离子共存练习题

离子共存问题深度解析与实战演练在化学学习的旅程中，离子共存问题如同一位常客，时常出现在各类习题与考试中，也是理解溶液中化学反应本质的关键一环。能否准确判断溶液中给定的离子组能否大量共存，不仅考验对化学基本概念的掌握程度，更需要清晰的逻辑思维和对细节的敏锐洞察。本文将结合实例，系统梳理离子共存的判断依据与解题技巧，并辅以精选练习题，助你彻底攻克这一常见考点。一、离子共存的核心含义所谓离子共存，通常指的是在同一溶液中，不同的离子之间不发生任何化学反应，能够稳定地以自由移动的离子形式存在。这里的“不发生任何化学反应”是核心，一旦离子间能够发生反应，生成沉淀、气体、弱电解质（如水、弱酸、弱碱），或者发生氧化还原反应、络合反应、双水解反应等，则这些离子在溶液中就不能大量共存。二、离子不能大量共存的常见类型在解决离子共存问题时，我们主要关注以下几种导致离子不能大量共存的情况：（一）因发生复分解反应而不能共存这是最常见的类型，具体表现为：1.生成难溶性物质（沉淀）：例如，Ag⁺与Cl⁻、Br⁻、I⁻会生成相应的卤化银沉淀；Ba²⁺与SO₄²⁻、CO₃²⁻会生成硫酸钡、碳酸钡沉淀；Cu²⁺、Fe³⁺、Mg²⁺等与OH⁻会生成相应的氢氧化物沉淀。判断时需熟记常见的难溶电解质。2.生成易挥发性物质（气体）：例如，H⁺与CO₃²⁻、HCO₃⁻、SO₃²⁻、HSO₃⁻等会反应生成CO₂、SO₂等气体；NH₄⁺与OH⁻在加热条件下会生成NH₃气体。3.生成弱电解质：例如，H⁺与OH⁻结合生成水；H⁺与CH₃COO⁻、F⁻、CN⁻等结合生成相应的弱酸；OH⁻与NH₄⁺结合生成NH₃·H₂O；H⁺与PO₄³⁻、HPO₄²⁻、H₂PO₄⁻结合生成不同级别的磷酸。（二）因发生氧化还原反应而不能共存具有较强氧化性的离子与具有较强还原性的离子在一定条件下（如酸性环境）会发生氧化还原反应，导致离子浓度显著降低。例如：*MnO₄⁻（H⁺）、Cr₂O₇²⁻（H⁺）、ClO⁻等强氧化性离子，与Fe²⁺、S²⁻、I⁻、SO₃²⁻等强还原性离子不能共存。*Fe³⁺具有氧化性，能与S²⁻、I⁻、SO₃²⁻等还原性离子反应。*值得注意的是，NO₃⁻在中性或碱性溶液中氧化性较弱，但在酸性条件下（即H⁺存在时），其氧化性会大大增强，能氧化Fe²⁺、I⁻等。（三）因发生络合反应而不能共存某些离子之间能形成稳定的络合物，从而不能大量共存。例如：*Fe³⁺与SCN⁻会形成血红色的络离子[Fe(SCN)]²⁺等。*Ag⁺与NH₃·H₂O（过量）会形成[Ag(NH₃)₂]⁺络离子。（四）因发生双水解反应而不能共存当弱酸的酸根离子与弱碱的阳离子同时存在于溶液中时，它们分别水解生成H⁺和OH⁻，H⁺和OH⁻结合生成水，从而促进双方的水解反应进行到底，这种反应称为双水解反应。例如：*Al³⁺与CO₃²⁻、HCO₃⁻、S²⁻、HS⁻、AlO₂⁻等。*Fe³⁺与CO₃²⁻、HCO₃⁻、AlO₂⁻等。三、解题策略与方法面对离子共存题目，掌握以下解题步骤和技巧，能起到事半功倍的效果：1.审清题干，明确条件：*溶液颜色：若题干指明溶液为无色透明，则溶液中不能存在有色离子，如Cu²⁺（蓝色）、Fe³⁺（棕黄色）、Fe²⁺（浅绿色）、MnO₄⁻（紫红色）等。*溶液酸碱性：这是非常重要的隐含条件或直接条件。*直接给出pH值：如pH=1（强酸性）、pH=13（强碱性）。*给出指示剂颜色变化：如使甲基橙变红（酸性）、使酚酞变红（碱性）。*给出与Al反应放出H₂：溶液可能为酸性（但不能含NO₃⁻，因硝酸与Al反应不生成H₂），也可能为碱性。*给出水电离出的c(H⁺)或c(OH⁻)：需要判断溶液是酸性还是碱性，抑或是可能为酸性也可能为碱性。*其他限定条件：如“加入某物质后”、“在指定反应后”等。2.分析离子组，排查反应：*将选项中的离子组与题干条件相结合，逐一分析是否存在上述不能共存的情况（复分解、氧化还原、络合、双水解）。