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高考化学二轮氧化还原反应 离子反应学案

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高考化学二轮氧化还原反应 离子反应学案

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第三讲 氧化还原反应 离子反应
 2016高考导航——适用于全国卷Ⅰ

最新考纲 高频考点 高考印证 命题趋势
1.了解氧化还原反应的本质是电子的转移。了解常见的氧化还原反应。
2.掌握常见氧化还原反应方程式的配平及有关计算。
3.能正确书写离子方程式及判断正误。
4.了解电解质的概念。了解强电解质和弱电解质的概念。
5.了解离子反应的概念,离子反应发生的条件。
6.能够判断离子是否大量共存。
7.以上各部分知识的综合应用。 氧化还原
反应规律
及应用 2015•T27
2015•T28
2014•T27
2013•T27
2013•T36 1.高考对氧化还原反应的考查常是以选择题填空题的形式对相关概念进行辨析,涉及氧化性、还原性强弱比较,以具体物质的性质为载体,考查氧化还原反应方程式中得失电子数目的简单计算,以及强弱规律的应用等。氧化还原反应涉及面广,解题规律性强,有一定的技巧,预计在今后的高考试题中会推出新的设问方式、新的题型,特别是与工农业生产、科学研究、日常生活等紧密结合的试题
2.离子方程式是每年高考命题的热点,题型有选择题填空题。以选择题的形式出现时,主要考查离子方程式的正误判断。以填空题形式出现时,一般以陌生的反应为素材(有提示信息,多为氧化还原反应),考查离子方程式的书写。
3.应用离子反应发生的条件,判断常见离子在溶液中能否大量共存;利用离子的特征反应,能鉴别常见的离子以及进行综合推断。
 离子方程
式的书写及
正误判断 2015•T36
2013•T27
2013•T36 
 离子反应
的应用
——离子共
存、检验、
推断 2015•T10 
,

考点一 氧化还原反应规律及应用
 


[学生用书P10]

 


 
1.理清知识线索
 

2.抓住三个规律
(1)电子守恒规律
氧化还原反应计算的关键是根据氧化还原反应的实质——得失电子守恒,列出守恒关系求解,即n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值。
(2)性质强弱规律
物质氧化性、还原性的强弱取决于元素得失电子的难易程度,与得失电子的数目无关,可从“热>冷”(温度)、“浓>稀”(浓度)、“易>难”(反应条件、剧烈程度),以及金属活动性顺序表、元素在周期表中的位置、原电池原理、电解池中离子的放电顺序等角度判断;还要学会从化学反应方向的角度判断“剂>物”(同一反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性;还原剂的还原性大于还原产物的还原性)。
(3)价态归中规律
即同种元素不同价态之间的反应,高价态的元素化合价降低,低价态的元素化合价升高,但升高与降低的化合价不能交叉。例如:KClO3+6HCl(浓)===3Cl2↑+KCl+3H2O,氧化剂为KClO3,还原剂为HCl,氧化产物和还原产物均为Cl2。
 
 

    氧化还原反应的概念及应用

1.(氧化还原反应综合应用类)[2014•高考全国卷Ⅰ,T27-(2)(3)]次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品,具有较强还原性,回答下列问题:
(1)H3PO2及NaH2PO2均可将溶液中的Ag+还原为银,从而可用于化学镀银。
①H3PO2中,P元素的化合价为________。
②利用H3PO2进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1,则氧化产物为________(填化学式)。
(2)H3PO2的工业制法是将白磷(P4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2,后者再与H2SO4反应。写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式:
________________________________________________________________________。
[破题关键] 化合物中正负化合价代数和等于0,H元素为+1价,O元素为-2价,从而计算H3PO2中P元素为+1价;氧化还原反应中,由电子守恒规律知氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数,可以计算出H3PO2中P元素升高到的价态。
解析:(1)①H3PO2中P元素化合价为+1。②根据H3PO2与Ag+反应中两者物质的量之比为1∶4,4 mol Ag+在反应中得到4 mol e-,1 mol H3PO2则失去4 mol e-,所以P元素将显+5价,产物为H3PO4,即氧化产物为H3PO4。
(2)依据氧化还原反应方程式配平原则,得6H2O+2P4+3Ba(OH)2===2PH3↑+3Ba(H2PO2)2。
答案:(1)①+1 ②H3PO4
(2)6H2O+2P4+3Ba(OH)2===2PH3↑+3Ba(H2PO2)2
[互动拓展]
(1)写出上题(1)②中化学镀银的离子方程式。
(2)比较H3PO2与Ag的还原性、Ag+与H3PO4的氧化性的强弱。
(3)上题(2)中反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比是多少?
答案:(1)H3PO2+4Ag++2H2O===H3PO4+4Ag↓+4H+
(2)还原性:H3PO2>Ag,氧化性:Ag+>H3PO4。
(3)1∶3
  (2015•江西南昌检测)在酸性高锰酸钾溶液中加入过氧化钠粉末,溶液褪色,其中发生反应的离子方程式为2MnO-4+16H++5Na2O2===2Mn2++5O2↑+8H2O+10Na+。下列判断正确的是(  )
A.Na2O2既是氧化剂,又是还原剂
B.O2是还原产物,Mn2+是氧化产物
C.通常用浓盐酸酸化高锰酸钾溶液
D.标准状况下,产生22.4 L O2时反应转移2 mol电子
解析:选D。A项,Na2O2中O的化合价由-1价升高到0价,只发生氧化反应,作还原剂;B项,O2是氧化产物,Mn2+是还原产物;C项,KMnO4具有强氧化性,能氧化浓盐酸;D项,产生1 mol O2转移2 mol电子。
2.判断下列说法是否正确。
(1)(2015•高考全国卷Ⅰ,T10A)将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液,有气体生成,溶液呈血红色,说明稀硝酸将Fe氧化为Fe3+。(  )
(2)(2014•高考山东卷)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,Cl2+H2O===HCl+HClO,上述两反应均为水作还原剂的氧化还原反应。(  )
(3)Na2SO3与H2O2的反应为氧化还原反应。(  )
答案:(1)× (2)× (3)√
3.汽车剧烈碰撞时,安全气囊中发生反应10NaN3+2KNO3===K2O+5Na2O+16N2↑。若氧化产物比还原产物多1.75 mol,则下列判断正确的是(  )
A.生成40.0 L N2(标准状况)
B.有0.250 mol KNO3被氧化
C.转移电子的物质的量为1.25 mol
D.被还原的N原子的物质的量为3.75 mol
解析:选C。根据反应方程式可知,每当生成16 mol N2,则氧化产物比还原产物多14 mol,转移电子的物质的量为10 mol,被氧化的N原子的物质的量为30 mol,有2 mol KNO3被还原。氧化产物比还原产物多1.75 mol,则生成2 mol N2,转移电子的物质的量为1.25 mol,被还原的N原子的物质的量为0.250 mol,因此C正确。
 

