2025版高一化學(xué)必修第一冊(cè) 五 離子反應(yīng)的應(yīng)用

五離子反應(yīng)的應(yīng)用(30分鐘60分)題組過(guò)關(guān)·夯基礎(chǔ)題組一:離子反應(yīng)在物質(zhì)分離與提純中的應(yīng)用1.(3分)(2024·安慶高一檢測(cè))某實(shí)驗(yàn)小組欲提純含有K+、Mg2+、Ca2+、SO42-、NO3-的KNO3A.KOH→Ba(NO3)2→K2CO3→HNO3B.Ba(NO3)2→K2CO3→KOH→HNO3C.K2CO3→KOH→Ba(NO3)2→HNO3D.Ba(NO3)2→KOH→K2CO3→HNO3【解析】選C。含有K+、Mg2+、Ca2+、SO42-、NO3-的KNO3,雜質(zhì)離子為Mg2+、Ca2+、SO42-,除雜試劑分別為KOH、K2CO3、Ba(NO3)2,過(guò)濾后再加硝酸除去過(guò)量的KOH、K2CO3,由于每一步都加入過(guò)量的除雜試劑,故要求K2CO3要在Ba(NO3)2之后加入,以除去剩余的Ba2+,所以選項(xiàng)中A、B、D的試劑加入順序都是合理的;C項(xiàng)中試劑加入順序Ba(NO3)2在K2CO3之后,2.(3分)(2024·北京清華附中高一檢測(cè))為除去粗食鹽水中的Ca2+、Mg2+、SO42-等離子下列說(shuō)法正確的是()A.①的主要目的是除去Mg2+B.②加入的是Na2CO3溶液,③加入的是BaCl2溶液,④加入的是鹽酸C.C中只有BaSO4,E中只有CaCO3D.F中只有OH-、Cl-、Na+這三種離子【解析】選A。粗食鹽水中加過(guò)量氫氧化鈉溶液生成氫氧化鎂沉淀除Mg2+,過(guò)濾出氫氧化鎂,濾液中加過(guò)量氯化鋇溶液生成硫酸鋇沉淀除SO42-,過(guò)濾出硫酸鋇,濾液中加過(guò)量碳酸鈉溶液生成碳酸鈣、碳酸鋇沉淀除Ca2+、Ba2+,過(guò)濾出碳酸鈣、碳酸鋇,濾液中加適量鹽酸除OH-、CO32-,得精食鹽水。A.粗食鹽水中加過(guò)量氫氧化鈉溶液生成氫氧化鎂沉淀,①的主要目的是除去Mg2+,A正確;B.碳酸鈉除Ca2+,BaCl2除SO42-,為除去過(guò)量氯化鋇,應(yīng)該在加入氯化鋇之后加碳酸鈉,所以②加入的是BaCl2溶液,③加入的是Na2CO3溶液,④加入的是鹽酸,B錯(cuò)誤;C.根據(jù)以上分析,C中只有BaSO4,E中有CaCO3、BaCO3,C錯(cuò)誤;D.F中含有氯化鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉,含有OH-、Cl3.(3分)重金屬離子Cu2+、Ba2+等均有毒。實(shí)驗(yàn)室有甲、乙兩種廢液,均有一定毒性。甲廢液經(jīng)化驗(yàn)呈堿性,主要有毒離子為Ba2+。如將甲、乙兩廢液按一定比例混合,毒性明顯降低。乙廢液中可能含有的離子是()A.Cu2+、Cl- B.Cu2+、SOC.Na+、SO42- D.Ag+【解析】選B。甲廢液經(jīng)化驗(yàn)呈堿性,說(shuō)明甲廢液呈堿性,說(shuō)明含有OH-,主要有毒離子是Ba2+,甲、乙兩溶液按一定比例混合,毒性明顯降低,Ba2+應(yīng)轉(zhuǎn)化成沉淀,即乙廢液中含有能與Ba2+反應(yīng)生成沉淀的離子,還含有能與OH-反應(yīng)生成沉淀的離子,據(jù)此分析。A.Cl-不與Ba2+反應(yīng),因此兩溶液混合后,甲溶液毒性不能除去,故A不符合題意;B.Ba2+與SO42-反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀,Cu2+與OH-反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀,兩溶液毒性明顯降低,故B符合題意;C.硫酸鈉無(wú)毒,故C不符合題意;D.Ba2+與NO3-不反應(yīng),兩種溶液混合,不能除去Ba題組二:離子的檢驗(yàn)與推斷4.(3分)下列關(guān)于離子或物質(zhì)的鑒別,判斷正確的是()A.加入BaCl2溶液,生成白色沉淀,加稀鹽酸后沉淀不溶解,可確定有SO4B.向某無(wú)色溶液中滴入酚酞試液后顯紅色,該溶液不一定是堿溶液C.加入稀鹽酸,生成的氣體能使澄清石灰水變渾濁,可確定有CO3D.在某固體試樣加水后的溶液中,滴加NaOH溶液,生成白色沉淀說(shuō)明溶液中含Mg2+【解析】選B。A.加入BaCl2溶液,生成白色沉淀,加稀鹽酸后沉淀不溶解時(shí),可確定有SO42-,也可能含有Ag+,A錯(cuò)誤;B.還可以是碳酸鈉鹽溶液,B正確;C.生成的氣體能使澄清石灰水變渾濁,溶液也可能含有HCO3-等,C錯(cuò)誤;與OH-5.(3分)在甲、乙兩溶液中,分別含有下列離子(大量存在)中的三種:Cu2+、Na+、H+、SO42-、CO32-、OH-A.Cu2+、H+、SO42- B.Na+、OH-C.CO32-、OH-、SO42- D.Na+【解析】選B。由甲溶液呈藍(lán)色可知,甲溶液中一定含Cu2+,一定不含OH-、CO32-;乙溶液中一定含OH-、CO32-,一定不含H+,則甲溶液中一定含H+,根據(jù)溶液呈電中性可知,乙溶液中一定含6.(3分)下列各組溶液,不用其他試劑就能將組內(nèi)的物質(zhì)鑒別出來(lái)的是()A.CuSO4、NaOH、BaCl2、HClB.NaCl、HCl、H2SO4、AgNO3C.KCl、HCl、NaOH、BaCl2D.NaOH、KOH、MgCl2、H2SO4【解析】選A。A.溶液呈藍(lán)色的為CuSO4溶液,利用溶液相互滴加法,能與CuSO4反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀的是NaOH溶液,能與CuSO4反應(yīng)生成白色沉淀的為BaCl2溶液,另外一種為HCl溶液,可以鑒別四種物質(zhì),A正確;B.