2019高考化學(xué) 難點(diǎn)剖析 專(zhuān)題07 離子反應(yīng)圖像講解.doc

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專(zhuān)題07 離子反應(yīng)圖像 離子反應(yīng)圖像是考試常考知識(shí)點(diǎn)之一，主要考查離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)、先后順序、離子反應(yīng)的量的關(guān)系等。 一、考查離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì) 溶液中加入試劑首先要明確離子之間的反應(yīng)原理，即離子之間是如何反應(yīng)的，如NaHCO3溶液中加入石灰水，先發(fā)生反應(yīng)OH－+ HCO3-=CO32-+ H2O，生成的CO32-再與Ca2+結(jié)合生成CaCO3沉淀；同樣明礬溶液中加入Ba(OH)2溶液，同時(shí)發(fā)生反應(yīng)：Ba2++SO42-BaSO4↓、Al3++3OH-Al(OH)3↓，當(dāng)Al3+沉淀完全，SO42-還有剩余，當(dāng)SO42-沉淀完全，Al3+轉(zhuǎn)化為AlO2-。 1．向FeCl3、Al2(SO4)3的混和溶液中逐滴加入Ba(OH)2(aq)，形成沉淀的情況如下圖所示。沉淀的生成與溶解的pH列于下表(已知：偏鋁酸鋇易溶于水)。以下推斷正確的是 A． OA段產(chǎn)生的沉淀為BaSO4和Fe(OH)3 B． 據(jù)圖計(jì)算原溶液中c(Cl-)=c(SO42-) C． AB段可能發(fā)生的反應(yīng)是：2SO42-+ 2Ba2++ Al3++3OH－=2BaSO4+Al(OH)3 D． C點(diǎn)溶液呈堿性的原因是AlO2-水解，其離子方程式為：AlO2-+2H2O=Al(OH)3+OH一 【答案】B SO42-BaSO4↓，得到3molBaSO4沉淀，C點(diǎn)為氫氧化鋁溶解后的沉淀物質(zhì)的量，為氫氧化鐵和硫酸鋇沉淀共4mol，所以氫氧化鐵沉淀為1mol，氫氧化鋁沉淀為2mol；分析判斷OA段沉淀了3mol鋇離子，1mol鐵離子和1mol鋁離子此段對(duì)應(yīng)的沉淀為BaSO4、Fe(OH)3、和Al(OH)3，故A錯(cuò)誤。AB段為沉淀1mol鋁離子；BC段為溶解氫氧化鋁，消耗氫氧化鋇1mol；FeCl3、Al2(SO4)3的混合溶液中含F(xiàn)eCl31mol，含Al2(SO4)31mol，c(Cl-)=c(SO42)，故B正確。有上述分析可知，AB段發(fā)生的反應(yīng)是： Al3++3OH－Al(OH)3↓，故C錯(cuò)。C點(diǎn)溶液呈堿性的原因是AlO2-水解，其離子方程式為：AlO2-+2H2OAl(OH)3+OH一，故D錯(cuò)誤。 二、考查離子反應(yīng)的先后順序 當(dāng)溶液中存在幾種離子時(shí)，加入試劑要注意離子的反應(yīng)的先后順序，一般是中和反應(yīng)優(yōu)先。如溶液中 CO32－、OH－同時(shí)存在時(shí)，加入鹽酸先發(fā)生反應(yīng)：H++OH-=H2O，再發(fā)生反應(yīng)：H++ CO32－= HCO3-，最生發(fā)生反應(yīng)：H++ HCO3-=CO2↑+ H2O。 2．某無(wú)色稀溶液X中，可能含有下表所列離子中的某幾種。 陰離子 CO、SiO、AlO、Cl－ 陽(yáng)離子 Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、NH、Na＋ 現(xiàn)取該溶液適量，向其中加入某試劑Y，產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量(n)與加入試劑體積(V)的關(guān)系如圖所示。 （1）若Y是鹽酸，則oa段轉(zhuǎn)化為沉淀的離子(指來(lái)源于X溶液的，下同)是___，ab段發(fā)生反應(yīng)的離子是______________，bc段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________。 （2）若Y是NaOH溶液，則X中一定含有的離子是____________。ab段反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)__________。 【答案】SiO32-、AlOCO32－Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2OAl3＋ 、Mg2＋、NH4＋、Cl－NH4＋＋OH－===NH3H2O 【解析】 (1)無(wú)色溶液中不會(huì)含有Fe3＋，加入鹽酸后能形成的沉淀有Al(OH)3、H2SiO3，前者能溶于過(guò)量鹽酸中而后者不能，由圖象知溶液中肯定含有AlO2-、SiO32-。 