1、离子反应2023年年某地环保部门抓获了几名向河流中偷排废水的不法分子,不法分子供述其偷排的废水中可能含有:Na+、N、Fe2+、Cu2+、Al、S、N、I-中的若干种,环保部门检测该废水成分时做了如下实验:.常温下用pH试纸测得废水的pH=13。.将0.1 mL废水一次性加入足量稀硫酸中,产生无色气体,该无色气体在空气中变为红棕色。问题1:废水中肯定存在的离子是什么?肯定不存在的离子是什么?(素养角度证据推理与模型认知)提示:该废水的pH=13,呈碱性,一定不存在N、Fe2+、Cu2+,根据溶液呈电中性,判断出溶液中一定含有Na+。向废水中加入足量稀硫酸,产生能在空气中变为红棕色的无色气体NO
2、,说明废水中一定含有N和I-。问题2:写出实验中生成无色气体的离子方程式,同时写出高中实验室中制备该无色气体的化学方程式?(素养角度宏观辨识与微观探析)提示:N和I-在酸性条件下反应的离子方程式为2N+6I-+8H+3I2+2NO+4H2O;高中实验室中利用Cu和稀硝酸制备NO,化学方程式为3Cu+8HNO3 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O。问题3:请设计实验证明废水中是否含有Al。(素养角度科学探究与创新意识)提示:欲证明废水中是否含有Al,应用其氢氧化物的两性,具体实验方案为取少量原废水溶液于试管中,通入过量的CO2,若有白色沉淀生成,说明废水中含有Al。实验中加入足量稀硫酸,如果原
3、废液中含有Al,则Al将会转化为Al3+,故也使用方案:取少量实验所得溶液,加入过量的氨水,若有白色沉淀产生,说明废水中含有Al。1.(2023年太原模拟)下列实验操作和现象所得结论正确的是()选项实验操作现象结论A向某无色溶液中滴加稀盐酸溶液变浑浊原溶液中一定存在Ag+B向某无色溶液中滴加稀NaOH溶液未观察到明显现象原溶液中不存在NC向酸性KMnO4溶液中通入SO2溶液紫红色褪去SO2具有还原性D向某溶液中通入Cl2,再滴入KSCN溶液溶液变红原溶液中含有Fe2+【解析】选C。遇盐酸变浑浊,溶液中可能存在Si,A项错误;溶液中含有少量N,且未加热,所以NH3可能未放出,B项错误;酸性KMn
4、O4溶液褪色能证明SO2具有还原性,C项正确;向某溶液中通入Cl2,再滴入KSCN溶液,溶液变红,说明原溶液中含有Fe3+或Fe2+或二者均有,D项错误。2.(双选)某强酸性无色透明溶液中可能含Fe2+、Cu2+、Fe3+、Al3+、N、Na+、HC、S、Cl-、Br-中几种离子,进行如下实验:下列推断正确的是()A.气体R能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色B.白色沉淀1是BaSO4C.待测溶液一定含N、S、Cl-、Br-D.待测溶液一定不含Fe3+、Al3+、Na+、HC【解析】选A、B。依题意,强酸性溶液中不能大量存在HC,无色溶液不存在Fe2+、Cu2+、Fe3+,气体R是NH3,A项正确;白
5、色沉淀1是硫酸钡,B项正确;白色沉淀2是氯化银,氯离子可能来自氯水,原溶液中不一定存在氯离子,C项错误;待测液可能含有Al3+、Na+,D项错误。3.(2023年衡水模拟)某溶液中仅含下列离子中的几种。阴离子S、S、C、Al阳离子Ba2+、Mg2+、N、Cu2+已知:常温下用pH计测得溶液pH=7;若向原溶液中加入AlCl3溶液,产生白色沉淀和无色无味气体;若向原溶液中加入过量的盐酸,最终只产生无色无味气体。请回答下列问题:(1)原溶液中一定存在的阳离子为_。(2)由上述实验可知原溶液中_(填“一定”“可能”或“一定不”)含有Al,原因是_。(3)实验中发生反应的离子方程式为_。(4)原溶液中
6、阳离子的总浓度等于_用溶液中的阴离子浓度表示,如c(M-)。【解析】(1)向原溶液中加入AlCl3溶液,产生白色沉淀和无色无味气体,说明原溶液中一定存在C,根据离子共存原理,可知溶液中一定不存在Ba2+、Mg2+和Cu2+,一定存在N;(2)Al与N易双水解而不能共存,所以原溶液中一定不含Al;(3)原溶液中加入过量的盐酸,最终只产生无色无味气体,说明不存在S;又因为原溶液呈中性,所以不存在S,存在的离子为N、C。实验中发生反应的离子方程式为3C+2Al3+3H2O3CO2+2Al(OH)3;(4)根据电荷守恒可得原溶液中存在c(N)=2c(C)+c(HC)。答案:(1)N(2)一定不原溶液中
7、存在N,而N与Al不能共存(3)3C+2Al3+3H2O3CO2+2Al(OH)3(4)2c(C)+c(HC)4.某无色溶液中含有K+、Cl-、OH-、S、S,为检验溶液中所含的某些阴离子,限用的试剂有:盐酸、硝酸、硝酸银溶液、硝酸钡溶液、溴水和酚酞试液。检验其中OH-的实验方法略,检验其他阴离子的过程如图所示。(1)图中试剂溶质的化学式分别是_,_,_,_,_。(2)图中现象a、b、c表明检验出的离子分别是:a_、b_、c_。(3)白色沉淀A加试剂反应的离子方程式是_。(4)无色溶液A加试剂的主要目的是_。(5)白色沉淀A若加试剂而不加试剂,对实验的影响是_。(6)气体B通入试剂发生反应的离
8、子方程式是_。【解析】 该题的实验目的是检验无色溶液中的阴离子:Cl-、OH-、S、S,据框图分析,试剂将其分为两组,而试剂又将沉淀A部分溶解,其中沉淀B没被溶解,据此可判断沉淀A的成分为BaSO4和BaSO3,而气体B一定是SO2。据题中所给被选试剂,试剂必定是Ba(NO3)2溶液,试剂必是稀盐酸,试剂必是溴水。溶液A中必含Cl-、OH-、K+(原有)和Ba2+、N(新加入),向其中先加试剂无沉淀又加入试剂时出现白色沉淀,不难推出试剂应为稀硝酸,目的是中和OH-而保证下一步用试剂(AgNO3)检验Cl-。答案:(1)Ba(NO3)2HClHNO3Br2AgNO3(2)SSCl-(3)BaSO3+2H+Ba2+SO2+H2O(4)中和OH-,防止对Cl-的检验产生干扰(5)会使S对S的检验产生干扰,不能确认S是否存在(6)SO2+Br2+2H2O4H+S+2Br- 5 -
