离子能否共存的条件与判断

河北省宣化县第一中学 栾春武

 

 

离子能否大量共存，既是教学的重点又是高考的热点，贯穿于整个中学化学的学习过程中，是历年高考的必考内容，因此掌握该知识点就显得尤为重要，下面就离子共存问题总结归纳如下，供我们复习时参考。

 

（1）生成沉淀即生成难容物或微容物的离子不能大量共存。常见的微容物有：CaCO₃、CaSO₄、MgCO₃、Ag₂SO₄等。这部分内容可参见教科书后面的部分酸、碱和盐的溶解性表。

 

（2）生成弱电解质即弱酸、弱碱和水等的离子不能大量共存。如：H⁺与ClO^－、PO₄^3－、HPO₄^2－、H₂PO₄^－、C₆H₅O^－、CH₃COO^－、F^－等生成的弱酸；OH^－与NH₄⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺等生成的弱碱；还有H⁺ 与OH^－结合生成水而不能大量共存。

 

（3）生成挥发性物质即气体的离子不能大量共存。如H⁺ 与CO₃^2－、HCO₃^－、SO₃^2－、HSO₃^2－、S^2－、HS^－、S₂O₃^2－等均能生成气体而不能大量共存；OH^－与NH₄⁺在受热的条件下或是浓度较大的情况下也能生成气体而不能大量共存。

 

（4）能发生双水解的离子不能大量共存。如Fe³⁺、Al³⁺ 与CO₃^2－、HCO₃^－、ClO^－、SO₃^2－、HSO₃^－、SiO₃^2－、AlO₂^－等；还有Al³⁺ 与S^2－、HS^－、以及NH₄⁺与AlO₂^－、S₂O₃^2－等也能发生双水解而不能大量共存。

 

（5）能发生氧化还原反应的离子不能大量共存。如氧化性的离子Fe^3＋、ClO^－、MnO₄^－与还原性离子SO₃^2－、S^2－、I^－不能大量共存；还有在酸性条件下NO₃^－也具有氧化性如与Fe²⁺ 、S^2－等还原性离子不能大量共存，另外还有SO₃^2－、S^2－与H⁺ ；MnO₄^－与Cl^－、Br^－、I^－（酸性条件）等。

 

（6）能结合生成络合物的离子不能大量共存。如：Fe³⁺ 与SCN^－；Ag⁺与NH₄⁺（碱性条件）；Al³⁺与F^－等。

 

（7）一般来说，所有的弱酸的酸式根离子在酸性或碱性溶液中均不能大量共存。如：HCO₃^－、HS^－、HSO₃^－、HPO₄^2－、H₂PO₄^－等。

 

（8）有条件限定的，如在无色透明的溶液中肯定没有如：Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、MnO₄^－、Fe(SCN)²⁺ 等这样的有色离子；强酸性溶液中就不能大量存在能和H⁺ 发生反应的离子；强碱性溶液中就不能大量存在能和OH^－发生反应的离子等。

 

（9）注意溶液中的隐含条件，如水电离的H⁺ 浓度为1×10^－12，则隐含着溶液具有强酸性或强碱性，不能大量存在能与H⁺ 或OH^－、反应的离子如：HCO₃^－、HS^－、HSO₃^－、HPO₄^2－、H₂PO₄^－等。

 

（10）不能在中性溶液中大量存在的离子，如Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺ 等弱碱性阳离子，其本性是使溶液呈酸性，它们不能在中性溶液中大量存在；ClO^－、CO₃^2－、PO₄^3－等弱酸根阴离子，其本性是使溶液显碱性，它们不能在中性溶液中大量存在。

 

例题分析

 

【例题1】（2011江苏高考）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. 1.0 mol·L^－1的KNO₃溶液：H^＋、Fe^2＋、Cl^－、SO₄^2－

B. 甲基橙呈红色的溶液：NH₄^＋、Ba^2＋、AlO₂^－、Cl^－

C. pH＝12的溶液：K^＋、Na^＋、CH₃COO^－、Br^－

D. 与铝反应产生大量氢气的溶液：Na^＋、K^＋、CO₃^2－、NO₃^－

 

解析：本题以溶液中离子共存的方式考查学生对硝酸的氧化性、亚铁离子还原性、甲基橙呈红色水溶液的呈酸性、酸性溶液AlO₂^－不能在其中共存、与铝反应产生大量氢气有强酸碱性两种可能等相关知识的理解程度，考查学生综合运用所学化学知识解决相关化学问题的能力。

答案：C

 

【例题2】（2011安徽高考）室温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是

A. 饱和氯水中：Cl^－、NO₃^－、Na^＋、SO₃^2－

B. c(H^＋)＝1.0×10^－13mol/L溶液中：C₆H₅O^－、K^＋、SO₄^2－、Br^－

C. Na₂S溶液中：SO₄^2－、 K^＋、Cl^－、Cu^2＋

D. pH＝12的溶液中：NO₃^－、I^－、Na^＋、Al^3＋

 

