離子共存的考察方法

離子共存的考察方法四川省巴中中學(xué)楊啟林所謂離子共存，即離子之間不發(fā)生反應(yīng)。離子共存問題是歷年高考的熱點(diǎn)。在題型上主要是選擇題，有時(shí)也以實(shí)驗(yàn)推斷出現(xiàn)。但總的來看，不外乎從定性和定量?jī)蓚€(gè)角度來考察,而從定性角度考察比較常見。從定量角度考察僅在07年上海高考出現(xiàn)過一次，這也給我們復(fù)習(xí)應(yīng)考提供了一個(gè)新的方向。若輔助以圖表提供離子共存信息，既可以考察學(xué)生的觀察能力,又可以考察學(xué)生的思維能力是否也值得我們注意呢？從定性角度考察離子共存例1.下列各溶液中，各離子可能大量共存的是()含有大量Ba2+的溶液中：HCO3-、Fe3+、Ag+、SO42-、SCN-滴加紫色石蕊試液后變紅色的溶液中：Na+、K+、Cq2-、CIO-、AlOj由水電離出的C(H)=10-14mol.L-1的溶液中：CH3COO-、S2-、Na+、K+加入鋁粉后產(chǎn)生氫氣的溶液中：NH4+、Na+、N03-、Mg2+、Cl-.某無色溶液中：NH4+、Ba2+、Fe2+、Br-解析：可能大量共存一般是指題設(shè)的限制條件不唯一，在其中的某一條件下可以滿足題設(shè)要求。A中,HCO3-與Fe3+會(huì)雙水解；Ba2+、Ag+與SO42-會(huì)生成沉淀；Fe3+與SCN-要發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。B中：滴加紫色石蕊試液后變紅色的溶液為酸性溶液，CO32-、CIO-、AlO2-與酸中的H+反應(yīng)產(chǎn)生氣體或弱電解質(zhì)；C中:由水電離出的C(H)=10-14mol.L-1的溶液，(H+)可為PH=14的強(qiáng)堿性溶液，此時(shí)，所給離子均可以共存；該溶液還可以為PH=0的強(qiáng)酸性溶液，此時(shí)，ch3coo-、S2-會(huì)生成弱電解質(zhì)而不共存。D中，加入鋁粉后產(chǎn)生氫氣的溶液,既可為強(qiáng)堿性溶液，又可為強(qiáng)酸性溶液。為強(qiáng)堿性溶液時(shí)，NH4+、Mg2+不共存；為強(qiáng)酸性溶液時(shí)，此時(shí)，no3-表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，與鋁粉反應(yīng)時(shí)不產(chǎn)生氫氣；E中，F(xiàn)e2+呈淺綠色。綜上所述，答案為C小結(jié)：解離子共存問題，一般應(yīng)注意以下方法和規(guī)律：1?看清楚題設(shè)要求：是“能大量共存”“不能大量共存”還是“可能大量共存”2?注意題設(shè)的特殊限制條件。常有限制溶液顏色,如E；限制反應(yīng)類型；限制特殊離子如A；限制溶液的酸堿性。填空：i常見的有色離子:Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnO「CrO42-、Crfii給出溶液環(huán)境的酸堿性的常見方法：(1).明確指出；⑵指示劑、試紙的變色情況；石蕊遇酸顯紅色，遇堿顯藍(lán)色;酚酞遇酸丕變色，遇堿顯紅色;甲基橙遇強(qiáng)酸顯紅色，遇堿顯黃色。.PH試紙遇強(qiáng)酸顯紅色，遇強(qiáng)堿顯藍(lán)色。⑶PH值；PH>7,溶液顯堿性；PH=7,溶液顯蟲性；PH<7,溶液顯酸性；⑷溶液C(h+)與C(OH)；25°C時(shí)：C(H)=C(OH)=1.0X10-7mol.L-i,溶液顯蟲性；C(H、>1.0X10-7mol.L-i,溶液顯酸性；(H+)C(H)<1.0X10-7mol.L-i,溶液顯堿性；(H+)⑸水電離出的C(H);(H+)25C時(shí)：當(dāng)水電離出的C>1.0X10-7mol.L-i,說明水(H+)的電離被促進(jìn)溶液中含有易水解的離子，女口;CO/、SO'、CH3COO-、CIO-、F-、S2-、CH0—、PO產(chǎn)、HPO/-、HPO-、NH+、AlO^、Al3+、Fe3+、Cu2+、Fe2+等當(dāng)水電離出的C(H)v1.0X10-7mol.L-i,說明水(H+)的電離被抑制，此時(shí)是通過外加酸或堿來實(shí)現(xiàn)的，故溶液呈酸性或堿性。即興練習(xí)：25C時(shí)。由四種離子組成的溶液中，由水電離出的C(H)=10-6mol.L-1;這四種離子為(C)A:Na+.K+.NO-.Cl-B:CO2-.Na+.NO-.OH-3 3 3C：NH^Na+E.Sq2-D:H+.MnO].Ba2+.Cl-⑹.特殊反應(yīng)間接告知(如與Al、Si、HCO3-、nh4+等反應(yīng)放氣體)能與Al反應(yīng)放出H2既可以是堿性環(huán)境又可以是酸性環(huán)境，但此時(shí)要注意硝酸的氧化性。3?熟練掌握四類反應(yīng)：i復(fù)分解反應(yīng)，常見的沉淀反應(yīng)(熟悉常見物質(zhì)的溶解性)如H+與SiO32-、AlO2-;OH-與Mg2+、Ca2+、Cu2+、Fe3+、Fe2+、Ag+;CO32-.SO32-、S2-與Ba2+、Mg2+、Ca2+、Cu2+、Ag+；SO42-與Ba2+、Ag+、Ca2+：常見的生成氣體的反應(yīng)，如：H+與CO2-、SOJHSO、HCO-、S2-、3 3 3 尸HS-;OH-與NH^常見的生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)(熟悉常見的強(qiáng)弱電解質(zhì))；如H+與CO/-、SO孑、CH3COO-、ClO-.