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应用“四项基本原则”,巧破离子推断题

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离子推断题是高考中的热点题型,浙江考题中多以选择题形式出现。离子推断是利用离子反应的相关知识,对离子进行推断。此类试题综合性强、隐蔽性大,它不仅考查学生对物质的性质掌握程度,还考查学生的综合分析问题和解决问题的能力。尽管题目千变万化,但经过对试题整理、归纳,发现解题过程中离不开四个解题原则,只要熟练掌握其中的规律和技巧,即可迅速破解。

一、肯定性原则

肯定性原则即为根据实验现象推出溶液中肯定存在或肯定不存在的离子。根据这一原则我们要熟记:

1.几种常见的有色离子

Fe2+(浅绿色)、Fe3+(黄色)、Cu2+(蓝色)、Mn■(紫红色)、Cr■(黄色)、Cr2■(橙色)。若题干是无色溶液,则不含上述离子。

2.常见离子的性质及其检验方法

如:若焰色反应显黄色则含Na+,若透过蓝色钴玻璃显紫色则含K+;若与OH-生成红褐色沉淀、遇苯酚显紫色、遇SCN-显血红色的则是Fe3+;若与碱反应生成白色沉淀,迅速转变为灰绿色,最后变为红褐色或遇SCN-无现象,滴加氯水后显血红色的则是Fe2+;若与NaOH溶液共热能产生使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体则是NH4+等,尤其是离子的特征性质往往可以用来确定是否含有该离子。

二、互斥性原则

互斥性原则即在肯定某些离子存在的同时,结合离子共存规律,及时否定与之不能共存的一些离子的存在。“不共存”情况一般归纳为离子间发生以下三种类型的反应。

1.复分解型:生成沉淀、气体、难电离物质

如:溶液若显强酸性,肯定无弱酸的酸根离子(C■、S■、S2-、ClO-、N■、S2■、Al■、Si■、CH3COO-、C17H35COO-等)、弱酸的酸式酸根离子、OH-离子等存在;溶液呈强碱性,则无H+、弱碱根离子(NH4+、Fe3+、Fe2+、Al3+、Cu2+、Mg2+等)存在;若有硫酸根离子,则Ba2+、Pb2+、Ag+、Ca2+等与之能生成沉淀或微溶物的离子均不能大量存在;若有Al3+存在,则HC■、 C■、S■、 HS-、S2-、Al■、Si■等能与之双水解的离子不能共存。

2.氧化还原反应

常见的氧化性离子为:Fe3+ 、ClO-、Mn■以及酸性条件下的N■和N■等;常见的还原性离子为:S2-、S■、S2■、I-、Fe2+、N■等。因此若有Fe3+存在,则S2-、S■、S2■、I-等不能存在。

3.络合反应

中学阶段常见的络离子有AlF63-、Fe(SCN)2+、Ag(NH3)■、Cu(NH3)■等,因此Al3+和F-、Fe3+ 和SCN-、 Ag+(Cu2+)、NH4+ 和OH-之间等不能共存。

三、电中性原则

电中性原则即溶液呈电中性,据此可得溶液中一定既有阳离子,又有阴离子,且离子所带的正电荷总数与负电荷总数相等。根据此原则当题中阳离子一一被排除后,肯定含有最后剩余的那种阳离子,通过这一原则可帮助我们确定一些隐含的离子。

例1:(2011年上海高考)某溶液中可能含有Na+、NH4+、Ba2+、■、I-、S2-。分别取样:①用pH计测试,溶液显弱酸性;②加氯水和淀粉无明显现象。为确定该溶液的组成,还需检验的离子是( )

A. Na+ B. ■ C. Ba2+ D. NH4+

解析:根据现象①溶液显弱酸性,肯定有NH4+(弱碱阳离子水解呈酸性);根据现象②加氯水和淀粉无现象,肯定无I-和S2-;阴离子中只剩■,根据电中性原则,必须含有■;根据互斥性原则有■不能有Ba2+。因此答案为A。

