探析高考化學(xué)中的“離子共存”問題

“離子共存\"問題是高考常見的考點(diǎn)，通常以選擇題的形式出現(xiàn)，這類問題不僅涉及學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度，還考查其對化學(xué)本質(zhì)規(guī)律的理解能力和邏輯推理能力.因?yàn)樯婕暗碾x子較多且條件復(fù)雜，因此解題過程中學(xué)生容易思維混亂，進(jìn)而導(dǎo)致判斷失誤.本文從判斷方法出發(fā)，建構(gòu)解題思維模型，并結(jié)合典型例題進(jìn)行分析，旨在提升解題的準(zhǔn)確性和效率.

1“離子共存\"問題判斷原則

離子共存的本質(zhì)是幾種離子在同一溶液中能大量共存，即離子之間不發(fā)生任何反應(yīng).多種離子能否大量共存于同一溶液中，判斷方法可以歸納為“一色、二性、三特殊、四反應(yīng)”.

1.1一色一溶液顏色

某些離子具有特定的顏色，當(dāng)這些離子存在于溶液中時，會使溶液呈現(xiàn)出相應(yīng)的顏色.若題干限定溶液無色，則有色離子不能大量共存.注意“透明溶液”并不是“無色溶液”在高中化學(xué)中，需要熟記以下幾種常見離子的顏色： Fe³⁺ （棕黃色）、 Fe²⁺ （淺綠色）、MnO₄^- （紫紅色）、 Cu²⁺ （藍(lán)色）、 CrO₄^2- （黃色）、 Cr₂O₇^2- （橙色）、 Δ[Fe（CN）₆]^3- （黃色） Cr³⁺ （灰綠色）.

1. 2 二性—溶液的酸堿性

某些離子在酸性或堿性環(huán)境中會發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致共存條件的改變，所以掌握溶液酸堿性的判斷方法是要點(diǎn).在題干中，很少會直接給出溶液的酸堿性，需要學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識進(jìn)行分析推理.例如，酸性溶液中可能出現(xiàn)的關(guān)鍵語句有“常溫下， c（OH^-）?10^-10 mol?L^-1 \"\"藍(lán)色石蕊試紙變紅 ?pHlt;5.0? ”\"溶液中含有大量弱堿陽離子（因水解導(dǎo)致溶液呈酸性）”；堿性溶液中可能出現(xiàn)的關(guān)鍵語句有“常溫下， pHgt;7 ”“酚酞試紙變紅 （pHgt;8.2） ”“溶液中含有大量弱酸陽離子（因水解導(dǎo)致溶液呈堿性）”；兩性溶液中可能出現(xiàn)的關(guān)鍵語句有“甲基橙試液變黃 （pHgt;4.4） ”“溶液能與A1反應(yīng)，產(chǎn)生氣體”“常溫下，水電離出的 c（H⁺）lt; 10^-7mol?L^-1 （酸或堿均抑制水的電離）”，此時溶液可能是酸性或堿性，需要在離子組內(nèi)分別加入 H⁺ 或OH^- 來討論共存問題.由此可見，溶液酸堿性的判斷，可以從 ΔpH 、酸堿指示劑、水解、電離等多個方面進(jìn)行，解題時需要根據(jù)題干，結(jié)合所學(xué)知識，靈活判斷.

1.3 三特殊 一三種特殊情況

1）Al³⁺ 與 HCO₃^- 不能大量共存.

2）^…NO₃^-+H⁺ ”組合具有強(qiáng)氧化性，能與 S^2- 、Fe²⁺，I^-，SO₃^2- 等還原性離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存.

3） NH₄⁺ 與 CH₃COO^- 、 CO₃^2- ， Mg²⁺ 與 HCO₃^- 等組合，雖然兩種離子都能水解且相互促進(jìn)水解，但總的水解程度仍很小，它們在溶液中能大量存在.

1. 4 四反應(yīng) 四種反應(yīng)類型

1）復(fù)分解反應(yīng)

生成氣體、弱電解質(zhì)、難溶物或微溶物的離子不能共存.在高中階段， K⁺ 和 Na⁺ 幾乎可以和所有的離子大量共存，其他離子則都會存在一定的局限性：如OH^- 及弱酸根（如 CO₃^2- 、 SO₃^2- 、 S^2- 、 CH₃COO^- 等）均不能和 H⁺ 大量共存; H⁺ 及弱堿陽離子（如 NH₄⁺ 1Al³⁺ 、 Fe³⁺ 等）均不能和 OH^- 大量存在；酸式弱酸根離子（如 HCO₃^- 、 HSO₃^- ！ HS^- 等）不能和 OH^- 或 H⁺ 大量存在.

2）氧化還原反應(yīng)

具有較強(qiáng)氧化性的離子與具有較強(qiáng)還原性的離子會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所以不能大量共存.在高中階段，常見的氧化性離子有 MnO₄^- （ H⁺ ）、 Cr₂O₇^2- 、 Fe³⁺ 等；常見的還原性離子有 Fe²⁺，Br^-，I^-，S^2- 等.考查的依舊是學(xué)生對離子性質(zhì)的掌握程度.雖然氧化性離子和還原性離子不能同時存在，但也存在特例，如Fe³⁺ 和 Fe²⁺ ） Br^- 不發(fā)生反應(yīng)，可以共存.

3）水解反應(yīng)

當(dāng)弱酸的酸根離子與弱堿的陽離子同時存在于水溶液中時，弱酸的酸根離子水解生成的 OH^- 與弱堿的陽離子水解生成的 H⁺ 反應(yīng)生成水，從而使兩種離子的水解平衡互相促進(jìn)而向水解方向移動，甚至完全反應(yīng)，如 Al³⁺ 與 HCO₃^- 、 Al³⁺ 與 AlO₂^- 等.

