高中化学离子反应专题训练答案及解析.docx
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高中化学离子反应专题训练答案及解析
高中化学离子反应专题训练答案及解析
一、高中化学离子反应
1.某溶液仅含Fe2+、Na+、Al3+、SO42-、NO3-、Cl-中的4种离子,所含离子的物质的量均为1mol。
若向该溶液中加入过量的稀硫酸,有气泡产生,且溶液中阴离子种类不变(不考虑水的电离和离子的水解),下列说法不正确的是
A.若向该溶液中加入足量的NaOH溶液,充分反应后,过滤、洗涤、灼烧最终所得固体质量为72g
B.若向该溶液中加入过量的稀硫酸,产生的气体遇空气能变成红棕色
C.该溶液中所含的离子是:
Fe2+、Na+、SO42-、NO3-
D.若向该溶液中加入过量的稀硫酸和KSCN溶液,溶液显血红色
【答案】A
【解析】
【分析】
加入过量的稀硫酸,有气泡产生,且溶液中阴离子种类不变,气体只能为NO,为Fe2+、NO3-之间氧化还原反应生成的,由于阴离子种类不变,则原溶液中一定存在SO42-,又溶液中含有四种离子,所含离子的物质的量均为1mol,根据电荷守恒,一定还含有带一个单位正电荷的阳离子,即一定含有Na+,据此分析作答。
【详解】
A.向该溶液中加入足量的NaOH溶液,充分反应后,过滤、洗涤、灼烧,最终所得固体为氧化铁,其质量为:
0.5mol×160g/mol=80g,A选项错误;
B.若向该溶液中加入过量的稀硫酸,生成的气体为一氧化氮,NO易被氧化成红棕色的二氧化氮,B选项正确;
C.根据以上分析可知,该溶液中所含的离子是:
Fe2+、Na+、SO42-、NO3-,C选项正确;
D.该溶液中加入硫酸,硝酸根离子在酸性条件下具有氧化性,将亚铁离子氧化成铁离子,铁离子与KSCN溶液反应显血红色,D选项正确;
答案选A。
2.某溶液中含有SO42-、SO32-、SiO32-、Br-、CO32-、Na+,向该溶液中通入过量的Cl2,下列判断正确的是
①反应前后,溶液中离子浓度基本保持不变的有SO42-、Na+;②有胶状物质生成;③有气体产生;④溶液颜色发生变化;⑤共发生了2个氧化还原反应。
A.②③④B.①②③C.①③⑤D.②④⑤
【答案】A
【解析】
【详解】
向溶液中通入过量的Cl2,Cl2可以氧化SO32-成为SO42-,所以SO32-浓度降低,SO42-浓度增大,Cl2也可以和Br-发生置换反应,使Br-浓度降低,生成的溴溶于水中使溶液颜色发生变化,Cl2溶于水生成的盐酸还可以跟CO32-发生反应生成CO2,使CO32-浓度降低,和SiO32-生成H2SiO3白色胶状沉淀,使SiO32-浓度降低,所以离子浓度基本保持不变的只有Na+。
Cl2溶于溶液中发生了3个氧化还原反应,其中2个是Cl2分别和SO32-、Br-发生的,另一个是Cl2和水的歧化反应,所以②③④是正确的,故选A。
【点睛】
Cl2和SO32-发生氧化还原反应,使SO32-浓度降低,还要考虑到生成了SO42-,使SO42-浓度增大,所以溶液中的SO32-、SO42-浓度都发生了变化。
在Cl2通入该溶液的反应中,除了Cl2和SO32-、Br-发生的氧化还原反应外,不要忽略了还有Cl2和水发生的氧化还原反应。
3.学校化学研究小组对实验室某废液缸里的溶液进行检测分析,提出假设:
该溶液中可能含有NH4+、K+、Al3+、HCO3-、Cl-、I-、SO42-等离子中的几种离子。
实验探究:
①取少量该溶液滴加紫色石蕊试液,溶液变红。
②取100mL该溶液于试管中,滴加足量Ba(NO3)2溶液,加稀硝酸酸化后过滤得到0.3mol白色沉淀甲,向滤液中加入AgNO3溶液未见沉淀产生。
③另取100mL该溶液,逐渐加入Na2O2粉末,产生的沉淀和气体与所加Na2O2粉末物质的量的关系曲线如图所示。
下列说法中不正确的是()
A.该溶液中一定不含有I-、HCO3-、Cl-
B.该溶液中一定含有K+,其物质的量浓度为1mol•L-1
