离子反应、离子共存问题能力透析 - 四川省仁寿一中南校区

离子反应、离子共存问题能力透析

(四川省仁寿县第一中学夏俊清 620500)

关键词: 离子反应、离子共存, 深度和广度,技巧和能力

溶液中的离子共存问题综合性较高，有些同学不清楚哪些离子之间能发生反应，哪些离子之间不会发生反应，易出现错误。近年来离子反应、离子不能大量共存的考查不仅在向深度和广度在进行，而且着重技巧和能力的考查.因此在复习中除要将基本问题弄清处外，还特别要注意题中隐含的不易察觉的信息。

离子不能大量共存的情况：

（1）同一溶液中若离子间符合下列任意一个条件就会发生离子反应，离子间便不能共存：

①结合生成难溶物质的离子不能大量共存，如Ag⁺ 与Cl^-等；

②结合生成弱电解的离子不能大量共存，如H⁺ 与CH₃COO^-等；

③结合生成气体的离子不能大量共存，如H⁺ 与S^2-等；

④发生氧化还原反应的离子不能大量共存，氧化性离子（如Fe³⁺、ClO^-、MnO₄^-、NO₃^-等）与还原性离子（如S^2-、I^-、SO₃^2-、Fe²⁺等）

⑤发生双水解彻底的离子不能大量共存，如Al³⁺和S^2-等；

⑥弱酸的酸式酸根离子不能与H⁺、OH^- 共存，如 HCO₃^-和 H⁺、 OH^- 及 HSO₃^- 和H⁺ 、 OH^-等；

⑦结合生成络合物的离子不能大量共存：如Fe³⁺于SCN^-;

（2）附加隐含条件的情况：

①溶液为无色透明时，则溶液中肯定没有有色离子。常见有色离子是：

Fe²⁺（浅绿色）、 Fe³⁺（棕黄色）、Cu²⁺（蓝色）、MnO₄^-（紫色）等；

②在题目中指出酸性溶液或碱性溶液，应在各待选答案中加入H⁺或 OH^-考虑。

解决办法：

离子共存问题是久考不衰的题型。复习中要注意总结：

（1）常见的不溶物有哪些？（2）常见弱电解质有哪些？

（3）常见的气体有哪些？（4）氧化性离子有哪些？

（5）还原性离子有哪些？（6）易发生双水解的阳离子有哪些？

（7）易发生双水解的阴离子有哪些？（8）有色离子有哪些？

下面重点讨论几种组合情况：

一、对“H⁺+Fe²^＋+NO₃^-”组合及其综合考查：

例 1．有一澄清透明溶液，只可能含有大量H⁺、Fe³^＋、Fe²^＋、Al³^＋、AlO₂^－、CO₃²^－、NO₃^－七种离子中的几种，向溶液中逐滴加入一定量1mol/L的NaOH溶液的过程中，开始没有沉淀，而后有沉淀，沉淀达最大量后继续滴加NaOH溶液沉淀部分消失．下列判断正确的是（）

A．一定不含Fe³⁺和Fe²⁺B．一定含有Al³⁺，Fe³⁺、Fe²⁺至少含有一种或两种皆有

C．溶液可能含有NO₃^－D．一定含有Fe³⁺，但一定不含Fe²⁺

解析：“逐滴加入一定量1mol/L的NaOH溶液的过程中，开始没有沉淀”，说明溶液中存在H⁺，则没有AlO₂^－、CO₃²^－；“后有沉淀，沉淀达最大量后继续滴加NaOH溶液沉淀部分消失”说明有Al³^＋；现在阴离子只有NO₃^－，所NO₃^－一定有，就没有Fe²⁺，因为4H⁺+3Fe²^＋+NO₃^-=3 Fe³⁺+ NO↑+2H₂O”“沉淀部分消失”说明有Fe³⁺。答案：D

练习：1,某种溶液仅含下表离子中的5种（不考虑水的电离与离子水解），且各种离子的物质的量均为1mol

阳离子	K⁺ Ba²⁺ Fe²⁺ Al³⁺ Fe³⁺ Mg²⁺
阴离子	OH^- HCO₃^- CO₃^2- Cl^- NO₃^- SO₄^2-

若向原溶液中加入足量的盐酸，有无色气体生成。经分析反应后溶液中阴离子的种类没有变化。

（1）溶液中______（填“一定”、“一定不”、或“可能”）含有HCO₃^-或CO₃^2-，理由是_______;

（2）原溶液中所含的阴离子为_________阳离子为____________;

（3）向原溶液中加入足量的盐酸，有无色气体生成的离子反应方程式_____________;

（4）若向原溶液中加入足量的氢氧化钠溶液。充分反应后将沉淀过滤、洗涤、干燥灼烧至恒重，得到固体质量为_______________克。

答案：（1）一定不 HCO₃^–与CO₃^2-均可与盐酸反应生成二氧化碳，造成阴离子种类有所变化；（2）Cl^- 、NO₃^- 、SO₄^2-；Fe²⁺ 、 Mg²⁺（3）4H^++3Fe²^＋+NO₃^-=3 Fe³⁺+ NO↑+2H₂O”（4）120g.