利用溶液相互滴加法,與其他三種溶液均生成白色沉淀的為AgNO3溶液,其余三種溶液無(wú)法鑒別,B錯(cuò)誤;C.四種溶液相互滴加均沒(méi)有氣體或沉淀產(chǎn)生,故無(wú)法鑒別,C錯(cuò)誤;D.利用溶液相互滴加法,與其中兩種溶液反應(yīng)有白色沉淀生成的是MgCl2溶液,加入MgCl2溶液,沒(méi)有現(xiàn)象的為H2SO4溶液,NaOH溶液和KOH溶液無(wú)法鑒別,D錯(cuò)誤。7.(3分)(2024·天津河?xùn)|區(qū)高二檢測(cè))某無(wú)色澄清溶液中只可能含有①Na+、②SO42-、③Cl-、④HCO3-、⑤CO32-、⑥H+、⑦Cu2+步驟操作現(xiàn)象(1)向溶液中滴加2~3滴紫色石蕊溶液溶液變紅(2)向溶液中滴加BaCl2溶液和稀鹽酸有白色沉淀生成(3)將(2)中所得沉淀過(guò)濾,向?yàn)V液中加入AgNO3溶液和稀硝酸有白色沉淀生成下列結(jié)論正確的是()A.該實(shí)驗(yàn)無(wú)法確定原溶液中是否含有③B.原溶液中可能含有的離子是①③C.原溶液中肯定含有的離子是①②⑥D(zhuǎn).原溶液中肯定不含的離子是②④⑤⑦【解析】選C。因溶液是無(wú)色的,則溶液中不含Cu2+;(1)向溶液中滴加2~3滴紫色石蕊溶液,溶液變紅,說(shuō)明溶液顯酸性,含有H+,不含CO32-和HCO3-;(2)向溶液中滴加BaCl2溶液和稀鹽酸,有白色沉淀生成,此沉淀為BaSO4,說(shuō)明溶液中含有SO42-;(3)將(2)中所得沉淀過(guò)濾,向?yàn)V液中加入AgNO3溶液和稀硝酸,有白色沉淀生成,此沉淀為AgCl,但無(wú)法說(shuō)明溶液中是否含有Cl-,因?yàn)?2)中引入了Cl-;由于每種離子的個(gè)數(shù)均相等,且溶液呈電中性,則溶液中一定含有Na+,一定不含Cl-;結(jié)合以上分析可知,溶液中一定含有①Na+、②SO42-、⑥H+,一定不含③Cl-、④HCO3-、⑤CO32-、⑦Cu2+。一定不含③Cl-,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;原溶液中一定含有①Na+,一定不含③Cl-,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;原溶液中肯定含有的離子是①Na+、②SO42-、⑥H+,選項(xiàng)C正確;原溶液中肯定不含的離子是綜合應(yīng)用·拓思維8.(3分)某白色粉末可能含有Ba(NO3)2、CaCl2、K2CO3、Na2SO4,現(xiàn)進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn):①將部分粉末加入水中,振蕩,有白色沉淀生成;②向①的懸濁液中加入過(guò)量稀硝酸,白色沉淀消失,并有氣泡產(chǎn)生;③取少量②的溶液滴入AgNO3溶液,有白色沉淀生成。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,下列說(shuō)法不正確的是()A.原白色粉末中一定含有CaCl2、K2CO3B.原白色粉末中可能含有Ba(NO3)2C.原白色粉末中一定沒(méi)有Na2SO4D.②中發(fā)生的離子反應(yīng)一定只有CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑【解析】選D。①將部分粉末加入水中,振蕩,有白色沉淀生成,該沉淀是CaCO3、BaCO3、BaSO4、CaSO4中的一種或多種;②向①的懸濁液中加入過(guò)量稀硝酸,白色沉淀消失,沉淀無(wú)BaSO4與CaSO4,并有氣泡產(chǎn)生,則該氣體為CO2,沉淀為BaCO3或CaCO3或二者的混合物,則溶液中含有CaCl2或Ba(NO3)2中至少一種;③取少量②的溶液滴入AgNO3溶液,有白色沉淀生成,則生成的白色沉淀為AgCl,溶液中一定含有CaCl2,可能含有Ba(NO3)2。綜上可知,原白色粉末中一定含有CaCl2、K2CO3,可能含有Ba(NO3)2,一定不含有Na2SO4。A.根據(jù)上述分析可知,原白色粉末中一定含有CaCl2、K2CO3,A正確;B.根據(jù)上述分析可知,原白色粉末中可能含Ba(NO3)2,B正確;C.根據(jù)上述分析可知,原白色粉末中含有CaCl2,可能含有Ba(NO3)2,在實(shí)驗(yàn)②中,向①的懸濁液中加入過(guò)量稀硝酸,白色沉淀消失,并有氣泡產(chǎn)生說(shuō)明沉淀中無(wú)BaSO4,故證明原白色粉末中一定沒(méi)有Na2SO4,C正確;D.在實(shí)驗(yàn)②中證明白色沉淀可能是BaCO3或CaCO3,則加入HNO3時(shí)可能會(huì)發(fā)生反應(yīng):CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑、BaCO3+2H+===Ba2++H2O+CO2↑,不是只發(fā)生反應(yīng):CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑,D錯(cuò)誤。9.(14分)某固體混合物由KCl、K2CO3、K2SO4和不溶于水的雜質(zhì)組成。為了提純KCl,將該混合物進(jìn)行如圖實(shí)驗(yàn),回答相關(guān)問(wèn)題:(1)試劑Ⅰ的化學(xué)式為________,①中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________。

