1、物质的分离、提纯和检验 单一离子(或物质)的检验1.(原创)某化学学习小组为验证海带中含有碘元素,设计了如下实验:下列说法正确的是()A.步骤中使用到的仪器是坩埚和三脚架B.步骤中稀硫酸作催化剂C.步骤中加入淀粉若呈蓝色,则说明海带中含有碘元素D.省略步骤也能实现实验目的【解析】选C。灼烧固体应使用坩埚、三脚架和泥三角等,A错误;硫酸参与反应,2I-+2H+H2O2I2+2H2O,B错误;H2O2可将I-氧化为I2,碘单质使淀粉变蓝,C正确;海带中碘元素以离子形式存在,省略氧化的一步无法实现检验,D错误。【归纳提升】常见的离子检验方法沉淀法(加入试剂产生沉淀)、气体法(加入试剂产生气体)、显色
2、法(加入特征指示剂)、转化法(转化成其他易检验的物质)等。多离子(或物质)的检验2.某强酸性溶液X中仅含有N、Al3+、Ba2+、Fe2+、Fe3+、C、S、S、Cl-、N中的一种或几种,取该溶液进行连续实验,实验过程如图,下列有关推断合理的是()A.溶液中一定含有H+、Al3+、N、Fe2+、S、Cl-B.根据上述连续实验不能确定溶液X中是否含有Fe3+C.沉淀H为Al(OH)3、BaCO3的混合物D.若溶液X为100 mL,产生的气体A为112 mL(标准状况),则X中c(Fe2+)=0.05 molL-1【解析】选B。在强酸性溶液中一定不会存在C、S离子;加入过量硝酸钡生成沉淀,则该沉淀
3、C为BaSO4,说明溶液中含有S,生成气体A,则A只能是NO,说明溶液中含有还原性离子,则一定为Fe2+,溶液B中加入过量NaOH溶液,沉淀F只能为Fe(OH)3,生成气体D,则D为NH3,说明溶液中含有N;溶液E中通入CO2气体,生成沉淀H,则H为Al(OH)3,E为NaOH和NaAl(OH)4,说明溶液中含有Al3+,再根据离子共存知识,溶液中含有Fe2+,则一定不含N,溶液中含有S,那么就一定不含Ba2+,不能确定是否含有的离子是Fe3+和Cl-,以此进行解答。【加固训练】1.以下说法正确的是()A.往溶液中滴加盐酸产生使澄清石灰水变浑浊的气体,溶液中不一定存在CB.滴加AgNO3溶液产
4、生白色沉淀的溶液一定含Cl-C.往溶液中加入盐酸酸化的BaCl2溶液产生白色沉淀,则原溶液中含SD.往溶液中滴加氯水和KSCN,溶液变红,则溶液中一定含Fe3+【解析】选A。往溶液中滴加盐酸产生使澄清石灰水变浑浊的气体,该气体可能为二氧化硫或者二氧化碳,原溶液中可能含有碳酸氢根离子、亚硫酸根离子等,原溶液中不一定存在C,故A正确;滴加AgNO3溶液产生白色沉淀,该白色沉淀可能为碳酸银、硫酸银等,原溶液中不一定含Cl-,故B错误;往溶液中加入盐酸酸化的BaCl2溶液产生白色沉淀,该白色沉淀可能为氯化银,不一定为硫酸钡,则原溶液中不一定含S,故C错误;往溶液中滴加氯水和KSCN,溶液变红,此时的溶
5、液中一定含Fe3+,但是由于氯水具有氧化性,能够将亚铁离子氧化成铁离子,无法判断原溶液中是否含有铁离子,故D错误。2.(原创)一次性餐盒常以垃圾焚烧和填埋的方式处理,在空气中燃烧所得混合气体中可能含有SO2、CO2、CO、HCl、H2O等气体(已知PdCl2溶液可吸收CO,并生成HCl和H2O)。下列确定气体产物组成的叙述中,错误的是()A.可用无水硫酸铜检验H2O,若固体变蓝,则证明气体产物中有H2OB.用澄清石灰水检验CO2,用溴水检验并吸收SO2C.HCl可以用硝酸酸化的硝酸银溶液检验D.气体检验的先后顺序为H2O、HCl、CO2、SO2、CO【解析】选D。无水硫酸铜可用于检验水蒸气,A