例2:某混合物的水溶液,可能含有以下离子中的若干种:K+、Al3+、Fe3+、Mg2+、Ba2+、NH■、Cl-、C■、■,现分别取100 mL的两等份溶液进行如下实验:

①第一份加过量NaOH溶液后加热,只收集到气体0.02 mol,无沉淀生成,同时得到溶液甲。

②向甲溶液中通入过量CO2,生成白色沉淀,沉淀经过滤、洗涤、灼烧后,得到1.02 g固体。

③第二份加足量BaCl2溶液后,生成白色沉淀,沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后,得到11.65 g固体。

回答:

(1)由①可知存在离子为_____,浓度_____。

由②可知存在离子为_____,浓度_____。

由③可知存在离子为_____,浓度_____。

(2)一定不存在的离子是_____(填离子符号,下同)。

(3)K+是否存在?_____(填“是”或“否”),理由是 。

解析:根据现象①肯定原溶液中有NH4+且浓度为0.2 mol・L-1,肯定无Fe3+、Mg2+两种离子;根据现象②可得1.02 g固体为Al2O3,肯定原溶液中有Al3+且浓度为0.2 mol・L-1,肯定无与之不能共存的CO32-;根据现象③肯定原溶液中有■且浓度为0.5 mol・L-1,肯定无与之不能共存的Ba2+。因此一定不存在的离子是Fe3+、Mg2+、Ba2+、C■。K+貌似无法确定,但是根据电中性原则可得在已知存在的含Al3+、NH■、■的溶液中,阳离子所带的正电荷总数小于阴离子所带的负电荷总数,所以通过定量计算可推出要使溶液呈电中性,必含K+。

四、干扰性原则

干扰性原则,指在实验过程中,由于原有的其他离子或反应生成的新离子或实验中引入的新离子对被检离子的干扰,使得无法判断被检离子是否存在。

例3:(2013年浙江高考)现有一瓶标签上注明为葡萄糖酸盐(钠、镁、钙、铁)的复合剂,某同学为了确认其成分,取部分制剂作为试液,设计并完成了如下实验:

已知:控制溶液pH=4时,Fe(OH)3沉淀完全,Ca2+、Mg2+不沉淀。

该同学得出的结论正确的是( )

A. 根据现象1可推出该试液中含有Na+

B. 根据现象2可推出该试液中并不含有葡萄糖酸根

C. 根据现象3和4可推出该试液中含有Ca2+,但没有Mg2+

D. 根据现象5可推出该试液中一定含有Fe2+

解析:因加入了NaOH (aq)和Na2CO3(aq),在滤液中引入了Na+,所以不能根据滤液焰色反应的黄色火焰判断试液是否含Na+,因此A选项错误。B选项中葡萄糖能发生银镜反应,葡萄糖酸根不能发生银镜反应,因此根据此现象确定不含葡萄糖酸根,是原理性错误。D选项:溶液中加入H2O2后再滴加KSCN(aq)显血红色,该现象不能排除是否是溶液原有的Fe3+干扰,因此不能确定Fe2+存在。正确的方法是:在溶液中滴加KSCN(aq)不显血红色,再滴加H2O2显血红色,证明溶液中只含Fe2+。C选项:根据“控制溶液pH=4时,Fe(OH)3沉淀完全,Ca2+、Mg2+不沉淀”信息,在过滤除去Fe(OH)3的滤液中分别加入NH3・H2O(aq)不产生沉淀说明滤液中不含Mg2+,加入Na2CO3 (aq)产生白色沉淀,说明滤液中含Ca2+。因此答案为C。

通过上述分析,不难发现要解决这类题,前两个原则是解题的基础,几乎题中都会涉及,因此必须认真识记、熟练掌握;而后两个原则是突破的关键,也是同学们容易忽视的地方,需要在解题中加以强化巩固。