第一单元 物质的分类、转化与化学计量
第6 讲 离子共存、检验与推断
【高考考向预测】
离子共存侧重依据复分解、氧化还原、双水解、络合反应及溶液酸碱性判断离子能否大
量共存，离子检验与推断依托特征反应现象、限定条件逐步推导溶液离子组成，常暗藏有色
离子、隐含氢离子或氢氧根、加入试剂用量等隐蔽条件；近三年多在选择题单独设题，也穿
插在无机推断、化工流程小题中，考频稳定；预测2027 年命题强化隐含环境（如酸性硝酸盐
水电离数值限定）、分步实验现象推理，结合定量数据开展离子定量推断，侧重信息抓取与
逻辑推导能力考查。
【核心梳理●明考点】
考点一 溶液中离子共存的判断
1.离子共存的实质
几种离子在同一溶液中若不发生任何反应,称离子能大量共存,若离子之间能发生反应,则不能
大量共存。
2.离子不能共存的4 个角度
(1)因发生复分解反应不能大量共存
①生成难溶物或微溶物
Ba2+、Ca2+与SO4
2−、C O3
2−、SO3
2−等不能大量共存;Ag+与SO4
2−、C O3
2−、Cl-等不能大量共存;
OH-与Mg2+、Ca2+、Al3+、Mn2+、Fe2+、Cu2+等不能大量共存。
②生成难电离或易挥发的物质
H+与OH-、CO3
2−、HC O3
−、SO3
2−、HSO3
−、F-、CH 3COO-、S2O3
2−等不能大量共存;OH-与
H+、NH 4
+、Mg2+
H C
等阳离子及O3
−、HSO3
−等弱酸的酸式酸根不能大量共存。
(2)强氧化性与强还原性的离子(或分子)在溶液中会发生氧化还原反应不能大量共存
熟记常见的氧化性、还原性离子
氧化性离子
ClO-、MnO4
−(H+)、NO3
−(H+)、Fe3+、Cr2O7
2−
还原性离子
Fe2+(可与Fe3+共存)、S2-、I-、SO3
2−、HS-、HSO3
−
(3)因发生相互促进的水解反应不能大量共存
Al3+与CO3
2−、HC O3
−、SO3
2−、HSO3
−、S2-、HS-、[Al(OH)4]-、SiO3
2−等,Fe3+与CO3
2−、HC O3
−、
[Al(OH)4]-、SiO3
2−等不能大量共存。
(4)因发生配位反应不能大量共存
Fe3+与SCN-、Ag+与NH3·H2O 等不能大量共存。
3.有限定条件的离子共存判断
条件类型
常见表述
说明
常见的
限定条件
无色
有色离子不可大量共存
常温下,pH=1 或13
溶液显酸性或碱性
因发生氧化还原反应而不能
大量共存
只是氧化性离子与还原性离子不能大
量共存,不包括其他反应类型的离子
常见的
隐含条件
通入足量的氨气
与NH3·H2O 反应的离子不能大量共存
由水电离出的c(H+)=1×10-12
mol·L-1;与铝反应产生氢气的
溶液
溶液既可能显酸性也可能显碱性
常见的
易错点
透明
溶液“透明”可以“有色”
①一定大量共存;
②可能大量共存;
③不能大量共存
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【考点突破●明方向】
1.(2025·八省联考陕西卷)下列各组离子在水溶液中可以大量共存的是( )
A.S2O3
2−、H+、I-、Na+
B. CO3
2−、Cl-、ClO-、K+
C.NH 4
+、Br-、Cu2+、Ag+
D. K+、Fe3+、[Cu(NH3)4]2+、SO4
2−
【答案】B
【解析】A.S2O3
2−、H+反应生成硫单质和二氧化硫,不能大量共存,A 错误;B.CO3
2−、Cl-、ClO-、
K+互不反应,可以大量共存,B 正确;C.Br-、Ag+会生成溴化银沉淀,不能大量共存,C 错误;D.Fe3+在
[Cu(NH3)4]2+大量存在的溶液中会生成氢氧化铁沉淀,不能大量共存,D 错误。
2.用经氯气消毒的自来水配制的溶液中,能大量共存的离子组是( )
A.Na+、NH 4
+、SO4
2−
B. K +、MnO4
−、I-
C.Al3+、Cl-、HCO3
−
D . Na+、Ag+、N O3
−
【答案】A
【解析】经氯气消毒的自来水中含有大量氯气、次氯酸、氯离子、次氯酸根离子和氢离子。
A.三种离子在自来水中不发生任何反应,能大量共存,故A 正确;B.自来水中,碘离子酸性条件下
会与高锰酸根离子、氯气和次氯酸反应,不能大量共存,故B 错误;C.碳酸氢根离子会与铝离子
发生反应,不能大量共存,故C 错误;D.自来水中,氯离子会与银离子反应生成氯化银沉淀,不能大
量共存,故D 错误。
3.常温下,下列各组离子在给定溶液中能大量共存的是( )
A.使蓝色石蕊试纸变红的溶液中:Na+、CO3
2−、K+、Cl-
B.在0.1 mol·L-1氯化亚铁溶液中:NO3
−、SO4
2−、K+、Na+
C.麦芽糖溶液中:MnO4
−、Na+、SO4
2−、H+
D.lg
c( H
+)
c(O H
−)=-3 的溶液中:K+、NH 4
+、S2O3
2−、CH3COO-
【答案】B
【解析】A.使蓝色石蕊试纸变红的溶液呈酸性,CO3
2−会和H+反应生成二氧化碳,不能大量存在,
A 错误;B.Fe2+、Cl-、NO3
−、SO4
2−、K+、Na+离子之相互不反应,能共存,B 正确;C.MnO4
−、H+能
与麦芽糖发生氧化还原反应,不能大量共存,C 错误;D.lg c( H
+)
c(O H
−)=-3 的溶液呈碱性,碱性溶液中
NH 4
+不能大量共存,D 错误。
考点二 离子的检验与推断
1.常见阳离子的检验与推断
根据离子性质不同而在实验中所表现出的现象不同,可以把检验离子的方法归纳为三种类型:①
生成沉淀;②生成气体;③显现特殊颜色。
(1)依据生成的沉淀检验或推断
阳离子
试剂
实验现象(依据)
Mg2+
NaOH 溶液
开始产生白色沉淀,NaOH 溶液过量沉淀不溶解
Al3+
NaOH 溶液
开始产生白色沉淀,NaOH 溶液过量沉淀溶解
Fe2+
NaOH 溶液
先产生白色沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为红褐色
K3[Fe(CN)6]
溶液
产生蓝色沉淀
Fe3+
NaOH 溶液
产生红褐色沉淀
Cu2+
NaOH 溶液
产生蓝色沉淀
(2)依据生成的气体检验或推断
NH 4
+
产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。