C.在溶液中加入0.25~0.3molNa2O2时,发生反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑、Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
D.该溶液能使紫色石蕊试液变红的唯一原因是NH4+发生水解
【答案】D
【解析】
【分析】
①滴加紫色石蕊试液,溶液变红,说明溶液显酸性,则溶液中无HCO3-;②滴加足量Ba(NO3)2溶液,加稀硝酸酸化后过滤得到0.3mol白色沉淀甲,向滤液中加入AgNO3溶液未见沉淀产生,说明溶液中有SO42-,且n(SO42-)=0.3mol,无Cl-、I-;③逐渐加入Na2O2粉末,由图可知,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠,氢氧化钠依次与铝离子反应生成氢氧化铝0.1mol,与铵根离子反应生成氨气0.2mol,最后与氢氧化铝反应,含有铝离子,一定不存在碳酸氢根离子。
【详解】
A.由分析可知,该溶液中一定不含有I-、HCO3-、Cl-,故A正确;
B.由分析可知,100mL溶液中有n(SO42-)=0.3mol,n(Al3+)=0.1mol,n(NH4+)=0.2mol,由电荷守恒可知n(K+)=0.1mol,其浓度为1mol•L-1,故B正确;
C.在溶液中加入0.25~0.3molNa2O2时,过氧化钠会与水发生反应,生成的氢氧化钠会将氢氧化铝溶解,其反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑、Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,故C正确;
D.溶液中存在铵根离子和铝离子,则该溶液能使紫色石蕊试液变红的原因是NH4+、Al3+发生水解,故D错误;
综上所述,答案为D。
4.向含有1molNH4Al(SO4)2的溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液,充分反应。
下列说法错误的是()
A.当Al3+恰好完全沉淀时,消耗氢氧化钡1.5mol
B.当SO42-恰好完全沉淀时,铝元素全部以Al(OH)3的形式存在
C.当Al3+恰好完全生成AlO2-时,消耗氢氧化钡2.5mol
D.随加入的氢氧化钡的物质的量不断增大,沉淀的物质的量不断增大
【答案】D
【解析】
【分析】
1molNH4Al(SO4)2中逐滴加入Ba(OH)2溶液,反应过程可分三个阶段:
2NH4Al(SO4)2+3Ba(OH)2=(NH4)2SO4+2Al(OH)3↓+3BaSO4↓①;
(NH4)2SO4+Ba(OH)2=2BaSO4↓+2NH3+2H2O②;
2Al(OH)3+Ba(OH)2=Ba(AlO2)2-+4H2O③;
第一阶段:
从开始滴入Ba(OH)2到1.5mol时,反应按①进行,溶液中的Al3+、Ba2+、OH-离子均转化成沉淀;
第二阶段:
当滴入Ba(OH)2从1.5mol到2mol时,Ba2+继续与SO42-反应生成BaSO4,共生成2molBaSO4,同时①反应生成的(NH4)2SO4与OH-反应生成氨气和水;
第三阶段:
当滴入到Ba(OH)22mol到2.5mol时,按③进行,生成的Al(OH)3全部转化为AlO2-。
【详解】
A.从开始滴入Ba(OH)2到1.5mol时,反应按①反应,即当1molAl3+恰好完全沉淀时,消耗氢氧化钡1.5mol,A项正确;
B.由反应②可知,当SO42-恰好完全沉淀时,铝元素全部以Al(OH)3的形式存在,B项正确;
C.由反应③可知,当Al3+恰好完全生成AlO2-时,消耗氢氧化钡2.5mol,C项正确;
D.随加入的氢氧化钡的物质的量不断增大,沉淀开始时物质的量不断增大,当加入到2mol时,Al(OH)3溶解,随后沉淀的物质的量减小,D项错误;
