高中化学必修一你眼中的离子共存(高考化学必备之离子共存问题全解)

高中化学必修一你眼中的离子共存(高考化学必备之离子共存问题全解)(1)

导语:离子共存,实质上就是判断离子间是否发生反应的问题。在高考化学中占有很大的比例,今天小墨老师和大家分享的是“高考化学必备之离子共存问题”建议收藏,背诵。

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01 发生复分解反应

1、有气体产生。

H 与CO32ˉ、HCO3ˉ、SO32ˉ、HSO3ˉ、S2ˉ、HSˉ等不能共存

如CO32-、S2-、HS-、HSO3-、等易挥发的弱酸的酸根与H 不能大量共存,

主要是由于CO32-+2H =CO2↑+H2O、HS-+H =H2S↑。

2、有沉淀生成。

①SO42ˉ与Ba2 、Ca2 、Ag 等不能共存;

②CO32ˉ与Ba2 、Ca2 、Mg2 、Ag 、Cu2 、Zn2 等不能共存;

③S2ˉ与Cu2 、Pb2 、Fe2 、Hg2 、Ag 等不能共存;

④OHˉ与Mg2 、Al3 、Fe2 、Fe3 、Cu2 、Ag 、Zn2 等不能共存;

⑤AlO2ˉ与HCO3ˉ不能大量共存:AlO2ˉ HCO3ˉ H2O=Al(OH)3↓ CO32ˉ

Mg2 不能与SO42-大量共存

主要是由于Ba2 +CO32-=CaCO3↓、Ca2 +SO42-=CaSO4(微溶);

Cu2 、Fe3 等不能与OH-大量共存

也是因为Cu2 +2OH-=Cu(OH)2↓,Fe3 +3OH-=Fe(OH)3↓等。

3、有弱电解质生成。

如OH-、CH3COO-、PO43-、HPO42-、H2PO-等与H 不能大量共存,

主要是由于OH-+H =H2O、CH3COO-+H =CH3COOH;

一些酸式弱酸根不能与OH-大量共存

是因为HCO3-+OH-=CO32-+H2O、

HPO42-+OH-=PO43-+H2O、

NH4 +OH-=NH3·H2O等。

4、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-、C6H5O-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。

这两类离子不能同时存在在同一溶液中,即离子间能发生“双水解”反应。

如3AlO2-+3Al3 +6H2O=4Al(OH)3↓等。

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02 由于发生氧化还原反应,离子不能大量共存

①H 与OHˉ、AlO2ˉ、SiO32ˉ、ClOˉ、Fˉ、PO43ˉ、HPO42ˉ、H2PO4ˉ、CH3COOˉ、C6H5Oˉ等不能大量共存;

②OHˉ与H 、NH4 、HCO3ˉ、HSO3ˉ、HSˉ、H2PO4ˉ、HPO42ˉ等不能大量共存;

若是酸性溶液,所有弱酸根离子和OH-不能大量共存。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。

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。

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。

(1)在酸性条件下

①NO3ˉ与Iˉ、Brˉ、Fe2 、S2ˉ、HSˉ、SO32ˉ、HSO3ˉ等不能共存;

②S2ˉ与SO32ˉ等不能共存;

(碱性条件下可以共存)

③MnO4ˉ与Iˉ、Brˉ、Clˉ、S2ˉ、HSˉ、SO32ˉ、HSO3ˉ、Fe2 等不能共存;

④ClOˉ与Fe2 、Iˉ、S2ˉ、HSˉ、SO32ˉ、HSO3ˉ等不能共存;

(2)Fe2 与S2ˉ、HSˉ、SO32ˉ、HSO3ˉ、Iˉ等不能共存;

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反应不能存在。

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03 由于形成络合离子,离子不能大量共存

(1)Fe3 和SCN-、C6H5O-不能共存;

(2)Ag 与NH4 在碱性条件下不能共存。

如Fe3 与SCN-不共存;Ag 与NH3·H2O分子不共存;Ag 与CN-不共存。

由于Fe3 +SCN- [Fe(SCN)]2 等络合反应而不能大量共存。

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04 能水解的阳离子跟能水解的阴离子在水溶液中不能大量共存。

例:Al3+和HCO3-,Al3+和S2-等

双水解

(1)Al3 与AlO2ˉ、HCO3ˉ、CO32ˉ、HSˉ、S2ˉ、SO32ˉ、HSO3ˉ、SiO32ˉ、ClOˉ、C6H5Oˉ等不能共存;

(2)Fe3 与AlO2ˉ、HCO3ˉ、CO32ˉ、SiO32ˉ、ClOˉ等不能共存;

(3)NH4 与AlO2ˉ、SiO32ˉ等不能共存;

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。

(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。

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05 限制酸性溶液的条件

1. PH=1的溶液

2.使紫色石蕊溶液呈红色

3.使甲基橙呈红色

4.加镁粉放氢气

5.c(oH-)为十的负十四次方

隐含有H-

限制碱性的条件

1.PH=14的溶液

2.使pH变蓝

3.使红色石蕊变蓝

4.酚酞呈红色

5.甲基橙呈黄色

6.c(H )为十的负十四次方隐含有OH-

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可酸可碱的条件

1.水电离c(OH-)或者c(H )浓度为十的负N次方摩尔每升

2.加入铝粉有氢气产生

3.HCO3-离子不能稳定存在的溶液

审题时应注意题中给出的附加条件

①酸性溶液(H+)、碱性溶液(OH-)

