离子共存的考察方法

离子共存的考察方法四川省巴中中学杨启林所谓离子共存，即离子之间不发生反应。离子共存问题是历年高考的热点。在题型上主要是选择题，有时也以实验推断出现。但总的来看，不外乎从定性和定量两个角度来考察,而从定性角度考察比较常见。从定量角度考察仅在07年上海高考出现过一次，这也给我们复习应考提供了一个新的方向。若辅助以图表提供离子共存信息，既可以考察学生的观察能力,又可以考察学生的思维能力是否也值得我们注意呢？从定性角度考察离子共存例1.下列各溶液中，各离子可能大量共存的是()含有大量Ba2+的溶液中：HCO3-、Fe3+、Ag+、SO42-、SCN-滴加紫色石蕊试液后变红色的溶液中：Na+、K+、Cq2-、CIO-、AlOj由水电离出的C(H)=10-14mol.L-1的溶液中：CH3COO-、S2-、Na+、K+加入铝粉后产生氢气的溶液中：NH4+、Na+、N03-、Mg2+、Cl-.某无色溶液中：NH4+、Ba2+、Fe2+、Br-解析：可能大量共存一般是指题设的限制条件不唯一，在其中的某一条件下可以满足题设要求。A中,HCO3-与Fe3+会双水解；Ba2+、Ag+与SO42-会生成沉淀；Fe3+与SCN-要发生络合反应。B中：滴加紫色石蕊试液后变红色的溶液为酸性溶液，CO32-、CIO-、AlO2-与酸中的H+反应产生气体或弱电解质；C中:由水电离出的C(H)=10-14mol.L-1的溶液，(H+)可为PH=14的强碱性溶液，此时，所给离子均可以共存；该溶液还可以为PH=0的强酸性溶液，此时，ch3coo-、S2-会生成弱电解质而不共存。D中，加入铝粉后产生氢气的溶液,既可为强碱性溶液，又可为强酸性溶液。为强碱性溶液时，NH4+、Mg2+不共存；为强酸性溶液时，此时，no3-表现出强氧化性，与铝粉反应时不产生氢气；E中，Fe2+呈浅绿色。综上所述，答案为C小结：解离子共存问题，一般应注意以下方法和规律：1•看清楚题设要求：是“能大量共存”“不能大量共存”还是“可能大量共存”2•注意题设的特殊限制条件。常有限制溶液颜色,如E；限制反应类型；限制特殊离子如A；限制溶液的酸碱性。填空：i常见的有色离子:Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnO「CrO42-、Crfii给出溶液环境的酸碱性的常见方法：(1).明确指出；⑵指示剂、试纸的变色情况；石蕊遇酸显红色，遇碱显蓝色;酚酞遇酸丕变色，遇碱显红色;甲基橙遇强酸显红色，遇碱显黄色。.PH试纸遇强酸显红色，遇强碱显蓝色。⑶PH值；PH>7,溶液显碱性；PH=7,溶液显虫性；PH<7,溶液显酸性；⑷溶液C(h+)与C(OH)；25°C时：C(H)=C(OH)=1.0X10-7mol.L-i,溶液显虫性；C(H、>1.0X10-7mol.L-i,溶液显酸性；(H+)C(H)<1.0X10-7mol.L-i,溶液显碱性；(H+)⑸水电离出的C(H);(H+)25C时：当水电离出的C>1.0X10-7mol.L-i,说明水(H+)的电离被促进溶液中含有易水解的离子，女口;CO/、SO'、CH3COO-、CIO-、F-、S2-、CH0—、PO产、HPO/-、HPO-、NH+、AlO^、Al3+、Fe3+、Cu2+、Fe2+等当水电离出的C(H)v1.0X10-7mol.L-i,说明水(H+)的电离被抑制，此时是通过外加酸或碱来实现的，故溶液呈酸性或碱性。即兴练习：25C时。由四种离子组成的溶液中，由水电离出的C(H)=10-6mol.L-1;这四种离子为(C)A:Na+.K+.NO-.Cl-B:CO2-.Na+.NO-.OH-3 3 3C：NH^Na+E.Sq2-D:H+.MnO].Ba2+.Cl-⑹.