?專項提能特訓2　離子反應的實際應用
1．(2020·山東濟寧統(tǒng)考)某試液中只能含有K＋、NH、Fe2＋、Al3＋、Cl－、SO、CO、AlO中的若干種離子，離子濃度均為0.1 mol·L－1，某同學進行了如下實驗：

下列說法正確的是(　　)
A．原試液中存在NH、Fe2＋、Cl－、SO
B．濾液X中大量存在的陽離子有NH、Fe2＋和Ba2＋
C．無法確定沉淀C的成分
D．無法確定原試液中是否含有Al3＋、Cl－
答案　A
解析　加入過量稀硫酸無明顯變化，說明不含CO，不含AlO；加入硝酸鋇有氣體生成，由于已經(jīng)加入了硫酸，NO在酸性條件下具有強氧化性，說明有Fe2＋存在且被氧化，沉淀A為BaSO4；加入NaOH有氣體，說明存在NH，沉淀B為氫氧化鐵沉淀；通入少量CO2產(chǎn)生沉淀，溶液呈堿性，且存在Ba2＋，沉淀C為BaCO3。因為存在的離子濃度均為0.1 mol·L－1，則原試液中只能含有NH、Fe2＋、Cl－、SO才能保證電荷守恒，K＋必然不能存在。由上述分析可知，A項正確；濾液X中大量存在的陽離子有NH、Fe3＋和Ba2＋，B項錯誤；沉淀C為BaCO3，C項錯誤；原試液中不含Al3＋，D項錯誤。
2．(2019·原創(chuàng)沖刺卷二)A、B兩種溶液分別含有下列十種離子中的各不相同的五種：H＋、Al3＋、Na＋、Cu2＋、NO、OH－、SO、CO、SO、Cl－。下列判斷正確的是(　　)
A．若A溶液為無色溶液，則A溶液中可能含有：H＋、Al3＋、Cl－、SO、NO
B．若A溶液有強還原性，則B溶液中可能含有：H＋、Cu2＋、Al3＋、Cl－、NO
C．若B溶液呈強堿性，則A溶液中可能含有：H＋、Al3＋、Na＋、Cu2＋、NO
D．若B溶液有強氧化性且各離子濃度相同，則B溶液可能含有：H＋、Al3＋、Cu2＋、NO、SO
答案　B
解析　若A溶液為無色溶液且含有H＋、Al3＋、Cl－、SO、NO，則B溶液一定含有Cu2＋、OH－、CO等，Cu2＋與OH－、CO等反應不能大量共存，A錯誤；若A溶液有強還原性，則A溶液中含有SO，SO與H＋、Cu2＋、Al3＋、NO(H＋)不共存，這些離子都存在于B溶液中，B正確；若A溶液中含有H＋、Al3＋、Na＋、Cu2＋、NO五種離子，由于A、B含有各不相同的五種離子，則B溶液中沒有陽離子，C錯誤；B溶液有強氧化性且各離子濃度相同，則B溶液中含有H＋、NO(顯強氧化性)，若B溶液中含有H＋、Al3＋、Cu2＋、NO、SO(濃度相等)，則B溶液中正電荷數(shù)目比負電荷數(shù)目多，溶液不顯電中性，D錯誤。
3．某溶液中可能存在Br－、CO、SO、Al3＋、I－、Mg2＋、Na＋七種離子中的某幾種?，F(xiàn)取該溶液進行實驗，得到如下現(xiàn)象：
①向溶液中滴加足量氯水后，溶液變橙色，且有無色氣泡冒出；②向所得橙色溶液中加入足量BaCl2溶液，無沉淀生成；③向所得溶液中繼續(xù)滴加淀粉溶液，溶液不變藍色。
已知：5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3
據(jù)此可以判斷：該溶液肯定不存在的離子組是(　　)
A．Al3＋、Mg2＋、SO B．Mg2＋、CO、I－
C．Al3＋、SO、I－ D．Al3＋、Br－、SO
答案　A
解析　根據(jù)①可判斷溶液中有Br－和CO，根據(jù)離子共存原則，不存在Al3＋、Mg2＋；根據(jù)②可判斷溶液中無SO；根據(jù)③不能確定是否含有I－，因為在①中氯水可能把I－氧化成IO，致使溶液不變藍色。
4．(2020·威海高三上學期調(diào)研)5種固體物質(zhì)A、B、C、D、E由表中不同的陰陽離子組成，它們均易溶于水。
陽離子
Na＋
Al3＋
Fe3＋
Cu2＋
Ba2＋
陰離子
OH－
Cl－
CO
NO
SO