答案选D。
【点睛】
本题难点,掌握分析三个过程,随着加入的Ba(OH)2的量不同,反应进行的过程会不一样,看见这中题型,要进行综合分析,详细罗列每一个过程的反应。
5.向15mL0.1mol/LBa(OH)2溶液中,滴加等浓度NH4Al(SO4)2溶液xmL,下列叙述错误的是
A.x=5时,溶液中有Ba2+、OH-、AlO2-,且OH->AlO2-
B.x=7.5时,溶液中有NH4+、AlO2-,且NH4+=AlO2-
C.x=10时,溶液中有SO42-、NH4+,且H+>OH-
D.x=15时,溶液中有SO42-、NH4+、Al3+,且NH4+>Al3+
【答案】B
【解析】
【分析】
15mL0.1mol/LBa(OH)2溶液中氢氧化钡的物质的量为0.0015mol,n(Ba2+)=0.0015mol,n(OH-)=0.003mol。
【详解】
A.当x=5时,NH4Al(SO4)2的物质的量为0.0005mol,n(SO42-)=0.001mol,n(Al3+)=0.0005mol,n(NH4+)=0.0005mol。
SO42-与Ba2+反应,SO42-不足,Ba2+剩余0.0005mol;0.0005molAl3+反应生成Al(OH)3消耗OH-的量为0.0015mol,溶液中没有Al3+,生成0.0005molAl(OH)3,还剩余0.0015molOH-;然后与0.0005molNH4+反应消耗OH-的量为0.0005mol,溶液中NH4+完全反应,剩余0.001molOH-;0.0005molAl(OH)3又完全溶解,生成0.0005molAlO2-,消耗0.0005molOH-,最终剩余0.0005molOH-。
溶液中AlO2-水解,故OH->AlO2-,综上所述,溶液中有Ba2+、OH-、AlO2-,且OH->AlO2-,故A正确;
B.NH4+和AlO2-会发生双水解反应而不能大量共存,故B错误;
C.当x=10时,NH4Al(SO4)2的物质的量为0.001mol,n(SO42-)=0.002mol,n(Al3+)=0.001mol,n(NH4+)=0.001mol。
SO42-与Ba2+反应,Ba2+不足,SO42-剩余0.0005mol;0.001molAl3+反应生成Al(OH)3消耗OH-的量为0.003mol,溶液中没有Al3+,生成0.001molAl(OH)3,OH-完全反应,溶液中NH4+不反应,此时溶液为硫酸铵溶液,铵根离子水解,溶液呈酸性,综上所述,溶液中有SO42-、NH4+,且H+>OH-,故C正确;
D.当x=15时,NH4Al(SO4)2的物质的量为0.0015mol,n(SO42-)=0.003mol,n(Al3+)=0.0015mol,n(NH4+)=0.0015mol。
SO42-与Ba2+反应,Ba2+不足,SO42-剩余0.0015mol;0.0015molAl3+反应生成Al(OH)3消耗OH-的量为0.0045mol,OH-不足,溶液中0.001molAl3+反应,生成0.001molAl(OH)3,溶液中剩余0.0005molAl3+,溶液中NH4+不反应,此时溶液中有0.0005molAl3+,0.0015molNH4+,NH4+>Al3+,故D正确;
答案选B。
6.常温下,pH=1的某溶液A中含NH4+、K+、Na+、Fe3+、Al3+、Fe2+、CO32-、NO3-、Cl-、I-、SO42-中的4种,且溶液中各离子的物质的量浓度均为0.1mol·L-1。
现取该溶液进行有关实验,实验结果如图所示。
下列有关说法正确的是
A.该溶液中一定有上述离子中的NO3-、Al3+、SO42-、Cl-四种离子
B.实验消耗Cu14.4g,则生成气体丁的体积为3.36L
C.沉淀乙中一定有BaCO3,可能有BaSO4
D.一定没有Fe3+,但是无法确定是否含有I-
【答案】A
【解析】
【分析】
