解析高中化學(xué)中的離子共存問題

吳桂華

【內(nèi)容摘要】在高中化學(xué)知識(shí)體系中，離子在物質(zhì)中地位的重要性不言而喻，離子共存屬于難點(diǎn)之一，又是學(xué)生需要掌握的重點(diǎn)內(nèi)容。在化學(xué)溶液中不少離子都是無(wú)法共存的，原因是不少離子都帶電，離子內(nèi)部的原子之間及原子團(tuán)之間同樣會(huì)發(fā)生反應(yīng)。筆者以自身多年的實(shí)際為切入點(diǎn)，主要對(duì)高中化學(xué)中的離子共存問題進(jìn)行認(rèn)真解析，同時(shí)提出一系列個(gè)人觀點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué) 離子共存問題

一直以來，離子共存都是高中化學(xué)課程中的難點(diǎn)部分，學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中很難有效分清離子共存問題，其中離子反應(yīng)方程是化學(xué)反應(yīng)方程的一種，對(duì)他們的理解能力與學(xué)習(xí)能力要求更高。在學(xué)習(xí)高中化學(xué)知識(shí)時(shí)，學(xué)生只有全面理解離子反應(yīng)規(guī)律及其共存條件，才可以靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決離子共存問題，這對(duì)于提升他們的整體化學(xué)知識(shí)水平來說意義重大。

一、發(fā)生復(fù)分解或氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致離子無(wú)法共存

假如在溶液中離子之間發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)或氧化還原反應(yīng)，就會(huì)導(dǎo)致離子無(wú)法在溶液內(nèi)共存。首先，離子反應(yīng)中生成氣體。不少弱酸性離子是陰性，包括亞硝酸離子、硫化氫離子、硫酸離子和碳酸離子等，當(dāng)它們?cè)趬A性條件下將會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，還會(huì)生成一定量的氣體分子，致使酸性物質(zhì)難以同這些離子共存。如果這些離子大量接觸酸性物質(zhì)，就會(huì)因化學(xué)反應(yīng)把離子全部消耗，溶液中將不復(fù)存在。諸如，碳酸離子和氫離子相遇時(shí)化學(xué)反應(yīng)式是：CO32﹣+2H+=CO2↑+H2O。同時(shí)，離子反應(yīng)中生成沉淀。溶液中的離子之間相互反應(yīng)后形成沉淀，不少離子都屬于金屬陽(yáng)離子，可以存在于酸性溶液中，但是在堿性環(huán)境下將會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)及生成沉淀，最終把溶液中大量的離子消耗殆盡。諸如，溶液中有酸根離子，當(dāng)與銅離子、汞離子發(fā)生反應(yīng)時(shí)，也會(huì)生成沉淀物。再如，溶液中存在有鋇離子，當(dāng)鋇離子遇到硫酸離子時(shí)，兩者之間通過化學(xué)反應(yīng)形成新的物質(zhì)，即為硫酸鋇，并在溶液中生成沉淀，化學(xué)反應(yīng)式為：Ba2++SO42-=BaSO4↓。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)這一化學(xué)反應(yīng)式通過實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證，利用鋇離子就能夠檢測(cè)溶液中是否存在硫酸離子，假如出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象，就表示著溶液中存在有硫酸離子。

二、發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)或雙水解反應(yīng)導(dǎo)致離子無(wú)法共存