(3)依据显示特殊颜色检验或推断
阳离子
试剂或方法
实验现象(依据)
H+
紫色石蕊溶液
溶液变红
Na+
焰色试验
黄色火焰
K+
焰色试验
紫色火焰(透
过蓝色钴玻璃)
Fe3+
KSCN 溶液
溶液呈红色
Fe2+
先加KSCN 溶
液再加氯水
先无明显变化,
后变红色
2.常见阴离子的检验与推断
(1)依据生成的沉淀检验或推断
阴离子
试剂
实验现象(依据)
Cl-
Br-
AgNO3溶液和稀HNO3
产生白色沉淀:AgCl
产生淡黄色沉淀:AgBr
I-
产生黄色沉淀:AgI
SO4
2−
稀盐酸和BaCl2溶液
加稀盐酸无明显现象,再加BaCl2溶液产生白色
沉淀
CO3
2−
CaCl2溶液和稀盐酸
加CaCl2溶液产生白色沉淀,再加稀盐酸沉淀溶
解,产生无色无味气体
(2)依据生成的气体检验或推断
阴离子
试剂
实验现象(依据)
CO3
2−、HCO3
−稀盐酸和澄清石灰水
产生无色、无味能使澄清石灰水变浑浊的气体
SO3
2−、HSO3
−稀H2SO4和品红溶液
加稀硫酸产生有刺激性气味的气体,且气体能使品
红溶液褪色
(3)依据显示特殊颜色检验或推断
①
②
Br
−
I
−}
有机层(下层){
橙红色,表明有Br
−
紫红色,表明有I
−
③I-
溶液变蓝,表明有I -
【考点突破●明方向】
(一)常见离子检验及干扰因素的识别
1.下列说法错误的是 。
(1)向某溶液X 中滴加少量稀盐酸,再滴加几滴Ba(NO3)2溶液,出现白色沉淀,该溶液中含有SO4
2−
(2)向某溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成,再加入稀盐酸,沉淀不消失,则溶液中一定存在S
O4
2−
(3)向某溶液中加入Ba(NO3)2溶液,产生不溶于稀HNO3的白色沉淀,则溶液中一定存在SO4
2−
(4)向某溶液中加入Ca(OH)2溶液,有白色沉淀生成,则溶液中一定存在CO3
2−
(5)无色溶液加入CCl4无现象,滴加氯水后CCl4层呈紫红色,则溶液中一定存在I-
【答案】(1)(2)(3)(4)
2.下列实验设计能达到实验目的的是( )
选项
实验目的
实验方案
A
检验有机物中是否含
有碘元素
B
验证久置的Na2SO3
是否变质
取少量久置的亚硫酸钠样品溶于除氧蒸馏水中,加入足
量的稀盐酸,再滴加氯化钡溶液,观察是否有白色沉淀
出现
C
测定纯碱样品( 含
NaCl)的纯度
取一定质量的纯碱样品与足量的盐酸反应,用碱石灰吸
收产生的气体,测定碱石灰的增重
D
确认某钾盐中含有硫
元素
向该钾盐固体中滴加浓盐酸,将产生的气体通入品红溶
液,观察到品红溶液褪色
【答案】B
【解析】A.滴入硝酸银前应先加稀硝酸酸化,以消除水解液中含有的NaOH 与AgNO3溶液反应
干扰检验,故A 错误;B.加入盐酸除去Na2SO3,再加入BaCl2 溶液,若有白色沉淀生成,则说明
Na2SO3 中含有Na2SO4,从而证明Na2SO3 已氧化变质,故B 正确;C.碱石灰的增重包括生成的
CO2、挥发的氯化氢和水蒸气的质量,无法利用增重数据计算Na2CO3的质量,即纯度无法计算,
故C 错误;D.KMnO4与浓盐酸反应能够生成Cl2,Cl2也能使品红溶液褪色,且硫元素未必以亚硫
酸盐的形式存在,加入盐酸后产生的未必是二氧化硫气体,故D 错误。
(二)离子或物质推断
3.澄清透明的溶液X 中含有下表离子中的某5 种,且各离子浓度相等(不考虑水的电离与离子水
解)。向X 溶液中加入足量稀盐酸,立即有无色气体生成,经分析,反应前后阴离子种类没有变化。
下列叙述正确的是( )
阳离子
阴离子
Na+、Fe3+、Ca2+、
Fe2+、Mg2+、Al3+
OH-、NO3
−、HC O3
−
、
CO3
2−、SO4
2−、Cl-
A.X 溶液中至少含有HCO3
−
C
或
O3
2−中的一种
B.溶液中一定没有Fe3+
C.无法确定Mg2+是否存在
D.溶液中可能存在Cl-
【答案】B
【解析】向X 溶液中加入足量稀盐酸,立即有无色气体生成,反应前后阴离子种类没有变化,一
定含有Cl-,一定不含OH-、HCO3
−、C O3
2−,发生反应为3Fe2++NO3
−+4H+===3Fe3++NO↑+2H2O,放
出的无色气体是NO,则原溶液中含有Fe2+、NO3
−;X 中含有5 种离子,且各离子浓度相等,则根据
电中性原则一定含有硫酸根离子,Ca2+、SO4
2−不能大量共存,则溶液中一定含有Mg2+,根据以上
分析,原溶液中一定含有Fe2+、Mg2+、NO3
−、SO4
2−、Cl-,一定不含Na+、Fe3+、Ca2+、Al3+、
OH-、HCO3
−、C O3
2−。
4.在Na+浓度为0.5 mol·L-1的某澄清溶液中,还可能含有下表中的若干种离子。
阳离子
K+ Ag+ Mg2+ Ba2+
阴离子
NO3
−C O3
2−SiO3
2−SO4
2−
现取该溶液100 mL 进行如下实验(气体体积均在标准状况下测定)
序号
实验内容
实验结果
Ⅰ
向该溶液中加入足量稀盐酸
产生白色沉淀并放出标准状况
下0.56 L 气体
Ⅱ
将Ⅰ的反应混合液过滤,对沉淀洗涤、灼烧
至恒重,称量所得固体质量
固体质量为2.4 g
Ⅲ
向Ⅱ的滤液中滴加BaCl2溶液
无明显现象
请回答下列问题:
(1)实验 Ⅰ 能确定一定不存在的离子是 。
(2)实验 Ⅰ 中生成沉淀的离子方程式为
。
(3)通过实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和必要计算,填写下表中阴离子的浓度(能计算出的,填写计算结果,一定
不存在的离子填“0”,不能确定是否存在的离子填“?”)。
阴离子
NO3
−
CO3
2−
SiO3
2−
SO4
2−
c/(mol·L-1)
(4)判断K+是否存在 (填“存在”或“不存在”),若存在求其最小浓度
mol·L-1,若不存在说明理由: 。
【答案】(1)Ag+、Mg2+、Ba2+
(2)SiO3
2−+2H+===H2SiO3↓
(3)? 0.25 0.4 0
(4)存在 0.8
【解析】由题知溶液为透明澄清溶液,因此溶液中的离子必能大量共存。由实验Ⅰ、Ⅱ可知,加
入稀盐酸产生气体,必有CO3
