關于離子共存問題的多角度探析

崔恒祥

角度一：離子的物質性質

從物理性質角度來分析溶液中的離子能否大量共存，指的是利用離子的物理性質。主要包括離子的狀態和顏色，而后者具有較強的隱蔽性，也是容易出錯的知識點，最為基本的原理是有色離子不能存在于無色溶液中。

例1 下列各組離子可以大量存在于某無色透明溶液中的是（ ?）。

A. Fe2+、NH+4、SO2-4、OH-

B. ClO-、Na+、NO-3、AlO-2

C. MnO-4、K+、SO2-4、Na+

D. HCO-3、CO2-3、Cu2+、K+

分析 該題指明溶液為無色透明狀態，有色離子不能存在于溶液中，因此考題實際上就是考查有色離子的顏色，角度較為單一，只需要對其中的有色離子加以提取即可。

解 A選項的Fe2+為淺綠色，顯然不能存在于題干指定的溶液中，錯誤;B選項中的四種離子均為無色離子，且不發生離子間反應，可以共存，正確;C選項的MnO-4為紫紅色，也不能存在于無色透明的溶液中，錯誤;D選項的Cu2+為藍色，也不能存在于無色溶液中，錯誤。正確的選項為B。

啟示 從離子顏色角度來分析離子能否共存是最基本的方式，學生應明晰基本的判別原理，然后總結常見的有色離子，如Fe2+為淺綠色、Fe3+為棕黃色、MnO-4為紫紅色、Cu2+為藍色、Cr2O2-7為黃色、Cr3+為綠色。

角度二：根據溶液的性質

離子能否大量共存，必然與溶液的性質有關，不同性質的溶液會對離子造成一定的影響，因此可以從分析溶液性質的角度來加以判斷。常見的情形有溶液的酸堿性、溶液所含元素或離子的性質等影響離子共存，而分析的難點在于如何判斷溶液的酸堿性，常見的方式有根據酸堿指示劑的變色范圍、溶液與某種物質的反應現象、pH數值、溶液中所含的離子等。

例2 分析下列溶液中的離子，其中一定可以大量共存的是（ ?）。

A.1.0mol/L的KNO3溶液中存在的離子：Fe2+、Cl-、H+、SO2-4

B.能使甲基橙變紅的溶液中存在的離子：NH+4、AlO-2、Cl-、Ba2+

C.pH=12的溶液中存在的離子：K+、Na+、CH3COO-、Br-

D.溶液可以與Al生成大量的氫氣，存在的離子：K+、Na+、CO2-3、NO-3

分析 題目指明要求分析特定溶液中離子能否大量共存，并且選項可以分為兩部分：第一部分是關于溶液性質的描述，第二部分是需要分析的離子。因此在解析時首先需要根據溶液的描述來判斷溶液的性質，然后根據溶液的性質分析后一部分的離子能否大量共存。最基本的原理是酸性溶液中H+會與弱酸陰離子生成弱電解質而不能大量共存;在堿性溶液中OH-與H+或弱堿陽離子生成弱電解質而不能大量共存。另外，多元弱酸的酸式根離子只能存在于中性溶液中。

解 A選項的KNO3溶液為中性，因此不可能大量存在H+，錯誤;B選項的溶液可以使甲基橙變紅，可知溶液為酸性，而AlO-2會與H+反應生成HAlO2，后者為弱電解質，不能大量共存，錯誤;C選項的溶液pH=12，則溶液為堿性，溶液富含OH-，選項的各離子均不與其反應，且相互之間可以共存，正確;D選項的溶液可以與Al發生反應生成H2，分析Al的性質可知溶液可能為堿性也可能為酸性，若為堿性，上述離子可以大量共存，若為酸性，則溶液中的H+會與CO2-3發生反應，不能共存，因此錯誤。所以正確的選項為C。

啟示 從溶液性質角度來分析離子共存，實際上就是分析溶液的酸堿性和所含的離子，前者的難點有兩個：一是根據條件判斷溶液的酸堿性，二是分析離子在不同性質溶液中的存在性。溶液性質的判別方法，可以從物理和化學反應兩個角度加以總結。后者則需要明確原理，即離子與溶液生成弱電解質則不能共存，屬于化學反應。

角度三：根據離子間反應

離子間若發生復分解反應、氧化還原反應、絡合反應以及相互促進的雙水解反應就不能大量共存，即“有反應，不共存;可共存，無反應”。利用該角度進行離子共存判斷需要掌握的知識點有很多，難度也較大，如常見的復分解反應類型、離子的氧化性和還原性強弱、常見的絡合物以及離子的雙水解知識等。

例3 校實驗小組想要配制一種只含有四種離子的溶液（不考慮水電離的離子），并且要求各離子的濃度均相等，則下列選項的離子可以滿足配制要求的是（ ?）。

A. Al3+、K+、NO-3、SO2-4 B. Na+、Mg2+、Cl-、SO2-4

C. ClO-、I-、Na+、K+D. Cl-、Al3+、NO-3、HCO-3

分析 題目要求配制的溶液中含有四種離子，且濃度均相等，則從化學角度分析需要滿足兩個條件：一是四種離子可以大量共存，二是四種離子滿足電荷守恒，溶液為電中性。在選項中給出了四種離子，分析時首先需要確保離子之間不會發生反應，因此需要結合一些特殊反應來加以判斷，一旦四種離子存在復分解反應、氧化還原反應、絡合反應或雙水解反應，則可以直接判定離子不能共存。

解 A選項的四種離子雖然可以大量共存，但若各離子的濃度均相等顯然不滿足電荷守恒，錯誤;B選項的四種離子可以大量共存，且滿足濃度相等時的電荷守恒要求，正確;C選項的四種離子中ClO-具有較強的氧化性，而I-具有較強的還原性，顯然兩者可以發生氧化還原反應，不能共存，錯誤;D選項的四種離子中Al3+會和HCO-3發生雙水解反應，故不能大量共存，錯誤。正確的選項為B。

啟示 從離子間的相互反應來判斷離子共存實際上就是結合幾種特殊的化學反應來加以分析。教學中需要引導學生掌握幾種化學反應的特征和判斷方法，如復分解反應有三類：生成難溶或微溶物、生成氣態物質、生成弱電解質，溶液中同時存在具有較強氧化性和還原性的離子時會發生氧化還原反應，弱酸根離子和弱堿離子共存時會發生雙水解。

（收稿日期：2018-12-10）