高中化学离子共存问题.doc

【化学 离子共存问题】
(一)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
Cu2+、Fe3+等不能与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-、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。
　(二)、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。
(三)、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。
(四)、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。

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-
　　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”。
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。 （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。
　　 三、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

【练习】（高三同学可练习秒杀此题型）
1．某无色透明的溶液，在pH＝0和pH＝14的条件下都能大量共存的是（　）
　 A．Fe2+、K+、SO42－、NO3－　　　 B．Mg2+、NH4＋、SO42－、Cl－
　 C．Na+、K+、SO42－、NO3－　　　 D．Ba2+、Na+、MnO4－、SO42－
2．下列澄清透明的溶液中，可能大量共存的离子组是
A．[Ag(NH3)2]+、K+、OH－、NO3－ B．Fe3+、NH4+、Cl－、I－
C．H+、Al3+、SO42－、F－ D．NH4+、Na+、Cu2+、Cl－
3．下列离子在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存的是（）
A．H3O＋、NO3－、Fe2+、Na+B．Ag+、NO3－、Cl－、K+
C．K+、Ba2+、OH－、SO42－D．Cu2+、NH4+、Br－、OH－
4．某溶液中加入铝粉有氢气产生，该溶液中一定可以大量共存的离子组是（）
A．Na+、NO3－、Cl－、SO42－B．Na+、K+、Ba2+、HCO3－
C．Fe3+、H+、SO42－、Cl－ D．Na+、K+、Cl－、SO42－
5．常温下，由水电离生成的c(H+)=10－12 mol·L－1的某溶液中，一定不能大量共存的离子组是（）
A．Na+、Fe3+、NO3－、SO42－ B．K+、AlO2－、CO32－、Cl－
C．Na+、K+、Cl－、HSO3－ D．Na+、CH3COO－、C6H5O－、OH－
6．在室温下，某无色透明溶液中由水电离出来的H+和OH－浓度的乘积为1×10－24，则此溶液中可能大量共存的离子组为
A．HCO3－、Al3＋、Na＋、SO42－B．I－、NO3－、K＋、NH4＋
C．Cu2＋、Cl－、SO42－、K＋D．SiO32－、SO32－、Na＋、Cl－
7．室温下，在强酸性和强碱性溶液中都不能大量共存的离子组是
A．NH4+、Cu2+、Cl－、NO3－ B．K+、Na+、SO32－、S2－
C．K+、Na+、AlO2－、SO42－ D．Ba2+、Fe2+、NO3－、Br－
8．下列各组离子在碱性条件下可以大量共存，而在强酸性条件下不能大量其存的是
A．Ca2+、Fe3+、NO3－、Cl－ B．K+、Mg2+、HCO3－、SO42－
C．Na+、K+、S2－、SO32－ D．Ba2+、Na+、I一、NO3－
9．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c(H＋)＝10—13 mol/L的溶液中：NH4＋、Al3＋、SO42—、NO3—
D．在pH＝1的溶液中：K＋、Fe2＋、Cl—、NO3—
10．下列各组无色溶液的离子组在pH=l时能大量共存的是
A．NH4+、C1－、Mg2+、SO42－B．A13+、Cu2+、SO42－、C1－
C．Ba2+、K+、NO3－、OH－ D．Ca2+、Na+、C1－、A1O2－
11．下列各种情况下，溶液中可能大量存在的离子组是
A．使pH试纸呈红色的溶液中：I－、Cl－、NO3－、Na+
B．澄清透明的无色溶液中：K+、Mg2+、NO3－、MnO4－
C．在c(H+)／c(OH－)=1×1013的溶液中：NH4+、Ca2+、C1－、K+