2−,其浓度为0.56 L÷22.4 L·mol-1÷0.1 L=0.25 mol·L-1,则溶液中一定
无Ag+ 、Mg2+ 、Ba2+; 且能生成白色沉淀, 因此有SiO3
2−, 发生的反应为SiO3
2−
+2H+===H2SiO3↓,H2SiO3
SiO2+H2O,故SiO3
2−
的浓度为2.4 g÷60 g·mol-1÷0.1 L=0.4 mol·L-1;由
实验Ⅲ可知溶液中不含SO4
2−;根据电荷守恒知2c(CO3
2−)+2c(SiO3
2−)=2×0.25 mol·L-1+2×0.4
mol·L-1=1.3 mol·L-1,故含K+,其最小浓度为1.3 mol·L-1-0.5 mol·L-1=0.8 mol·L-1。
(1)离子推断遵循的四原则
(2)应用电荷守恒关系定量推断
解与离子反应有关的定量推断类试题,需要掌握定量推断最后一种离子存在的方法;如果多种离
子共存,且只有一种离子的物质的量未知,可以用电荷守恒来确定最后一种离子是否存在,即阳
离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数。
考点三 粗盐的提纯
1.粗食盐水中常含有的杂质离子
离子:Ca2+、Mg2+、SO4
2−。
2.选择除杂试剂
杂质离子
离子性质(离子方程式)
选择试剂
Ca2+
Ca
2+ +C
O3
2−===CaCO3↓
Na2CO3溶液
Mg2+
Mg
2+ +2OH
- ===Mg
( OH
) 2↓
NaOH 溶液
SO4
2−
Ba
2+ +S
O4
2−===BaSO4↓
BaCl2溶液
3.粗盐提纯时加试剂的先后顺序
为使杂质离子完全除去,要加入过量的试剂。后续试剂要能够将前面所加过量的试剂除去。
通常有以下三种路线
【考点突破●明方向】
1.实验室将粗盐提纯并配制0.10 mol·L-1的NaCl 溶液。本实验必须用到的仪器有( )
①天平 ②酒精灯 ③坩埚 ④分液漏斗 ⑤容量瓶 ⑥烧杯 ⑦冷凝管
A.①②④⑥
B.①③⑤⑥
C.①②⑤⑥
D.②③④⑦
【答案】C
2.某种粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO4
2−等杂质。某同学在实验室中设计了用这种粗
盐制备精盐的方案(用于沉淀的试剂稍过量),如图所示:
请回答下列问题:
(1)为操作Ⅳ选择所需仪器: (填标号)。
A.烧杯 B.试管 C.玻璃棒 D.分液漏斗 E.漏斗 F.酒精灯 G.蒸发皿
(2)操作Ⅲ中常用Na2CO3溶液、NaOH 溶液、BaCl2溶液作除杂试剂,则加入除杂试剂的顺序为
NaOH 溶液→ → 。
(3)操作Ⅲ中,判断加入BaCl2已过量的方法是
。
(4)操作Ⅴ应选择的酸是 ,若将操作Ⅴ与操作Ⅳ的先后顺序对调,将会对实验结果产生
的影响是
。
(5)操作Ⅵ是 (选择合理操作的名称,用标号字母按操作先后顺序填写)。
a.过滤、洗涤
b.蒸发结晶
c.萃取、分液
d.干燥
【答案】(1)ACE (2)BaCl2溶液 Na2CO3溶液 (3)取所得溶液的上层清液于试管中,再滴入少
量BaCl2溶液,静置,若溶液未变浑浊,则表明BaCl2已过量 (4)盐酸 在酸性条件下,会有部分沉
淀溶液,从而影响精盐的纯度 (5)bad
【解析】(1)浊液通过操作Ⅳ得到了澄清溶液,实现了浊液中不溶性固体与液体的分离,为过滤
操作,用到的仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗;(2)过量碳酸钠溶液可以除掉Ca2+、过量的Ba2+,因此
Na2CO3溶液必须在BaCl2溶液之后加入;(3)利用SO4
2−和Ba2+反应生成白色沉淀判断,取所得溶
液的上层清液于试管中,再滴入少量BaCl2溶液,观察是否变浑浊,若溶液未变浑浊,则表明BaCl2
已过量;(4)为了除掉新的杂质离子OH-、CO3
2−,本着少引入新的杂质的原则选择盐酸,氢氧化镁
沉淀、碳酸钙沉淀均会和盐酸反应,使溶液中产生杂质离子,从而影响精盐的纯度;(5)由氯化钠
溶液得到纯净氯化钠晶体的操作是蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥,洗涤的目的是除去氯化钠晶
体吸附的离子。
本讲感悟
疑点:
盲点:
【限时训练】
（60 分钟）
一、单选题
1．（2025·天津·高考真题）下列离子在溶液中能大量共存的是
A．Al
3+、Na
+、S
2−、MnO4
−
B．Fe
2+、H
+、SO3
2−、Br
−
C．NH4
+、Mg
2+、OH
−、I
−
D．[Ag(NH3)2)
+、K
+、OH
−、Cl
−
【答案】D
【详解】A．Al
3+与S
2−发生互促双水解2 Al
3++3 S
2−+6 H 2O =2 Al(OH )3↓+3 H 2S↑，且MnO4
−会
氧化S
2−，不能共存，A 错误；
B．H
+与SO3
2−不共存能，会生成二氧化硫和水，B 错误；
C．NH4
+与OH
−反应生成NH 3· H 2O，Mg
2+与OH
−生成Mg (OH)2沉淀，不能共存，C 错误；
D．4 种离子均互不发生反应，D 正确；
故答案选D。
2．（2024·天津·高考真题）下列各组中的离子，能在溶液中大量共存的是
A．NH4
+、Na
+、OH
-、NO3
-
B．Al
3+、H
+、Cl
-、S2O3
2-
C．Mg
2+、K
+、I
-、SO4
2-
D．Cu
2+、Fe
2+、CO3
2-、Br
-
【答案】C
【详解】A．NH4
+与OH
−会结合生成NH3·H2O（弱电解质），不能大量共存，A 错误；
B．H
+与S2O3
2−在酸性条件下发生歧化反应，生成S 和SO2，不能大量共存，B 错误；
C．Mg
2+、K
+、I
-、SO4
2-之间不生成沉淀、气体或弱电解质，且无氧化还原反应，可以大量共
存，C 正确；
D．在溶液中，CO3
2−与Fe
2+、Cu
2+均会发生反应，不能大量共存，D 错误；
故选C。
3．（2025·湖南·高考真题）只用一种试剂，将Na2SO4、(NH4)2CO3、AlCl3、KNO3四种物质的
溶液区分开，这种试剂是
A．NaOH溶液
B．AgNO3溶液
C．H2SO4溶液
D．Ba(OH)2溶液
【答案】D
