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高中化学离子共存知识

英才学习8个月前 (09-13)高中化学301

高中化学离子共存

１、有气体产生。

H⁺与CO₃^2ˉ、HCO₃^ˉ、SO₃^2ˉ、HSO₃^ˉ、S^2ˉ、HS^ˉ等不能共存

如CO₃^2-、S^2-、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CO₃^2-＋2H⁺＝CO₂↑＋H₂O、HS^-＋H⁺＝H₂S↑。

２、有沉淀生成。

①SO₄^2ˉ与Ba²⁺、Ca²⁺、Ag+等不能共存；如Ca²+＋SO₄^2-＝CaSO4（微溶）

②CO₃^2ˉ与Ba²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ag⁺、Cu²⁺、Zn²⁺等不能共存；如Ba²⁺＋CO₃^2-＝CaCO₃↓

③S^2ˉ与Cu²⁺、Pb²⁺、Fe²⁺、Hg²⁺、Ag⁺等不能共存；

④OH^ˉ与Mg²⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Ag⁺、Zn²⁺等不能共存；

⑤AlO₂ˉ与HCO₃^ˉ不能大量共存：AlO₂^ˉ+HCO₃^ˉ+H₂O=Al(OH)₃↓+CO₃^2ˉ ；

Mg²⁺不能与SO₄^2-大量共存；

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^-、PO₄^3-、HPO₄^2-、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-=CO₃^2-＋H₂O、 HPO₄^2-＋OH^-＝PO₄^3-＋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^-、S^2-、CO₃^2-、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。

5、能发生氧化还原反应的离子也不能共存。

如：Fe³⁺与S^2－、SO₃^2－、HSO₃^－、I^－；H⁺与S₂O₃^2－和S^2－；MnO₄^－(H⁺)与Cl^－；MnO₄^－(H⁺)、NO₃^－(H⁺)与Fe²⁺、S^2－、HS^－、SO₃^2－、HSO₃^－、Br^－、I^－等。

6、能形成络离子的也不能共存。

如Fe³⁺与SCN^－、C₆H₅O^－，Ag⁺与NH⁴⁺在碱性条件下不能共存。Ag⁺与NH₃·H₂O分子不共存；Ag⁺与CN^-不共存。

★注意题目所给的限定条件

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^－、SO₄^2－；Ca²⁺与CO₃^2－、SO₄^2－；Ba²⁺与CO₃^2－、SO₃^2－、SO₄^2－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。

例题、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⁺、CO₃^2－
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CO₃^2－、SO₃^2－、S^2－、F^－、ClO^－、CH₃COO^－、PO₄^3－、AlO₂^－、SiO₃^2－等）以及弱酸的酸式根离子（如HCO₃^－、HSO₃^－、HS^－、HPO₄^2－、H₂PO₄^－等）。

例题、在pH=1的溶液中，可以大量共存的离子是
A．K⁺、Na⁺、SO₄^2－、SO₃^2－
B．NH₄⁺、Mg²⁺、SO₄^2－、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=13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^－、HPO₄^2－、H₂PO₄^－等)。

例题、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⁺、SO4^2－、Cl^－、ClO－
C．H⁺、Mg²⁺、SO₄^2－、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）。

例题、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^－、SO₄^2－
C．K⁺、Na⁺、Cl^－、AlO₂^－
D．K⁺、NH₄⁺、SO₄^2－、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S^2－、SO₃^2－、HSO₃^－、I^－；H⁺与S₂O₃^2－和S^2－；MnO₄^－(H⁺)与Cl^－；MnO₄^－(H⁺)、NO₃^－(H⁺)与Fe²⁺、S^2－、HS^－、SO₃^2－、HSO₃^－、Br^－、I^－等不能大量共存。