    氧化还原反应规律及应用

1.已知氧化性Br2>Fe3+。FeBr2溶液中通入一定量的Cl2,发生反应的离子方程式为
aFe2++bBr-+cCl2―→dFe3++eBr2+fCl-
下列选项中的数字与离子方程式中的a、b、c、d、e、f一一对应,其中不符合反应实际的是(  )
A.2 4 3 2 2 6    B.0 2 1 0 1 2
C.2 0 1 2 0 2      D.2 2 2 2 1 4
解析:选B。在FeBr2溶液中,Cl2先氧化Fe2+。A项,Cl2过量;C项,Cl2少量;D项,FeBr2和Cl2的物质的量相等。
2.有Fe2+、NO-3、Fe3+、NH+4、H+和H2O六种粒子,属于同一氧化还原反应中的反应物和生成物,下列叙述不正确的是(  )
A.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶8
B.该反应说明Fe(NO3)2溶液不宜加酸酸化
C.每1 mol NO-3发生氧化反应,转移8 mol e-
D.若把该反应设计为原电池,则负极反应为Fe2+-e-===Fe3+
解析:选C。酸性条件下NO-3具有强氧化性,Fe3+也具有氧化性,但比NO-3的氧化性弱,故应是NO-3将Fe2+氧化为Fe3+,该反应的离子方程式为8Fe2++NO-3+10H+===8Fe3++NH+4+3H2O,B项正确;氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶8,A项正确;NO-3中氮的化合价为+5价,NH+4中氮的化合价为-3价,故NO-3发生了还原反应,C项不正确;原电池的负极发生氧化反应,D项正确。
3.纤维素还原法制ClO2是一种新方法,其原理是纤维素水解得到的最终产物D与NaClO3反应生成ClO2。完成反应的化学方程式:
  D  +24NaClO3+12H2SO4===  ClO2↑+  CO2↑+18H2O+  ________
解析:纤维素水解得到的最终产物D应为葡萄糖(C6H12O6),生成物可利用元素守恒推知,然后配平即可。
答案:1C6H12O6+24NaClO3+12H2SO4===24ClO2↑+6CO2↑+18H2O+12Na2SO4


 
 
 
 
在氧化还原反应的复习中要把握一个实质:电子的转移;抓住两条主线:氧化剂→得电子→化合价降低→表现氧化性→被还原→对应还原产物,还原剂→失电子→化合价升高→表现还原性→被氧化→对应氧化产物;利用三个守恒:质量守恒、电荷守恒、得失电子守恒;掌握四条规律:强弱规律、归中规律、先后规律、转化规律。

 

考点二 离子方程式的书写及正误判断
 


[学生用书P11]

 


 
1.正确拆分反应物和生成物
(1)可溶于水的强电解质拆分为离子符号表示。
(2)微溶于水的强电解质分以下三种情况:
①作为产物析出时,写化学式;
②作为反应物的稀溶液时,拆分为离子符号;
③作为反应物的浊液时,写化学式。
除上述(1)和(2)中②两种情况以外的物质,均不能拆分。
2.定量型离子方程式的书写
(1)“少定多变”法书写与量有关的离子方程式
所谓的“少定”,即将量少的反应物的计量数确定为1,而“多变”即过量的反应物的计量数根据反应的需要确定,不受化学式中比例制约,是可变的。量少的物质产生的离子数之比符合其化学式。
(2)判断离子反应顺序的方法
①氧化还原型离子反应
同一氧化剂(或还原剂)可能与多种还原剂(或氧化剂)反应,书写此类反应离子方程式应按如下程序:确定氧化剂(或还原剂)强弱顺序→判断反应顺序→据题给数据确定离子反应。
②复分解型离子反应
如某溶液中含有Al3+、NH+4、H+,向该溶液中逐滴加入NaOH溶液,OH-先与H+反应,再与Al3+反应生成Al(OH)3,最后与NH+4反应。判断方法采用“假设验证法”:假设某种离子先反应,若生成产物与其他成分能共存,则该离子优先反应,否则该离子不能优先反应。
 