【详解】A．NaOH 溶液与AlCl3反应生成白色沉淀，过量时溶解；与(NH4)2CO3加热会释放
NH3气体，但常温下可能无法明显区分；Na2SO4和KNO3均无现象，无法区分，A 错误；
B．AgNO3溶液与Na2SO4生成微溶Ag2SO4，与(NH4)2CO3生成Ag2CO3沉淀，与AlCl3生成
AgCl 沉淀，KNO3无反应。但三种沉淀均为白色，无法明确区分，B 错误；
C．H2SO4溶液仅与(NH4)2CO3反应产生CO2气体，其余三者无现象，无法区分Na2SO4、
AlCl3、KNO3，C 错误；
D．Ba(OH)2溶液与Na2SO4生成BaSO4白色沉淀（不溶解）；与(NH4)2CO3生成BaCO3沉淀并
释放NH3气体；与AlCl3先生成Al(OH)3沉淀，过量时溶解；KNO3无现象，四种现象均不
同，可区分，D 正确；
故选D。
4．（2025·安徽·高考真题）下列实验产生的废液中，可能大量存在的粒子组是
选
项
实验
粒子组
A
稀硝酸与铜片制NO
H
+、Cu
2+、NO3
−、NO
B
70%硫酸与Na2SO3制SO2
H
+、Na
+、SO4
2−、HSO3
−
C
浓盐酸与KMnO4制Cl2
H
+、K
+、Mn
2+、Cl
-
D
双氧水与FeCl3溶液制O2
H
+、Fe
2+、Cl
-、H2O2
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】C
【详解】A．稀硝酸与铜反应生成H
+、Cu
2+、NO3
−和NO，NO 难溶于水，无法大量存在，A 不
符合题意；
B．70%硫酸与Na2SO3反应生成SO2，溶液中应含H
+、Na
+、SO4
2−，但HSO3
−在强酸性条件下会
转化为SO2和H2O，无法大量存在，B 不符合题意；
C．浓盐酸与KMnO4反应生成Cl2，产物为K
+、Mn
2+、Cl
−和H
+，这些离子在酸性环境中稳定共
存，无后续反应干扰，C 符合题意；
D．FeCl3催化H2O2分解生成O2，溶液中应含Fe3＋而非Fe2＋，D 不符合题意；
故选C。
5．（2024·广西·高考真题）某小组对Fe2(SO4)3和K3[Fe(CN)6)的性质进行探究：
Ⅰ．向少量蒸馏水里滴加2 滴Fe2(SO4)3溶液，再滴加2 滴KSCN 溶液。
Ⅱ．向少量蒸馏水里滴加2 滴K3[Fe(CN)6)溶液，再滴加2 滴KSCN 溶液。
下列说法正确的是
A．实验Ⅰ中继续加入少量K2SO4固体，溶液颜色变浅
B．实验Ⅱ中溶液呈红色
C．KSCN 能区分Fe2(SO4)3和K3[Fe(CN)6)
D．焰色试验不能区分Fe2(SO4)3和K3[Fe(CN)6)
【答案】C
【详解】A．实验Ⅰ中，Fe2(SO4)3溶液与KSCN 溶液反应的实质是：Fe
3++3SCN
−⇌Fe(SCN )3，
硫酸钾固体溶于水产生钾离子和硫酸根，并不影响该平衡的移动，因此溶液的颜色不发生变
化，故A 错误；
B．实验Ⅱ中，K3[Fe(CN)6)溶液中存在有K+、[Fe(CN)6)
3−，[Fe(CN)6)
3−并不能电离出Fe3+，因
此K3[Fe(CN)6)溶液与KSCN 溶液并不能发生反应，溶液颜色无明显变化，故B 错误；
C．实验Ⅰ中，KSCN 溶液与Fe2(SO4)3溶液反应产生Fe(SCN)3，溶液变为红色，但K3[Fe(CN)6)
溶液与KSCN 溶液并不能发生反应，K3[Fe(CN)6)是一种深红色晶体，水溶液呈黄色，带有黄
绿色荧光，因此加入KSCN 可以区分两者，故C 正确；
D．焰色反应是金属单质或离子的电子在吸收能量后，跃迁到较高能量级，然后从较高能量
级跃迁到低能量级，这次跃迁会放出光子，光子的频率若在可见光频率范围内，则金属表现
为有焰色反应。铁燃烧火焰为无色，是因为放出的光子频率不在可见光频率范围内，而
K3[Fe(CN)6)中含有钾元素，焰色试验时透过蓝色钴玻璃可以看到紫色，因此焰色试验可以区
分Fe2(SO4)3和K3[Fe(CN)6)，故D 错误；
故答案选C。
6．（2024·重庆·高考真题）常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是
A．氨水中：K
+、Na
+、SO4
2-、NO3
-
B．稀硫酸中：Na
+、Ba
2+、NO3
-、HCO3
-
C．KMnO4溶液中：Fe
2+、H
+、Cl
-、Br
- D．NaAlO2溶液中：NH4
+、Fe
3+、Cl
-、SO4
2-
【答案】A
【详解】A．该组离子均与氨水不发生反应，能大量共存，故A 正确；
B．Ba
2+与SO4
2-反应生成硫酸钡沉淀，HCO3
-与氢离子反应生成二氧化碳气体，该组离子不能在
硫酸中大量共存，故B 错误；
C．KMnO4在酸性环境下具有强氧化性，能氧化Fe
2+、Cl
-、Br
-，不能大量共存，故C 错误；
D．NaAlO2中存在AlO2
−即[Al(OH)4]-离子，能与NH4
+、Fe
3+发生双水解反应不能大量共存，故D
错误；
故选：A。
7．（2024·江西·高考真题）白色固体样品X，可能含有AgNO3、NH4NO3、BaCl2、KCl、
Na2SO3、Na2CO3、Al2O3之中的几种或全部。在三个烧杯中各加入适量X。分别加入足量以下
三种试剂并微热使之充分反应，实验记录为：
编号
试剂
反应后的不溶物
生成的气体
Ⅰ
蒸馏水
白色
无色、有刺激性气味
Ⅱ
稀盐酸
白色
无色、无味
Ⅲ
NaOH 溶液
无不溶物
无色、有刺激性气味
依据实验现象，下列说法正确的是
A．可能含Al2O3
B．含BaCl2
C．含Na2SO3
D．不含KCl
【答案】A
【分析】白色固体样品X，可能含有AgNO3、NH4NO3、BaCl2、KCl、Na2SO3、Na2CO3、
Al2O3之中的几种或全部，在三个烧杯中各加入适量X，分别加入足量以下三种试剂并微热使
之充分反应；
Ⅰ．加入蒸馏水，微热生成无色有刺激性气味的气体，是微热条件下铵根离子和弱酸根离子
发生的双水解反应生成了氨气或SO2气体，说明一定含NH4NO3，反应生成白色沉淀，白色沉
淀可能为氧化铝，也可能为AgNO3和Na2SO3、Na2CO3、KCl 反应生成的Ag2SO3或Ag2CO3或
AgCl 沉淀，或BaCl2和Na2SO3、Na2CO3反应生成的BaSO3、BaCO3沉淀，