D．含有较多的Al3+的溶液中：K+、Ca2+、ClO－、Cl－
12．在给定的四种溶液中，各离子能大量共存的是
A．滴加石蕊试液显红色的溶液：Fe3+、NH4+、Cl－、I－
B．能使pH试纸变为蓝色的溶液：Na+、CO32－、NO3－、SO32－
C．含有大量H+的无色溶液：Na＋、Fe3＋、NO3－、MnO4－
D．所含溶质为NaNO3的溶液：K+、HSO4－、C1－、S2－
13．常温下，下列各组离子在指定环境下能大量共存的是
A．pH＝l的溶液中：Na＋、K＋、SO32－、MnO4－
B．pH＝7的溶液中：Na＋、A13＋、Cl－、SO42－
C．pH＞12的溶液中：Na＋、K＋、SO42－、AlO2－
D．pH＝0的溶液中：Na＋、K＋、NO3－、ClO－
14．某无色溶液与NH4HCO3作用能产生气体(可加热)，此溶液中可能大量共存的离子组是
A． Mg2＋、H＋、Zn2＋、SOB．Na＋、Ba2＋、OH、SO
C．MnO、K＋、H+、SOD．K＋、NO、OH－、Na＋
15．某溶液能使红色的石蕊试纸先变蓝色后褪色，则该溶液中可能大量共存的离子组是
A．K+、I—、AlO2—、MnO4— B．Na+、S2—、NO3—、SO42—
C．Al3+、NH4+、NO3—、F— D．K+、Cl—、ClO—、CO32—
16．用pH大小表示溶液的酸碱性相对强弱有许多不足之处。因此，荷兰科学家HenkVan Lubeck引入了酸度(AG)的概念，即把电解质溶液中的酸度定义为c(H+)与c(OH一)比值的对数，酸度的计算公式表示为AG=lg [c(H+)/c(OH)]。常温下，在AG=1的溶液中能大量共存的离子是。
A．Ca2+、K+、Cl－、NO3－ B．NH4+、Fe3+、I一、SO42－
C．Na+ 、K+、ClO－、S2－D．Na+、S2O32－、AlO2—、K+
17．下列各组离子能大量共存，当溶液中c(H+)=10－1mol/L时，有气体产生；而当溶液中c(H+)=10－13mol/L时，又能生成沉淀。该组离子可能是
A．Na＋、Cu2+、NO3－、CO32－ B．Ba2＋、K＋、Cl－、HCO3—
C．Fe2+、Na＋、SO42－、NO3－ D．Mg2+、NH4+、SO42－、Cl—
18．在pH=1的溶液中，大量存在着的阳离子是NH4+、Mg2+、Al3+、Fe2+，则溶液中还可能大量存在的阴离子是
A．Cl— B．ClO— C．HCO3— D．NO3—
19．已知pH=1的某溶液中存在较多的Ba2+、NO3－，则该溶液中还可能大量存在的离子组是
A．Fe3+、F－、Cl－ B．Mg2+、SO42－、Br－
C．Mg2+、Cl－、Fe2+ D．Na+、NH4+、Cu2+
20．向某溶液里加入过量的氨水或过量的氢氧化钠溶液，均有沉淀产生；若加入铁粉或铜粉，溶液的质量都增加，则该溶液里一定含有下列离子中的
A．Al3+ B．Fe2+ C．Fe3+ D．Cu2+
21．下列各组离子能大量共存于同一溶液中，且加入少量NaOH溶液或适量稀H2SO4时，都能产生沉淀的是
A．Ba2+、Mg2+、NO3－、CO32－ B．Na+、Al3+、Cl－、AlO2－
C．Ca2+、K+、Cl－、HCO3－ D．NH4+、Fe3+、Ba2+、Cl－
22．某溶液中含有CH3COO－、SO42－、SO32－、HCO3－、CO32－等五种离子。将过量的Na2O2固体加入其中后，仍能大量存在的离子是
A．CH3COO－、SO42－、HCO3－B．SO42－、SO32－、CO32－
C．SO32－、HCO3－、SO42－D．CH3COO－、SO42－、CO32－
23．某溶液中可能含有I－、NH4＋、Cu2+、SO32－，向该溶液中加入少量溴水，溶液仍为无色，则下列关于该溶液组成的判断正确的是
①肯定不含I－②肯定不含Cu2+③肯定含SO32－④可能含I－
A．①② B．①②③ C．①③ D．②③④
24．下列各组离子中能在水溶液中大量共存，且溶液显酸性的是（　）
　 A．、、、　 B．、、、
　 C．、、、　　　 D．、、、
25．将下列离子：Al3+、Na+、K+、NO3－、OH－、S2－、MnO4－、H+、Fe3+、NH4+、AlO2－、CO32－分成A、B两组，每组中都含有六种离子（不少于两种阳离子和两种阴离子），且都能大量共存于溶液中，则A组含有的离子是，B组含有的离子是。
参考答案
1．C 2．AD 3．A 4．D 5．C 6．D 7．D 8．CD 9．B 10．A 11．C 12．B
13．C 14．AD 15．D 16．A 17．BC 18．A 19．D 20．C 21．CD 22．D 23．D 24．D
25．H+、Al3+、Fe3+、NH4+、NO3－、MnO4－ Na+、K+、OH－、S2－、AlO2－、CO32－