解析：饱和氯水具有强氧化性，能将SO₃^2－氧化成SO₄^2－，A中不能大量共存；c(H^＋)=1.0×10^－13mol/L溶液，说明该溶液显碱性，因此可以大量共存；S^2－和Cu^2＋可以结合生成难溶性CuS沉淀，所以不能大量共存；pH=12的溶液，说明该溶液显碱性，而Al^3＋与碱不能大量共存。所以正确的答案是B。

答案：B

 

【例题3】（2011广东高考8）能在水溶液中大量共存的一组离子是

   A. H^＋、I^－、NO₃^－、SiO₃^2－

B. Ag^＋、Fe^3＋、Cl^－、SO₄^2－

   C.K^＋、SO₄^2－、Cu^2＋、NO₃^－D.NH₄^＋、OH^－、Cl^－、HCO₃^－

 

解析：本题考察离子共存问题。SiO₃^2－属于弱酸硅酸的酸根与酸不能大量共存，同时在酸性溶液中，NO₃^―具有氧化性能氧化I^―生成单质碘，A不正确；Ag^＋与Cl^―和SO₄^2―均可生成难溶性物质AgCl和Ag₂SO₄，B不正确；在碱性溶液中NH₄^＋和HCO₃^－均与OH^－结合分别形成氨水和CO₃^2－，因此D也不正确，所以答案是C。

答案：C

 

【例题4】(2011全国II卷)将足量CO₂通入下列各溶液中，所含离子还能大量共存的是

A．K⁺、SiO₃^2－、Cl^－、NO₃^－ B．H⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2－

C．Na⁺、S^2－、OH^－、SO₄^2－ D．Na⁺、C₆H₅O^－、CH₃COO^－、HCO₃^－

解析：SiO₃^2－与CO₂反应；OH^－与CO₂反应；C₆H₅O^－与CO₂反应。

答案：B

 

【例题5】（2011四川高考）甲、乙、丙、丁四种易溶于水的物质，分别由NH₄⁺、Ba²⁺、Mg²⁺、H⁺、OH^－、Cl^－、HCO₃^－、SO₄^2－中的不同阳离子和阴离子各一种组成。已知：①将甲溶液分别与其它三种物质的溶液混合，均有白色沉淀生成；② 0.1mol/L乙溶液中c(H⁺)＞0.1mol/L；③ 向丙溶液中滴入AgNO₃溶液有不溶于稀HNO₃的白色沉淀生成。下列结论不正确的是

A. 甲溶液含有Ba²⁺ B. 乙溶液含有SO₄^2－

C．丙溶液含有Cl^－ D. 丁溶液哈有Mg²⁺

 

解析：可以形成白色沉淀的有BaSO₄、BaCO₃、Mg(OH)₂，因此甲只能是Ba(OH)₂；0.1mol/L乙溶液中c(H⁺)＞0.1mol/L，那么乙是硫酸；向丙溶液中滴入AgNO₃溶液有不溶于稀HNO₃的白色沉淀生成，说明丙是MgCl₂，所以丁是NH₄HCO₃。

 

答案：D

 

【例题6】（2011上海高考）某溶液中可能含有Na⁺、NH₄⁺、Ba²⁺、SO₄^2－、I^－、S^2－。分别取样：①用pH计测试，溶液显弱酸性；②加氯水和淀粉无明显现象。为确定该溶液的组成，还需检验的离子是

A． Na⁺ B．SO₄^2－ C． Ba²⁺ D．NH₄⁺

 

解析：溶液显弱酸性，说明有NH₄⁺（水解显酸性）；加氯水和淀粉无明显现象排除I^－、S^2－。所以必需含有SO₄^2－，故不能有Ba²⁺。Na⁺无法排除。

答案：A

从近几年的几道高考试题来分析，不单单是考查离子能否大量共存的条件，而是附加了许多外加条件，如“加入NaOH溶液后加热”、“强碱性溶液”、“ 室温下，pH＝1的溶液”等，这就要求我们在复习时倍加注意，在做题是格外小心，一定要注意题目中的“一定大量共存”、“可能大量共存”或“不能大量共存”等要求。

 

巩固练习

 

【练习1】下列各种情况下能大量共存的离子组为

A. pH＝7的溶液中：Fe³⁺、NO₃^－、Na⁺、Cl^－

B. 水电离出的c(H⁺)＝1×10^－3mol/L的溶液中Na⁺、Cl^－、CO₃^2－、K⁺

C. pH＝1溶液中：NH₄⁺ 、SO₄^2－、Cl^－、Mg²⁺

D. Al³⁺、HCO₃^－、I^－、Ca²⁺

 

解析：A选项中由于Fe³⁺ + H₂O  Fe(OH)₃ + 3H⁺，所以有Fe³⁺大量存在的溶液一定为酸性溶液，故A选项错误；B选项，由于水电离出的c(H⁺)＝1×10^－3mol/L，此溶液可能显酸性，CO₃^2－在酸性溶液中不能大量共存，故B选项错误；C选项中由于

 

NH₄⁺ + H₂O

NH₃·H₂O + H⁺、Mg²⁺ + 2H₂O

Mg(OH)₂ + 2H⁺均使溶液显酸性，故C选项正确；D选项中发生Al³⁺ + 3HCO₃^－=== Al(OH)₃↓+ CO₂↑的双水解反应而不能大量共存，故D选项错误。

