“離子共存”題型及解題思路歸類例析

離子是否大量共存的問(wèn)題是一種常考的題型，在高考中重現(xiàn)率較高。考題涉及的內(nèi)容覆蓋面廣，知識(shí)容量大，有很好的區(qū)分度。該題型由于題中條件變化多端，共存情況復(fù)雜，不少學(xué)生往往判斷錯(cuò)誤。其實(shí)，只要掌握離子共存問(wèn)題的考查方式和解題思路，這類問(wèn)題就會(huì)迎刃而解。本文結(jié)合近年部分高考試題，對(duì)離子共存題的考查方式和解題思路進(jìn)行歸納分析，供參考。

一、選擇型離子共存問(wèn)題及解題思路

多種離子能否在同一溶液中大量共存，歸納起來(lái)可用一句話概括，即“一色、二性、三特殊、四反應(yīng)”。

一色:即題目對(duì)溶液顏色的要求，若為無(wú)色溶液，則Fe3+、Fe2+、Cu2+、MnO-4等有色離子均不能大量存在。

二性:即溶液的酸、堿性。在強(qiáng)酸性溶液中，OH-及一切弱酸根離子(如CO2-3、SO2-3、S2-、CH3COO-、AlO-2等)不能大量共存;在堿性溶液中，H+及一切弱堿陽(yáng)離子(如NH+4、Al3+、Mg2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+等)不能大量共存;

酸式弱酸根離子(如HCO-3、HSO-3、HS-、H2PO-4、HPO2-4等)在強(qiáng)酸性或堿性溶液中，均不能大量共存。

三特殊:指注意三種特殊情況。

(1)AlO-2與HCO-3、HSO-3不能大量共存，AlO-2水解能力較強(qiáng)，其溶液呈較強(qiáng)的堿性，發(fā)生反應(yīng)AlO-2+HCO-3+H2O=Al(OH)3↓+CO2-3;AlO-2+HSO-3+H2O=Al(OH)3↓+SO2-3而不能共存。

(2)“NO-3+H+”具有強(qiáng)氧化性，能與S2-、Fe2+、SO2-3、I-等發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存。在中性或堿性溶液中，NO-3與I-、Fe2+可以共存。另外，MnO-4在酸性溶液中氧化性強(qiáng)，在堿性或中性溶液中氧化性相對(duì)較弱，如在酸性溶液中，MnO-4與Cl-、Br-不能共存，而在堿性溶液中可以共存。

(3)雖然NH+4與CH3COO-、CO2-3，Mg2+與HCO-3，這幾種離子都能水解且相互促進(jìn)水解，但一般不考慮它們之間的雙水解，能共存在同一溶液中。(在加熱條件下情況不同)

四反應(yīng):指離子之間如發(fā)生下列四種反應(yīng)中的任一種，均不能共存。

(1)復(fù)分解反應(yīng) 即生成沉淀(如Ag+與Cl-、Ba2+與SO2-4等)、產(chǎn)生氣體(如H+與HCO-3、NH+4與OH-等)、生成弱電解質(zhì)(如H+與ClO-、H+與CH3COO-等)，均不能大量共存。

(2)氧化還原反應(yīng) 如果兩種或兩種以上離子相遇發(fā)生氧化還原反應(yīng)，則不能大量共存。如Fe3+與I-、H+與S2O2-3;H+與S2-+SO2-3等。

(3)雙水解反應(yīng) 能發(fā)生雙水解反應(yīng)的離子不能大量共存。如Fe3+與CO2-3或HCO-3、Al3+與AlO-2、CO2-3、HCO-3、S2-、HS-等。

(4)如果離子間發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成絡(luò)合離子，這些離子不能大量共存。如Fe3+與SCN-;Fe3+與C6H5O-等。

【例1】 (2008，全國(guó)Ⅰ卷)在溶液中加入足量Na2O2后仍能大量共存的離子組是()。

A.NH+4、Ba2+、Cl-、NO-3

B.K+、AlO-2、Cl-、SO2-4

C.Ca2+、Mg2+、NO-3、HCO-3

D.Na+、Cl-、CO2-3、SO2-3

解析:加入Na2O2后，使溶液呈堿性，且Na2O2本身有氧化性。所以A選項(xiàng)中的NH+4和C選項(xiàng)中的HCO-3與OH-反應(yīng)而不能大量共存;D選項(xiàng)中SO2-3與Na2O2因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存。

答案:B。

【例2】 (2008，重慶卷)下列各組離子在給定條件下能大量共存的是()。

A.在pH=1的溶液中:NH+4、K+、ClO-、Cl-

B.有SO2-4存在的溶液中:Na+、Mg2+、Ca2+、I-

C.有NO-3存在的強(qiáng)酸性溶液中:NH+4、Ba2+、Fe2+、Br-

D.在c(H+)=1.0×10-13mol#8226;L-1的溶液中:Na+、S2-、AlO-2、SO2-3

解析:A選項(xiàng)中ClO-在酸性條件下不能存在;B選項(xiàng)中Ca2+與SO2-4反應(yīng)生成沉淀;C選項(xiàng)中NO-3在強(qiáng)酸性溶液中與Fe2+不能共存。

答案:D。

【例3】 (2009，安徽卷)在溶液中能大量共存的一組離子是()。

A.NH+4、H+、NO-3、HCO-3

B.K+、Al3+、SO2-4、NH3#8226;H2O

C.Na+、K+、SO2-3、Cl2

D、Na+、CH3COO-、CO2-3、OH-

解析:本題雖未涉及附加條件的挖掘，但對(duì)于混合體系中存在分子這一條件在高考中第一次出現(xiàn)。A選項(xiàng)中H+和HCO-3不能大量共存;B選項(xiàng)中Al3+與NH3#8226;H2O