oa段發(fā)生反應(yīng)的離子為AlO2-、SiO32-，ab段為CO32－,bc段則是Al(OH)3溶解。 (2)當(dāng)向溶液中加入NaOH時(shí)，生成的沉淀為Mg(OH)2、Al(OH)3,ab段是NH4＋與OH－之間發(fā)生反應(yīng)，因Al3＋ 、Mg2＋不能與CO32－、SiO32-、AlO共存，故此時(shí)溶液中陰離子只有Cl－。(1)某無(wú)色稀溶液X中,無(wú)色溶液中不會(huì)含有Fe3＋，加入鹽酸后能形成的沉淀有Al(OH)3、H2SiO3，前者能溶于過(guò)量鹽酸中而后者不能，所以由圖象知溶液中含有AlO2-、SiO32-；則oa段發(fā)生反應(yīng)的離子為AlO2-、SiO32-；ab段發(fā)生的反應(yīng)沉淀的量不變,所以ab段為鹽酸與CO32－反應(yīng),bc段沉淀減少,則是Al(OH)3溶解于鹽酸,其反應(yīng)的離子方程式為：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。(2)若Y是氫氧化鈉，向溶液中加氫氧化鈉溶液,先生成沉淀,溶液中可能含Al3＋ 、Mg2＋或兩者中的一種，因?yàn)槿鯄A陽(yáng)離子和弱酸根會(huì)雙水解而不能共存,即溶液中不含CO32－、SiO32-、AlO，因?yàn)槿芤阂欢ㄒ３蛛娭行?，故溶液中一定含Cl－；當(dāng)ab段時(shí),沉淀的量不變化,是氫氧化鈉和銨根離子反應(yīng)生成氣體: NH4＋＋OH－═NH3H2O，即溶液中含NH4＋；當(dāng)bc段時(shí)沉淀的質(zhì)量減少但沒(méi)有完全溶解,即部分沉淀和氫氧化鈉反應(yīng),部分沉淀不反應(yīng),說(shuō)明溶液中有Al3＋ 、Mg2＋，即bc段的反應(yīng)為：Al(OH)3＋OH-═AlO2-+2H2O。 即X中一定含有的離子是Al3＋、Mg2＋、NH4＋、Cl－；因?yàn)槿芤褐杏蠥l3＋ 、Mg2＋，故oa段轉(zhuǎn)化為沉淀的離子是Al3＋ 、Mg2＋，ab段是氫氧化鈉和銨根離子反應(yīng)生成氣體,反應(yīng)的離子方程式為NH4＋＋OH－═NH3H2O； 因此，本題正確答案是：Al3＋ 、Mg2＋、NH4＋、Cl－ ；NH4＋＋OH－═NH3H2O。 三、注意離子之間反應(yīng)的量的關(guān)系 離子反應(yīng)圖像中，曲線(xiàn)的變化往往與計(jì)算相結(jié)合，這時(shí)就要注意離子反應(yīng)之間量的關(guān)系，如Al3+和OH-反應(yīng)，1：3產(chǎn)生Al(OH)3沉淀，1；4生成AlO2-。 3．2017年3月21日是第二十五屆“世界水日”，保護(hù)水資源，合理利用廢水節(jié)省水資源，加強(qiáng)廢水的回收利用已被越來(lái)越多的人所關(guān)注。已知：某無(wú)色廢水中可能含有H＋、NH4+、Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、Na＋、NO3-、CO32-、SO42-中的幾種，為分析其成分，分別取廢水樣品1L，進(jìn)行了三組實(shí)驗(yàn)，其操作和有關(guān)圖像如下所示： 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： （1）根據(jù)上述3組實(shí)驗(yàn)可以分析廢水中一定不存在的陰離子是__________，一定存在的陽(yáng)離子是______________________。 （2）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)③圖像中沉淀達(dá)到最大量且質(zhì)量不再發(fā)生變化階段發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式：________。 （3）分析圖像，在原溶液中c(NH4+)與c(Al3＋)的比值為_(kāi)__________，所得沉淀的最大質(zhì)量是_________g。 （4）若通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定原廢水中c(Na＋)=0.18 molL-1,試判斷原廢水中NO3-是否存在？__________（填“存在”“不存在”或“不確定”）。若存在，c(NO3-)=____________ molL-1。