*尤其注意在酸性或碱性条件下才能发生的反应，例如H⁺与CO₃²⁻、OH⁻与NH₄⁺等。*对于氧化还原反应，要特别留意酸性环境对NO₃⁻、MnO₄⁻等氧化性的增强作用。3.灵活运用排除法：*在选择题中，可先根据颜色、酸碱性等明显条件排除部分选项，再对剩余选项进行细致分析。四、精选练习题与深度解析例题1：下列各组离子在水溶液中能大量共存的是（）A.K⁺、Na⁺、Cl⁻、NO₃⁻B.Cu²⁺、K⁺、SO₄²⁻、OH⁻C.H⁺、Na⁺、CO₃²⁻、Cl⁻D.Ag⁺、Na⁺、Cl⁻、NO₃⁻解析：A选项：四种离子之间不发生任何反应，且均为无色，能大量共存。B选项：Cu²⁺与OH⁻会反应生成Cu(OH)₂蓝色沉淀，不能共存。C选项：H⁺与CO₃²⁻会反应生成CO₂气体和水，不能共存。D选项：Ag⁺与Cl⁻会反应生成AgCl白色沉淀，不能共存。答案：A例题2：在无色透明的强酸性溶液中，能大量共存的离子组是（）A.NH₄⁺、Al³⁺、SO₄²⁻、NO₃⁻B.K⁺、Na⁺、Cl⁻、MnO₄⁻C.Fe³⁺、Mg²⁺、SO₄²⁻、NO₃⁻D.Ba²⁺、K⁺、OH⁻、Cl⁻解析：题干关键词：无色透明、强酸性。A选项：离子均无色，且在酸性条件下，各离子间不发生反应，能大量共存。B选项：MnO₄⁻为紫红色，不符合“无色”条件。C选项：Fe³⁺为棕黄色，不符合“无色”条件。D选项：强酸性溶液中含有大量H⁺，OH⁻与H⁺会反应生成水，不能共存。答案：A例题3：下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是（）A.使酚酞试液变红的溶液中：Na⁺、Cl⁻、SO₄²⁻、Fe³⁺B.含有大量NO₃⁻的溶液中：H⁺、Fe²⁺、Cl⁻、SO₄²⁻C.加入Al能放出H₂的溶液中：NH₄⁺、SO₄²⁻、Cl⁻、HCO₃⁻D.由水电离出的c(OH⁻)=1×10⁻¹³mol/L的溶液中：Na⁺、Ba²⁺、Cl⁻、Br⁻解析：A选项：使酚酞变红的溶液呈碱性，含有大量OH⁻。Fe³⁺与OH⁻会生成Fe(OH)₃沉淀，不能共存。B选项：NO₃⁻在酸性条件下（H⁺存在）具有强氧化性，能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，发生氧化还原反应，不能共存。C选项：加入Al能放出H₂的溶液可能为酸性也可能为碱性。若为酸性，HCO₃⁻与H⁺反应；若为碱性，NH₄⁺与OH⁻反应，HCO₃⁻也能与OH⁻反应，故一定不能共存。D选项：水电离出的c(OH⁻)=1×10⁻¹³mol/L，说明水的电离受到抑制，溶液可能为强酸性或强碱性。在酸性或碱性条件下，Na⁺、Ba²⁺、Cl⁻、Br⁻之间均不发生反应，能大量共存。答案：D例题4：某溶液中可能含有Na⁺、NH₄⁺、Ba²⁺、SO₄²⁻、I⁻、S²⁻。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.SO₄²⁻C.Ba²⁺D.NH₄⁺解析：由①溶液显弱酸性，可知溶液中含有能水解显酸性的离子，可能是NH₄⁺（NH₄⁺水解显酸性）。S²⁻水解显碱性，若存在S²⁻，溶液可能显碱性，与①矛盾，故S²⁻不存在。由②加氯水和淀粉无明显现象，说明氯水没有氧化I⁻生成I₂（淀粉遇I₂变蓝），因此I⁻不存在。溶液中一定存在阴离子，现在I⁻、S²⁻不存在，所以一定存在SO₄²⁻。而Ba²⁺与SO₄²⁻不能共存，故Ba²⁺不存在。已知溶液中可能存在的离子中，NH₄⁺可能存在（因其水解显酸性），SO₄²⁻一定存在，Ba²⁺、I⁻、S²⁻一定不存在。根据电荷守恒，溶液中一定存在阳离子，所以NH₄⁺一定存在，而Na⁺则可能存在也可能不存在，因此还需检验的离子是Na⁺。答案：A五、总结与提升离子共存问题看似复杂，但只要抓住“离子间是否发生反应