特殊反应间接告知(如与Al、Si、HCO3-、nh4+等反应放气体)能与Al反应放出H2既可以是碱性环境又可以是酸性环境，但此时要注意硝酸的氧化性。3•熟练掌握四类反应：i复分解反应，常见的沉淀反应(熟悉常见物质的溶解性)如H+与SiO32-、AlO2-;OH-与Mg2+、Ca2+、Cu2+、Fe3+、Fe2+、Ag+;CO32-.SO32-、S2-与Ba2+、Mg2+、Ca2+、Cu2+、Ag+；SO42-与Ba2+、Ag+、Ca2+：常见的生成气体的反应，如：H+与CO2-、SOJHSO、HCO-、S2-、3 3 3 尸HS-;OH-与NH^常见的生成弱电解质的反应(熟悉常见的强弱电解质)；如H+与CO/-、SO孑、CH3COO-、ClO-.、F-、S2-、CH”0-、PO』-、HPO/-、HPO-:ii氧化还原反应,如Fe3+、MnO4-、CIO-.、NO3-(H+)与S2-、Fe2+、HS-、I-、HSO3-、SO/-注意：Fe3+与Fe2+可以共存iii彻底双水解反应，如A13+与CO2-、HCO-、SO2-、HSO-、3 33 3S2-、HS-、A1O「Fe3+与CO32-、HCOy、A1O2-：iv络合反应，如Fe3+与SCN-;Ag+与NH”+(OH-)4•小心几个易忽视的细节i.NO3-+H+(H3O+)组合具有强氧化性，能与常见的强还原性离子发生氧化还原反应；i•在酸性环境下，S2-与SO32-:发生归中反应，生成S：I-与io3-发生归中反应生成I2：S2o32-歧化为S与SO22；发生不彻底双水解反应的离子可以大量共存,如NH4+与CH3COO-、HCO3-、CO32-；Mg2+与hco3-.Fe2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+等与CO32-发生直接沉淀反应而非双水解反应；SO32-、HSO.、S2-、HS-等与Fe3+发生氧化还原反应而非双水解反应；从定量角度考察离子共存例2•今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K+、NH4+、Cl-、Mg2+、Ba2+、CO32-、SO42-，现取三份100mL溶液进行如下实验：•第一份加入AgNO3溶液有沉淀生成•第二份加入足量的NaOH溶液加热后，只产生气体0.04mol•第三份加入足量的BaCl2溶液后，得干燥的沉淀6.27g，经足量的盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g。根据上述实验，以下推断正确的是()K+一定存在100ml溶液中含0.01molCO32-Cl-一定存在Ba2+一定不存在，Mg2+可能存在解析：K+、NH4+、Cl-、Mg2+、Ba2+、CO32-、SO42-中，Mg2+、Ba2+与CO32-、SO42-不能大量共存：由(1)知，可能存在Cl-、CO32-、SO42-:由(2)中“只”推知无Mg2+,“足量”知有NH4+且100mL溶液中有0.04molNH4+;由(3)可算出100mL溶液中有SO42-：2.33g/233g・mol-i=0.01mol;有CO3S(6.27g-2.33g)/197g•mol-1=0.02mol.再结合共存信息，排除Ba2+:又据溶液中电荷守恒，推知必有K+.故答案为A。小结：本题考查常见离子间的反应情况，并考查对实验数据进行分析处理的能力。这类题的解决，除熟练掌握离子共存的一般规律外，还应对溶液中的电荷守恒，化学反应中的质量守恒加以深入理解和灵活应用。