高考化学离子共存专题

离子共存问题

一、基本原理

1．一色

“无色透明”条件型

若题目限定溶液“无色”，则不含有色离子，即Fe2+（浅绿色）、Fe3+（棕黄色）、Cu2+（蓝色）、MnO4－（紫色）等离子，也不含Fe(SCN)2+、Fe(C6H5O) 等有色离子。

若“透明”，则溶液不形成混浊或沉淀（与溶液有无颜色无关）。如Ag+与Cl－、Br－、I－、SO42－；Ca2+与CO32－、SO32－；Ba2+与CO32－、SO32－、SO42－等在水溶液中会发生反应，有混浊或明显的沉淀生成，它们不能大量共存。

2．二性

指碱性、酸性。

若是酸性溶液，所有弱酸根离子和OH-不能大量共存。

常见的叙述有酸性溶液、PH=1的溶液、能使PH试纸变红的溶液、紫色石蕊试液呈红色的溶液、甲基橙呈红色的溶液、加入镁粉能放出氢气的溶液、c(OH－)=1×10－14mol·L-1的溶液等。

若题目中限定溶液呈酸性，则溶液中有H+存在，其中不能大量含有OH－、弱酸根离子（如CO32－、SO32－、S2－、F－、ClO－、CH3COO－、C6H5O－、PO43－、AlO2－、SiO32－等）以及弱酸的酸式根离子（如HCO3－、HSO3－、HS－、HPO42－、H2PO4－等）。在中学化学中不能在酸性溶液中共存的离子有：OH-、AlO2-、CO32-、HCO3-、SiO32-、SO32-、HSO3-、S2O32-、S2-、HS-、ClO-、F-、PO43-、H2PO4-、

C6H5O-、CH3COO-、-OOC-COO-、C6H5COO-、CH3CH2O-、SCN-、H2N-CH2-COO-等；

若是碱性溶液，则所有弱碱阳离子及H+均不能大量共存。

在中学化学中不能在碱性溶液中大量共存的是：H+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Ag+、Zn2+、Mg2+、Al3+、NH4+、HCO3-、HPO42-、H2PO4-、HSO3-、HS-、HOOC- COO-等。

“酸性或碱性”条件型

常见的叙述有能使Al反应放出H2的溶液、水电离出的c(H+)或c(OH－)＜1×10－7 mol·L－1的溶液等。

若题目中出现这样的条件，则溶液中可能有H+存在，也可能有OH－存在，分析时要注意题目要求回答的是一定能大量共存（满足无论是与H+还是与OH－都不会反应）还是可能大量共存（只要满足与H+、OH－中的一种不会反应）。3．四反应

若离子间能发生下列四种反应中的任一种，则均不能共存。

(1)发生复分解反应

离子相互直接结合生成难溶物(如AgCl、AgBr、BaSO4等)、气体(如NH3、CO2等)或弱电解质(如H2O、HF、H2S等)均不能大量共存于同一溶液中。

①有气体产生。如HCO3－、CO32－、S2－、HS－、SO32-、HSO3－等易挥发性弱酸的酸根离子与H+不能大量共存，因为能发生如下反应：CO32－＋2H+＝CO2↑＋H2O、HCO3－＋H+＝CO2↑+H2O

②有沉淀生成。如Ba2+、Ca2+、Mg2+等不能与SO42－、CO32－、SO32-、SiO32-、PO43-、HPO42-等大量共存，因为Ba2+＋CO32－＝＝CaCO3↓、Ca2+＋SO42－＝CaSO4(微溶)；Cu2+、Fe3+、Mg2+、Zn2+、Fe2+、Pb2+、Ag+不能与OH－大量共存，是因为Cu2+＋2OH－＝Cu(OH)2↓，Fe3+＋3OH－＝＝Fe(OH)3↓等。

③有弱电解质生成。如OH－、CH3COO－、PO43－、HPO42－、H2PO4－等与H+不能大量共存，因为OH－＋H+ H2O、CH3COO－＋H+ CH3COOH，会生成弱电解质；一些酸式弱酸根不能与OH－大量共存，是因为发生了下列反应：HCO3－＋OH－CO32－＋H2O、HPO42-＋OH－PO43－＋H2O、NH4+＋OH－NH3·H2O等。

(2)发生氧化还原反应

若题目中出现因发生氧化还原反应而不能大量共存这样的条件时，要考虑各离子组中是否存在强氧化性和强还原性的离子。如Fe3+与S2－、SO32－、HSO3－、I－；H+与S2O32－； SO32－(H+)与S2－；MnO4－(H+)与Cl－；MnO4－(H+)、NO3－(H+)与Fe2+、S2－、HS－、SO32－、HSO3－、Br－、I－等不能大量共存。两离子相遇若发生氧化还原反应，则不能共存。如Fe3+与S2-、Fe3+与I-、Fe2+与NO3- (H+)等；MnO4-、NO3- (H+)、ClO-(H+)、Cr2O72-与S2-、I-、SO32-、Fe2+不共存；酸性条件下SO32-与S2-不共存。