答案:(1)BaCl2CO32-+Ba2+===BaCO3↓、SO42-【解析】固體混合物由KCl、K2CO3、K2SO4和不溶于水的雜質(zhì)組成,溶于水,過(guò)濾,除去不溶物雜質(zhì),濾液中含有KCl、K2CO3、K2SO4,向?yàn)V液中加入的試劑Ⅰ為過(guò)量BaCl2溶液,發(fā)生反應(yīng)CO32-+Ba2+===BaCO3↓、SO42-+Ba2+===BaSO4↓,得到固體B為BaCO3、BaSO4,濾液A中含有KCl、BaCl2。向?yàn)V液A中加入的試劑Ⅱ?yàn)檫^(guò)量K2CO3溶液,除去過(guò)量的鋇離子,得到固體C為BaCO3,D中溶質(zhì)為K2CO3和KCl,向溶液D中加入的試劑Ⅲ為過(guò)量HCl,發(fā)生反應(yīng)CO32-+2H+===H2O+CO2↑,(1)根據(jù)上面的分析可知,試劑Ⅰ的化學(xué)式為BaCl2,①中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為CO32-+Ba2+===BaCO3↓、SO42-(2)試劑Ⅱ的化學(xué)式為________,②中加入試劑Ⅱ的目的是____________。