不能大量共存;C選擇中SO2-3與Cl2發(fā)生氧化還原反應(yīng)不能大量共存。

答案:D。

【例4】 (2009，全國(guó)Ⅰ卷)下列各組離子，在溶液中能大量共存，加入NaOH溶液后加熱，既有氣體放出又有沉淀生成的一組是()。

A.Ba+、NO-3、NH+4、Cl-

B.Ca2+、HCO-3、NH+4、AlO-2

C.K+、Ba+、Cl-、HSO2-3

D.Mg2+、NH+4、SO2-4、K+

解析:本題主要考查在溶液中進(jìn)行的復(fù)分解反應(yīng)，沒(méi)有涉及較復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)和雙水解反應(yīng)。A選項(xiàng)中四種離子能共存，加入NaOH溶液后加熱有氣體生成但沒(méi)有沉淀生成。B選項(xiàng)考查“三特殊”情況中的AlO-2+HCO-3+H2O=Al(OH)3↓+CO2-3，不能共存。C選項(xiàng)中四種離子能共存，但加入NaOH溶液后有沉淀生成但無(wú)氣體生成。

答案:D。

二、推斷型離子共存問(wèn)題及解題思路

解推斷型離子共存問(wèn)題的思路是，依據(jù)溶液的性質(zhì)推出溶液中一定含有的離子(或一定不含有的離子)，然后根據(jù)離子共存，推出一定不含有的離子。

解推斷型離子共存問(wèn)題的技巧如下:

(1)先看題干，如溶液顏色、pH、酸堿性等。

(2)再根據(jù)溶液的性質(zhì)或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象推斷。

(3)注意加入的試劑對(duì)某種離子的干擾，如加入氯水對(duì)有無(wú)Cl-的干擾。

【例5】 相鄰的甲、乙兩工廠排放的污水經(jīng)處理后仍分別含有濃度較大的Ag+、Ba2+、Fe3+、Na+、Cl-、SO2-4、OH-、NO-3中各不相同的四種離子。若每個(gè)工廠單獨(dú)排放污水會(huì)造成環(huán)境污染，如果將兩廠的污水按適當(dāng)比例混合，沉淀后的溶液中只有NaNO3，其污染程度顯著降低。下列判斷正確的是()。

A.Ag+和Na+可能為同一工廠排放出

B.Fe3+、SO2-4存在于同一工廠

C.Cl-、SO2-4不能存在于同一工廠

D.Cl-、NO-3一定在不同的工廠

解析:同一工廠的污水中的離子可大量共存。若甲工廠排放的污水中有OH-，則其污水中一定沒(méi)有Ag+、Fe3+，即Ag+、Fe3+必須在乙工廠排放的污水中，因此乙工廠的污水中一定不能含有Cl-、SO2-4，這兩種陰離子必須在甲工廠的污水中。故甲工廠排放的污水中含有OH-、Cl-、SO2-4、Na+，乙工廠排放的污水中含有Ag+、Fe3+、Ba2+、NO-3。

答案:D。

【例6】 某無(wú)色透明溶液，跟金屬鋁反應(yīng)放出H2，試判斷下列離子:Mg2+、Cu2+、Ba2+、H+、Ag+、SO2-4、SO2-3、HCO-3、OH-、NO-3，何者能存在于此溶液中?

(1)當(dāng)生成Al3+時(shí)，可能存在;

(2)當(dāng)生成AlO-2時(shí)，可能存在。

解析:審題時(shí)，第一，要注意溶液是無(wú)色的，第二，要注意H+、NO-3與Al作用不產(chǎn)生H2。

(1)說(shuō)明溶液呈酸性:一定有H+、SO2-4，可能有Mg2+(注意無(wú)NO-3);(2)說(shuō)明溶液呈堿性:一定有OH-、Ba2+，可能有NO-3。

答案:(1)Mg2+ (2)NO-3。

【例7】 某無(wú)色溶液由Na+、Ag+、Ba2+、Al3+、AlO-2、MnO-4、CO2-3中若干種組成，取該溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。

①取適量溶液，加入過(guò)量鹽酸，有氣體生成，并得到無(wú)色溶液;②在①所得溶液中加入過(guò)量NH4HCO3溶液，有氣體生成，同時(shí)析出白色沉淀甲;③在②所得溶液中加入過(guò)量Ba(OH)2溶液也有氣體生成，同時(shí)析出白色沉淀乙;則原溶液中一定存在的離子是 ;白色沉淀甲是 ;白色沉淀乙是 。

解析:由①可知，原溶液中無(wú)MnO-4、Ag+，有CO2-3，無(wú)Ba2+、Al3+;在①所得溶液中加入過(guò)量NH4HCO3溶液，因HCO-3和過(guò)量H+反應(yīng)生成無(wú)色CO2氣體，沉淀甲為HCO-3和Al3+發(fā)生雙水解產(chǎn)生的Al(OH)3;Al3+是AlO-2和過(guò)量的H+反應(yīng)產(chǎn)生的。在②所得溶液中加入過(guò)量Ba(OH)2溶液，過(guò)量的OH-與NH+4反應(yīng)生成NH3，過(guò)量的HCO-3與Ba(OH)2溶液反應(yīng)生成白色沉淀乙是BaCO3。由于原溶液呈電中性，所以原溶液中存在Na+。

答案:一定存在的離子是Na+、AlO-2、CO2-3;白色沉淀甲是Al (OH)3;白色沉淀乙是BaCO3。

總之，在處理離子是否大量共存的問(wèn)題時(shí)，要先看條件，再看反應(yīng)，最后作出判斷。

(責(zé)任編輯 廖銀燕)