解题的一般步骤为：定性分析所给离子共存情况〜〜据所给信息找出明显存在的离子并计算出一定体积溶液中各离子的物质的量(或离子的物质的量浓度)一据电荷守恒找出隐藏离子ff结论。结合图表提供信息考察离子共存例3.某1.000L混合溶液由H+、Mg2+、Al3+、NH4+、Cl-、NO-、K+、CO32-等离子中的几种组成，取该溶液0.1000L,往该溶液中逐滴加入0.1000mol.L-1NaOH溶液,产生沉淀的物质的量(n、单位:mol)与加入的NaOH溶液体积(V、单位;mL)的关系如下图所示。另取该溶液0.1000L,加入足量的AgNO3溶液充分反应后过滤，干燥，得到0.2870g固体物质。回答下列问题：(1).溶液中一定含有的离子是H+、AP+、NH4+、CE—定不含的离子是Mg2+、CO32-不含这些离子的理由是由图知，生成的沉淀完全溶解故不存^在Mg2+,^存Al3+;CO32-与人13+＜会发生双水解而不共存，(或据图知存在H+)故无CO/1⑵•溶液中可能含有的离子是K+和NO厂⑶•分别写出AB段、BC段发生的离子方程式：AB段为A13++3OH-=A1(OH)3/BC段为NH4++OH-=NH3・H2O解析：由图知；该溶液中有n(H、=lmLX10-3L.mL-iX(H+)0.1000mol.L-i=1.000X10-4mol;n3+(10-1)mLX10-3L.mL-iX0.1000mol.L-i十3=3.000X10-4mol;n(NH4+)=(20-10)mL X 10也皿-1 X0.1000mol.L-1=1.000X10-3mol;又n(Cl-)=n(AgCl)=0.2870g/143.5g.mol-1=2.000X10-3mol此时,n(H+)+3n(Al3+)+n(NH4+)+n(Cl-)=1.000X10-4molX1+3.000XlO^olX3+1.000X10-3molX1-2.000X10-3mol=0即H+、Al3+、NH4+、Cl-的电荷代数和刚好为零，则N03-与K+要么都不存在，要么都存在且物质的量相等。变式拓展1.若某溶液的离子为H+、Mg2+、Al3+、NH4+、SO42-、NO3-、K+、CO32-等离子中的几种，,取0.1000L该溶液，向其中逐滴滴加0.1000mol.L-i的氢氧化钡溶液，产生的沉淀的物质的量n(mol)与消耗的氢氧化钡溶液的体积V(mL)如例3图所示，能否断定溶液中含有nh4+?为什么？(提示):若溶液中含有Al3+、SO42-时，逐滴滴加氢氧化钡溶液，最初Al3+、SO42-同时沉淀，但当Al3+完全沉淀后，还存在SO42-，时，此时再滴加氢氧化钡溶液，SO42-继续沉淀，而原来产生的Al(OH)3会溶解，当二者的产生量与消耗量相等时，也会出现BC段的平台。2.若某溶液的离子为H+、Mg2+、Al3+、NH4+、I-、Cl-、NO3-、K+、CO32-等离子中的几种，，取0.1000L该溶液，向其中逐滴滴加0.1000mol.L-1的氢氧化钠溶液，产生的沉淀的物质的量n(mol)与消耗的氢氧化钠溶液的体积V(mL)如图I所示；另取0.1000L该溶液，向其中逐滴滴加0.1000mol.L-1的盐酸溶液，产生的气体的物质的量n(mol)与消耗的盐酸溶液的体积V(mL)如图II所示。试判断该溶液中的离子存在情况。(提示)由I知，溶液中有Al3+、NH4+,无Mg2+、CO32-;II中的气体不可能是CO2,结合所给离子及图像，不难想到在酸性环境下NO3-氧化I-的同时，本身被还原为NO气体。故可推出有NO3-和I-,无H+。