Ⅱ．加入稀盐酸反应后的不溶物为白色沉淀，同时生成的气体为无色无味气体，为二氧化碳
气体，说明一定含Na2CO3，一定不含Na2SO3，白色沉淀一定为AgNO3与Cl-生成的AgCl，说
明一定含有AgNO3，一定不含有Na2SO3，AgCl 沉淀中Cl-来源不能确定；
Ⅲ．加入NaOH 溶液，无沉淀，有无色刺激性气味的气体(NH3)生成，说明一定含NH4NO3，
反应后无不溶物，说明所有固体均溶解，根据前面推断白色固体含有Na2CO3、AgNO3，则不
能有BaCl2，此时AgNO3与生成的氨气以及溶液中的OH-反应生成[Ag(NH3)2
❑)OH；若含
Al2O3，其与NaOH 反应生成可溶的Na[ Al (OH )4]，符合现象；
综上所述，一定含有NH4NO3、Na2CO3、AgNO3，一定不含有Na2SO3、BaCl2，无法确定是否
含有KCl、Al2O3；
【详解】A．分析可知，可能含Al2O3，故A 正确；
B．分析可知，一定不含有BaCl2，故B 错误；
C．加入盐酸生成气体为无色无味，说明不含Na2SO3，故C 错误；
D．上述过程中的分析可知，KCl 的存在不能确定，故D 错误；
故选A。
8．（2024·浙江·高考真题）在溶液中能大量共存的离子组是
A．H
+、I
-、Ba
2+、NO3
-
B．Fe
3+、K
+、CN
-、Cl
-
C．Na
+、SiO3
2-、Br
-、Ca
2+
D．NH4
+、SO4
2-、CH3COO
-、HCO3
-
【答案】D
【详解】A．H
+、I
-、NO3
-三种离子会反生氧化还原反应而不能大量共存，故A 不符合题意；
B．Fe
3+、CN
-会生成Fe(CN)
6
3−
❑离子而不能大量共存，故B 不符合题意；
C．SiO3
2-、Ca
2+会生成CaSiO3沉淀而不能大量共存，故C 不符合题意；
D．NH4
+、CH3COO
-、HCO3
-虽然不同程度水解，但水解是微弱的，能大量共存，故D 符合题
意；
答案D。
9．（2026·陕西榆林·模拟预测）常温下，下列各组离子在指定条件下一定能大量共存，或相
应离子方程式书写正确的是
选项
内容
A
加入铝粉能放出H2的溶液中：Na
+、NO3
−、Cl
−、Mg
2+
B
c(Fe
3+)=0.1mol/L的溶液中：Na
+、CO3
2−、SO4
2−、Cl
−
C
用醋酸和淀粉-KI 溶液检验加碘盐中的IO3
−：IO3
−+5I
−+6 H
+=
❑
3I2+3 H2O
D
向Ca(HCO3)2溶液中加入少量NaOH溶液：Ca
2++ HCO3
−+OH
−=
❑
CaCO3↓+ H2O
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】D
【详解】A．加入铝粉能放出H2的溶液可能为酸性或强碱性，酸性条件下NO3
−与Al反应生成氮
氧化物而非H2，碱性条件下Mg
2+与OH
−反应生成氢氧化镁沉淀，离子不能大量共存，A 错误；
B．c(Fe
3+)=0.1mol/L的溶液中，Fe
3+与CO3
2−发生完全双水解反应，不能大量共存，B 错误；
C．醋酸为弱酸，书写离子方程式时不能拆分为H
+，正确的离子方程式为
IO3
−+5I
−+6CH3COOH =3I2+3 H2O+6CH3COO
−，C 错误；
D．向Ca(HCO3)2溶液中加入少量NaOH溶液，OH
−完全反应，离子方程式为
Ca
2++ HCO3
−+OH
−=CaCO3↓+ H2O，D 正确；
故选D。
10．（2026·河南开封·模拟预测）常温下，下列各组离子在指定溶液中可能大量共存的是
A．0.1mol⋅L
−1的氨水溶液：Na
+、Cu
2+、Cl
−、NO3
−
B．水电离出来的c (H
+)=10
−12mol⋅L
−1的溶液：Mg
2+、Al
3+、SO4
2−、NO3
−
C．无色溶液：K
+、NH4
+、CO3
2−、Cr2O7
2−
D．pH =7的溶液：K
+、Fe
3+、SO4
2−、Cl
−
【答案】B
【详解】A．0.1mol·L-1的氨水溶液含大量OH
−，Cu
2+与OH
−反应生成氢氧化铜沉淀，不能大量
共存，A 错误；
B．水电离出来的c(H
+)=10
−12mol·L
−1，说明水的电离受抑制，溶液可能呈酸性或者碱性。
当为碱性时，Mg
2+、Al
3+均能与氢氧根离子反应，不能大量共存；当为酸性时，酸性条件下
Mg
2+、Al
3+、SO4
2−、NO3
−之间均不发生反应，可大量共存，B 正确；
C．Cr2O7
2−为橙色离子，不符合无色溶液的要求，不能大量存在，C 错误；
D．Fe
3+水解使溶液呈酸性，中性溶液中Fe
3+不能大量存在，D 错误；
故选 B。
11．（2025·河北秦皇岛·模拟预测）下列各组离子在给定溶液中能大量共存的是
A．常温下使酚酞变红的溶液中：Cl
−、Fe
3+、SO4
2−、Al
3+
B．常温下pH 小于7 的溶液中：Na
+、S2O3
2−、Mg
2+、NO3
−
C．硫酸钾溶液中：H
+、Li
+、I
−、MnO4
−
D．氢氧化钠溶液中：[Al(OH)4)
−、CrO4
2−、K
+、Na
+
【答案】D
【详解】A．常温下使酚酞变红的溶液为碱性溶液，含大量O H
−，F e
3+、A l
3+均会与O H
−反
应生成沉淀，不能大量共存，A 不符合题意；
B．常温下pH 小于7 的溶液为酸性溶液，含大量H
+，S2O3
2−会与H
+反应生成S、SO2和水，
且酸性条件下N O3
−具有强氧化性，可氧化S2O3
2−，不能大量共存，B 不符合题意；
C．该组离子中含H
+，使溶液呈酸性，酸性条件下MnO4
−具有强氧化性，会与I
−发生氧化还原
反应，不能大量共存，C 不符合题意；
D．氢氧化钠溶液为碱性溶液，[ Al(OH )4]
−、Cr O4
2−、K
+、N a
+之间均不发生反应，也不与
O H
−反应，可大量共存，D 符合题意；
故选D。
12．（2026·天津·三模）下列离子在溶液中能大量共存的是
A．Al
3+、Na
+、SO3
2−、Cr2O7
2−
B．ClO
−、CO3
2−、Na
+、Cl
−
C．[Cu(NH3)4)
2+、H
+、Mg
2+、SO4
2−
D．Fe
3+、CN
−、Na
+、Br
−
【答案】B