4）配位反應(yīng)

有些離子在溶液中會發(fā)生配位反應(yīng)，形成配位離子，這類離子在溶液中不能共存.在高中階段，常見的發(fā)生配位反應(yīng)的離子有兩類，一是 Fe³⁺ 與 SCN^- ！CN^- 等的配位反應(yīng)；二是 Cu²⁺ 、 Ag⁺ 和 NH₃ 的反應(yīng).

2解題思維模型

1）細(xì)審題，抓關(guān)鍵

① 注意“一定大量共存”“可能大量共存\"“不能大量共存\"等關(guān)鍵詞.

② 注意“透明溶液”或“澄清溶液”意味著無難溶物或微溶物，并不意味著溶液無色.

2）分析限制條件

注意題干中的限制條件，如溶液的顏色、溶液的酸堿性、溶液中已存在的溶質(zhì)、發(fā)生某些反應(yīng)等.

3）抓住反應(yīng)發(fā)生的條件

① 生成氣體、沉淀、弱電解質(zhì)的復(fù)分解反應(yīng).

② 特別注意氧化還原反應(yīng).

③ 熟記互相促進(jìn)的水解反應(yīng).

④ 注意幾個常見的配位反應(yīng).

3典型例題

3.1無限制條件的離子共存判斷

例1在溶液中能大量共存的離子組是（ ）.

A.

B. Fe³⁺?K⁺?CN^-?Cl^-

C. Na⁺?SiO₃^2-?Br^-?Ca²⁺

D. NH₄⁺ 、 SO₄^2- 、 CH₃COO^- 、 HCO₃^-

NO₃^- 在酸性環(huán)境下具有強(qiáng)氧化性， I^- 具有還原性， NO₃^- 與 I^- 能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，故不能大量共存，選項(xiàng)A不正確. Fe³⁺ 能與 CN^- 發(fā)生配位反應(yīng)生成 Fe（CN）₆^3- ，故不能大量共存，選項(xiàng)B不正確 SiO₃^2- 能與 Ca²⁺ 反應(yīng)生成 CaSiO₃ 沉淀，故不能大量共存，選項(xiàng)C不正確.選項(xiàng)D各離子之間不反應(yīng)，能大量共存.答案為D.

3.2有限制條件的離子共存判斷

1）限制條件出現(xiàn)在題干中，要充分挖掘題干，明確附加條件，然后將附加條件代人各選項(xiàng)中進(jìn)行分析，

例2 下列有關(guān)NaClO和NaCl混合溶液的敘述正確的是（ ）.

A.該溶液中， H⁺ 、 NH₄⁺ ！ SO₄^2- 、 Br^- 可以大量共存B.該溶液中， Ag⁺ 、 K⁺ 、 NO₃^- 、 CH₃CHO 可以大量共存C.向該溶液中滴人少量 FeSO₄ 溶液，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=Cl^-+2Fe³⁺+H₂O D.向該溶液中加入濃鹽酸，每產(chǎn)生 1molCl₂ 轉(zhuǎn)移電子約為 6.02×10²³ 個

NaClO和NaC1混合溶液中存在大量的ClO^- ，HCIO為弱酸， ClO^- 與 H⁺ 不能大量共存，選項(xiàng)A錯誤.NaClO和NaCl混合溶液中存在大量的 Cl^- ，與 Ag⁺ 反應(yīng)生成白色沉淀，故不能大量共存，選項(xiàng)B錯誤.NaCIO為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解呈堿性， ΔNaCl 為中性，溶液中不存在大量的 H⁺ ，選項(xiàng)C錯誤.反應(yīng)為 Cl^-+ClO^-+2H⁺=Cl₂↑+H₂O， 濃鹽酸中 Cl^- 由一1價升高到0價，次氯酸中 Cl^- 由 +1 價降低到0價，故每生成 1molCl₂ 轉(zhuǎn)移電子數(shù)為 1mol 選項(xiàng)D正確.答案為D.

2）限制條件出現(xiàn)在選項(xiàng)中，需要挖掘每個選項(xiàng)的附加條件，然后再判斷各離子間是否會發(fā)生反應(yīng).

例3 常溫下，下列各組離子在指定溶液中能大量共存的是（ ）.

A.氨水中： K⁺?Na⁺?SO₄^2-?NO₃^- B.稀硫酸中： Na⁺?Ba²⁺?NO₃^-?HCO₃^- C. KMnO₄ 溶液中： Fe²⁺?H⁺?Cl^-?Br D. NaAlO₂ 溶液中： NH₄⁺?Fe³⁺?Cl^-?SO₄^2-

選項(xiàng)A中各離子均與不與氨水反應(yīng)，能大量共存.選項(xiàng)B， Ba²⁺ 與 SO₄^2- 反應(yīng)生成BaSO₄ ， HCO₃^- 與 H⁺ 反應(yīng)生成 CO₂ 和 H₂O ，該組離子不能在硫酸中大量共存.選項(xiàng) C，KMnO₄ 在酸性環(huán)境下有強(qiáng)氧化性，能氧化 Fe²⁺?Cl^-? Br^- ，不能大量共存.選項(xiàng)D ），NaAlO₂ 中存在 AlO₂^- ，即 Δ[Al（OH）₄]^- ，能與 NH₄⁺ 、 Fe³⁺ 發(fā)生雙水解反應(yīng)，不能大量共存.答案為A.

在平時的學(xué)習(xí)過程中，考生要注意積累相關(guān)知識，熟悉常見離子的顏色、酸堿性、氧化性和還原性等特性，掌握離子反應(yīng)的規(guī)律和條件.在教學(xué)過程中，教師要注重題目的分析過程，提升學(xué)生對該類題目的思維靈敏性.

（完）