答案：C

 

【练习2】下列各组离子，在溶液中能大量共存、加入NaOH溶液后加热既有气体放出又有沉淀生成的一组是

A. Ba²⁺ 、NO₃^－、NH₄⁺、Cl^－ B. Ca²⁺、HCO₃^－、NH₄⁺、AlO₂^－

C. K⁺、Ba²⁺、Cl^－、HSO₃^－ D. Mg²⁺ 、NH₄⁺、SO₄^2－、K⁺

 

解析：A项，加入NaOH会与NH₄⁺ 产生NH₃，但没有沉淀；B项HCO₃^－与AlO₂^－由于双水解会生成Al(OH)₃ 沉淀和CO₂气体而不能共存；C项，OH^－与HSO₃^－生成SO₃^2－，与Ba²⁺ 可生成BaSO₃沉淀，但无气体产生；D项，OH^－与NH₄⁺ 产生NH₃，与Mg²⁺ 会产生Mg(OH)₂沉淀，因此正确。

答案：D

 

【练习3】在下列各溶液中，离子一定能大量共存的是

A. 强碱性溶液中：K⁺、Al³⁺ 、Cl^－、SO₄^2－

B. 含有0.1 mol·L^－1 Fe³⁺ 的溶液中： K⁺ 、Mg²⁺ 、I^－、NO₃^－

C. 含有0.1 mol·L^－1 Ca²⁺ 溶液在中： Na⁺ 、K⁺ 、CO₃^2－、Cl^－

D. 室温下，pH＝1的溶液中：Na⁺ 、Fe³⁺ 、NO₃^－、SO₄^2－

 

解析：A项，强碱性溶液中存在大量的OH^－，所以Al³⁺ 不能存在，因为Al³⁺ + 3OH^－_{== Al(OH)3↓}；B项，Fe³⁺ 和I^－因发生氧化还原反应而不能共存（2Fe³⁺+ 2I^－ === 2Fe²⁺ + I₂）；C项，Ca²⁺ 和CO₃^2－因结合生成沉淀而不能共存

。

答案：^D

 

【练习4】下列各组离子在给定条件下能大量共存的是

A、在pH＝1溶液中：NH₄⁺ 、K⁺ 、ClO^－、Cl^－

B、有SO₄^2－存在的溶液中：Na⁺ 、Mg²⁺ 、Ca²⁺ 、I^－

C、有NO₃^－存在的强酸性溶液中：NH₄⁺ 、Ba²⁺ 、Fe²⁺ 、Br^－

D、在c(H^＋) ＝1.0×10^—13mol/L的溶液中：Na⁺ 、S^2－、AlO₂^－、SO₃^2－

 

解析：A选项pH＝1，说明溶液中有大量的H⁺，H⁺ 与ClO^－结合成HClO不能共存；B选项中Ca²⁺与SO₄^2－结合成微容物不能共存；C选项中NO₃^－在强酸性溶液中具有强氧化性与Fe²⁺不能共存；在碱性溶液中，、S^2－、SO₃^2－可以共存，故D项正确。

答案：^D

 

【练习5】在下列给定条件的溶液中，一定能大量共存的离子组是

A.无色溶液：Ca²⁺、H⁺、Cl^－、HSO₃^－

B.能使pH试纸呈红色的溶液：Na⁺、NH⁺₄、I^－、NO₃^－

C.FeCl₂溶液：K⁺_、、Na⁺_、、SO₄^2－_、、AlO₂^－

D. ＝0.1 mol/L的溶液：Na⁺、K⁺、SiO₃^2－、NO₃^－

 

解析：A项中H⁺ 与HSO₃^－不能大量共存；B项隐含条件是酸性溶液NO₃^－在酸性条件下具有强氧化性，可氧化I^－，C项中Fe²⁺ 和AlO₂^－可发生双水解而不能大量共存。 D项为碱性条件，可大量存在。

答案：D

 

【练习6】

在溶液中能大量共存的一组离子或分子是

A. NH₄⁺ 、H⁺、NO₃^－、

HCO₃^－ B. K⁺ 、Al³⁺、SO₄^2－ 、NH₃·H₂O

C. Na⁺、K⁺、SO₃^2－、Cl₂

D. Na⁺ 、CH₃COO^－、CO₃^2－、OH^－

 

解析：A选项中H⁺ 与HCO₃^－能够反应生成CO₂气体，不能大量共存，错误；B选项中Al³⁺ 与氨水可以发生反应：

Al³⁺ + 3NH₃·H₂O === Al(OH)₃↓＋3NH₄⁺，错误；C选项中Cl₂具有氧化性，可以将SO₃^2－氧化为SO₄^2－，方程式为：

Cl₂ + H₂O + SO₃^2－ ＝ SO₄^2－+ Cl^－ + 2H⁺ ，错误。D选项中的离子即不反应，又不络合可以大量共存。

答案：D

 

 

 

 

 

2013-03-11  人教网

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