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高中化学“离子共存问题”规律总结+例题训练!
发布时间:2019-03-08     点击次数:

    离子共存规律总结
 
    有关溶液中离子能否共存问题是中学化学中的常见问题。近几年高考几乎每年都设置判断离子共存问题的试题。题不难,但这类题上能否得分差异较大。
 
    相关知识点:
 
    1
 
    由于发生复分解反应,离子不能大量共存。
 
    1、有气体产生。如CO32-、S2-、HS-、HSO3-、等易挥发的弱酸的酸根与H+不能大量共存,主要是由于CO32-+2H+=CO2↑+H2O、HS-+H+=H2S↑。
 
    2、有沉淀生成。按照溶解性表,如果两种离子结合能形成沉淀的,就不能大量共存。溶解性表,可总结成这么五句话:钾(K+)钠(Na+)硝(NO3-)铵(NH4+)溶,硫酸(SO42-)除钡(Ba2+)铅(Pb2+)(不溶),盐酸(Cl-)除银(Ag+)亚汞(Hg22+)(不溶),其他离子基本与碱同。如Ba2+、Ca2+、Mg2+等不能与SO42-、CO32-等大量共存主要是由于Ba2++CO32-=CaCO3↓、Ca2++SO42-=CaSO4(微溶);Cu2+、Fe3+等不能与OH-大量共存也是因为Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓,Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓等。
 
    3、有弱电解质生成。如OH-、CH3COO-、PO43-、HPO42-、H2P
 
    O-等与H+不能大量共存,主要是由于OH-+H+=H2O、CH3COO-+H+=CH3COOH;一些酸式弱酸根不能与OH-大量共存是因为HCO3-+OH-=CO32-+H2O、HPO42-+OH-=PO43-+H2O、NH4++OH-=NH3·H2O等。
 
    4、一些容易发生水解的离子,在溶液中的存在是有条件的。如AlO2-、S2-、CO32-、C6H5O-等必须在碱性条件下才能在溶液中存在;如Fe3+、Al3+等必须在酸性条件下才能在溶液中存在。这两类离子不能同时存在在同一溶液中,即离子间能发生“双水解”反应。如3AlO2-+3Al3++6H2O=4Al(OH)3↓等。
 
    2
 
    由于发生氧化还原反应,离子不能大量共存
 
    1、具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存。如I-和Fe3+不能大量共存是由于2I-+2Fe3+=I2+2Fe2+。
 
    2、在酸性或碱性的介质中由于发生氧化还原反应而不能大量共存。如NO3-和I-在中性或碱性溶液中可以共存,但在有大量H+存在情况下则不能共存;SO32-和S2-在碱性条件下也可以共存,但在酸性条件下则由于发生2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O反应不能存在。
 
    3
 
    由于形成络合离子,离子不能大量共存
 
    中学化学中还应注意有少数离子可形成络合离子而不能大量共存的情况。如Fe3+和SCN-、C6H5O-,由于Fe3++SCN- [Fe(SCN)]2+等络合反应而不能大量共存。
 
    4
 
    能水解的阳离子跟能水解的阴离子在水溶液中不能大量共存。
 
    例:Al3+和HCO3-,Al3+和S2-等。
 
    解题指导
 
    1
 
    “无色透明”条件型
 
    若题目限定溶液“无色”,则不含有色离子,即Fe2+(浅绿色)、Fe3+(黄色)、Cu2+(蓝色)、MnO4-(紫色)等离子。若“透明”,则溶液不形成混浊或沉淀(与溶液有无颜色无关)。如Ag+与Cl-、Br-、I-、SO42-;Ca2+与CO32-、SO42-;Ba2+与CO32-、SO32-、SO42-等在水溶液中会发生反应,有混浊或明显的沉淀生成,它们不能大量共存。
 
    例1.某无色透明的溶液中,下列各组离子能大量共存的是
 
    A.H+、Cl-、Ba2+、CO32-
 
    B.Ag+、I-、K+、NO3-
 
    C.K+、OH-、Cl-、Na+
 
    D.Fe3+、Cl-、NO3-、Na+
 
    解析:正确选项应满足无色透明和能大量共存两个条件。答案为C项。
 
    2
 
    “酸性”条件型
 
    常见的叙述有强酸性溶液、PH=1的溶液、能使PH试纸变红的溶液、紫色石蕊试液呈红色的溶液、甲基橙呈红色的溶液、加入镁粉能放出氢气的溶液等。若题目中限定溶液呈酸性,则溶液中有H+存在,其中不能大量含有OH-、弱酸根离子(如CO32-、SO32-、S2-、F-、ClO-、CH3COO-、PO43-、AlO2-、SiO32-等)以及弱酸的酸式根离子(如HCO3-、HSO3-、HS-、HPO42-、H2PO4-等)。
 