【详解】A．Al
3+与SO3
2−发生双水解反应，Cr2O7
2−具有强氧化性可氧化SO3
2−，离子不能大量共
存，A 错误；
B．ClO
−、CO3
2−、Na
+、Cl
−之间不发生任何反应，可大量共存，B 正确；
C．[Cu(NH3)4]
2+与H
+反应，配离子结构被破坏，离子不能大量共存，C 错误；
D．Fe
3+与CN
−发生络合反应生成稳定络合物，离子不能大量共存，D 错误；
故选 B。
13．（2026·重庆·模拟预测）室温下，下列各组离子，在指定条件下一定能大量共存的是
A．c (H
+)
c(OH
−) =10
12的溶液：NO3
−、Ca
2+、Cl
−、I
−
B．0.1mol/L的Na2CO3溶液中：[Al(OH)4)
−、Na
+、K
+、I
−
C．75%的酒精溶液中：K
+、H
+、SO4
2−、Cr2O7
2−
D．水电离出的c (H
+)=10
−13 mol/L溶液：NH4
+、Na
+、SO4
2−、S2O3
2−
【答案】B
【详解】A．c(H
+)
c(OH
−)
=10
12的溶液为强酸性溶液，酸性条件下NO3
−具有强氧化性，会与I
−发生氧
化还原反应，不能大量共存，A 错误；
B．0.1 mol/L 的Na2CO3溶液呈碱性，[Al(OH)4)
−、Na
+、K
+、I
−之间互不反应，且均不与Na2CO3
反应，可以大量共存，B 正确；
C．酸性条件下Cr2O7
2−具有强氧化性，会和具有还原性的乙醇发生氧化还原反应，不能大量共
存，C 错误；
D．水电离的c(H
+)=10
−13 mol/L的溶液为强酸性或强碱性溶液，碱性条件下NH4
+与OH
−反应生成
NH3·H2O，酸性条件下S2O3
2−与H
+反应生成S、SO2和水，不能大量共存，D 错误。
14．（2026·安徽合肥·模拟预测）下列离子在指定条件下能够大量共存的是
A．0.1mol⋅L
−1NaOH溶液中：K
+、Ba
2+、ClO
−、Cl
−
B．0.1mol⋅L
−1Na2SiO3中：H
+、NH4
+、Br
−、I
−
C．0.1mol⋅L
−1Na2S溶液中：Ag
+、K
+、NO3
−、SO3
2−
D．0.1mol⋅L
−1NaNO3溶液中：Fe
2+、H
+、Cl
−、SO4
2−
【答案】A
【详解】A．0.1mol/L NaOH 溶液为强碱性环境，K
+、Ba
2+、ClO
−、Cl
−之间不发生反应，且
均不与OH
−反应，可以大量共存，A 正确；
B．Na2SiO3溶液中的SiO3
2−会与H
+反应生成难溶的H 2SiO3，不能大量共存，B 错误；
C．Na2S溶液中的S
2−会与Ag
+反应生成Ag2S沉淀，Ag+与亚硫酸根离子发生反应，不能大量共
存，C 错误；
D．酸性条件下NO3
−具有强氧化性，会将Fe
2+氧化为Fe
3+，发生反应
3 Fe
2++ NO3
−+ 4 H
+=3 Fe
3++ NO↑+2 H 2O，不能大量共存，D 错误；
答案选A。
15．（2026·江西抚州·模拟预测）下列化工生产的废液中能大量共存的粒子组是
选
项
化工生产
粒子组
A
向饱和氨食盐水中通入足量CO2制纯碱
Na
+、NH4
+、HCO3
−、Cl
−
B
向石灰乳中通入氯气制漂白粉
Ca
2+、ClO
−、OH
−、Cl2
C
用稀盐酸洗涤铁器的锈迹
Fe
3+、Fe
2+、Cl
−、Fe
D
海水提取溴
Mg
2+、Ca
2+、Cl
−、OH
−
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】A
【详解】A．各离子相互均不反应，可以大量共存，A 符合题意；
B．OH
−与Cl2不能大量共存，B 不符合题意；
C．Fe
3+和Fe不能大量共存，C 项不符合题意；
D．Mg
2+和OH
−不能大量共存，D 项不符合题意；
故答案为：A。
16．（2026·天津·二模）下列各组离子在水溶液中可以大量共存的是
A．NH4
+、SO4
2−、CH3COO
−、HCO3
−
B．MnO4
−、Cl
−、H
+、I
−
C．Mg
2+、Al
3+、Cl
−、HCO3
−
D．K
+、Fe
2+、NO3
−、[ Fe(CN)6]
3−
【答案】A
【详解】A．NH4
+、SO4
2−、CH3COO
−、HCO3
−相互间无反应，能在水溶液中大量共存，A 正确；
B．酸性条件下MnO4
−具有强氧化性，可与I
−、Cl
-发生氧化还原反应，不能大量共存，B 错
误；
C．Al
3+与HCO3
−发生强烈双水解，生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体，不能大量共存，C 错
误；
D．Fe
2+与[ Fe(CN)6]
3−反应生成蓝色沉淀，不能大量共存，D 错误；
故答案选A。
17．（2026·天津东丽·二模）常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是
A．水电离出的c(H
+)=10
−13 mol/L的溶液中：Na
+、[ Al(OH)4]
−、NO3
−、SO4
2−
B．使甲基橙呈红色的溶液中：NH4
+、Fe
3+、Cl
−、NO3
−
C．c(OH
−)/c(H
+)=10
−12的溶液中：K
+、Na
+、ClO
−、SO4
2−
D．含有大量Fe
2+的溶液中：K
+、Mg
2+、H
+、MnO4
−
【答案】B
【详解】A．水电离出c( H
+)=10
−13mol / L，说明水的电离被抑制，溶液可能是酸性也可能是
碱性。酸性条件下，[ Al(OH )4]
−会与H
+反应生成Al(OH )3沉淀（酸过量生成Al
3+），不能大
量共存，A 不符合题意；
B．甲基橙呈红色说明溶液为酸性（pH <3.1），上述四种离子之间，以及与氢离子均不发生
反应，可以共存，B 符合题意；
C．常温下K w =c( H
+)⋅c(O H
−)=10
−14，结合c(O H
−)
c( H
+)
=10
−12，可计算得c( H
+)=0.1mol/ L，
溶液为强酸性；酸性条件下ClO
−会与H
+结合生成弱电解质HClO，不能大量共存，C 不符合
题意；
D．H
+存在时，MnO4
−具有强氧化性，会氧化Fe
