文章編號:1005-6629(2010)03-0071-04中圖分類號:G632.479 文獻標識碼:B

離子共存知識是高考的熱點，也是每年高考的必考內(nèi)容。離子能否共存其實就是看離子之間能否發(fā)生反應，能反應，則不能大量共存;否則，能大量共存。在判斷離子能否共存時，常用到以下四大原則:

1肯定性原則

肯定性原則就是根據(jù)實驗現(xiàn)象推出溶液中肯定存在或肯定不存在的離子。此原則常根據(jù)一色、四反應、三特等來確定溶液中存在或不存在的離子。

(1)一色:無色溶液中不存在Fe2+、Fe3+、Cu2+、MnO4-、CrO42-、Cr2O72-等有色離子。

(2)四反應:發(fā)生以下四大反應，均不能共存。

①復分解反應

離子間相互反應能生成難溶物、易揮發(fā)物質(zhì)、難電離物質(zhì)都不能大量共存。

I. 生成難溶物:如Ba2+、Ca2+等不能與SO42-、CO32-等大量共存;Ag+與Cl-、SO42-、CO32- 等不能大量共存。

為了確定哪些物質(zhì)難溶，我們最好能記住溶解性口訣表:

鉀鈉銨硝皆可溶、鹽酸鹽不溶銀亞汞;硫酸鹽不溶鋇和鉛、碳磷酸鹽多不溶;多數(shù)酸溶堿少溶、只有鉀鈉銨鋇溶;幾種微溶物要牢記、口訣中未有皆下沉。

II. 生成易揮發(fā)物質(zhì):如H+與CO32-、HCO3-、S2-、HS-、SO32-、HSO3-等;OH-與NH4+。

III. 生成難電離物質(zhì):如H+與F-、ClO-、PO43-、CH3COO-等弱酸根離子。

②氧化還原反應

常見的四種氧化性離子有:Fe3+、NO3-、MnO4-、ClO-，常見的六種還原性離子有:Fe2+、S2-、SO32-、I-、Br-、Cl-。其中Fe3+ 能將S2-、SO32-、I-氧化而不能大量共存;NO3-在酸性條件下能將Fe2+、S2-、SO32-、I-、Br-氧化而不能大量共存;MnO4-、ClO- 在堿性或中性條件下能將S2-、SO32-、I- 等氧化而不能大量共存，在酸性條件下可以將上述六種還原性離子都氧化而不能大量共存。除此之外，S2-與SO32-在堿性條件下可以共存，但酸性條件下則會發(fā)生氧化還原反應而不能大量共存。

③雙水解反應

Al3+與HCO3-、CO32-、AlO2-、SiO32-、S2-、HS-等;Fe3+與HCO3-、CO32-、AlO2-、SiO32-、ClO-等;NH4+與AlO2-、SiO32-等不能大量共存。

④絡合反應

Fe3+與SCN-、C6H5O-、F-等;Ag+、Cu2+等與NH3·H2O不能大量共存。

(3)三特:

①AlO2-與HCO3-、HSO3-、H2PO4-均不能共存于同一溶液中，如HCO3-+AlO2-+H2O=Al(OH)3↓+CO32-。

②具有氧化性的含氧酸根離子，如NO3-、SO32-等，若不是在酸性溶液中，則能與某些還原性較強的離子如S2-、I-等共存，反之，則不能，因為這些含氧酸根只有在酸性條件下才表現(xiàn)出氧化性。

③水解能力弱的弱堿陽離子與弱酸的酸式酸根離子，如Mg2+與HCO3-、HSO3-等，可以不考慮它們之間的雙水解共存于同一溶液。

例1.(2009 年安徽第10題)在溶液中能大量共存的一組離子或分子是()

A. NH4+、H+、NO3-、HCO3-

B. K+、Al3+、SO42-、NH3·H2O

C. Na+、K+、SO32-、Cl2

D. Na+、CH3COO-、CO32-、OH-

解析:H+與HCO3-能夠反應生成CO2氣體，不能大量共存，A錯誤;Al3+與氨水可以發(fā)生反應:Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+，B錯誤;Cl2具有氧化性，可以將SO32-氧化為SO42-，方程式為:Cl2+H2O+SO32-=SO42-+2Cl-+2H+，C錯誤。答案為D。

例2.(2000 年上海第16題)下列各組離子在溶液中能大量共存的是( )

A. Ca2+、HCO3-、Cl-、K+

B. Al3+、AlO2-、HCO3-、Na+

C. Fe2+、NH4+、SO42-、S2-

D. Fe3+、SCN-、Na+、CO32-

解析:Al3+與AlO2-、HCO3-發(fā)生雙水解反應，不能大量共存，B錯誤;Fe2+與S2-反應生成沉淀，不能大量共存，C錯誤;Fe3+與SCN-形成絡合物，F(xiàn)e3+與CO32-發(fā)生雙水解反應，它們都不能大量共存，D錯誤。答案為A。

2 互斥性原則

互斥性原則是指在肯定某些離子的同時，結(jié)合離子共存規(guī)律(如離子間的四大反應)，否定一些離子的存在。此時常結(jié)合二性、四反應以及一些隱含條件進行判斷。

(1)二性:酸性溶液中，一切弱酸陰離子如CH3COO-、F-、CO32-、S2-、PO43-、ClO-等及OH-均不能大量存在。堿性溶液中，一切弱堿陽離子如NH4+、Mg2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Cu2+等及H+均不能大量存在。弱酸的酸式酸根離子如HCO3-、HS-、HSO3-、H2PO4-、HPO42-等在酸性或堿性溶液中均不能大量存在。