 

    离子方程式的正误判断

1.(离子方程式判断类)(2015•高考江苏卷)下列指定反应的离子方程式正确的是(  )
A.氯气溶于水:Cl2+H2O===2H++ Cl-+ClO-
B.Na2CO3溶液中CO2-3的水解:CO2-3+H2O===HCO-3+OH-
C.酸性溶液中KIO3与KI反应生成I2:IO-3+I-+6H+===I2+3H2O
D.NaHCO3溶液中加足量Ba(OH)2溶液:HCO-3+Ba2++OH-===BaCO3↓+H2O
[破题关键] 次氯酸属于弱酸;水解方程式要用“ ”符号连接;氧化还原型的离子方程式要符合电子转移守恒。
解析:选D。A选项,氯气溶于水生成的次氯酸是弱酸,应写成分子形式,所以错误;B选项,碳酸根离子的水解是可逆的,应用可逆符号,所以错误;C选项,离子方程式不符合电荷守恒、得失电子守恒,所以错误;D选项,符合离子方程式的书写要求,所以正确。
[互动拓展]
(1)写出Cl2与NaOH溶液反应的离子方程式。
(2)写出上题中D项Ba(OH)2溶液不足时的离子方程式。
答案:(1)Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
(2)Ba2++2OH-+2HCO-3===BaCO3↓+CO2-3+2H2O
  判断下列离子方程式正误。
(1)(2014•高考四川卷)AlCl3溶液中加入过量稀氨水:Al3++4NH3•H2O===AlO-2+4NH+4+2H2O。(  )
(2)(2014•高考江苏卷)(NH4)2Fe(SO4)2溶液与过量NaOH溶液反应制Fe(OH)2:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓。(  )
(3)Ca(HCO3)2溶液与少量NaOH溶液反应:HCO-3+Ca2++OH-===CaCO3↓+H2O。(  )
(4)浓硝酸中加入过量铁粉并加热:Fe+3NO-3+6H+=====△Fe3++3NO2↑+3H2O。(  )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)×
2.(2014•高考大纲卷改编)下列离子方程式错误的是(  )
A.向冷的氢氧化钠溶液中通入氯气:Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O
B.酸性介质中KMnO4氧化H2O2:2MnO-4+5H2O2+6H+===2Mn2++5O2↑+8H2O
C.等物质的量的MgCl2、Ba(OH)2和HCl溶液混合:Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
D.铅酸蓄电池充电时的正极反应:PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO2-4
解析:选C。A.反应的化学方程式为Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,A选项正确;B.符合氧化还原反应的规律,且遵守电荷守恒和质量守恒,B选项正确;C.首先考虑H+和OH-发生反应生成H2O,然后剩余的OH-才会与Mg2+发生反应生成Mg(OH)2沉淀,C选项错误;D.铅蓄电池中,充电时,PbSO4在阳极失电子,生成PbO2,D选项正确。
3.(2015•高考山东卷)下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是(  )
A.向稀HNO3中滴加Na2SO3溶液:SO2-3+2H+===SO2↑+H2O
B.向Na2SiO3溶液中通入过量SO2:SiO2-3+SO2+H2O===H2SiO3↓+SO2-3
C.向Al2(SO4)3溶液中加入过量NH3•H2O:Al3++4NH3•H2O===AlO-2+2H2O+4NH+4
D.向CuSO4溶液中加入Na2O2:2Na2O2+2Cu2++2H2O===4Na++2Cu(OH)2↓+O2↑
解析:选D。A.稀HNO3与Na2SO3发生氧化还原反应,而不是复分解反应。B.过量SO2,产物应为HSO-3,而不是SO2-3。C.Al(OH)3不溶于氨水,Al2(SO4)3与过量氨水反应只能生成Al(OH)3沉淀。D.Na2O2与水反应:2Na2O2+2H2O===4Na++4OH-+O2↑,NaOH与CuSO4反应:2OH-+Cu2+===Cu(OH)2↓,将两方程式合并可得:2Na2O2+2Cu2++2H2O===4Na++2Cu(OH)2↓+O2↑。
 

    离子方程式的书写

1.有H2SO4、NaHCO3、FeCl3、Cu(OH)2、Ba(OH)2、Fe六种物质,写出上述物质之间符合下列条件的离子方程式。
(1)可生成气体的复分解反应为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
(2)酸碱中和反应为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
(3)化合反应为________________________________________________________________________;
(4)置换反应为________________________________________________________________________。
答案:(1)HCO-3+H+===CO2↑+H2O、
Fe3++3HCO-3===Fe(OH)3↓+3CO2↑
(2)Cu(OH)2+2H+===Cu2++2H2O、
Ba2++2OH-+SO2-4+2H+===BaSO4↓+2H2O
(3)2Fe3++Fe===3Fe2+
(4)Fe+2H+===Fe2++H2↑
2.(1)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质,该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(2)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是________________________________________________________________________。
(4)FeCl3与H2S反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
答案:(1)2Fe3++2I-===2Fe2++I2(或2Fe3++3I-===2Fe2++I-3)
(2)2Fe3++3ClO-+10OH-===2FeO2-4+5H2O+3Cl-
(3)Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
(4)2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+
3.按要求书写下列反应的离子方程式。
(1)向Na2CO3溶液中逐滴滴入稀盐酸直至过量
________________________________________________________________________。
(2)向稀盐酸中滴入Na2CO3溶液
________________________________________________________________________。
(3)
答案:(1)CO2-3+H+===HCO-3、HCO-3+H+===CO2↑+H2O
(2)CO2-3+2H+===CO2↑+H2O
(3)①2HCO-3+Ca2++2OH-===CaCO3↓+CO2-3+2H2O
②HCO-3+Ca2++OH-===CaCO3↓+H2O

