弄清题设和规律,解好离子共存问题
张朝利 2010-05-26
有关溶液中离子能否共存问题是高考常考的经典题型,要解好离子共存试题,必须:一要弄清题设情景;二要掌握离子不能同时大量共存的规律。
一、弄清题设情景
弄清题设情景,即弄清能否共存的环境及要求符合的条件。这里要注意以下三点:
1.注意题目要求“大量共存”还是“不能大量共存”。
2.如果题设为无色透明溶液,则可排除含有色离子MnO4-、Fe3+、Fe2+、Cu2+等的溶液。
3.对于溶液的酸碱性情景有各种表述形式,一定要区分清楚。题目可以直接给出溶液的酸碱性:如溶液的pH大小,或c(H+)、c(OH-)或加入指示剂颜色的变化。但要注意一些隐含条件:如题中给出的是由水电离出的c(H+)或c(OH-)的溶液或加入铝粉后放出H2的溶液,则该溶液既可以是酸性溶液,也可以是碱性溶液,且如果在酸性环境下一定不能存在NO3-。
二、掌握离子不能大量共存的规律
离子间不能大量共存的涵义是离子间发生化学反应。可从以下四个方面来考虑
1、由于发生复分解反应不能大量共存
⑴有气体产生:如CO32-、SO32-、S2-、HCO3-、HSO3-、HS-等易挥发的弱酸的酸根与H+不能大量共存。
⑵有沉淀生成。如Ba2+、Ca2+、Mg2+、Ag+等不能与SO42-、CO32-、 PO43-等大量共存;Mg2+、Fe2+、Ag+、Al3+、Zn2+、Cu2+、Fe3+等不能与OH-大量共存; Fe2+与S2-、Ag+与I-、Cl-、Br-不能大量共存。
⑶有弱电解质生成。如OH-、CH3COO-、PO43-、HPO42-、H2PO4-、F-、ClO-、AlO2-、SiO32-、等与H+不能大量共存;一些酸式弱酸根如HCO3-、HPO42-、HS-、H2PO4-、HSO3-不能与OH-大量共存;NH4+与OH-不能大量共存。
⑷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-、S2-、CO32-、SiO32-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。
2、由于发生氧化还原反应不能大量共存
⑴.具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存。如S2-、HS-、SO32-、I-和Fe3+不能大量共存。
⑵在酸性或碱性的介质中由于发生氧化还原反应而不能大量共存。如MnO4-、Cr2O72-、NO3-(H+)、ClO-与S2-、HS-、SO32-、HSO3-、I-、Fe2+等不能大量共存;SO32-和S2-在碱性条件下可以共存,但在酸性条件下则不能共存。H+与S2O32-不能大量共存。
3、能发生双水解的阴阳离子不能大量共存
例:Al3+和HCO3-、CO32-、HS-、S2-、AlO2-、ClO-等;Fe3+与CO32-、HCO3-、AlO2-、ClO-等不能大量共存。
4、溶液中能发生络合反应的离子不能大量共存。如Fe3+与SCN-不能大量共存;Fe3+与C6H5O-不能大量共存。
例1.下列各组离子一定能大量共存的是( )
A.在含大量Fe3+的溶液中:NH4+、Na+、Cl-、SCN-
B.在强碱溶液中:Na+、K+、AlO2-、CO32-
C.在有水电离的c(H+) =10-13mol/L 的溶液中:NH4+、Al3+、SO42-、NO3-
D.在pH =1的溶液中:K+、Fe2+、Cl-、NO3-
解析: A项中由于Fe3+与SCN-发生络合反应而不能大量共存;C项中由水电离的c(H+) =10-13mol/L,可知该溶液可能为pH=1的酸性溶液或pH=13的碱性溶液,则Al3+、NH4+与OH-反应不能共存;D项中在酸性条件下NO3-具有强氧化性,可氧化Fe2+使之生成Fe3+而不能大量共存。因此答案为:B。
思路点拨:在解离子共存问题时,先应明确哪些离子能发生反应,同时一定要注意限定对离子组的影响和要求。
例2.在强酸性溶液中能大量共存,并且溶液为无色透明的离子组是( )
A.MnO4-、K+、Na+、SO42- B.Na+、K+、HCO3-、Cl-
C.Mg2+、NH4+、Cl-、NO3- D.Ba2+、K+、S2O32-、NO3-
解析:本题有两个隐蔽条件:一是强酸性溶液;二是溶液需无色透明,根据这两个条件分析:A中MnO4-为紫色,B中HCO3-为弱酸酸氢根离子,在强酸性条件下不能共存,HCO3-+H+=H2O+CO2↑;D中H+和S2O32-会发生氧化还原反应不能共存,S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O。答案为C。