絡(luò)合反應(yīng)或雙水解反應(yīng)都是常見的離子共存問題，也是考試中常見的題型。其一，絡(luò)合反應(yīng)。溶液中存在一些離子，像硫氰根、三價(jià)鐵離子和二價(jià)鐵離子等，原因是陽(yáng)離子和陰離子接觸之后就會(huì)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，溶液中的離子將會(huì)隨之消失，導(dǎo)致離子之間難以共存。其二，雙水解反應(yīng)。經(jīng)過對(duì)高中化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生了解到溶液中含有一些水解程度相對(duì)較大的陽(yáng)離子與陰離子，不過兩者之間是難以大量共存的。特別是二價(jià)硫離子、硫酸根和碳酸根等多種陰離子就無(wú)法同鋁離子在溶液中共存；鐵離子與氧化鋁離子、氧化氯離子、碳酸離子等也無(wú)法在溶液中共存。關(guān)鍵原因是鋁離子可以在溶液中發(fā)生水解反應(yīng)，而且其中的弱酸根同樣也會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，即為出現(xiàn)雙水解反應(yīng)現(xiàn)象，最終導(dǎo)致溶液顯現(xiàn)出明顯的酸性特征，具體化學(xué)反應(yīng)式是Al3++3H2O=Al（OH）3 +3H+。當(dāng)然，在雙水解反應(yīng)過程中會(huì)生成其它產(chǎn)物，離子之間繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，促使離子數(shù)量消耗的速度顯著提升，更是難以實(shí)現(xiàn)共存。此外，當(dāng)碳酸在溶液中發(fā)生水解反應(yīng)之后，溶液具有堿性特征，致使酸堿中和現(xiàn)象的出現(xiàn)，增強(qiáng)水解反應(yīng)，此時(shí)，將會(huì)大量消耗溶液中的碳酸離子與氯離子，出現(xiàn)無(wú)法共存的現(xiàn)象。

三、在其他溶液環(huán)境下不同因素導(dǎo)致離子無(wú)法共存

高中化學(xué)知識(shí)體系廣泛且復(fù)雜，離子共存問題更是普遍存在，在多個(gè)溶液環(huán)境下均有可能出現(xiàn)，除上文提到的幾種反應(yīng)之外，在一些其他溶液環(huán)境下受不同因素的影響也會(huì)導(dǎo)致離子無(wú)法共存。比如，在酸堿性溶液環(huán)境下，就會(huì)對(duì)離子共存產(chǎn)生較大的影響。像氨離子與鐵離子是難以共存的，原因是在酸性溶液環(huán)境下，氨離子會(huì)同溶液中的氫離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)氨酸，氨酸會(huì)同溶液中的鐵離子繼續(xù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終致使溶液顏色也發(fā)生改變。原因是之前的鐵離子為正二價(jià)，當(dāng)它發(fā)生氧化反應(yīng)后就會(huì)出現(xiàn)新的物質(zhì)，即為正三價(jià)的鐵離子。又如，在弱酸性、中性和堿性環(huán)境下，當(dāng)氯離子與氧化錳離子相互接觸后，并不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，此時(shí)離子是可以共存的。不過當(dāng)環(huán)境條件變成強(qiáng)酸性時(shí)，氯離子將會(huì)和強(qiáng)酸中的氫離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而生成高錳酸，其中的氯離子則會(huì)被氧化變成氯氣。由此可見，在強(qiáng)酸性環(huán)境下，氯離子與氧化錳離子是無(wú)法共存的。另外，在離子反應(yīng)過程中形成弱電解質(zhì)也會(huì)使得溶液中的某些離子消耗掉，且同溶液相互脫離，從而形成的弱電解質(zhì)無(wú)法一起存在。例如，弱酸根無(wú)法和氫氧根共存，包括碳酸根、醋酸、亞硫酸根和磷酸根等。

總結(jié)

綜上所述，離子共存問題既是高中化學(xué)中的常見問題，又是難點(diǎn)問題，教師需組織學(xué)生梳理相關(guān)的化學(xué)知識(shí)點(diǎn)，指導(dǎo)他們認(rèn)真審題，發(fā)掘題目中的隱性信息，不斷培養(yǎng)學(xué)生的解題能力，促使他們深入了解和掌握解決離子共存問題的規(guī)律與技巧。

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（作者單位：江蘇省如皋市長(zhǎng)江高級(jí)中學(xué)）