pH=1,说明溶液显强酸性,说明有H+,CO32-一定不存在;溶液A中加入过量的(NH4)2CO3溶液,Fe3+和CO32-发生双水解,生成氢氧化铁沉淀(红褐色),说明原溶液中不含Fe3+,但溶液乙中加入Cu和硫酸,产生气体丙,气体丙遇空气变成红棕色气体丁,因此,丁为NO2,丙为:
NO,说明原溶液中有NO3-,但是NO3-在酸性条件下具有氧化性,因为Fe2+、I-具有还原性,因此不能大量存在,因此白色沉淀甲为Al(OH)3,原溶液中含有Al3+,根据溶液显电中性,阳离子所带的电荷数总物质的量浓度为3n(Al3+)+n(H+)=3×0.1+0.1=0.4mol·L-1,而NO3-所带电荷数为0.1mol·L-1,又因为各离子浓度为0.1mol·L-1,因此原溶液中含有SO42-、Cl-,据以上分析解答。
【详解】
pH=1,说明溶液显强酸性,说明有H+,CO32-一定不存在,
A.溶液A中加入过量的(NH4)2CO3溶液,Fe3+和CO32-发生双水解,生成氢氧化铁沉淀(红褐色),说明原溶液中不含Fe3+,但溶液乙中加入Cu和硫酸,产生气体丙,气体丙遇空气变成红棕色气体丁,因此,丁为NO2,丙为:
NO,说明原溶液中有NO3-,但是NO3-在酸性条件下具有氧化性,因为Fe2+、I-具有还原性,因此不能大量存在,因此白色沉淀甲为Al(OH)3,原溶液中含有Al3+,根据溶液显电中性,阳离子所带的电荷数总物质的量浓度为3n(Al3+)+n(H+)=3×0.1+0.1=0.4mol·L-1,而NO3-所带电荷数为0.1mol·L-1,又因为各离子浓度为0.1mol·L-1,因此原溶液中含有SO42-、Cl-,故A正确;
B.题目中没有说标准状况,因此无法计算气体体积,故B错误;
C.因为加的是过量的(NH4)2CO3,所以有Ba2++CO32-=BaCO3↓,根据A选项的分析,原溶液中有SO42-,因此也就有Ba2++SO42-=BaSO4↓,因此沉淀乙一定是BaCO3、BaSO4,故C错误;
D.根据A选项的分析,原溶液中一定没有I-,故D错误;
故答案选A。
7.硫酸铁溶液水解可以得到一系列具有净水作用的碱式硫酸铁(xFe2O3•ySO3•zH2O),为测定某碱式硫酸铁的组成,取5.130g样品溶于足量盐酸中,然后加入过量的BaCl2溶液,经过滤、洗涤、干燥得白色固体5.825g,向上述滤液中加入过量的NaOH溶液,经过滤、洗涤、灼烧得到固体1.600g,该样品的化学式为( )
A.Fe2O3•2SO3•7H2OB.4Fe2O3•10SO3•25H2O
C.3Fe2O3•6SO3•20H2OD.2Fe2O3•5SO3•17H2O
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
取5.130g碱式硫酸铁(xFe2O3•ySO3•zH2O),溶于足量盐酸中,则所得的溶液中含Fe3+和SO42﹣。
加入过量的BaCl2溶液,经过滤、洗涤、干燥得白色固体5.825g即BaSO4物质的量
=0.025mol,根据S原子的守恒即可知碱式硫酸铁(xFe2O3•ySO3•zH2O)中“SO3”的物质的量为0.025mol,质量m=nM=0.025mol×80g/mol=2.00g;
上述滤液中还含有Fe3+,加入过量的NaOH溶液,即得Fe(OH)3沉淀,经过滤、洗涤、灼烧得到固体1.600g即为Fe2O3,由于转化过程中铁元素的守恒,故碱式硫酸铁(xFe2O3•ySO3•zH2O)中“Fe2O3”的质量即为1.600g,其物质的量
=0.01mol。
而碱式硫酸铁(xFe2O3•ySO3•zH2O)的质量共为5.130g,则可知其含有的“H2O”的质量m=5.13g﹣2.00g﹣1.600g=1.53g,物质的量
=0.085mol。
故该样品中x:
y:
z=0.01mol:
0.025mol:
0.085mol=2:
5:
17,故选D。
8.离子互换反应的实质是“永远向着某些离子浓度减少的方向进行”,下列反应不符合这一实质的是