、F-、S2-、CH”0-、PO』-、HPO/-、HPO-:ii氧化還原反應(yīng),如Fe3+、MnO4-、CIO-.、NO3-(H+)與S2-、Fe2+、HS-、I-、HSO3-、SO/-注意：Fe3+與Fe2+可以共存iii徹底雙水解反應(yīng)，如A13+與CO2-、HCO-、SO2-、HSO-、3 33 3S2-、HS-、A1O「Fe3+與CO32-、HCOy、A1O2-：iv絡(luò)合反應(yīng)，如Fe3+與SCN-;Ag+與NH”+(OH-)4?小心幾個(gè)易忽視的細(xì)節(jié)i.NO3-+H+(H3O+)組合具有強(qiáng)氧化性，能與常見的強(qiáng)還原性離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)；i?在酸性環(huán)境下，S2-與SO32-:發(fā)生歸中反應(yīng)，生成S：I-與io3-發(fā)生歸中反應(yīng)生成I2：S2o32-歧化為S與SO22；發(fā)生不徹底雙水解反應(yīng)的離子可以大量共存,如NH4+與CH3COO-、HCO3-、CO32-；Mg2+與hco3-.Fe2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+等與CO32-發(fā)生直接沉淀反應(yīng)而非雙水解反應(yīng)；SO32-、HSO.、S2-、HS-等與Fe3+發(fā)生氧化還原反應(yīng)而非雙水解反應(yīng)；從定量角度考察離子共存例2?今有一混合物的水溶液，只可能含有以下離子中的若干種：K+、NH4+、Cl-、Mg2+、Ba2+、CO32-、SO42-，現(xiàn)取三份100mL溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：?第一份加入AgNO3溶液有沉淀生成?第二份加入足量的NaOH溶液加熱后，只產(chǎn)生氣體0.04mol?第三份加入足量的BaCl2溶液后，得干燥的沉淀6.27g，經(jīng)足量的鹽酸洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為2.33g。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，以下推斷正確的是()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+與CO32-、SO42-不能大量共存：由(1)知，可能存在Cl-、CO32-、SO42-:由(2)中“只”推知無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.再結(jié)合共存信息，排除Ba2+:又據(jù)溶液中電荷守恒，推知必有K+.故答案為A。小結(jié)：本題考查常見離子間的反應(yīng)情況，并考查對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的能力。這類題的解決，除熟練掌握離子共存的一般規(guī)律外，還應(yīng)對(duì)溶液中的電荷守恒，化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量守恒加以深入理解和靈活應(yīng)用。解題的一般步驟為：定性分析所給離子共存情況??據(jù)所給信息找出明顯存在的離子并計(jì)算出一定體積溶液中各離子的物質(zhì)的量(或離子的物質(zhì)的量濃度)一據(jù)電荷守恒找出隱藏離子ff結(jié)論。結(jié)合圖表提供信息考察離子共存例3.某1.000L混合溶液由H+、Mg2+、Al3+、NH4+、Cl-、NO-、K+、CO32-等離子中的幾種組成，取該溶液0.1000L,往該溶液中逐滴加入0.1000mol.L-1NaOH溶液,產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量(n、單位:mol)與加入的NaOH溶液體積(V、單位;mL)的關(guān)系如下圖所示。另取該溶液0.1000L,加入足量的AgNO3溶液充分反應(yīng)后過濾，干燥，得到0.2870g固體物質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}：(1).溶液中一定含有的離子是H+、AP+、NH4+、CE—定不含的離子是Mg2+、CO32-不含這些離子的理由是由圖知，生成的沉淀完全溶解故不存^在Mg2+,^存Al3+;CO32-與人13+＜會(huì)發(fā)生雙水解而不共存，(或據(jù)圖知存在H+)故無CO/1⑵?溶液中可能含有的離子是K+和NO廠⑶?分別寫出AB段、BC段發(fā)生的離子方程式：AB段為A13++3OH-=A1(OH)3/BC段為NH4++OH-=NH3?H2O解析：由圖知；該溶液中有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此時(shí),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-的電荷代數(shù)和剛好為零，則N03-與K+要么都不存在，要么都存在且物質(zhì)的量相等。變式拓展1.