“与Al反应能放出H2的某溶液”,

可能是强酸性溶液(其中不可能含NO3ˉ),也可能是强碱溶液。、

由水电离出的H 或OH-=1×10-10mol/L的溶液等。

②有色离子MnO4-,Fe3+,Fe2 ,Cu2+,Fe(SCN)2+。

如:Fe2 (浅绿色)、Fe3 (黄色)、Cu2 (蓝色)、MnO4ˉ(紫红色)、Fe(SCN)2 (血红色)、Fe(C6H5O)63ˉ(紫色等。

③ MnO4-,NO3-等在酸性条件下具有强氧化性。

④S2O32-在酸性条件下发生氧化还原反应:

S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O

⑤ 注意题目要求“大量共存”还是“不能大量共存”。

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06 审题时还应特别注意以下几点:

与酸碱指示剂颜色变化有关的信息。

(1)注意溶液的酸性对离子间发生氧化还原反应的影响。

如:Fe2+与NO3-能共存,但在强酸性条件下(即Fe2+、NO3-、H+相遇)不能共存;

MnO4- 与Cl-在强酸性条件也不能共存;

S2-与SO32-在钠、钾盐时可共存,但在酸性条件下则不能共存。

(2)酸式盐的含氢弱酸根离子不能与强碱(OH-)、强酸(H+)共存。如:

HCO3-+OH-=CO32-+H2O (HCO3-遇碱时进一步电离)

HCO3-+H+=CO2↑+H2O离子共存之三

在溶液中离子共存问题的实质是哪些离子之间不能发生反应。能够发生反应的离子就不能共存,不能够发生反应的离子才可以共存。

(1)离子间能直接结合生成难溶性物质时,则这些离子不能大量共存。如SO42-与Ba2 、Ag ;

OH-与Cu2 、Fe3 、Mg2 、Al3 ;

Ag 与Cl-、Br-、I-、CO32-、SO32-、S2-;

Mg2 、Ba2 、Ca2 与CO32-、SO32-、PO43-;

S2-与Cu2 、Pb2 等不能大量共存。

(2)离子间能结合生成难电离物质时,则这些离子不能大量共存。

如OH-、ClO-、CH3COO-、HPO42-、H2PO4-与H+;

HCO3-、HS-、HSO3—、H2PO4-、HPO42-、H+与OH-等不能大量共存。

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(3)离子间能结合生成挥发性物质时,则这些离子不能大量共存。

如CO32-、SO32-、HCO3-、HSO3-、S2-、HS-与H+;NH4+与OH-等不能大量共存。

(4)离子之间能发生氧化还原反应时,则这些离子不能大量共存。

一般说来,有氧化性的离子(如MnNO4-、ClO-、Fe3 、NO3-等)与有还原性的离子(如S2-、Br-、I-、SO32-、Fe2 等)不能大量共存。

注意以下几种情况:

①在有H+存在时,MnO4-、ClO-、NO3-的氧化性会增强。

②Fe3 与Fe2 可以共存,因为它们之间不存在中间价态。

Fe3 不能氧化Cl-。

③NO3-(有H+时)不能氧化Cl-。

④还应注意题目是否给出溶液的酸碱性,是否给定是在无色溶液中。

1.强酸(HClO4、HI、HBr、HCl、H2SO4、HNO3、H+)可以和强酸的酸根离子共存;但不能与弱酸根离子共存(F-、CO32-、ClO-、S2-、SiO32-等)

2强碱(KOH、NaOH、Ba(OH)2等)OH-与弱碱的阳离子(如Cu2+、NH4+、Al3 等)不能共存。

3弱酸的酸式根离子与H+、OH-都不能共存,如HCO3-、HS-、HSO3-、HPO42-等。但强酸的酸式根离子只与碱不能共存,如HSO4-。

4.相关离子的颜色:MnO4-为紫色;Fe3 为棕黄色;Fe2 为浅绿色;Cu2 为蓝色。

5.电解质溶液中至少有一种阳离子和一种阴离子。

2.强氧化剂和强还原剂不能共存(但Fe3 、Fe2+因没有中间价态可以共存)

常见强氧化剂:硝酸;浓硫酸;MnO4-(H+)溶液;高铁离子(Fe3 );NO3-(H+)溶液;含有ClO-在酸、碱性的溶液中都有强氧化性。

常见强还原剂:I-;Fe2+; 2价硫(如S2-、HS-、H2S); 4价硫(SO2、SO32-、HSO3-)等。

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07 离子共存问题常见的典型问题

1. Al(OH)3有酸式电离和碱式电离:,增加或OH-、Al3 浓度;或者增加H+、AlO2-离子浓度,都可以使平衡朝生成沉淀的方向移动。因此OH-、Al3 ;H 、AlO2-不能共存,但OH-、AlO2-;Al3 、H+可以共存。

2.Fe2 、NO3-可以共存,但有H+时不能共存,因为HNO3具有强氧化性。

3.某溶液与铝反应可以生成氢气,在该溶液中不一定存在与H+或者OH-可以共存的离子。

4.常温下,某溶液中由水电离出的H+为0.01mol/L,则该溶液可能是pH=2或者pH=12的溶液。该溶液为酸性或碱性,有H+或者OH-。

5.某种溶液中有多种阳离子,则阴离子一般有NO3-;

6.酸性条件下 ClO—与Cl—不共存


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