答案:(2)K2CO3除去A中的Ba2+【解析】(2)試劑Ⅱ的化學(xué)式為K2CO3,②中加入K2CO3的目的是除去A中的Ba2+;(3)試劑Ⅲ的名稱是________,③中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____________。

答案:(3)鹽酸CO32-+2H+===H2【解析】(3)試劑Ⅲ的名稱是鹽酸,③中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為CO32-+2H+===H2(4)某同學(xué)根據(jù)最終所得KCl晶體和原樣品的質(zhì)量求算出氯化鉀樣品的純度,你認(rèn)為其結(jié)果是否可靠?并說(shuō)明理由(不考慮實(shí)驗(yàn)誤差):______________________。

答案:(4)不可靠,因?yàn)樗玫腒Cl晶體并非完全來(lái)自原樣品【解析】(4)根據(jù)流程分析可知,最后所得的氯化鉀不完全是來(lái)自樣品,在除雜的過(guò)程中加入了K2CO3和鹽酸,會(huì)產(chǎn)生氯化鉀,所以某同學(xué)根據(jù)最終所得KCl晶體和原樣品的質(zhì)量求算出氯化鉀樣品的純度,其結(jié)果是不可靠的。10.(8分)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的污水處理問(wèn)題是環(huán)保問(wèn)題的重要方面。高效合理的污水處理是我們幸福生活的保障。某河道兩旁有甲、乙兩廠,它們排放的工業(yè)廢水中,共含K+、Ag+、Fe3+、Cl-、OH-、NO3若甲、乙兩廠廢水中分別含有不相同的三種離子。根據(jù)題目要求回答問(wèn)題:(1)若甲廠的廢水顯棕黃色,則甲廠廢水中含有的離子為________,理由是________________________________。