6、正确;CO2可使澄清石灰水变浑浊,SO2可使溴水褪色,B正确;HCl通入硝酸酸化的硝酸银溶液生成白色沉淀,C正确;CO2、SO2均使澄清石灰水变浑浊,先检验SO2,除去SO2后再检验CO2,则检验顺序为H2O、HCl、SO2、CO2、CO,D错误。3.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C、Si、Al(OH)4-、Cl-阳离子Al3+、Fe3+、Mg2+、N、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)与加入试剂的体积(V)的关系如图所示。(铵根和四羟基合铝酸根不能共存)(1)若Y是盐酸,则X中一定含有的离子是_,bc段发生反应的离子方程式为_。(2)
7、若Y是NaOH溶液,则X中一定含有的阴离子是_,假设X溶液只含这几种离子,则溶液中各离子的物质的量之比为_,ab段发生反应的离子方程式为_。【解析】溶液无色说明溶液中不含Fe3+。(1)如果Y是盐酸,向溶液中加盐酸,先生成沉淀,则溶液中可能含Si、Al(OH)4-或两者中的一种,即生成的沉淀为H2SiO3、Al(OH)3或两者中的一种,则溶液中不含Al3+、Mg2+;当ab段时,沉淀的量不变化,发生的是盐酸和碳酸根离子反应:C+H+HC,HC+H+H2O+CO2;当bc段时沉淀的量减少,即部分沉淀和盐酸反应:Al(OH)3+3H+Al3+3H2O,部分沉淀和盐酸不反应,说明生成的沉淀既有H2S
8、iO3又有Al(OH)3,原溶液中有Si和Al(OH)4-,则Oa段发生反应的离子方程式为Si+2H+H2SiO3,Al(OH)4-+H+Al(OH)3+H2O,由于Si和Al(OH)4-和铵根离子能双水解,所以溶液中不含N,含有的阳离子是Na+;(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+、Mg2+或两者中的一种,由于弱碱阳离子和弱酸根会双水解而不能共存,即溶液中不含C、Si、Al(OH)4-,由于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:N+OH-NH3H2O,即溶液中含N;当bc段时沉淀的量减少但没
9、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-Al(OH)4-。则X中一定含有的离子是Al3+、Mg2+、N、Cl-;由于溶液中有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N+OH-NH3H2O;溶液中有Al3+、Mg2+,即沉淀中含Al(OH)3和Mg(OH)2,故bc段的反应为:Al(OH)3+OH-Al(OH)4-,N反应需要NaOH的体积是3V,由于Al(OH)3溶解时需要的NaOH的体积是2V,则生成Al(OH)3需要的NaO
10、H的体积是6V,而生成Mg(OH)2和Al(OH)3共消耗NaOH的体积为8V,则生成Mg(OH)2需要NaOH溶液的体积是2V,则n(Al3+)n(Mg2+)n(N)=213,根据溶液要呈电中性,即有:3n(Al3+)+2n(Mg2+)+n(N)=n(Cl- ),故n(Cl- )=11,即有:n(Al3+)n(Mg2+)n(N)n(Cl-)=21311。答案:(1)C、Si、Al(OH)4-、Na+ Al(OH)3+3H+Al3+3H2O(2)Cl-n(Al3+)n(Mg2+)n(N)n(Cl-)=21311N+OH-NH3H2O【归纳提升】离子推断题解题原则肯定性原则:根据实验现象推出未知液中肯定存在或肯定不存在的离子;互斥性原则:在肯定某些离子的同时,结合离子共存规律(生成气体、沉淀、弱电解质、完全双水解、氧化还原等),否定一些离子的存在;电中性原则:溶液中一定既有阳离子又有阴离子,且正负电荷总数(或总浓度)相同,可确定一些隐含的离子;进出性原则:实验中前面引入或生成的离子,对后续实验有干扰。