，小结：通过图表提供信息，很好的考查了学生的观察能力、获取信息的能力、分析处理数据的能力。解决这类题型的一般思路是：先定性分析所给离子的共存情况ff读图(要抓住图像中点(起点、拐点、终点)、线(走向)、面的关系。对于框图，要善于通过关键信息，找到切入点。)ff判断出明显存在的离子，并据图示或所给的相关数据计算出各离子的物质的量浓度(或一定体积中的各离子的物质的量)ff据电荷守恒找出隐藏离子ff综合得出结论巩固练习：下列各组离子在给定条件下能大量共存的是(D)在PH=1的溶液中：何4+、Na+、CO、Cl-.有SO42-存在的溶液中：Na+、Mg2+、Ca2+、I-c.有no3-存在的酸性溶液中：NH4+、Ba2+、Fe2+、Br-D.在C(口、=1.0X10-i3mol.L-1的溶液中：(H+)Na+、S2-、A®-、SO32-下列各组离子一定能大量共存的是(B在含有〔Al(OH)4〕-的溶液中：NH4+、Na+、H+、Cl-在强碱溶液中：Na+、K+、CO32-、NO3-在PH=12的溶液中：NH+、Na+、SO2-、Cl-44在C（H）=0.1mol.L-i的溶液中：（H+）K+、I-、Cl-、NO3-下列溶液中，各组离子一定能够大量共存的是（C）使酚酞试液变红的溶液：Na+、SO42-、Cl-、Fe3+使紫色石蕊试液变红色的溶液：Fe2+、Mg2+、NO3-、Cl-C、=10-i2mol.L-i的溶液：K+、Ba2+、Cl-、（H+）Br-碳酸氢钠溶液:K+、H+、SO42-、Cl-在PH=13的无色溶液中,可以大量共存的一组离子是（C）NH+、NO-、K+、SO24 3 4CO2-、NO-、HCO-、Na+333Na+、ClO-.、AlO-、NO-23CrO2-、Na+、K+、SO244下列各组离子在溶液中能大量共存的是（ C）A.酸性溶液：Na+、K+、MnO4-、Br-.酸性溶液：Fe3+、NH4+、SCN-、NO3-碱性溶液：Na+、K+、AlO2-、SO42-碱性溶液：CO32-、Cl-、Ba2+、Na+下列各组离子一定能大量共存的是（B）在含有大量Fe3+的溶液中：NH4+、SCN-、Cl-、Na+在强碱溶液中：Na+、K+、AlO2-、CO32-在C、=10-13mol.L-1的溶液中：NH+、Al3+（H+） 4SO42-、NO3-.在PH=1的溶液中：K+、Fe2+、Cl-、N03-已知某溶液中存在较多的H+、SO42-、NO3-,则溶液中还可能大量存在的离子组是（B）A.Al3+、CHCOO-、Cl-、B.NH+、Cl-、Na+34C.Mg2+、Fe2+、Cl- D.Mg2+、Ba2+、Br-向存在大量Cl-、Na+的溶液中通入足量的NH3后，该溶液中还可能大量存在的离子组是（A）A.K+、Br-、CO2- B.Al3+、H+、MnO-34C.NH+、Fe3+、SO2- D.Ag+、Cu2+、NO-4 4 3在由水电离产生的H+的浓度为1X10-13mol.L-1的溶液中,一定能大量共存的离子组是（B）①.K+、Cl-、NO3-、S2-②K+、Fe2+、I-、SO42-③Na+、Cl-、SO42-、NO3-④Na+、Ca2+、Cl-、HCO3-⑤K+、Ba2+、Cl-、NO3-A.①•③B.③⑤C.③④D.②⑤有M、N两溶液，分别含有下列十四种离子中的七种：Al3+、Cl-、Na+、K+、NO3-、OH-、S2-、MnO->Fe3+、NH+、H+、SO/-、CO32-、AlO2-。已知两溶液所含离子各不相同，M溶液里的阳离子只有两种，则N溶液里的阴离子应该是（B）A.OH-、S2-、CO°2-B.MnO”-、SO”2-、NO°-、TOC\o"1-5"\h\z3