离子大量共存

离子大量共存规律 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。从历年高考中有关离子共存问题的难度上分析，这类问题都属于中等难度偏易题，但这类题的区分度都比较高。也就是说，题不难，但考生在这类题上能否得分差异较大。造成这种状况的原因，主要是考生在元素及其化合物知识的学习中，没有将众多的元素及其化合物知识统摄整理，使之网络化并进行有序的存储，因而在提取、再现、辨认时，或出现错误，或发生障碍，或不完整。也有知识掌握不完整，物质间相互反应的规律不清晰，在解决问题时缺乏信心等因素造成。 相关知识点： 　(一)、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-、H2PO-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。 　　(二)、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。 　　(三)、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。 (四)、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．首先必须从化学基本理论和概念出发，搞清楚离子反应的规律和“离子共存”的条件。在中学化学中要求掌握的离子反应规律主要是离子间发生复分解反应和离子间发生氧化反应，以及在一定条件下一些微粒（离子、分子）可形成络合离子等。“离子共存”的条件是根据上述三个方面统筹考虑、比较、归纳整理而得出。因此解决“离子共存”问题可从离子间的反应规律入手，逐条梳理。 2.审题时应注意题中给出的附加条件 ①酸性溶液（H＋）、碱性溶液（OH－）、能在加入铝粉后放出可燃气体的溶液、由水电离出的H+或OH-=1×10-10mol/L的溶液等。 ②有色离子MnO4－，Fe3＋，Fe2+，Cu２＋，Fe（SCN）２＋。 ③MnO4－，NO3－等在酸性条件下具有强氧化性。 ④S2O3２－在酸性条件下发生氧化还原反应： S2O3２－＋2H＋＝S↓＋SO2↑＋H2O ⑤注意题目要求“大量共存”还是“不能大量共存”。 3．审题时还应特别注意以下几点： （1）注意溶液的酸性对离子间发生氧化还原反应的影响。如：Fe2＋与NO3－能共存，但在强酸性条件下(即Fe2＋、NO3－、H＋相遇)不能共存；MnO4－ 与Cl－在强酸性条件也不能共存；S2－与SO32－在钠、钾盐时可共存,但在酸性条件下则不能共存。 (2)酸式盐的含氢弱酸根离子不能与强碱(OH－)、强酸(H＋)共存。如： 　　　　 HCO3－＋OH－＝CO32－＋H2O　　　(HCO3－遇碱时进一步电离) 　　　　 HCO3－＋H＋＝CO2↑＋H2O 例题分析: [例1]下列各组中的离子，能在溶液中大量共存的是： 　　　A．K＋、Ag＋、NO3－、Cl－　　　　　B．Ba2＋、Na＋、CO32－、OH－ 　　　C．Mg2＋、Ba2＋、OH－、NO3－　　　 D．H＋、K＋、CO32－、SO42－ 　　　E．Al3＋、Fe3＋、SO42－、Cl－　　　　F．K＋、H＋、NH4＋、OH－ 解析：A组中：Ag＋＋Cl－＝AgCl↓ 　　　B组中，Ba2＋＋CO32－＝BaCO3↓ 　　　C组中，Mg2＋＋2OH－＝Mg(OH)2↓ 　　　D组中，2H＋＋CO32－＝CO2↑＋H2O 　　　E组中，各种离子能在溶液中大量共存。 　　　F组中，NH4＋与OH－能生成难电离的弱电解质NH3·H2O，甚至有气体逸出。 　　　　　　NH4＋＋OH－ NH3·H2O　　或　NH4＋＋OH－＝NH3↑＋H2O 　　　答案：E [例2]在pH＝1的无色透明溶液中，不能大量共存的离子组是： 　　　A．Al3＋、Ag＋、NO3－、Cl－　　　　 B．