离子不能大量共存的判断依据1生成气体不能大量共存如:硫离子,硫酸根离子,亚硫酸根离子,亚硫酸氢根,碳酸根,碳酸氢根等离子都能和氢离子反应生成气体,故均不能和氢离子大量共存;而铵根和氢氧根易产生氨气,故二者也不能大量共存。
2 生成沉淀不能大量共存溶解性表中不溶或微溶物质的阴阳离子不能大量共存。
如:a 氢氧根和铁离子,亚铁离子,铜离子,锌离子,铝离子,镁离子,银离子,汞离子易发生难容的氢氧化物或氧化物而不能大量共存。
b 硫离子和亚铁离子,锌离子,铜离子,汞离子,银离子等易结合成难容的硫化物沉淀,不能共存c 银离子和氯离子,溴离子,碘离子会形成卤化银沉淀,不能共存。
d 镁离子,钙离子,钡离子,铅离子易和碳酸根,亚硫酸根,硫酸根,磷酸根生成难溶盐(硫酸镁除外)而不能共存;钙离子与氟离子,四氧化二镉不能共存;镁离子,钙离子与C17H35COO- 不能共存;镁离子,钙离子,钡离子与磷酸氢根等不能大量共存。
e 氢离子与硅酸根,硫代硫酸根,偏铝酸易发生沉淀不能共存。
f 两种离子相遇能结合生成微溶物时,也不能大量共存。
如:钙离子与氢氧根离子,硫酸根;银离子与硫酸根;铅离子与氯离子;镁离子与碳酸根离子,亚硫酸根离子;汞离子与硫酸根离子等均不能大量共存。
3 生成难电离物质不能大量共存如:氢离子与氢氧根离子,氟离子,次氯酸根,碳酸根,硫离子,硫氢根离子,亚硫酸根离子,偏铝酸根离子,磷酸根,氢青根,硫青根,醋酸根,甲酸根,四氧化二镉等易结合成难电离弱电解质,因而不能大量共存。
4 发生双水解反应不能大量共存溶解性表中“—"符号对应的阴离子和阳离子绝大多数因发生双水解而不能大量共存。
因弱碱的阳离子水解呈酸性,弱酸阴离子水解呈碱性,两类离子在溶液中相遇因中和反应促进双水解强烈进行或不能共存。
如:铝离子与碳酸根,碳酸氢根,硫离子,硫氢根,偏铝酸根;铁离子与碳酸根,碳酸氢根,硫离子(注意铁离子溶液中滴加硫离子主要反应为氧化还原);铵根与硅酸根均因双水解而不能共存。
5 发生络合反应而不能大量共存如:铁离子与硫青根;银离子与氢青根;铝离子与氟离子;铁离子与酚基等均因结合形成稳定的络离子(难电离),而不能大量共存。
银离子遇氨水不能大量共存,会生成氢氧化银,氧化银或氢氧化二铵和银。
6 发生氧化还原反应不能大量共存常见的有(尤其在酸性条件下)a 铁离子与碘离子,硫离子,硫氢根离子,亚硫酸根离子不共存。
b 亚铁离子与氢离子,硝酸根离子不共存(亚铁离子与硝酸根离子共存)。
c 高锰酸根与碘离子,硫离子,硫氢根离子,亚铁离子,亚硫酸根离子,硫代硫酸根离子,四氧化二镉离子,甲酸根离子等不共存;若在酸性条件下也不能与氯离子共存。
d 次氯酸根离子具有强氧化性,不能与碘离子,硫离子,硫氢根离子,亚铁离子,亚硫酸根离子硫代硫酸根离子,四氧化二镉离子,甲酸根离子等还原性离子共存。
在酸性条件下也不能与氯离子共存。
e 硝酸根离子,在酸性条件下与碘离子,硫离子,硫氢根离子,亚硫酸根离子等不共存。
f 在酸性条件下,硫离子与亚硫酸根离子不共存,但非酸性溶液可以大量共存。
g 硫代硫酸根离子与氢离子不能大量共存(会发生岐化反应生成H2S2O3)7 弱酸的酸式酸根在酸性条件或碱性条件下均不能大量共存。
如:碳酸氢根离子,硫氢根离子,亚硫酸氢根离子,磷酸二氢根离子,磷酸氢根离子等均不能在酸性条件下共存也不能在碱性条件共存。
8 发生络离子转为难溶物质的反应不能大量共存。
如:氢氧化二铵和银离子与碘离子不能共存,发生碘化银黄色沉淀和氨气;9 其它一些上面未列出的特例微酸性的磷酸二氢根离子与碱性的磷酸根离子不能大量共存,否则二者将反应生成磷酸氢根离子。