二、对“NO₂^-+ H⁺”组合及其综合考查：

反应生成的HNO₂，它不稳定易分解为NO、NO₂、H₂O

例2．某钠盐溶液中可能含有NO₂^-、SO₄^2-、SO₃^2-、CO₃^2-、Cl^-、I^-等阴离子。某同学取5份此溶液样品，分别进行了如下实验：

① 用pH计测得溶液pH大于7

②加入盐酸，产生有色刺激性气体

③加入硝酸酸化的AgNO₃溶液产生白色沉淀，且放出有色刺激性气体

④加足量BaCl₂溶液，产生白色沉淀，该沉淀溶于稀硝酸且放出气体，将气体通入品红溶液，溶液不褪色。

⑤加足量BaCl₂溶液，产生白色沉淀，在滤液中加入酸化的(NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液，再滴加KSCN溶液，显红色。该同学最终确定在上述六种离子中共含NO₂^-、CO₃^2-、Cl^-三种阴离子。

请分析，该同学只需要完成上述哪几个实验，即可得出此结论。

A． ①②④⑤ B．③④ C．③④⑤ D．②③⑤

解析：由①可知溶液中可能存在NO₂^-、SO₃^2-、CO₃^2-三弱根中的一种或两种或三种；由②产生“有色”刺激性气体，则存在NO₂^-；由③可知有NO₂^-、Cl^-；由④有CO₃^2-；由⑤存在有氧化性的离子即NO₂^-。所以由③和④即可确定。答案B：

三、对“Cu+H

" alt="高考资源网(ks5u.com),中国最大的高考网站,您身边的高考专家。" v:shapes="_x0000_i1025">+NO

" alt="高考资源网(ks5u.com),中国最大的高考网站,您身边的高考专家。" v:shapes="_x0000_i1026">”组合及其综合考查：

例3、现有五种可溶性物质A,B,C,D,E,它们所含的阴、阳离子互不相同，分别含有五种阳离子Na⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺和五种阴离子Cl^-、OH^-、NO₃^-、CO₃^2-、X中的一种。

(1)某同学通过比较分析，认为无需检验就可判断其中必有的两种物质是和____________ （填化学式）。

(2)为了确定X, 现将(1)中的两种物质记为A和B，当C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体；当C与A的溶液混合时产生棕灰色沉淀，向该沉淀中滴人稀HNO₃，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解。则：

①X为（填字母代号）。A.SO₃^2-B.SO₄^2- C.CH₃COO^- D.SiO₃^2-

②A中的化学键类型为_____________________________ 。

③B的水溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序为______________________ （用离子符号表示）。

(3)将Cu投人到装有D溶液的试管中，Cu不溶解；再滴加稀H₂SO₄，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现。则物质D一定含有上述离子中的（填相应的离子符号）。有关反应的离子方程式为：。

解析：（1）OH^- 能和Na⁺、Ba²⁺组成可溶的NaOH和 Ba(OH)₂而CO₃^2-只能和Na⁺组成Na₂CO₃，又阴、阳离子互不相同，所以两种物质是Ba(OH)₂和Na₂CO₃；

（2）“C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体”；说明 C中含有Fe³⁺，无色无味气体只能来自CO₃^2-，所以B是Na₂CO₃，A是Ba(OH)₂；“当C与A的溶液混合时产生棕灰色沉淀，向该沉淀中滴人稀HNO₃，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解”。说明有SO₄^2-,Fe³⁺与SO₃^2-不共存;

（3）“管口”附近有红棕色气体出现，说明先产生NO，后与空气中的氧气反应生成红棕色的NO₂，所以有NO

" alt="高考资源网(ks5u.com),中国最大的高考网站,您身边的高考专家。" v:shapes="_x0000_i1027">；

答案：（1）Na₂CO₃和Ba(OH)₂

(2) ① B

②离子键、（极性）共价键

③

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(3)NO

" alt="高考资源网(ks5u.com),中国最大的高考网站,您身边的高考专家。" v:shapes="_x0000_i1029"> 3Cu+8H

" alt="高考资源网(ks5u.com),中国最大的高考网站,您身边的高考专家。" v:shapes="_x0000_i1030">+2NO

" alt="高考资源网(ks5u.com),中国最大的高考网站,您身边的高考专家。" v:shapes="_x0000_i1031">=3Cu

" alt="高考资源网(ks5u.com),中国最大的高考网站,您身边的高考专家。" v:shapes="_x0000_i1032">+2NO↑+4H

" alt="高考资源网(ks5u.com),中国最大的高考网站,您身边的高考专家。" v:shapes="_x0000_i1033">O

四、对“Fe³⁺、Cu²⁺ 、NO₃^－等氧化性离子与I^－等还原性离子的组合”及其综合考查：

例4、由几种盐溶于水中形成的一瓶澄清的溶液，其中可能含有NH₄⁺、Na⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Cl^－、Br^－、I^－、NO₃^－、CO₃²^－、SO₃²^－、SO₄²^－中的几种。取该溶液进行以下实验：

