是Na+、H+、Al3+、 Mg2＋、NH4+，故答案为：CO32-；Na+、H+、Al3+、 Mg2＋、NH4+；‎ ‎(2)实验③图像中沉淀达到最大量且质量不再发生变化的阶段发生反应的离子反应方程式为：NH4++OH-=NH3•H2O，故答案为：NH4++OH-=NH3•H2O；‎ 7 / 7‎ ‎(3)根据上述分析，在原溶液中===，沉淀的最多时含有0.1mol氢氧化铝和0.05mol氢氧化镁，质量=0.1mol×78g/mol+0.05mol×58g/mol=10.7g，故答案为：2：1；10.7g；‎ ‎(4)根据上述分析，若通过实验确定原废水中c(Na＋)=0.18 mol·L-1，即含有钠离子0.18mol，则含有NO3-0.08mol，c(NO3-)==0.08mol·L-1。‎ 四、注意特殊的反应 离子反应图像中，加碱时沉淀溶解的往往是Al(OH)3，沉淀量不变时发生的反应往往是NH4+ + OH﹣ = NH3·H2O。‎ ‎4．某溶液中可能含有H+、NH4+、Mg2+、Al3+、Fe3+、CO32﹣、SO42﹣、NO3﹣中的几种．①若加入锌粒，产生无色无味无毒的气体；②若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀的物质的量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示．则下列说法正确的是（　　）‎ A. 溶液中的阳离子只有H+、Mg2+、Al3+‎ B. 溶液中一定不含CO32﹣，一定含有SO42﹣和NO3﹣‎ C. 溶液中n（NH4+）=0.25mol D. 三种离子的物质的量之比n（H+）：n（Al3+）：n（Mg2+）=2：2：1‎ ‎【答案】D 7 / 7‎ ‎【解析】①若加入锌粒，产生无色无味无毒的气体，说明气体是氢气，因此溶液显酸性，则CO32－和NO3－不能大量存在；②加入NaOH溶液，产生白色沉淀，说明不存在Fe3＋；根据产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系图可知，溶液中一定含有Mg2＋、Al3＋；又因为当沉淀达到最大值时，继续进入氢氧化钠，沉淀不变，这说明溶液中还存在NH4＋，由于溶液中还必须存在阴离子，所以一定还有SO42－；由图象可知，第一阶段为氢离子与氢氧化钠反应，消耗氢氧化钠为0.1mol，则n（H＋）=0.1mol；第三阶段为铵根离子与氢氧化钠反应，消耗氢氧化钠为0.7mol-0.5mol=0.2mol，则n（NH4＋）=0.2mol；最后阶段为氢氧化钠溶解氢氧化铝，消耗氢氧化钠0.8mol-0.7mol=0.1mol，则n[Al（OH）3]=0.1mol，根据铝元素守恒可知n（Al3＋）=0.1mol；第二阶段为氢氧化钠沉淀镁离子、铝离子，共消耗氢氧化钠为0.5mol-0.1mol=0.4mol，则n（Mg2＋）=（0.4mol-0.1mol×3）÷2=0.05mol，A．由上述分析可知，溶液中的阳离子只有H＋、Mg2＋、Al3＋、NH4＋，故A错误；B、由上述分析可知，溶液中一定不含CO32－、NO3－，一定含有SO42－，故B错误；C、由上述分析可知，溶液中n（NH4＋）=0.2mol，故C错误；D、由上述分析可知，溶液中n（H＋）：n（Al3＋）：n（Mg2＋）=0.1mol：0.1mol：0.05mol=2：2：1，故D正确。‎ 7 / 7‎