偏铝酸根离子与碳酸氢根离子,偏铝酸根离子与亚硫酸氢根离子不能共存,因为虽然都是弱酸根离子水溶液显碱性,但是偏铝酸太弱,偏铝酸根的水解能力太强,含偏铝酸的水溶液氢氧根离子较多与碳酸氢根离子,亚硫酸氢根离子作用生成氢氧化铝沉淀和碳酸根离子,亚硫酸根离子。
10 要注意题干中的隐蔽条件题干中告知离子无色,应排除有色离子如:铁利埃(棕黄色),亚铁离子(浅绿),铜离子(蓝色),高锰酸根(紫色),Fe(SCN)x(红色),酚类与铁离子的化合物;题干中告知酸性(如可用pH=10 ,氢离子浓度为1 mol/L,由水提供的氢离子浓度为10 的负四次方等暗示),碱性(如可用pH=14 或氢氧根离子浓度为0.1mol/L,由水提供的氢离子浓度为10 的负十四次方等暗示)要注意在各组离子中加进去氢离子或氢氧根离子离子能否共存的原因与判断方法判断离子能否大量共存实际上就是判断离子之间能否反应,只要离子间相互反应,那么就不能大量共存。
一、常见的离子不能大量共存的原因:(1)发生复分解反应生成难溶物、挥发性物质和难电离物质时不能大量共存。
如:① 若阴阳离子能相互结合生成难溶物或微容物性盐,就不能大量共存。
如常见的Ba2+、Ca2+与CO32-、SO32-、SO42-、PO43-、SiO32-等;再如常见的Ag+与Cl-、Br-、I-、PO43-、CO32-、SO42-、S2-等。
② 弱碱的阳离子不能与OH-大量共存。
如常见的Fe2+、Fe3+、Cu2+、NH4+、Ag+、Mg2+、Al3+、Zn2+等与OH-不能大量共存。
③ 弱酸根阴离子不能与H+大量共存。
如常见的CH3COO-、F-、CO32-、SO32-、S2-、PO43-等与H+不能大量共存。
④弱酸的酸式阴离子与H+或OH-均不能大量共存。
如常见的HCO3-、HSO3-、HS-、H2PO4-、HPO42-等既不能与H+大量共存也不能与OH-大量共存。
(2)若离子间能发生氧化还原反应,也不能大量共存。
如:① 在酸性条件下,MnO4-具有较强的氧化性,与常见的Cl-、Br-、I-、S2-等能发生氧化还原反应,而不能大量共存;同样,NO3-在酸性条件下也具有较强的氧化性,与Br-、I-、S2-、Fe2+、SO32-等不能大量共存。
② 在中性条件下,NO3-与I-、Fe2+等可以大量共存。
③ 无论是在酸性或碱性条件下,ClO-都具有氧化性,与常见的还原性离子如I-、Fe2+、S2-、SO32-等均不能大量共存。
(3)若阴、阳离子间发生“双水解”反应,有的促进反应进行,不能大量共存。
常见的能发生“双水解”反应离子归纳如下:① Al3+与HS-、S-、CO32-、HCO3-、AlO2-、SiO32-、ClO-等;② Fe3+与CO32-、HCO3-、AlO2-、ClO-等;③ NH4+与AlO2-、SiO32-等;发生“双水解”反应时,由于水解彻底,可用“===”连接反应物和产物,水解生成的难容物或挥发性物质要加沉淀符号“↓”或气体反符号“↑”。
例如FeCl3与NaHCO3溶液混合的离子反应方程式为:Fe3++ 3HCO3-=== Fe(OH)3↓+ 3CO2↑,该类反应要注意电荷守恒。
④ NH4+与CH3COO-、CO32+,Mg2+与HCO3-等组合中,虽然两种离子都能水解且相互促进,但总的水解程度很小,它们在溶液中可以大量共存,但加热就不能了。
(4)若离子间能形成络合物,那么就不能大量共存。
如Fe3+与SCN之间就非常容易络合,因而不能大量共存。