分別取它們的水溶液進行實驗，結果如下：
① A溶液與C溶液混合后產(chǎn)生藍色沉淀，向該沉淀中加入足量稀HNO3沉淀部分溶解，剩余白色固體；
②B溶液與E溶液混合后產(chǎn)生紅褐色沉淀，同時產(chǎn)生大量氣體；
③少量C溶液與D溶液混合后產(chǎn)生白色沉淀，過量C溶液與D溶液混合后無現(xiàn)象；
④B溶液與D溶液混合后無現(xiàn)象；
⑤將38.4 g Cu片投入裝有足量D溶液的試管中，Cu片不溶解，再滴加1.6 mol·L－1 H2SO4，Cu片逐漸溶解，管口附近有紅棕色氣體出現(xiàn)。
(1)據(jù)此推斷A、B、C、D、E的化學式：A________；B________；C________；D________；E________。
(2)寫出步驟②中發(fā)生反應的離子方程式：__________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)寫出步驟⑤中發(fā)生反應的離子方程式：__________________________________________
______________________________________________________________________________。
若要將Cu片完全溶解，至少加入稀H2SO4的體積是________mL。
答案　(1)CuSO4　FeCl3　Ba(OH)2　Al(NO3)3　Na2CO3
(2)2Fe3＋＋3CO＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋3CO2↑
(3)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　500
解析　本題主要考查離子反應。
①藍色沉淀是氫氧化銅，白色固體是硫酸鋇，據(jù)此判斷A和C是硫酸銅和氫氧化鋇；
②在剩余陽離子中只有Na＋可以與CO結合，紅褐色沉淀是氫氧化鐵，氣體是二氧化碳，B和E中一種是碳酸鈉，另一種物質(zhì)是鐵鹽；
③說明C是氫氧化鋇，D是鋁鹽，相應地A是硫酸銅；
④說明B是鐵鹽，E是碳酸鈉；
⑤說明D是硝酸鋁，相應地B是氯化鐵。
(1)A、B、C、D、E的化學式分別為CuSO4、FeCl3、Ba(OH)2、Al(NO3)3、Na2CO3。
(2)步驟②中Fe3＋與CO的水解相互促進，發(fā)生反應的離子方程式：2Fe3＋＋3CO＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋3CO2↑。
(3)步驟⑤中稀硝酸與銅發(fā)生反應，反應的離子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。38.4 g Cu的物質(zhì)的量為0.6 mol，消耗1.6 mol H＋，需要0.8 mol H2SO4，因此，若要將Cu片完全溶解，至少加入稀H2SO4的體積是＝0.5 L＝500 mL。
5．為了充分利用銅資源，某工廠利用廢舊黃銅灰(含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe2O3、SiO2等)制取金屬銅并得到副產(chǎn)物鋅鹽，其生產(chǎn)流程如下：

(1)濾渣1的主要成分為________。稀硫酸溶解黃銅灰的過程中，Cu是否參與了反應？如果參與了，請寫出該反應的離子方程式；如果沒有參與反應，請寫出理由： _____________
______________________________________________________________________________。
(2)濾渣1及濾渣2與濃硫酸反應的步驟中存在缺陷，可將實驗改進為先讓濾渣與______反應，產(chǎn)物再溶于稀硫酸。這樣改進的優(yōu)點是____________________________________________。
(3)寫出濾液3與H2O2反應的離子方程式：_________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案　(1)Cu和SiO2　Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)O2　避免產(chǎn)生有毒氣體SO2污染環(huán)境，同時減少了硫酸的用量(其他合理答案均可)
(3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
解析　(1)黃銅灰中不與稀硫酸反應的物質(zhì)是Cu和二氧化硅，所以加入稀硫酸過濾后的濾渣1的主要成分是單質(zhì)銅和二氧化硅。黃銅灰中有氧化鐵，與稀硫酸反應得到Fe3＋，單質(zhì)銅可以與其反應，離子方程式為Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋(因為氧化鐵少量，所以最后一定剩余單質(zhì)銅，濾渣1中應該有單質(zhì)銅)。
(2)濾渣2主要含單質(zhì)銅和鐵，濾渣1主要含單質(zhì)銅和二氧化硅，加入濃硫酸發(fā)生反應，將單質(zhì)鐵和銅轉化為鹽溶液，濾渣3為二氧化硅。此步反應中最大的問題是生成了污染性氣體二氧化硫，所以應該先通入氧氣氧化，將金屬單質(zhì)氧化為金屬氧化物，再與稀硫酸反應。同時這樣操作可以減少硫酸的用量(因為用濃硫酸時，一部分硫酸轉化為二氧化硫，而使用稀硫酸時，所有的硫酸都轉化為硫酸鹽)。
(3)在濾液3中加入稀硫酸和過氧化氫的目的是將Fe2＋氧化為Fe3＋，所以該反應的離子方程式為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
6．碳酸鈉在輕工、建材、紡織、國防、醫(yī)藥等工業(yè)中有重要的應用。工業(yè)碳酸鈉(純度約為98%)中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Cl－和SO等雜質(zhì)，提純工藝線路如下：

碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質(zhì)如圖所示：

請回答下列問題：
(1)試劑A是________，“母液”中除了含有Na＋、CO、OH－外，還含有________等離子，過濾要“趁熱”的目的是________。
(2)檢驗試劑級Na2CO3中Cl－和SO是否除盡，選用的試劑及加入的先后次序是___(填字母)。
a．HCl、BaCl2、AgNO3
b．AgNO3、HNO3、Ba(NO3)2
c．HNO3、Ba(NO3)2、AgNO3
d．AgNO3、HCl、BaCl2
答案　(1)氫氧化鈉溶液(或NaOH溶液)　Cl－、SO(H＋)　提高Na2CO3·H2O的含量　(2)c
解析　(1)試劑A是氫氧化鈉溶液，“母液”中除了含有Na＋、CO、OH－外，還含有Cl－、SO等離子，過濾要“趁熱”的目的是提高Na2CO3·H2O的含量。
(2)檢驗試劑級Na2CO3中Cl－和SO是否除盡，需要用硝酸除去CO，防止生成Ag2CO3和BaCO3帶來干擾，再加入過量Ba(NO3)2檢驗并除盡SO，最后加入AgNO3檢驗Cl－，所以選用的試劑及加入的先后次序是c。

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