A.AgCl+2NH3·H2O→[Ag(NH3)2]Cl+2H2O
B.CuSO4+H2S→CuS↓+H2SO4
C.KCl(l)+Na(l)→K↑+NaCl(l)
D.2[Ag(NH3)2]Cl+Na2S→Ag2S↓+2NaCl+4NH3
【答案】C
【解析】
【分析】
如离子之间发生反应生成沉淀、气体或弱电解质,或发生氧化还原反应、络合反应等,则离子浓度减小,向着某些离子浓度减少的方向进行,据此分析。
【详解】
A.AgCl难溶于水,NH3∙H2O为弱电解质,生成络合物[Ag(NH3)2]Cl, A正确;
B.生成CuS沉淀,硫离子浓度减小,B正确;
C.KCl和Na为熔融状态发生反应,反应时离子浓度不变,C错误;
D.生成Ag2S沉淀和氨气,硫离子浓度降低,D正确;
答案选C。
9.在给定条件下,下列离子组的离子共存判断及反应的离子方程式均正确的是( )
选项
条件
离子组
离子共存判断及离子方程式
A
滴加氨水
Na+、Fe3+、Cl﹣、NO3﹣
不能大量共存
Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓
B
由水电离出的c(H+)=1×10﹣13mol•L﹣1
K+、NH4+、Cl﹣、AlO2﹣
能大量共存
C
pH=1的溶液
Fe3+、NH4+、I﹣、SO42﹣
不能大量共存,2Fe3++2I﹣═2Fe2++I2
D
通入少量SO2气体
K+、Na+、ClO﹣、SO42﹣
不能大量共存,2ClO﹣+SO2+H2O═2HClO+SO32﹣
A.AB.BC.CD.D
【答案】C
【解析】
【详解】
A.滴加氨水后,Fe3+与其发生离子反应,离子方程式为Fe3++3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+,A不正确;
B.由水电离出的c(H+)=1×10﹣13mol•L﹣1,水的电离受到酸或碱抑制,溶液可能显酸性,也可能显碱性,NH4+在碱性溶液中不能大量存在,AlO2﹣在酸性溶液中不能大量存在,B不正确;
C.pH=1的溶液显酸性,Fe3+可以把I﹣氧化,故不能大量共存,离子方程式为2Fe3++2I﹣═2Fe2++I2,C正确;
D.ClO﹣有强氧化性,通入少量SO2气体后,可以发生氧化还原反应,其离子方程式为3ClO﹣+SO2+H2O═Cl﹣+2HClO+SO42﹣,D不正确。
综上所述,离子共存判断及反应的离子方程式均正确的是C。
10.某黄色溶液中可能含有Na+、NH4+、Fe2+、Fe3+、Cl﹣、SO42﹣、CO32﹣等离子(不考虑水的电离和离子的水解)。
某同学为了确定其组分,设计并完成了如下实验:
下列说法正确的是()
A.c(Fe3+)一定为0.2mol•L﹣1
B.Cl﹣一定存在
C.Na+、SO42﹣一定存在,NH4+一定不存在
D.Na+、Fe2+可能存在,CO32﹣一定不存在
【答案】BD
【解析】
【分析】
某黄色溶液中可能含有Na+、NH4+、Fe2+、Fe3+、Cl-、SO42-、CO32-等离子,因为显黄色,则溶液一定含Fe3+,加入过量NaOH溶液,加热,产生的红褐色沉淀为氢氧化铁,灼烧得到1.6g固体为Fe2O3,其物质的量
,则原溶液中含有0.02mol含铁的粒子,一定有Fe3+,可能含有Fe2+。
由于CO32-与Fe3+会相互促进水解,而不能大量共存,则原溶液中一定没有CO32-,可知4.66g固体为BaSO4,其物质的量
,则原溶液中含有0.02molSO42-。
由于加入了过量的NaOH,无法判断原溶液中是否含有Na+。
由电荷守恒,若含铁的粒子全部为Fe3+,则正电荷的物质的量=3n(Fe3+)=0.06mol,负电荷的物质的量=2n(SO42-)=0.04mol,原溶液中一定有Cl-,物质的量应为0.02mol×3-0.02mol×2=0.02mol,若含铁的粒子有Fe2+时,则Cl-物质的量小于0.02mol。
【详解】