Mg2＋、NH4＋、NO3－、Cl－ 　　　C．Ba2＋、K＋、S2－、Cl－　　　　　 D．Zn2＋、Na＋、NO3－、SO42－ 解析：题目给出两个重要条件：pH＝1(即酸性)和无色透明，并要求找出不能共存的离子组。选项A中Ag＋与Cl－不能共存，生成的AgCl不溶于HNO3(H＋和NO3－)，Al3＋、 NO3－、H＋都为无色，符合题意。选项B、D中的各离子虽都是无色的，但能共存于酸性溶液中，不符合题意。选项C中各离子能够共存,且为无色，但S2－与H＋不能大量共存，所以C也符合题意。 　　　答案：A、C [例3]下列各组离子，在强碱性溶液中可以大量共存的是： 　　　A．K＋、Na＋、HSO3－、Cl－　　　　　B．Na＋、Ba2＋、AlO2－、NO3－ 　　　C．NH4＋、K＋、Cl－、NO3－　　　　　D．K＋、Na＋、ClO－、S2－ 解析：A中HSO3－＋OH－＝SO32－＋H2O 　　　C中NH4＋＋OH－＝NH3·H2O 　　　D中ClO－具有强氧化性，S2－具有还原性，发生氧化还原反应 　　　答案：B [例4]下列各组离子： 　　 (1)I－、ClO－、NO3－、H＋　　　　　(2)K＋、NH4＋、HCO3－、OH－ 　　 (3)SO32－、SO42－ 、Cl－、OH－　　 (4)Fe3＋、Cu2＋、SO42－ 、Cl－ 　　 (5)H＋、K＋、AlO2－、HSO3－　　　　(6)Ca2＋、Na＋、SO42－ 、CO32－ 　　 在水溶液中能大量共存的是： 　　　A．(1)和(6)　　B．(3)和(4)　　C．(2)和(5)　　D．(1)和(4) 解析：通常组合选择题需对题干及各项逐一分析，选出符合题意的组合，然后与各选项比较得出结论。但本题可用排除法,先判断出组合(1)由于次氯酸是弱酸，所以ClO－与H＋不能大量共存，发生的反应：H＋+ClO－＝HClO，次氯酸有较强的氧化性以及硝酸(NO3－、H＋)都能与I－(具有还原性)发生氧化还原反应，因此该组不符合题意，凡是(1)的选项A和D都不正确,可以排除。 (2)中因发生反应：NH4＋＋OH－ NH3·H2O，HCO3－＋OH－=CO32－＋H2O而不能大量共存,由此排除C,正确答案为B。其中(3)和(4)这两组离子在水溶液中能大量共存。本题涉及的组合(5)也不能大量共存，因为有：H＋＋AlO2－＋H2O＝Al(OH)3↓，H＋＋HSO3－＝SO2↑＋H2O反应而不能大量共存。组合(6)中因Ca2＋＋CO32－＝CaCO3↓析出沉淀而不能大量共存。 　　答案：B [例5]下列各组离子，能够在溶液中大量共存的是： 　　　A．Na＋、Al3＋、NO3－、AlO2－　　 　B．Na＋、Ca2＋、HCO3－、HSO4－ 　　　C．Cu2＋、K＋、NO3－、OH－　　　　 D．S2O32－、Na＋、H＋、SO42－ 　　　E．Fe3＋、Cl－、SCN－、K＋　　　　 F．Fe3＋、NH4＋、Cl－、NO3－ 　　　G．Fe2＋、Cl－、NO3－、H＋　　　　 H．Na＋、Al3＋、SO42－、HCO3－ 解析：解本题的关键在熟悉离子反应，盐类水解、氧化还原反应的规律以及某些特殊离子的存在条件是否由于其它离子的存在而遭破坏。下列各组离子，因为发生下列反应不能大量共存。 　　　A组：Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓ 　　　B组：HCO3－＋HSO4－＝H2O＋CO2↑＋SO42－ 　　　C组：Cu2＋＋2OH－＝Cu(OH)2↓ 　　　D组：S2O32－＋2H＋＝SO2↑＋S↓＋H2O 　　　E组：Fe3＋＋SCN－＝[Fe(SCN)]2＋ 　　　G组：3Fe2＋＋NO3－＋4H＋＝3Fe3＋＋NO↑＋2H2O 　　　H组：Al3＋＋3HCO3－＝Al(OH)3↓＋3CO2↑ 　　　F组：能大量共存 　　　答案：F