①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。Fe3+与S2-、SO32-、I-；常见的强氧化剂MnO4-、ClO-、Cr2O72-、NO3-（H+）分别与常见的还原剂S2-、I-、SO32-、Fe2+等因为发生氧化还原反应而不能大量共存，但Fe3+与Fe2+能大量共存。如I－和Fe3+不能大量共存是由于2I－＋2Fe3+=I2＋2Fe2+。

②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NO3－和I－在中性或碱性溶液中可以共存，但在有大量H+存在情况下则不能共存；SO32－和S2－在碱性条件下也可以共存，但在酸性条件下则由于发生2S2－＋SO32－＋6H+＝3S↓＋3H2O反应不能共存。

(3)发生双水解反应

弱碱阳离子与弱酸阴离子间因发生双水解反应，故它们不能共存，如Al3+与CO32-、SO32-、HCO3-、HSO3-、HS-、AlO2-不共存；AlO2-与Fe3+、Fe2+、Zn2+、Cu2+、Ag+、NH4+不共存；SiO32-与NH4+不共存。Al3＋和HCO3－、CO32-、HSO3-、SO32-、S2-、HS-、AlO2-；Fe3＋和HCO3－、CO32-、AlO2- 、HSO3-、SO32-；AlO2-与Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、NH4+、Al3+等，因为双水解反应而不能大量共存。

(4)发生络合反应

若离子间发生络合反应生成络离子，则这些离子不能共存。如Fe3+与SCN-不共存；Ag+与NH3·H2O分子不共存；Ag+与CN-不共存。中学化学中还应注意少数离子可形成络离子而不能大量共存的情况。如Fe3+和SCN－、C6H5O－，除此之外，Fe3+、Fe2+、Cu2+、Ag+可与SCN-、CN-、NH3之间形成络离子。由于发生Fe3+＋SCN－[Fe(SCN)]2+等络合反应而不能大量共存。

4．三特

离子间在同一溶液中能否大量共存，除上述普遍规律外，还有以下三种特殊情况：

(1)由于水解和电离的相互影响而不能大量共存。AlO2-与HCO3-虽然均属于弱酸根离子，水溶液因水解呈碱性，但H3AlO3的酸性太弱，AlO2-的水解能力太强，含有AlO2-的水溶液中[OH-]较大，能直接与HCO3-作用生成Al(OH)3沉淀和CO32-。故AlO2-与HCO3-不能共存于同一溶液中。

与其类似的还有AlO2-与HSO3-、HS-、H2PO4-、HPO42-等。

(2)具有氧化性的某些含氧酸根离子(如NO3-)若不是在酸性溶液中，则能与某些还原性较强的离子(如S2-、I-、Fe2+等)共存。因为这些含氧酸根离子只有在酸性条件下才能表现出强氧化性。又如：MnO4-在碱性条件下能氧化SO32-、S2O32-、S2-、I-，但不能氧化Cl-、Br-；在酸性条件下，MnO4-的氧化性很强，常温下就能氧化Cl-、Br-。

(3)水解能力弱的弱碱阳离子与弱酸根离子(如Mg2+与HCO3-、Mg2+与HSO3-等)，可以不考虑它们之间的双水解，能共存于同一溶液中。

二、常见题型

例1．某无色透明的溶液中，下列各组离子能大量共存的是( )

A．H+、Cl－、Ba2+、CO32－

B．Ag+、I－、K+、NO3－

C．K+、OH－、Cl－、Na+

D．Fe3+、Cl－、NO3－、Na+

解析: 正确选项应满足无色透明、能大量共存两个条件。答案为C项。

例2．（2005年全国高考理综试题?河南等省卷）在pH=1的溶液中，可以大量共存的离子是( )

A．K+、Na+、SO42－、S2O32－

B．NH4+、Mg2+、SO42－、Cl－

C．Na+、K+、HCO3－、Cl－

D．K+、Na+、AlO2－、NO3－

解析: 正确选项应满足pH=1(有H+存在)、可以大量共存两个条件。答案为B项。

例3．（2005年江苏高考化学试题）某溶液既能溶解AI(OH)3，又能溶解H2SiO3，在该溶液中可以大量共存的离子组是（）

A．K+、Na+、HCO3－、NO3－

B．Na+、SO42－、Cl－、ClO－

C．H+、Mg2+、SO42－、NO3－

D．Ag+、K+、NO3－、Na+

解析: 正确选项应满足溶液既能溶解AI(OH)3又能溶解H2SiO3 (有OH－存在)、可以大量共存两个条件，只有B项符合题意。

例4．（2003年广东高考化学试题）若溶液中由水电离产生的c(OH－)＝1×10－14 mol·L－1，满足此条件的溶液中一定可以大量共存的离子组是（）

A．Al3+、Na+、NO3－、Cl－