答案:(1)Fe3+、Ag+、NO3-甲廠的廢水含有Fe3+,Fe3+與OH-會(huì)產(chǎn)生沉淀,則OH-在乙廠廢水中,又因?yàn)锳g+和OH-反應(yīng),則Ag+只能在甲廠廢水中,則Cl-在乙廠廢水中,根據(jù)溶液電中性的原則,則甲廠廢水中一定有陰離子NO3-,所以甲廠廢水中還含有的離子為Ag【解析】(1)甲廠的廢水顯棕黃色,說(shuō)明含有Fe3+,根據(jù)離子共存的判斷依據(jù),則OH-在乙廠廢水中,因?yàn)锳g+和OH-反應(yīng),則Ag+只能在甲廠廢水中,則Cl-在乙廠廢水中,根據(jù)溶液電中性的原則,則甲廠廢水中一定有陰離子NO3-,所以甲廠廢水中含有的離子為Fe3+、Ag+、N(2)若甲廠的廢水顯堿性,則甲廠廢水中含有的離子為____________。

答案:(2)K+、OH-、Cl-【解析】(2)甲廠廢水呈堿性,則廢水中含有大量的OH-,與OH-反應(yīng)的Ag+、Fe3+不能大量共存,根據(jù)溶液電中性可知甲廠廢水中應(yīng)含有K+,乙廠廢水中含有Ag+、Fe3+,則與Ag+反應(yīng)的Cl-不能大量共存,所以根據(jù)溶液電中性可知乙廠廢水中還有NO3-,由此可知:甲廠廢水中含有K+、Cl-、OH-,乙廠廢水中含有Ag+、Fe3+、N(3)在污水處理廠某技術(shù)人員提出的另一種設(shè)想是將甲廠和乙廠的廢水按適當(dāng)?shù)谋壤旌?經(jīng)過(guò)濾后的廢水,可用來(lái)澆灌農(nóng)田。你能解釋其中的原因嗎?_______________________________________。

答案:(3)將甲廠和乙廠的廢水按適當(dāng)?shù)谋壤旌?可生成AgCl、Fe(OH)3沉淀,經(jīng)過(guò)濾后的廢水中溶質(zhì)主要為KNO3,可作為復(fù)合肥灌溉農(nóng)田【解析】(3)將甲廠和乙廠的廢水按適當(dāng)?shù)谋壤旌?可生成AgCl、Fe(OH)3沉淀,生成沉淀的離子有Ag+、Fe3+、Cl-、OH-,經(jīng)過(guò)濾后的廢水中溶質(zhì)主要為KNO3,可作為復(fù)合肥灌溉農(nóng)田。遷移創(chuàng)新·提素能11.(14分)有一包白色固體粉末,由CaCO3、Na2SO4、KCl、Ba(NO3)2、CuSO4中的幾種物質(zhì)組成,取樣品進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)(假設(shè)下列過(guò)程中,能反應(yīng)的物質(zhì)之間的反應(yīng)恰好完全):(1)步驟“①”所用分離方法叫做________,要從步驟②所得“無(wú)色溶液”中提取溶劑,所用分離方法叫做________。

答案:(1)過(guò)濾蒸餾【解析】(1)根據(jù)流程圖,步驟“①”是分離溶液和沉淀,應(yīng)該選用過(guò)濾的方法分離,要從步驟②所得“無(wú)色溶液”中提取溶劑,可以選用蒸餾的方法分離;(2)寫出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的離子方程式:____________。

答案:(2)Ba2++SO42-===BaSO4↓、CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO【解析】(2)由②可知白色沉淀能部分與酸反應(yīng)生成無(wú)色氣體和無(wú)色溶液,則沉淀是碳酸鈣和硫酸鋇,與稀鹽酸反應(yīng)的離子方程式為CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑,生成硫酸鋇的離子方程式為Ba2++SO42-===(3)固體粉末中一定不存在的物質(zhì)是(填化學(xué)式,下同)________;一定存在的物質(zhì)是______________________。

答案:(3)CuSO4CaCO3、Na2SO4、Ba(NO3)2【解析】(3)取樣品加水,得到無(wú)色溶液,該固體粉末中一定不含有