 


 
 
 
 定量型离子方程式书写正误判断的审题要求
(1)依据选项,看准“少量”、“过量”或“等量”。
(2)根据反应类型,判断优先反应的离子、后续反应的离子以及反应后的离子与原离子是否还继续反应。例如:向Ca(HCO3)2溶液中加入少量的NaOH溶液,发生反应:HCO-3+OH-===CO2-3+H2O,而Ca2+和CO2-3不能共存:Ca2++CO2-3===CaCO3↓,即HCO-3+Ca2++OH-===CaCO3↓+H2O。

 

 

 

考点三 离子反应的应用——离子共存、检验、推断
 


[学生用书P13]

 


 
1.离子共存题常设的“四陷阱”
(1)警惕“颜色陷阱”
若限定溶液为无色,则Cu2+、Fe3+、Fe2+、CrO2-4、MnO-4等有色离子不能大量存在。
(2)警惕溶液既可能为酸性溶液又可能为碱性溶液“陷阱”
①与Al反应放出H2的溶液;
②由水电离的c(H+)=1×10-nmol•L-1或由水电离的c(OH-)=1×10-nmol•L-1的溶液(常温下n≠7)(若n>7表示加酸或碱抑制水的电离,若n<7表示水解呈酸性或碱性的盐溶液);
③与NH4HCO3或(NH4)2CO3等反应放出气体的溶液。
(3)警惕溶液中可能发生的氧化还原反应“陷阱”
①含有大量Fe3+的溶液,隐含是酸性溶液,并具有氧化性;
②含有大量NO-3的溶液,在酸性条件下具有强氧化性。
(4)警惕相互促进水解“陷阱”
①NH+4与CH3COO-、CO2-3,Mg2+与HCO-3等组合中,虽然存在相互促进水解情况,但水解程度较小,在溶液中仍能大量共存;
②Al3+与CO2-3、HCO-3、AlO-2、S2-、HS-、SO2-3、HSO-3相互促进水解,生成沉淀和气体,不能大量共存。Fe3+与CO2-3、HCO-3等也能相互促进水解生成沉淀和气体,不能大量共存。
2.离子推断
该类试题通常以实验探究的形式出现,题目中给出每步实验的操作及现象,要求根据现象推断所含离子。推断时要仔细分析每一步所发生的反应,并注意思维的严密性,解题时要特别注意以下几点:
(1)注意有颜色的离子与溶液的颜色是否一致。
(2)根据某现象推出含有的某种离子,该离子是否为前面的操作引入的。
(3)注意离子共存问题
①离子是否能存在于溶液中,要特别注意溶液的性质(如酸性、碱性、氧化性、还原性)与离子的性质;
②推断结果中的离子是否能共存于同一溶液中;
③离子是否会隐蔽转化,如Al3+遇到过量的强碱转化为AlO-2,AlO-2遇到过量的强酸转化为Al3+。
 
 