2+，发生氧化还原反应，不能大量共存，D 不
符合题意；
故选B。
18．（2026·湖南长沙·模拟预测）常温下，下列各组离子在水溶液中一定能大量共存的是
A．[Ag(NH3)2]
+、K
+、OH
-、Cl
-
B．H
+、I
−、Ba
2+、NO3
−
C．Na
+、Al
3+、HCO3
−、SO4
2-
D．Fe
2+、H
+、SO3
2-、Br
-
【答案】A
【详解】A．[Ag(NH3)2]
+是稳定的络合离子，在碱性环境中稳定存在，四种离子之间不发生反
应，能大量共存，A 正确；
B．酸性条件下NO3
-具有强氧化性，可将还原性的I
-氧化为I2，发生氧化还原反应无法大量共
存，B 错误；
C．Al
3+与HCO3
-发生互促双水解反应，生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体，无法大量共存，C
错误；
D．H
+与SO3
2-反应生成弱电解质H2SO3，H2SO3易分解为SO2和H2O，无法大量共存，D 错误；
故答案为：A。
19．（2026·重庆·三模）常温下，下列各组粒子在指定溶液中一定能大量共存的是
A．能使甲基橙显黄色的溶液中：Mg2+、Cu2+、Cr2O7
2−、ClO-
B．饱和CO2溶液中：K+、Ba2+、NO3
−、Cl-
C．澄清透明溶液中：Na+、Fe3+、SO4
2−、C6H5OH
D．由水电离的c (H
+)=1×10
−14 mol⋅L
−1的溶液中：NH4
+、S2O3
2−、NO3
−、Na+
【答案】B
【详解】A．甲基橙显黄色的溶液pH >4.4，可能为碱性，碱性条件下M g
2+、C u
2+会生成氢氧
化物沉淀，酸性条件下ClO
−会结合H
+生成弱电解质HClO，不能大量共存，A 错误；
B．饱和C O2溶液为弱酸性溶液，H 2C O3电离产生的C O3
2−浓度极低，不会与B a
2+生成沉淀，
四种离子相互之间不反应，也不与碳酸反应，能大量共存，B 正确；
C．F e
3+与C6 H 5OH（苯酚）会发生络合反应生成显色络合物，不能大量共存，C 错误；
D．水电离出的c( H
+)=1×10
−14mol⋅L
−1的溶液为强酸性或强碱性溶液，碱性条件下N H 4
+与
O H
−反应生成N H 3⋅H 2O，酸性条件下S2O3
2−与H
+反应且会被N O3
−氧化，不能大量共存，D
错误；
故选B。
二、解答题
20．（2026·四川成都·三模）碳酸锶(SrCO3)难溶于水，主要用于电磁材料和金属冶炼。一种
由工业碳酸锶(含少量Ba
2+、Ca
2+、Mg
2+、Pb
2+等)制备高纯碳酸锶的工艺流程如下：
已知：I．Cr(OH)3为两性氢氧化物。
Ⅱ．常温下，各物质的溶度积常数如下表所示。
化合物
Cr(OH)3
Ca (OH)2
Mg (OH)2
SrCO3
K sp近似值
1×10
−31
5.5×10
−6
1.8×10
−11
5.6×10
−10
回答下列问题：
(1)“酸溶”步骤中，下列说法正确的是_______(填序号)。
A．若硝酸过量，Sr
2+的浸取率将显著降低
B．生成的气体A 是氮氧化合物
C．粉碎工业碳酸锶或搅拌可以提高“酸溶”速率
(2)“沉钡、铅”时，pH 过低会导致(NH4)2CrO4的利用率降低，原因为_______(结合离子方程式
解释)；“还原”时发生反应的主要离子方程式为_______。
(3)“滤渣2”的主要成分为_______(填化学式)，“调pH≈13”后需对溶液进行煮沸并趁热过滤
出“滤渣2”，煮沸并趁热过滤的原因为_______。
(4)用氨水和NaOH 分步调节pH，而不是直接调节溶液的pH≈13的原因为_______。
(5)已知碳酸的电离常数K a1= 4.4×10
−7、K a2= 4.7×10
−11，则“碳化”时，反应
Sr
2+ (aq)+2HCO3
−(aq)⇌SrCO3(s)+ H2CO3(aq)的平衡常数K=_______(保留两位有效数字)。
(6)“系列操作”中，将结晶过滤后，不经洗涤微量杂质，直接以200℃热风烘干，便可得高纯
SrCO3，其原因是_______。
【答案】(1)C
(2) 溶液中存在平衡：2CrO4
2−+2 H
+⇌Cr2O7
2−+ H 2O，pH 过低时，H+浓度增大，平衡正
移，使CrO4
2-浓度降低，(NH4)2CrO4的利用率降低
Cr2O7
2−+3 H2C2O4+8 H
+=2Cr
3++6CO2↑+7 H2O
(3) Ca(OH)2、Mg(OH)2 Ca(OH)2的溶解度随温度升高而降低，煮沸并趁热过滤有利于
除尽溶液中的Ca
2+
(4)Cr(OH)3是两性氢氧化物，若直接调节pH≈13，Cr(OH)3会溶解，导致铬的去除率降低
(5)1.9×10
5
(6)附着的微量杂质（如NH4 HCO3、NH4 NO3）受热易分解挥发
【分析】工业碳酸锶（含少量Ba2+、Ca2+、Mg2+、Pb2+等）加入硝酸进行“酸溶”，碳酸盐溶
解生成硝酸盐、水和二氧化碳，气体A 为CO2；向溶液中加入过量的(NH4)2CrO4进行“沉
钡、铅”，Ba2+和Pb2+转化为BaCrO4和PbCrO4沉淀除去；滤液经酸化后加入H2C2O4进行
“还原”，将过量的CrO4
2−（酸性条件下主要转化为Cr2O7
2−）还原为Cr3+，同时生成CO2气
体；向溶液中加入氨水调节pH 至7~8，使Cr3+转化为Cr(OH)3沉淀（滤渣1）除去；再加入
NaOH 调节pH ≈ 13，使Ca2+、Mg2+转化为Ca(OH)2、Mg(OH)2沉淀（滤渣2）除去；过滤后向
滤液中加入NH4HCO3进行“碳化”，使Sr
2+转化为SrCO3沉淀；最后经过滤、烘干等系列操
作得到高纯SrCO3。
【详解】（1）A．硝酸过量能使碳酸锶充分溶解，Sr2+的浸取率不会降低，A 错误；
B．碳酸锶与硝酸反应生成硝酸锶、水和二氧化碳气体，气体A 是CO2，B 错误；
C．粉碎固体或搅拌可以增大反应物接触面积，加快反应速率，C 正确；
故选C。
（2）溶液中存在平衡：2CrO4
2−+2 H
+⇌Cr2O7
2−+ H 2O，pH 过低时，H+浓度增大，使平衡正
向移动，导致CrO4
2−浓度降低，(NH4)2CrO4的利用率降低；
“还原”时，草酸将Cr2O7
