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2022高考化學 難點剖析 專題07 離子反應圖像講解

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2022高考化學 難點剖析 專題07 離子反應圖像講解

2022高考化學 難點剖析 專題07 離子反應圖像講解離子反應圖像是考試??贾R點之一,主要考查離子反應的實質(zhì)、先后順序、離子反應的量的關(guān)系等。一、考查離子反應的實質(zhì)溶液中加入試劑首先要明確離子之間的反應原理,即離子之間是如何反應的,如NaHCO3溶液中加入石灰水,先發(fā)生反應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,同時發(fā)生反應:Ba2+SO42-BaSO4、Al3+3OH-Al(OH)3,當Al3+沉淀完全,SO42-還有剩余,當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)3B 據(jù)圖計算原溶液中c(Cl-)=c(SO42-)C AB段可能發(fā)生的反應是:2SO42-+ 2Ba2+ + Al3+ +3OH=2BaSO4+Al(OH)3D C點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】BSO42-BaSO4,得到3molBaSO4沉淀,C點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鋁離子此段對應的沉淀為BaSO4、Fe(OH)3、和Al(OH)3,故A錯誤。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)生的反應是: Al3+ +3OHAl(OH)3,故C錯。C點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錯誤。二、考查離子反應的先后順序當溶液中存在幾種離子時,加入試劑要注意離子的反應的先后順序,一般是中和反應優(yōu)先。如溶液中CO32、OH同時存在時,加入鹽酸先發(fā)生反應:H+OH-=H2O,再發(fā)生反應:H+ CO32= HCO3-,最生發(fā)生反應:H+ HCO3-=CO2+ H2O。2某無色稀溶液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(指來源于X溶液的,下同)是_,ab段發(fā)生反應的離子是_,bc段發(fā)生反應的離子方程式為_。(2)若Y是NaOH溶液,則X中一定含有的離子是_。ab段反應的離子方程式為_?!敬鸢浮縎iO32-、AlOCO32Al(OH)33H=Al33H2OAl3 、Mg2、NH4、ClNH4OH=NH3·H2O【解析】 (1)無色溶液中不會含有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)生反應的離子為AlO2-、SiO32-,ab段為CO32,bc段則是Al(OH)3溶解。(2)當向溶液中加入NaOH時,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,因Al3 、Mg2不能與CO32、SiO32-、AlO共存,故此時溶液中陰離子只有Cl。(1)某無色稀溶液X中,無色溶液中不會含有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)生反應的離子為AlO2-、SiO32-;ab段發(fā)生的反應沉淀的量不變,所以ab段為鹽酸與CO32反應,bc段沉淀減少,則是Al(OH)3溶解于鹽酸,其反應的離子方程式為:Al(OH)33H=Al33H2O。(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,因為弱堿陽離子和弱酸根會雙水解而不能共存,即溶液中不含CO32、SiO32-、AlO,因為溶液一定要保持電中性,故溶液中一定含Cl;當ab段時,沉淀的量不變化,是氫氧化鈉和銨根離子反應生成氣體: NH4OHNH3·H2O,即溶液中含NH4;當bc段時沉淀的質(zhì)量減少但沒有完全溶解,即部分沉淀和氫氧化鈉反應,部分沉淀不反應,說明溶液中有Al3 、Mg2,即bc段的反應為:Al(OH)3OH-AlO2-+2H2O。即X中一定含有的離子是Al3、Mg2、NH4、Cl;因為溶液中有Al3 、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生成氣體,反應的離子方程式為NH4OHNH3·H2O;因此,本題正確答案是:Al3 、Mg2、NH4、Cl ;NH4OHNH3·H2O。三、注意離子之間反應的量的關(guān)系離子反應圖像中,曲線的變化往往與計算相結(jié)合,這時就要注意離子反應之間量的關(guān)系,如Al3+和OH-反應,1:3產(chǎn)生Al(OH)3沉淀,1;4生成AlO2-。32017年3月21日是第二十五屆“世界水日”,保護水資源,合理利用廢水節(jié)省水資源,加強廢水的回收利用已被越來越多的人所關(guān)注。已知:某無色廢水中可能含有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,進行了三組實驗,其操作和有關(guān)圖像如下所示:請回答下列問題:(1)根據(jù)上述3組實驗可以分析廢水中一定不存在的陰離子是_,一定存在的陽離子是_。(2)寫出實驗圖像中沉淀達到最大量且質(zhì)量不再發(fā)生變化階段發(fā)生反應的離子反應方程式:_。(3)分析圖像,在原溶液中c(NH4+)與c(Al3)的比值為_,所得沉淀的最大質(zhì)量是_g。(4)若通過實驗確定原廢水中c(Na)=0.18 mol·L-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-)=_ mol·L-1。(若不存在或不確定則此空不填)【答案】 CO32- Na+、H+、Al3+、 Mg2、NH4+ NH4+ + OH = NH3·H2O 2:1 10.7g 存在 0.08 【解析】無色廢水中沒有Fe3+;根據(jù)實驗確定存在Na+,根據(jù)實驗確定有SO42-,根據(jù)實驗結(jié)合圖像可知,溶液中有H+、NH4+、Al3+、Mg2+,因為CO32-與Al3+不能共存,所以無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+)=nAl(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-,一定存在的陽離子是Na+、H+、Al3+、 Mg2、NH4+,故答案為:CO32-;Na+、H+、Al3+、 Mg2、NH4+;(2)實驗圖像中沉淀達到最大量且質(zhì)量不再發(fā)生變化的階段發(fā)生反應的離子反應方程式為:NH4+OH-=NH3H2O,故答案為:NH4+OH-=NH3H2O;(3)根據(jù)上述分析,在原溶液中=,沉淀的最多時含有0.1mol氫氧化鋁和0.05mol氫氧化鎂,質(zhì)量=0.1mol×78g/mol+0.05mol×58g/mol=10.7g,故答案為:2:1;10.7g;(4)根據(jù)上述分析,若通過實驗確定原廢水中c(Na)=0.18 mol·L-1,即含有鈉離子0.18mol,則含有NO3-0.08mol,c(NO3-)=0.08mol·L-1。四、注意特殊的反應離子反應圖像中,加堿時沉淀溶解的往往是Al(OH)3,沉淀量不變時發(fā)生的反應往往是NH4+ + OH = NH3·H2O。4某溶液中可能含有H+、NH4+、Mg2+、Al3+、Fe3+、CO32、SO42、NO3中的幾種若加入鋅粒,產(chǎn)生無色無味無毒的氣體;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法正確的是()A. 溶液中的陽離子只有H+、Mg2+、Al3+B. 溶液中一定不含CO32,一定含有SO42和NO3C. 溶液中n(NH4+)=0.25molD. 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】若加入鋅粒,產(chǎn)生無色無味無毒的氣體,說明氣體是氫氣,因此溶液顯酸性,則CO32和NO3不能大量存在;加入NaOH溶液,產(chǎn)生白色沉淀,說明不存在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;又因為當沉淀達到最大值時,繼續(xù)進入氫氧化鈉,沉淀不變,這說明溶液中還存在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,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,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nAl(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-0.1mol×3)÷2=0.05mol,A由上述分析可知,溶液中的陽離子只有H、Mg2、Al3、NH4,故A錯誤;B、由上述分析可知,溶液中一定不含CO32、NO3,一定含有SO42,故B錯誤;C、由上述分析可知,溶液中n(NH4)=0.2mol,故C錯誤;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。

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