    离子大量共存问题

1.(离子共存判断类)(2015•河北唐山模拟)在下列溶液中一定能大量共存的离子组是(  )
A.25 ℃时由水电离产生的c(H+)=1×10-12mol•L-1的溶液:Na+、NH+4、Br-、CO2-3
B.FeCl3溶液:K+、Na+、SCN-、Cl-
C.遇酚酞变红的溶液:Fe3+、HCO-3、S2-、Fe2+
D.无色透明的溶液:Mg2+、Al3+、NO-3、H+
[破题关键] 注意题设条件的酸碱性、氧化性及对颜色的限制;题干要求“一定能”,则无论酸性还是碱性都要符合要求。25 ℃由水电离的c(H+)=1×10-12 mol•L-1的溶液既可能为酸性也可能为碱性,遇酚酞变红则为碱性。
解析:选D。25 ℃时由水电离产生的c(H+)=1×10-12mol•L-1的溶液,其pH可能为2或12,当pH=2时,CO2-3不能大量存在,当pH=12时,NH+4不能大量存在,A项不符合题意;Fe3+与SCN-因发生络合反应生成Fe(SCN)3而不能大量共存,B项不符合题意;遇酚酞变红的溶液呈碱性,Fe3+、Fe2+、HCO-3均不能大量存在,C项不符合题意;D项所给离子均无色,且能大量共存,符合题意。
[互动拓展]
(1)“澄清透明”条件能否排除有颜色的离子?
(2)表示酸性溶液的常见条件有哪些?
(3)表示碱性溶液的常见条件有哪些?
(4)有哪些描述条件要考虑溶液既可能为酸性又可能为碱性?
答案:(1)“澄清透明”与有颜色并不矛盾,故不能排除如Fe3+、Fe2+、Cu2+、MnO-4等有颜色的离子。
(2)表示酸性的溶液
①常温下,pH<7或c(H+)>c(OH-)的溶液;
②能使紫色石蕊试液或甲基橙显红色的溶液;
③能使pH试纸显红色的溶液。
(3)表示碱性的溶液
①常温下,pH>7或c(H+)<c(OH-)的溶液;
②能使酚酞试液显红色或紫色石蕊试液显蓝色的溶液;
③能使pH试纸显蓝色的溶液。
(4)表示既可能为酸性又可能为碱性的溶液
①与Al反应放出H2的溶液;
②由水电离的c(H+)=1×10-n mol•L-1或由水电离的c(OH-)=1×10-n mol•L-1的溶液(常温下n≠7)(n>7表示加酸或碱抑制水的电离,n<7表示水解呈酸性或碱性的盐溶液);
③与NaHCO3、(NH4)2CO3等物质反应放出气体的溶液。
  (2015•高考广东卷)水溶液中能大量共存的一组离子是(  )
A.NH+4、Ba2+、Br-、CO2-3
B.Cl-、SO2-3、Fe2+、H+
C.K+、Na+、SO2-4、MnO-4
D.Na+、H+、NO-3、HCO-3
解析:选C。A.Ba2+与CO2-3能反应生成BaCO3沉淀,不能大量共存。B.SO2-3与H+能反应生成SO2和H2O,SO2-3与Fe2+能生成沉淀FeSO3,不能大量共存。C.离子之间不反应,可以大量共存。D.H+与HCO-3能反应生成CO2和H2O,不能大量共存。
2.(2014•高考山东卷)下列有关溶液组成的描述合理的是(  )
A.无色溶液中可能大量存在Al3+、NH+4、Cl-、S2-
B.酸性溶液中可能大量存在Na+、ClO-、SO2-4、I-
C.弱碱性溶液中可能大量存在Na+、K+、Cl-、HCO-3
D.中性溶液中可能大量存在Fe3+、K+、Cl-、SO2-4
解析:选C。A项,Al3+和S2-可以发生水解相互促进的反应而不能大量共存,错误;B项,酸性溶液中,HClO具有强氧化性,能将I-氧化,错误;C项,HCO-3水解是弱碱性,故弱碱性溶液中,Na+、K+、Cl-、HCO-3能大量共存,正确;D项,Fe3+在pH为3.7的溶液中就可完全沉淀,则在中性溶液中生成Fe(OH)3沉淀,错误。
3.(2015•山东泰安模拟)在pH=1的无色溶液中,下列各离子组因发生氧化还原反应而不能共存的是(  )
A.NH+4、K+、Na+、CO2-3、NO-3
B.K+、Na+、Fe2+、SO2-4、NO-3
C.NH+4、K+、Na+、HCO-3、AlO-2
D.NH+4、K+、Na+、NO-3、I-
解析:选D。溶液无色,则溶液中一定不存在Fe2+,B项错误;酸性条件下的NO-3具有强氧化性,能与I-发生氧化还原反应而不能大量共存,D项正确。
 

    离子检验、推断

1.水溶液X中只可能溶有K+、Mg2+、Al3+、AlO-2、SiO2-3、SO2-3、CO2-3、SO2-4中的若干种离子。某同学对该溶液进行了如下实验:
 
下列判断正确的是(  )
A.气体甲一定是纯净物
B.沉淀甲是硅酸和硅酸镁的混合物
C.K+、AlO-2和SiO2-3一定存在于溶液X中
D.CO2-3和SO2-4一定不存在于溶液X中
解析:选C。由框图中呈现的有关反应现象可知,溶液中加入过量盐酸后,产生的沉淀甲必为H2SiO3,原溶液中有SiO2-3;有SiO2-3,则不可能有Al3+和Mg2+。产生的气体甲可能为CO2和SO2中的一种或两种,无色溶液甲中加入过量氨水后生成白色沉淀乙,则白色沉淀乙只能为Al(OH)3,证明原溶液中有AlO-2。根据电荷守恒,溶液中一定存在阳离子K+,故K+、AlO-2、SiO2-3一定存在于原溶液中,可能含有CO2-3、SO2-3中的一种或两种,无法判断SO2-4是否存在,Al3+、Mg2+肯定不存在。
2.(2015•山东临沂期末)某溶液可能含有Cl-、SO2-4、CO2-3、NH+4、Fe3+、Al3+和K+。取该溶液100 mL,加入过量NaOH溶液,加热,得到0.02 mol气体,同时产生红褐色沉淀;过滤,洗涤,灼烧,得到1.6 g固体;向上述滤液中加足量BaCl2溶液,得到4.66 g不溶于盐酸的沉淀。由此可知原溶液中(  )
A.至少存在5种离子
B.Cl-一定存在,且c(Cl-)≥0.4 mol/L
C.SO2-4、NH+4一定存在,Cl-可能不存在
D.CO2-3、Al3+一定不存在,K+可能存在
解析:选B。根据加入过量NaOH溶液并加热,得到0.02 mol气体,说明有NH+4,为0.02 mol,同时产生红褐色沉淀,说明有Fe3+,为0.02 mol,可知没有CO2-3,根据得到不溶于盐酸的4.66 g沉淀,说明有SO2-4,且为0.02 mol,则根据电中性原则可知溶液中一定有Cl-,至少有0.04 mol,B正确。

 

 

 

 


 
 
 
 