    例2.在pH=1的溶液中,可以大量共存的离子是
 
    A.K+、Na+、SO42-、SO32-
 
    B.NH4+、Mg2+、SO42-、Cl-
 
    C.Na+、K+、HCO3-、Cl-
 
    D.K+、Na+、AlO2-、NO3-
 
    解析:正确选项应满足pH=1(有大量H+存在)和可以大量共存两个条件。答案为B项。
 
    3
 
    “碱性”条件型
 
    常见的叙述有强碱性溶液、PH=14的溶液、能使PH试纸变蓝的溶液、红色石蕊试纸变蓝的溶液、酚酞呈红色的溶液、甲基橙呈黄色的溶液、加入铝粉反应后生成AlO2-的溶液、既能溶解Al(OH)3又能溶解H2SiO3的溶液等。
 
    若题目中限定溶液呈碱性,则溶液中有OH-存在,其中不能大量含有H+、弱碱的阳离子(如NH4+、Mg2+、Ag+、Al3+、Cu2+、Fe2+、Fe3+等)以及弱酸的酸式根离子(如HCO3-、HSO3-、HS-、HPO42-、H2PO4-等)。
 
    例3.某溶液既能溶解Al(OH)3又能溶解H2SiO3的溶液,在该溶液中可以大量共存的离子组是
 
    A.K+、Na+、HCO3-、NO3-
 
    B.Na+、SO42-、Cl-、ClO-
 
    C.H+、Mg2+、SO42-、NO3-
 
    D.Ag+、K+、NO3-、Na+
 
    解析:正确选项应满足溶液既能溶解Al(OH)3又能溶解H2SiO3的溶液(有OH-存在)、可以大量共存两个条件,只有B项符合题意。
 
    4
 
    “酸性或碱性”条件型
 
    常见的叙述有能使Al反应放出H2的溶液等。
 
    若题目中出现这样的条件,则溶液中可能有H+存在,也可能有OH-存在,分析时要注意题目要求回答的是一定能大量共存(满足无论是与H+还是与OH-都不会反应)还是可能大量共存(只要满足与H+、OH-中的一种不会反应就可以)。
 
    例4.若溶液能与Al反应放出H2,满足此条件的溶液中一定可以大量共存的离子组是
 
    A.Al3+、Na+、NO3-、Cl-
 
    B.K+、Na+、Cl-、SO42-
 
    C.K+、Na+、Cl-、AlO2-
 
    D.K+、NH4+、SO42-、NO3-
 
    解析:题目所给的溶液为酸性(含有H+)或碱性(含有OH-)溶液。正确选项应满足在酸性或碱性都能大量共存的条件,只有B项符合题意。
 
    5
 
    “氧化还原反应”条件型
 
    若题目中出现因发生氧化还原反应而不能大量共存这样的条件时,要考虑各离子组中是否存在强氧化性和强还原性的离子。如Fe3+与S2-、SO32-、HSO3-、I-;H+与S2O32-和S2-;MnO4-(H+)与Cl-;MnO4-(H+)、NO3-(H+)与Fe2+、S2-、HS-、SO32-、HSO3-、Br-、I-等不能大量共存。
 
    例5.下列离子在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存的是()。
 
    A.H+、NO3-、Fe2+、Na+
 
    B.Ag+、NO3-、Cl-、K+
 
    C.K+、Ba2+、OH-、SO42-
 
    D.Cu2+、NH4+、Br-、OH-
 
    解析:正确选项应满足发生氧化还原反应、不能大量共存两个条件。A项中H+、NO3-、Fe2+能发生氧化还原反应,故答案为A项。
 
    6
 
    跟踪训练
 
    1.下列各组离子在溶液中能大量共存的是
 
    A.酸性溶液Na+、K+、MnO4-、Br-
 
    B.酸性溶液Fe3+、NH4+、I-、NO3-
 
    C.碱性溶液Na+、K+、AlO2-、SO42-
 
    D.碱性溶液Ba2+、Na+、CO32-、Cl-
 
    2.下列各组离子一定能大量共存的是
 
    A.在含大量Fe3+的溶液中 NH4+、Na+、Cl-、OH-
 
    B.在强碱性溶液中 Na+、K+、AlO2-、CO32-
 
    C.在无色透明的溶液中
 
    NH4+、Fe3+、SO42-、NO3-
 
    D.在PH=1的溶液中
 
    K+、Fe2+、Cl-、NO3-
 
    答案:1、C 2、B
 
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