(5)不能在中性溶液中大量存在的离子,如Al3+、Fe3+、Cu2+等弱碱性阳离子,其本性是使溶液呈酸性,它们不能在中性溶液中大量存在;ClO-、CO32-、PO43-等弱酸根阴离子,其本性是使溶液显碱性,它们不能在中性溶液中大量存在。
二、离子共存的判断方法:所谓的几种离子在同一溶液中能否共存,就是指离子之间不发生任何的反应,解决这类问题,一定要注意题目中的前提条件,现归纳如下:(1)要看清题目的问法,如“能大量共存”、“不能大量共存”还是“可能大量共存”等等。
(2)弄清题目的限定条件,如:① 限定溶液的颜色,若题目限定是无色透明的,则一定没有Fe2+(浅绿色)、Fe3+(棕黄色)、Cu2+(蓝色)、MnO4-(紫色)等离子;还要注意“透明”不是“无色”。
② 限定溶液酸碱性,a.“在强酸性(或pH=1)溶液中”,就是含有大量的H+,应把H+考虑在内,OH-及弱酸根离子都不能大量共存。
b.“在强碱性(或pH=14)溶液中”,就是含有大量的OH-,应把OH-考虑在内,H+及弱碱阳离子都不能大量共存。
c.“在由水电离出c(H+)=1×10-10mol/L的溶液中,或在由水电离出c(OH-)=1×10-10 mol/L的溶液中”能大量共存的,就是说在酸或碱性条件下均能大量共存的离子组;d.“在与Al反应能产生H2的溶液中”,其实就是说在酸或碱性条件下的溶液中(硝酸除外);e.“能溶解Al2O3或Al(OH)3的溶液”,就是含有大量的H+或OH-的溶液,其实就是说在强酸或强碱性条件下的溶液中;f. “在中性溶液中”,不能在中性溶液中大量存在的离子,如Al3+、Fe3+、Cu2+等弱碱性阳离子,其本性是使溶液呈酸性,它们不能在中性溶液中大量存在;ClO-、CO32-、PO43-等弱酸根阴离子,其本性是使溶液显碱性,它们不能在中性溶液中大量存在。
③ 限定反应类型“因氧化还原反应……”,即只考虑离子间的氧化还原反应;④限定溶液中已存在的离子如“溶液中已存在Fe3+、Cl-”,则OH-、SCN-、Ag+等离子不能大量共存。
三、链接高考【例题1】(2011江苏高考4)常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是A. 1.0mol·L-1的KNO3溶液:H+、Fe2+、Cl-、SO42-B. 甲基橙呈红色的溶液:NH4+、Ba2+、AlO2-、Cl-C. pH=12的溶液:K+、Na+、CH3COO-、Br-D. 与铝反应产生大量氢气的溶液:Na+、K+、CO32-、NO3-解析:本题以溶液中离子共存的方式考查学生对硝酸的氧化性、亚铁离子还原性、甲基橙呈红色水溶液的呈酸性、酸性溶液AlO2-不能在其中共存、与铝反应产生大量氢气有强酸碱性两种可能等相关知识的理解程度,考查学生综合运用所学化学知识解决相关化学问题的能力。
答案:C【例题2】(2011安徽高考8)室温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是A. 饱和氯水中:Cl-、NO3-、Na+、SO32-B. c(H+)=1.0×10-13mol/L溶液中:C6H5O-、K+、SO42-、Br-C. Na2S溶液中:SO42-、 K+、Cl-、Cu2+D. pH=12的溶液中:NO3-、I-、Na+、Al3+解析:饱和氯水具有强氧化性,能将SO32-氧化成SO42-,A中不能大量共存;c(H+)=1.0×10-13mol/L溶液,说明该溶液显碱性,因此可以大量共存;S2-和Cu2+可以结合生成难溶性CuS沉淀,所以不能大量共存;pH=12的溶液,说明该溶液显碱性,而Al3+与碱不能大量共存。