1.离子共存问题审题“五大”注意
(1)应注意判断离子共存的情况:“能、不能”,“一定、可能、一定不能”。
(2)应注意题干中提示的溶液酸碱性:酸性溶液应考虑H+的存在,碱性溶液应考虑OH-的存在。
(3)应注意题干中提示的溶液颜色:溶液无色时,有色离子不能存在。
(4)应注意题干中提示的水的电离程度:当由水电离出的c(H+)或c(OH-)小于1×10-7 mol•L-1时,水的电离受到抑制,溶液可能为酸性溶液或碱性溶液;当由水电离出的c(H+)或c(OH-)大于1×10-7 mol•L-1时,水的电离受到促进,溶液可能为弱碱盐溶液或弱酸盐溶液。
(5)注意正确理解“透明溶液”,如NaCl溶液、KOH溶液为无色透明溶液,CuSO4溶液、FeCl3溶液为有色透明溶液,不能认为“有色”就是“不透明”。
2.离子推断的四项基本原则
 

 

 

 

 

 

 

 

1.误认为元素由化合态变为游离态一定被还原。其实不一定,如HCl―→Cl2,氯元素被氧化,CuO―→Cu,铜元素被还原。
2.误认为氧化还原反应中有一种元素被氧化,则一定有另一种元素被还原。其实不一定,如Cl2+H2O  HCl+HClO中,被氧化和被还原的元素都是氯元素。
3.误认为“有色溶液”是“不透明溶液”。其实不是,如CuSO4溶液是蓝色透明的溶液。
4.误认为由水电离出的c(OH-)=10-13 mol•L-1的溶液是强酸性溶液,误认为由水电离出的c(H+)=10-13 mol•L-1的溶液是强碱性溶液。其实这两种溶液都有可能显酸性或碱性,其常温下pH为1或13。
5.误认为CO2通入CaCl2溶液中会产生白色CaCO3沉淀。其实CO2与CaCl2、BaCl2等强酸盐溶液都不发生反应。
6.易忽视NO-3在酸性条件下的强氧化性,如在酸性条件下,I-、Fe2+等能被NO-3氧化为I2、Fe3+等而不能共存。

 

 

1.(2015•高考四川卷)下列物质在生活中应用时,起还原作用的是(  )
A.明矾作净水剂
B.甘油作护肤保湿剂
C.漂粉精作消毒剂
D.铁粉作食品袋内的脱氧剂
解析:选D。A.明矾中的Al3+发生水解生成胶体,胶体的表面积较大,能吸附水中的杂质,所以能起到净水的作用,与氧化还原无关,A项错误;B.甘油为丙三醇,属于多羟基化合物,具有吸湿性,因此可作护肤保湿剂,与氧化还原无关,B项错误;C.漂粉精能作消毒剂是因为它能生成HClO,HClO具有强氧化性,能杀菌消毒,并不是起还原作用,C项错误;D.铁粉作食品袋内的脱氧剂,防止食品被氧化,起还原作用,D项正确。
2.(2015•湖南株洲检测)下列离子组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(  )

选项 离子组 加入
试剂 加入试剂后发生反应
的离子方程式
A Fe2+、NO-3、
K+ 稀硫酸 3Fe2++NO-3+4H+===
3Fe3++NO↑+2H2O
B Fe3+、I-、
ClO- NaOH
溶液 Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
C Ba2+、HCO-3、
Cl- NaOH
溶液 HCO-3+OH-===CO2-3+H2O