若某溶液的離子為H+、Mg2+、Al3+、NH4+、SO42-、NO3-、K+、CO32-等離子中的幾種，,取0.1000L該溶液，向其中逐滴滴加0.1000mol.L-i的氫氧化鋇溶液，產(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量n(mol)與消耗的氫氧化鋇溶液的體積V(mL)如例3圖所示，能否斷定溶液中含有nh4+?為什么？(提示):若溶液中含有Al3+、SO42-時(shí)，逐滴滴加氫氧化鋇溶液，最初Al3+、SO42-同時(shí)沉淀，但當(dāng)Al3+完全沉淀后，還存在SO42-，時(shí)，此時(shí)再滴加氫氧化鋇溶液，SO42-繼續(xù)沉淀，而原來產(chǎn)生的Al(OH)3會(huì)溶解，當(dāng)二者的產(chǎn)生量與消耗量相等時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)BC段的平臺(tái)。2.若某溶液的離子為H+、Mg2+、Al3+、NH4+、I-、Cl-、NO3-、K+、CO32-等離子中的幾種，，取0.1000L該溶液，向其中逐滴滴加0.1000mol.L-1的氫氧化鈉溶液，產(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量n(mol)與消耗的氫氧化鈉溶液的體積V(mL)如圖I所示；另取0.1000L該溶液，向其中逐滴滴加0.1000mol.L-1的鹽酸溶液，產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量n(mol)與消耗的鹽酸溶液的體積V(mL)如圖II所示。試判斷該溶液中的離子存在情況。(提示)由I知，溶液中有Al3+、NH4+,無Mg2+、CO32-;II中的氣體不可能是CO2,結(jié)合所給離子及圖像，不難想到在酸性環(huán)境下NO3-氧化I-的同時(shí)，本身被還原為NO氣體。故可推出有NO3-和I-,無H+。，小結(jié)：通過圖表提供信息，很好的考查了學(xué)生的觀察能力、獲取信息的能力、分析處理數(shù)據(jù)的能力。解決這類題型的一般思路是：先定性分析所給離子的共存情況ff讀圖(要抓住圖像中點(diǎn)(起點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn))、線(走向)、面的關(guān)系。對(duì)于框圖，要善于通過關(guān)鍵信息，找到切入點(diǎn)。)ff判斷出明顯存在的離子，并據(jù)圖示或所給的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出各離子的物質(zhì)的量濃度(或一定體積中的各離子的物質(zhì)的量)ff據(jù)電荷守恒找出隱藏離子ff綜合得出結(jié)論鞏固練習(xí)：下列各組離子在給定條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-下列各組離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-在強(qiáng)堿溶液中：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，各組離子一定能夠大量共存的是（C）使酚酞試液變紅的溶液：Na+、SO42-、Cl-、Fe3+使紫色石蕊試液變紅色的溶液：Fe2+、Mg2+、NO3-、Cl-C、=10-i2mol.L-i的溶液：K+、Ba2+、Cl-、（H+）Br-碳酸氫鈉溶液:K+、H+、SO42-、Cl-在PH=13的無色溶液中,可以大量共存的一組離子是（C）NH+、NO-、K+、SO24 3 4CO2-、NO-、HCO-、Na+333Na+、ClO-.、AlO-、NO-23CrO2-、Na+、K+、SO244下列各組離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-堿性溶液：Na+、K+、AlO2-、SO42-堿性溶液：CO32-、Cl-、Ba2+、Na+下列各組離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+在強(qiáng)堿溶液中：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-已知某溶液中存在較多的H+、SO42-、NO3-,則溶液中還可能大量存在的離子組是（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，該溶液中還可能大量存在的離子組是（A）A.K+、Br-、CO2- B.Al3+、H+、MnO-34C.NH+、Fe3+、SO2- D.Ag+、Cu2+、NO-4 4 3在由水電離產(chǎn)生的H+的濃度為1X10-13mol.L-1的溶液中,一定能大量共存的離子組是（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兩溶液，分別含有下列十四種離子中的七種：Al3+、Cl-、Na+、K+、NO3-、OH-、S2-、MnO->Fe3+、NH+、H+、SO/-、CO32-、AlO2-。已知兩溶液所含離子各不相同，M溶液里的陽(yáng)離子只有兩種，則N溶液里的陰離子應(yīng)該是（B）A.OH-、S2-、CO°2-B.MnO”-、SO”2-、NO°-、TOC\o"1-5"\h\z3