A.溶液中含铁粒子的物质的量为0.02mol,溶液中Fe2+加入NaOH后,生成Fe(OH)2,最终被氧化成Fe(OH)3,也会转化为Fe2O3,则原溶液中c(Fe3+)≤
,A错误;
B.根据以上分析,原溶液中一定有Cl-,B正确;
C.由于加入了氢氧化钠溶液,无法判断原溶液中是否含有钠离子,C错误;
D.根据以上分析,Na+、Fe2+可能存在,CO32-一定不存在,D正确;
答案选BD。
11.往NH4HSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液,发生的离子反应方程式可能为
A.NH4++2H++SO42¯+Ba2++3OH¯
BaSO4↓+NH3·H2O+2H2O
B.NH4++H++SO42¯+Ba2++2OH¯
BaSO4↓+NH3·H2O+H2O
C.2NH4++H++2SO42¯+2Ba2++3OH¯
2BaSO4↓+2NH3·H2O+H2O
D.NH4++3H++2SO42¯+2Ba2++4OH¯
2BaSO4↓+NH3·H2O+3H2O
【答案】BD
【解析】
【分析】
往NH4HSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液,当NH4HSO4过量时,Ba2+、OH¯必须满足组成1:
2关系;若Ba(OH)2过量,则NH4+、H+、SO42¯必须满足组成1:
1:
1关系。
【详解】
A.不管是(NH4++2H++SO42¯)还是(Ba2++3OH¯)都不满足组成关系,A不正确;
B.表示NH4HSO4与Ba(OH)2等物质的量反应,B正确;
C.不管是(2NH4++H++2SO42¯)还是(2Ba2++3OH¯),都不满足组成关系,C不正确;
D.表示3molNH4HSO4与2molBa(OH)2发生反应,D正确;
故选BD。
12.下列化学过程的表述或数据说明,明显不符合事实的是()
A.向含有1molKAl(SO4)2的溶液中加入Ba(OH)2溶液至沉淀质量最大时,沉淀的总的物质的量却并非是最大值
B.将0.12molCl2通入到100mL1mol/L的FeI2溶液中,离子方程式是:
12Cl2+10Fe2++14I-=10Fe3++7I2+24Cl-
C.较高的温度下,可以测得0.1mol/L氨水的电离度为55%左右
D.十六烷的裂化产物中不饱和烃的分子数可能会超过50%
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
A.向含有1mol KAl(SO4)2的溶液中加入Ba(OH)2溶液至沉淀质量最大时,氢氧化钡过量,部分铝元素以偏铝酸根离子存在,所以向含有1mol KAl(SO4)2的溶液中加入Ba(OH)2溶液至沉淀质量最大时,沉淀的总的物质的量却并非是最大值,A项正确;
B.n(FeI2)=1mol/L×0.1L=0.1mol,氯气先氧化碘离子后氧化亚铁离子,氧化碘离子需要氯气的物质的量为0.1mol,氧化亚铁离子需要氯气的物质的量为0.05mol,所以如果完全氧化碘化亚铁需要氯气的物质的量为0.15mol>0.12mol,则氯气完全反应消耗亚铁离子的物质的量为0.02mol,则离子方程式为6Cl2+2Fe2++10I-=2Fe3++5I2+12Cl-,B项错误;
C.常温下一水合氨电离程度小于1%,升高温度促进一水合氨电离,但较高温度下,氨水挥发,其电离程度不可能达到55%,C项错误;
D.十六烷的裂化生成不饱和烃和饱和烃,不饱和烃的物质的量可能大于饱和烃,所以不饱和烃的分子数可能会超过50%,D项正确;
答案选BC。
【点睛】
本题易错点B项,关于氧化还原反应,当加入一个氧化剂,有多个还原剂能与之反应时,要注意强的还原剂先反应,并且要注意加入的氧化剂的量,是否满足所有的还原剂。
13.今有一混合物的水溶液,只可能肯有以下离子中的若干种:
K+、NH
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