D Ag+、F-、
NO-3
过量浓
氨水 Ag++OH-===AgOH↓
解析:选A。Fe2+、NO-3、K+三者之间不反应,可以大量共存,加入稀硫酸后,溶液中有大量的H+,则Fe2+、NO-3、H+发生氧化还原反应,A选项正确;Fe3+具有氧化性,I-具有还原性,二者发生氧化还原反应而不能大量共存,ClO-也具有氧化性,ClO-与I-也不能大量共存,B选项错误;C项,加入NaOH溶液后,发生反应的离子方程式应为Ba2++HCO-3+OH-===BaCO3↓+H2O,C选项错误;D项,加入过量浓氨水后,会生成银氨络离子,且一水合氨是弱电解质,在离子方程式中应写化学式,D选项错误。
3.(2014•高考广东卷)水溶液中能大量共存的一组离子是(  )
A.Na+、Ca2+、Cl-、SO2-4
B.Fe2+、H+、SO2-3、ClO-
C.Mg2+、NH+4、Cl-、SO2-4
D.K+、Fe3+、NO-3、SCN-
解析:选C。逐一分析判断每个选项中四种微粒的性质,如果能生成沉淀、气体、弱电解质、络合离子或发生氧化还原反应就不能大量共存。A.Ca2+和SO2-4能生成硫酸钙沉淀,不能大量共存。B.ClO-能氧化Fe2+、SO2-3,H+和SO2-3能生成二氧化硫气体,H+与ClO-能生成HClO,不能大量共存。C.四种离子之间不发生反应,能大量共存。D.Fe3+和SCN-能形成络合离子,不能大量共存。
4.(2015•湖北五校联考)高温下焙烧CuFeS2的反应之一为2CuFeS2+7O2=====高温CuSO4+CuO+Fe2O3+3SO2。
下列关于该反应的叙述正确的是(  )
A.CuFeS2中硫的化合价为-1
B.CuFeS2发生还原反应
C.1 mol CuFeS2完全反应转移13 mol电子
D.CuSO4和SO2既是氧化产物,又是还原产物
解析:选D。CuFeS2中Cu为+2价,Fe为+2价,S为-2价,A选项错误;CuFeS2中S、Fe化合价都升高,发生氧化反应,B选项错误;1 mol CuFeS2完全反应转移14 mol电子,C选项错误。
5.(2015•高考北京卷)某消毒液的主要成分为NaClO,还含有一定量的NaOH。下列用来解释事实的方程式中,不合理的是(已知:饱和NaClO溶液的pH约为11)(  )
A.该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备:Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O
B.该消毒液的pH约为12:ClO-+H2O  HClO+OH-
C.该消毒液与洁厕灵(主要成分为HCl)混用,产生有毒Cl2:2H++Cl-+ClO-===Cl2↑+H2O
D.该消毒液加白醋生成HClO,可增强漂白作用:CH3COOH+ClO-===HClO+CH3COO-
解析:选B。A.将Cl2通入NaOH溶液中可制得消毒液,离子方程式为2OH-+Cl2===Cl-+ClO-+H2O。B.饱和 NaClO 溶液的pH约为11,现在该消毒液的pH为12,故不可能仅为ClO-的水解所致,该消毒液中还含有一定量的NaOH,是使消毒液的pH约为12的主要原因。C.该消毒液与洁厕灵混用时,ClO-与Cl-会发生氧化还原反应生成Cl2。D.HClO有较强的漂白性。因为CH3COOH的酸性强于HClO,在该消毒液中加入CH3COOH,会使CH3COOH与ClO-反应生成HClO,增强其漂白性。
6.某反应的反应物与生成物有:K2Cr2O7、KCl、CrCl3、Cl2、HCl、H2O,已知氧化性:K2Cr2O7>Cl2,则下列说法不正确的是(  )
A.Cl2是该反应的氧化产物
B.氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶14
C.当转移0.2 mol电子时,被氧化的还原剂的物质的量为0.2 mol
D.由该反应可知还原性:HCl>CrCl3
解析:选B。根据题中提供的反应物与生成物及氧化性:K2Cr2O7>Cl2,得出该反应的化学方程式为K2Cr2O7+14HCl===2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O。Cl2是该反应的氧化产物,A项正确;氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶6,B项错误;当转移0.2 mol电子时,被氧化的还原剂的物质的量为0.2 mol,C项正确;CrCl3为还原产物,依据氧化还原反应规律,可知还原性:HCl>CrCl3,D项正确。
7.已知某溶液中仅含有5种离子(不考虑水的电离和离子的水解),其含量均为1 mol,它们可能是K+、Ba2+、Fe2+、Al3+、Fe3+、Mg2+、OH-、HCO-3、CO2-3、Cl-、NO-3和SO2-4中的5种。为确定该溶液中所含的离子,向该溶液中加入足量稀盐酸,有无色气体产生,且反应前后溶液中的阴离子种类没有变化。则下列说法正确的是(  )
A.原溶液中可能含有K+,一定没有HCO-3和OH-,将产生的无色气体通入澄清石灰水中,澄清石灰水变浑浊
B.原溶液中一定含有Cl-和NO-3,可能含有SO2-4,反应生成的无色气体遇空气变红棕色
C.原溶液中所含的阳离子为Mg2+、Fe2+,加入稀盐酸所发生的反应为3Fe2++4H++NO-3===3Fe3++NO↑+2H2O
D.若向原溶液中加入过量NaOH溶液,将所得沉淀过滤、洗涤、灼烧到恒重,得到的固体质量为107 g
解析:选C。加入足量稀盐酸,有无色气体产生,且反应前后溶液中的阴离子种类没有变化,说明原溶液中含有Cl-和NO-3,肯定无OH-、HCO-3和CO2-3,无色气体是NO,而阳离子中一定含有Fe2+,因原溶液中含有5种等物质的量的离子,根据电荷守恒则阴离子还含有SO2-4,阳离子还含有Mg2+。向原溶液中加入过量NaOH溶液,生成的沉淀经过过滤、洗涤、灼烧得到0.5 mol的Fe2O3和1 mol的MgO,共120 g。所以A项、B项、D项错误,C项正确。
8.(1)在酸性介质中,往MnSO4溶液里滴加(NH4)2S2O8(连二硫酸铵)溶液会发生如下离子反应:Mn2++S2O2-8+H2O―→MnO-4+SO2-4+H+(未配平)。
①该反应常用于检验Mn2+的存在,其特征现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②若反应中有0.1 mol还原剂参加反应,则转移电子数为________NA,消耗氧化剂的物质的量为________mol。
(2)①向CuSO4溶液中通入硫化氢生成黑色沉淀CuS的离子方程式为________________________________________________________________________。
②向FeCl3溶液中加入过量的碘化钠的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(3)向含有等物质的量浓度的H+、Mg2+、Al3+、NH+4混合溶液中,慢慢滴加NaOH溶液,直至过量,并不断搅拌,依次发生了数个离子反应。其中:
第一个离子反应方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
最后一个离子反应方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)②首先标化合价,Mn元素化合价由+2升高到+7、S 元素化合价由+7降低到+6,所以1 mol还原剂(Mn2+)化合价升高5、1 mol氧化剂(S2O2-8)化合价降低2,0.1 mol Mn2+参加反应转移0.5 mol电子,依据得失电子守恒,消耗n(S2O2-8)=0.5 mol2=0.25 mol。(2)①由产物可知化合价没有变化是复分解反应,溶液中的Cu2+与H2S反应生成CuS沉淀,注意H2S是弱酸,不能拆分;②Fe3+具有氧化性,I-具有还原性。(3)OH-首先与溶液中的H+反应,然后与Mg2+、Al3+反应生成Mg(OH)2、Al(OH)3,接着与NH+4反应,最后与Al(OH)3反应。
答案:(1)①溶液颜色变成紫色 ②0.5 0.25
(2)①Cu2++H2S===CuS↓+2H+ ②2Fe3++2I-===2Fe2++I2 
(3)H++OH-===H2O Al(OH)3+OH-===AlO-2+2H2O
9.A、B、C、D为四种可溶性的盐,它们的阳离子分别是Ba2+、Ag+、Na+、Cu2+中的一种,阴离子分别是NO-3、SO2-4、Cl-、CO2-3中的一种。(离子在物质中不能重复出现)
①若把四种盐分别溶于盛有蒸馏水的四支试管中,只有C盐的溶液呈蓝色;
②若向①的四支试管中分别加入盐酸,B盐的溶液有沉淀生成,D盐的溶液有无色无味的气体逸出。
根据①②实验事实可推断它们的化学式:
(1)A________,C________。
(2)写出盐酸与D反应的离子方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)写出C与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:Ag+与SO2-4、Cl-、CO2-3都不共存,故为AgNO3,Ba2+与SO2-4、CO2-3都不共存,故为BaCl2,Cu2+与CO2-3不共存,故为CuSO4;由①知,C中含有Cu2+,即C是CuSO4;由向①的四支试管中分别加入盐酸,B盐的溶液有沉淀生成,知B为AgNO3,D盐的溶液有无色无味的气体逸出,即D是Na2CO3,则A是BaCl2。
答案:(1)BaCl2 CuSO4
(2)CO2-3+2H+===H2O+CO2↑
(3)Cu2++SO2-4+Ba2++2OH-===BaSO4↓+Cu(OH)2↓
10.已知:还原性:HSO-3>I-,氧化性:IO-3>I2。
(1)在NaIO3溶液中滴加少量NaHSO3溶液,发生下列反应。
配平反应方程式,用单线桥法标出电子转移的方向和数目。
NaIO3+NaHSO3―→I2+Na2SO4+H2SO4+H2O
(2)在NaIO3溶液中滴加过量NaHSO3溶液反应完全,推测反应后溶液中的还原产物为________(填化学式)。
(3)在含5 mol NaHSO3的溶液中逐滴加入NaIO3溶液。加入NaIO3的物质的量和析出碘单质的物质的量的关系曲线如图所示。写出反应过程中与AB段曲线对应的离子方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
当溶液中I-与I2的物质的量之比为5∶3时,加入的NaIO3为________mol。
 