（1）用pH试纸检验，pH试纸呈红色。排除离子的存在。

（2）取出部分溶液，加入少量CCl₄及几滴新制氯水，经振荡CCl₄层呈紫红色。排除

离子存在。

（3）另取部分溶液，逐渐向其中加入NaOH溶液，使溶液从酸性逐渐变为碱性，在滴加过程中和滴加完毕后，均无沉淀产生。则可排除离子的存在。

（4）另取部分上述碱性溶液，向其中加入Na₂CO₃溶液，有白色沉淀生成。证明

离子存在，又排除离子存在。

（5）根据上述实验事实能否确定NH₄⁺是否存在，若能，请简述理由，若不能，请简述检验它的方法　　　　　　　　　　　　　　　　。

（6）原溶液一定存在的离子有，不能确定的离子有　　　　　　　　。

解析：由（1）溶液呈酸性，排除CO₃²^－、SO₃²^－；由（2）说明有I^－存在，排除NO₃^－、Fe³⁺、Cu²⁺，因为2I^－+2Fe³⁺==I₂+2Fe²⁺ 、2 Cu²⁺+4I^-==I₂+2CuI↓、6I^－+2NO₃^－+8H⁺=3I₂+2NO↑+4H₂O由（3）加入NaOH溶液，使溶液从酸性逐渐变为碱性，在滴加过程中和滴加完毕后，均无沉淀产生。则可排除Mg²⁺、Al³⁺、Cu²⁺离子的存在。由（4）可知有Ba²⁺存在，则无SO₄²^－；由（5）因为溶液呈酸性，所以一定存在强酸弱碱盐，即一定存在NH₄⁺。

答案：（1）CO₃²^－、SO₃²^－

（2）NO₃^－、Fe³⁺、Cu²⁺

（3）Mg²⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Fe³⁺（也可不写Fe³⁺）

（4）Ba²⁺ SO₄²^－

（5）能确定存在NH₄⁺，因为溶液呈酸性，所以一定存在强酸弱碱盐，即一定存在NH₄⁺

（6）NH₄⁺、Ba²⁺、I^- Na⁺、Cl^-、Br^-

五、对“S^2-+SO₃^2-+H⁺”组合及其综合考查:

例5、某无色溶液，其中有可能存在的离子如下：Na^＋、Ag^＋、Ba²^＋、Al³^＋、AlO₂^－、S²^－、

CO₃²^－、SO₃²^－、SO₄²^－。现取该溶液进行有关实验，实验结果如下所示：

" v:shapes="_x0000_s1026">

⑴沉淀甲是，生成甲的离子反应方程式为。

⑵沉淀乙是，生成沉淀乙的离子反应方程式为。

⑶沉淀丙是，用化学实验来确定其成分，方法为。

⑷气体甲的成分有哪几种可能？。

⑸综合上述信息，可以肯定存在的离子。

解析:(1) 无色溶液中加入过量的HBr产生了淡黄色沉淀甲,在中学阶段淡黄色物质有S、AgBr、Na₂O₂等几种；如有AgBr，则排除S²^－、CO₃²^－、SO₃²^－、SO₄²^－等几种，而又要产生气体甲，这是不可能的，所以排除AgBr，而Na₂O₂在溶液中不存在。所以只能是S单质，则一定发生：2S^2-+SO₃^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O, 所以有S^2-、SO₃^2-，则排除Ag^＋、Ba²^＋、Al³^＋（2）溶液甲中加入过量NH₄HCO₃产生由白色沉淀乙，白色沉淀乙只能是Al(OH)₃ ，所以有AlO₂^－;(3)在加入过量的Ba(OH)₂生成白色沉淀丙，HCO₃^_+OH^-=CO₃^2-+H₂O，所以沉淀丙是BaCO₃，可能有BaSO₄，取沉淀滴加HCl,看沉淀是否完全溶解。（4）气体甲可能是①H₂S②SO₂③H₂S、CO₂④SO₂、CO₂等几钟；（5）Na^＋、AlO₂^－、S²^－、SO₃²^－。

答案：（1）S，2S^2-+SO₃^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O （2）Al(OH)₃ Al³⁺+3₄HCO₃^-= Al(OH)₃↓+3CO₂↑(3) BaCO₃，可能含有BaSO₄，取沉淀滴加HCl,看沉淀是否完全溶解；（4）气体甲可能是①H₂S②SO₂③H₂S、CO₂④SO₂、CO₂（5）Na^＋、AlO₂^－、S²^－、SO₃²^－。

(此文发表在<理科考试研究>2013 5第62页上)