2−还原为Cr3+，自身被氧化为CO2，离子方程式为
Cr2O7
2−+3 H 2C2O4+8 H
+=2Cr
3++6CO2↑+7 H 2O。
（3）调节pH ≈ 13 的目的是沉淀Ca2+和Mg2+，故“滤渣2”的主要成分为Ca(OH)2和
Mg(OH)2。由于Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低，煮沸并趁热过滤可以促使Ca(OH)2尽
可能多地析出，有利于除尽溶液中的Ca2+。
（4）已知Cr(OH)3为两性氢氧化物，若直接调节pH ≈ 13，碱性过强会导致生成的Cr(OH)3沉
淀重新溶解为四羟基合铬(III)酸根离子，从而降低铬的去除率。因此需要先用氨水调pH 至
7~8 沉淀Cr3+，再用NaOH 调高pH 沉淀Ca2+和Mg2+。
（5）反应Sr
2+(aq)+2 HCO3
−(aq)⇌SrCO3(s)+ H 2CO3(aq)的平衡常数
K =
c(H 2CO3)
c(Sr
2+)c
2(HCO3
−)
=
c(H 2CO3)c(H
+)c(CO3
2−)
c(Sr
2+)c
2(HCO3
−)c(H
+)c(CO3
2−)
=
K a2
K sp K a1
=
4.7×10
−11
5.6×10
−10×4.4×10
−7 =1.9×10
5。
（6） 经过前面的流程，沉淀表面附着的微量可溶性杂质主要为NH4 NO3和过量的NH4 HCO3，这
两种物质在200℃热风烘干时均易分解挥发，因此不经洗涤直接烘干即可得到高纯SrCO3。
21．（2026·湖南邵阳·三模）镓(Ga)、锆(Zr)均为军民两用金属，其氧化物是半导体、催化剂
工业的重要化工原料。采用有机萃取法由砷化镓的废渣(主要成分为GaAs，还含有少量ZrSiO4
、Al2O3等)制备镓、锆氧化物，其一种工艺流程如下：
已知：①“碱浸”过程中As元素被氧化为AsO4
3−；
②“萃取”时发生的反应为：2Ga
3++3 H2R⇌Ga2R3+6 H
+；
③常温下，K sp[Ba3(AsO4)2)=1.0×10
−24；K sp[Ga (OH)3)=1.6×10
−34。
回答下列问题：
(1)“滤渣a”是___________(填化学式)。
(2)Ga 及其化合物与Al及其化合物性质相似，则“碱浸”操作单元中，GaAs 参与反应的离子
方程式是___________。
(3)为了实现“反萃取”，“X”可以选择___________(填字母序号)。
A．NaHCO3溶液
B．稀盐酸
C．NaOH 溶液
D．NaCl 溶液
(4)常温下，“沉镓”后，用Ga
3+离子传感器测得“滤液a”中c(Ga
3+)=1.6×10
−6.4mol / L。则
“沉镓”操作单元加入氨水调节pH=___________；该操作单元除加入氨水调节pH 外，还可
以加入___________(填“Ga2O3”或“Al2O3”)。
(5)ZrSiO4难溶于水和酸、碱溶液，ZrSiO4与熔融的NaOH 按物质的量之比1：4 时恰好完全反
应，生成两种钠盐，该反应的化学方程式为___________。
(6)砷化镓(GaAs)在半导体领域应用广泛，其熔点高，硬度大，晶胞结构如图所示。
①距离Ga 最近的Ga 有___________个；
②砷化镓耐高温的原因是___________。
【答案】(1)Ba3(AsO4)2
(2)GaAs+ 4 OH
−+ 4 H2O2=[Ga (OH)4)
−+ AsO4
3−+ 4 H2O
(3)B
(4) 4.8 Ga2O3
(5)ZrSiO4+ 4 NaOH =
❑
高温
Na2SiO3+ Na2ZrO3+2H2O
(6) 12 砷化镓为共价晶体，熔化时需要破坏共价键
【分析】砷化镓的废渣经过碱浸（GaAs和Al2O3发生反应，而ZrSiO4不参与反应）后主要发
生：GaAs+ 4 OH
−+ 4 H2O2=[Ga (OH)4)
−+ AsO4
3−+ 4 H2O，过滤后滤渣ZrSiO4进入碱熔工序，滤液加
入BaCl2溶液除砷生成Ba3(AsO4)2沉淀，盐酸酸化后[Ga (OH)4)
−转化成Ga
3+，“萃取”时发生的
反应为：2Ga
3++3 H2R⇌Ga2R3+6 H
+，使Ga
3+进入有机层，反萃取后使Ga
3+重新进入水溶液中，
加氨水可将Ga
3+转化为对应氢氧化物，加热后得到Ga2O3；碱熔阶段发生：
ZrSiO4+ 4 NaOH =
❑
高温
Na2SiO3+ Na2ZrO3+2H2O ，酸浸后硅酸根转化为硅酸沉淀，加氨水沉锆使
锆元素转化为氢氧化物，最后高温分解生成ZrO2。
【详解】（1）根据分析滤渣a 是Ba3(AsO4)2。
（2）GaAs 参与反应的离子方程式是GaAs+ 4 OH
−+ 4 H2O2=[Ga (OH)4)
−+ AsO4
3−+ 4 H2O
（3）A．反萃取后使Ga
3+重新进入水溶液中，必须使2Ga
3++3 H2R⇌Ga2R3+6 H
+平衡向逆向移
动，加NaHCO3溶液会消耗氢离子而使平衡正向移动，A 错误；
B．稀盐酸能增大氢离子浓度，使2Ga
3++3 H2R⇌Ga2R3+6 H
+平衡向逆向移动，B 正确；
C ．NaOH 溶液会消耗氢离子而使平衡正向移动，C 错误；
D． 加入NaCl 溶液，相当于加水稀释，平衡正向移动，D 错误；
故选择B。
（4）“沉镓”后，溶液中c(Ga
3+)×c❑
3(OH
−)=1.6×10
−6.4×c❑
3(OH
−)=1.6×10
−34，则
c(OH
-)=10
−9.2mol/L，c(H
+)=
K w
c(OH
-)
= 10
−14
10
−9.2 =10
−4.8 mol/L，所以pH=4.8，该操作单元除加入
氨水调节pH 外，还可以加入Ga2O3(会消耗溶液中的氢离子)，而不引入新杂质。
（5）ZrSiO4与熔融的NaOH 按物质的量之比1：4 时恰好完全反应，生成两种钠盐，根据原
子守恒，该反应的化学方程式为ZrSiO4+ 4 NaOH =
❑
高温
Na2SiO3+ Na2ZrO3+2H2O
（6）根据晶胞结构可以看出As原子分别位于8 个顶点和6 个面心；Ga 原子在体内，有4 个，
观察晶胞知，距离Ga 最近的Ga 也有12 个(同层4 个，上下层各4 个)；砷化镓耐高温的原因
是砷化镓为共价晶体，熔化时需要破坏共价键。