解析:(1)碘元素的化合价由+5价降低到0价,硫元素的化合价由+4价升高到+6价。根据化合价升降总数相等,配平反应方程式,标出电子转移的方向和数目。
(2)由还原性:HSO-3>I-可知当NaHSO3溶液过量时IO-3先被还原成I2,再被还原成I-。
(3)OA段,随着IO-3的量增多,NaHSO3的量减少,IO-3被还原成I-至A点恰好完全反应,此时继续加入NaIO3,又发生NaIO3氧化I-的反应:IO-3+6H++5I-===3I2+3H2O。当I-与I2物质的量之比为5∶3时,设加入NaIO3的物质的量为x,根据转移电子守恒,得5 mol×2=511x×6+611x×5,x=116 mol。
答案:(1)  ===2I2+7Na2SO4+3H2SO4+2H2O
(2)NaI
(3)IO-3+5I-+6H+===3I2+3H2O 116
11.(2015•高考重庆卷)某汽车安全气囊的产气药剂主要含有NaN3、Fe2O3、KClO4、NaHCO3等物质。当汽车发生碰撞时,产气药剂产生大量气体使气囊迅速膨胀,从而起到保护作用。
(1)NaN3是气体发生剂,受热分解产生N2和Na,N2的电子式为________。
(2)Fe2O3是主氧化剂,与Na反应生成的还原产物为________(已知该反应为置换反应)。
(3)KClO4是助氧化剂,反应过程中与Na作用生成KCl和Na2O。KClO4含有化学键的类型为________,K的原子结构示意图为________。
(4)NaHCO3是冷却剂,吸收产气过程中释放的热量而发生分解,其化学方程式为________________________________________________________________________。
(5)100 g上述产气药剂产生的气体通过碱石灰后得到N2 33.6 L(标准状况)。
①用碱石灰除去的物质为________;
②该产气药剂中NaN3的质量分数为________。
解析:(1)每个N原子最外层有5个电子,N与N之间有三对共用电子,所以其电子式为••N……N••。
(2)Na在反应中作还原剂,Fe元素的化合价降低,因该反应为置换反应,所以还原产物为Fe。
(3)KClO4为离子化合物,K+与ClO-4间存在离子键,ClO-4内部Cl原子与O原子间存在共价键;K原子核外有19个电子,有四个电子层,每个电子层上分别有2、8、8、1个电子。
(4)NaHCO3不稳定,受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O。
(5)①碱石灰主要用来吸收CO2和H2O。
②N2的物质的量为1.5 mol,由N原子个数守恒可知NaN3的物质的量为1 mol,因此NaN3的质量为65 g,即NaN3的质量分数为65 g100 g×100%=65%。
答案:(1)••N……N•• (2)Fe
(3)离子键和共价键 
(4)2NaHCO3=====△Na2CO3+CO2↑+H2O
(5)①CO2、H2O ②65%

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