（若不存在或不確定則此空不填） 【答案】 CO32- Na+、H+、Al3+、 Mg2＋、NH4+ NH4+ + OH﹣ = NH3H2O 2：1 10.7g 存在 0.08 【解析】無(wú)色廢水中沒(méi)有Fe3+；根據(jù)實(shí)驗(yàn)①確定存在Na+，根據(jù)實(shí)驗(yàn)②確定有SO42-，根據(jù)實(shí)驗(yàn)③結(jié)合圖像可知，溶液中有H+、NH4+、Al3+、Mg2+，因?yàn)镃O32-與Al3+不能共存，所以無(wú)CO32-； 根據(jù)硫酸鋇沉淀93.2g求出n(SO42-)==0.4mol，根據(jù)圖像，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氫 (1)根據(jù)上述分析，廢水中一定不存在的陰離子是CO32-，一定存在的陽(yáng)離子是Na+、H+、Al3+、 Mg2＋、NH4+，故答案為：CO32-；Na+、H+、Al3+、 Mg2＋、NH4+； (2)實(shí)驗(yàn)③圖像中沉淀達(dá)到最大量且質(zhì)量不再發(fā)生變化的階段發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為：NH4++OH-=NH3?H2O，故答案為：NH4++OH-=NH3?H2O； (3)根據(jù)上述分析，在原溶液中===，沉淀的最多時(shí)含有0.1mol氫氧化鋁和0.05mol氫氧化鎂，質(zhì)量=0.1mol78g/mol+0.05mol58g/mol=10.7g，故答案為：2：1；10.7g； (4)根據(jù)上述分析，若通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定原廢水中c(Na＋)=0.18 molL-1，即含有鈉離子0.18mol，則含有NO3-0.08mol，c(NO3-)==0.08molL-1。 四、注意特殊的反應(yīng) 離子反應(yīng)圖像中，加堿時(shí)沉淀溶解的往往是Al(OH)3，沉淀量不變時(shí)發(fā)生的反應(yīng)往往是NH4+ + OH﹣ = NH3H2O。 4．某溶液中可能含有H+、NH4+、Mg2+、Al3+、Fe3+、CO32﹣、SO42﹣、NO3﹣中的幾種．①若加入鋅粒，產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味無(wú)毒的氣體；②若加入NaOH溶液，產(chǎn)生白色沉淀，且產(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量與加入NaOH的物質(zhì)的量之間的關(guān)系如圖所示．則下列說(shuō)法正確的是（　?。? A. 溶液中的陽(yáng)離子只有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. 三種離子的物質(zhì)的量之比n（H+）：n（Al3+）：n（Mg2+）=2：2：1 【答案】D 【解析】①若加入鋅粒，產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味無(wú)毒的氣體，說(shuō)明氣體是氫氣，因此溶液顯酸性，則CO32－和NO3－不能大量存在；②加入NaOH溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明不存在Fe3＋；根據(jù)產(chǎn)生的沉淀量與加入NaOH的物質(zhì)的量之間的關(guān)系圖可知，溶液中一定含有Mg2＋、Al3＋；又因?yàn)楫?dāng)沉淀達(dá)到最大值時(shí)，繼續(xù)進(jìn)入氫氧化鈉，沉淀不變，這說(shuō)明溶液中還存在NH4＋，由于溶液中還必須存在陰離子，所以一定還有SO42－；由圖象可知，第一階段為氫離子與氫氧化鈉反應(yīng)，消耗氫氧化鈉為0.1mol，則n（H＋）=0.1mol；第三階段為銨根離子與氫氧化鈉反應(yīng)，消耗氫氧化鈉為0.7mol-0.5mol=0.2mol，則n（NH4＋）=0.2mol；最后階段為氫氧化鈉溶解氫氧化鋁，消耗氫氧化鈉0.8mol-0.7mol=0.1mol，則n[Al（OH）3]=0.1mol，根據(jù)鋁元素守恒可知n（Al3＋）=0.1mol；第二階段為氫氧化鈉沉淀鎂離子、鋁離子，共消耗氫氧化鈉為0.5mol-0.1mol=0.4mol，則n（Mg2＋）=（0.4mol-0.1mol3）2=0.05mol，A．由上述分析可知，溶液中的陽(yáng)離子只有H＋、Mg2＋、Al3＋、NH4＋，故A錯(cuò)誤；B、由上述分析可知，溶液中一定不含CO32－、NO3－，一定含有SO42－，故B錯(cuò)誤；C、由上述分析可知，溶液中n（NH4＋）=0.2mol，故C錯(cuò)誤；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正確。