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化学必备之———离子共存问题


原因: 发生复分解反应 1、有气体产生。 H 与 CO3 ˉ、HCO3ˉ、SO3 ˉ、HSO3ˉ、S ˉ、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。 ①SO4 ˉ与 Ba 、Ca 、Ag 等不能共存; ②CO3 ˉ与 Ba 、Ca 、Mg 、Ag 、Cu 、Zn 等不能共存; ③S ˉ与 Cu 、Pb 、Fe 、Hg 、Ag 等不能共存; ④OHˉ与 Mg 、Al 、Fe 、Fe 、Cu 、Ag 、Zn 等不能共存; ⑤AlO2ˉ与 HCO3ˉ不能大量共存:AlO2ˉ+HCO3ˉ+H2O=A l ( O H ) 3 ↓ +CO3 ˉ 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。 (二)、由于发生氧化还原反应,离子不能大量共存 ①H 与 OHˉ、AlO2ˉ、SiO3 ˉ、ClOˉ、Fˉ、PO4 ˉ、HPO4 ˉ、H2PO4ˉ、CH3COOˉ、C6H5Oˉ等不能大量 共存; ②OHˉ与 H 、NH4 、HCO3ˉ、HSO3ˉ、HSˉ、H2PO4ˉ、HPO4 ˉ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。
+ + 2 + 2 3 2 2 2+ 3+ 2+ 3+ 2+ + 2+ 2 2+ 2+ 2+ 2+ + 2 2+ 2+ 2+ + 2+ 2+ 2 2+ 2+ + + 2 2 2

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、Fe 、S ˉ、HSˉ、SO3 ˉ、HSO3ˉ等不能共存; ②S ˉ与 SO3 ˉ等不能共存; (碱性条件下可以共存) ③MnO4ˉ与 Iˉ、Brˉ、Clˉ、S ˉ、HSˉ、SO3 ˉ、HSO3ˉ、Fe 等不能共存; ④ClOˉ与 Fe 、Iˉ、S ˉ、HSˉ、SO3 ˉ、HSO3ˉ等不能共存; (2)Fe 与 S ˉ、HSˉ、SO3 ˉ、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)Al 与 AlO2ˉ、HCO3ˉ、CO3 ˉ、HSˉ、S ˉ、SO3 ˉ、HSO3ˉ、SiO3 ˉ、ClOˉ、C6H5Oˉ等不能共存; (2)Fe 与 AlO2ˉ、HCO3ˉ、CO3 ˉ、SiO3 ˉ、ClOˉ等不能共存; (3)NH4 与 AlO2ˉ、SiO3 ˉ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。
+ 2 3+ 2 2 3+ 2 2 2 2 + + 2+ 2 2 2+ 2 2 2 2 2+ 2 2

2+

2

2

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:Fe (浅绿色)、Fe (黄色)、Cu (蓝色)、MnO4ˉ(紫红色)、Fe(SCN) (血红色)、Fe(C6H5O)6 ˉ (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-+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 (HCO3-遇碱时进一步电离)
2+ 3+ 2+ 2+ 3

。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 S 2-、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 O H-、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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