(2)隱含條件:即看題目中的隱含條件是酸性、堿性、pH、指示劑的變化、顏色、與鋁反應放出H2、水的電離情況等，從而確定出溶液中可能存在的H+或OH-，再根據(jù)反應排斥一些離子。

例3.(2009 年江蘇第7題)在下列各溶液中，離子一定能大量共存的是( )

A.強堿性溶液中:K+、Al3+、Cl-、SO42-

B.含有0.1 mol·L-1 Fe3+的溶液中:K+、Mg2+、I-、NO3-

C.含有0.1 mol·L-1 Ca2+溶液在中:Na+、K+、CO32-、Cl-

D.室溫下，pH=1的溶液中:Na+、Fe3+、NO3-、SO42-

解析:在強堿性溶液中肯定存在大量的OH-，而Al3+與OH-會發(fā)生反應，故Al3+在此溶液中不能大量存在，A錯誤;I-與Fe3+在溶液中發(fā)生氧化還原反應而不能大量共存，B錯誤;Ca2+與CO32-反應生成難溶的CaCO3，C錯誤。答案為D。

例4. 甲、乙兩相鄰的化工廠，排放的污水經(jīng)處理后，仍然各溶有以下八種離子(Ag+、Fe3+、Ba2+、Na+、Cl-、SO42-、NO3-、OH-)中各不相同的 4種，若單獨排放，則造成環(huán)境污染，如果將甲、乙兩廠的污水按適當比例充分混合，再經(jīng)沉淀后，排放的污水轉(zhuǎn)變?yōu)闊o色澄清的NaNO3溶液，污染程度大為降低，又經(jīng)測定，甲廠污水的pH大于7，試推斷:

(1)甲廠污水中含有的4種離子是_________;

(2)乙廠污水中含有的4種離子是_________。

解析:甲廠污水的pH大于7，可知甲廠污水中肯定存在OH-，根據(jù)互斥性原則知，甲廠污水中一定不存在Ag+、Fe3+，這兩種離子應在乙廠污水中;再根據(jù)互斥性原則可知乙廠污水中必不存在Cl-、SO42-，Cl-、SO42-應在甲廠污水中，因此Ba2+必在乙廠污水中，最后根據(jù)電荷守恒知甲廠污水中還存在Na+，乙廠污水中還存在NO3-。

答案:(1)OH-、Na+、Cl-、SO42- ; (2)Ag+、Fe3+、Ba2+、NO3-

3 電中性原則

電中性原則是指溶液呈電中性，溶液中一定既存在陽離子又存在陰離子，溶液中的正電荷總數(shù)與負電荷總數(shù)相等，即電荷守恒。根據(jù)這一原則可以幫助我們確定一些隱蔽的離子。

例5. 今有一混合物的水溶液，只可能含有以下離子中的若干種:K+、NH4+、Cl-、Mg2+、Ba2+、CO32-、SO42-，現(xiàn)有三份100 mL溶液進行如下實驗:

(1)第一份加入AgNO3溶液有沉淀產(chǎn)生;

(2)第二份加足量NaOH溶液加熱后，收集到氣體0.04 mol;

(3)第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀6.27 g，經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為2.33 g。根據(jù)上述實驗，以下推測正確的是()

A. K+一定存在

B. 100 mL溶液中含0.02 mol CO32-，0.04 mol NH4+

C. Cl-一定存在

D. Ba2+一定不存在，Mg2+可能存在

解析:(1)說明溶液中可能有Cl-、CO32-、SO42-中的一種或幾種，故不能確定是否有Cl-;(2)說明溶液中有NH4+，且其為0.04 mol;(3)說明溶液中有CO32-、SO42-， n(SO42-)=0.01 mol，n(CO32-)=■=0.02 mol， 根據(jù)互斥性原則可知，Ba2+、Mg2+一定不存在。溶液中陰離子所帶的電荷為0.01 mol×2+0.02 mol×2=0.06 mol，而陽離子所帶電荷只有0.04 mol，溶液不呈電中性，故可知溶液中一定存在另一種陽離子即K+，且其為0.02 mol。答案為A、B。

4 進出性原則

進出性原則通常是在一些實驗過程中應用，是指在實驗過程中反應生成的離子或引入的離子對后續(xù)實驗的干擾。

例6. 某溶液由Na+、Cu2+、Ba2+、Fe3+、AlO2-、CO32-、SO42-、Cl-中的若干種離子組成，取適量該溶液進行如下實驗:

①向其中加入過量鹽酸，有氣體生成，并得到無色透明溶液;

②在①所得溶液中加入過量氨水，產(chǎn)生白色沉淀，過濾;

③在②所得濾液中加入過量氫氧化鋇溶液，產(chǎn)生白色沉淀，過濾;

④在③所得濾液中加入過量稀硝酸，再加入硝酸銀溶液，產(chǎn)生白色沉淀。

根據(jù)上述實驗回答下列問題:

原溶液中一定存在的離子是___________，一定不存在的離子是_________。

解析:由①知，最后溶液無色透明，故溶液中沒有Cu2+、Fe3+等有色離子;又由于加鹽酸有氣體產(chǎn)生，故可確定存在CO32-，根據(jù)互斥性原則可知能與CO32-生成沉淀的Ba2+不存在。由②知，能與氨水反應生成白色沉淀的只能是Al3+，而原溶液中不存在，故其必由AlO2-與鹽酸反應轉(zhuǎn)化得來。由③知，溶液中必有SO42-。由④知，反應后的溶液中存在Cl-，根據(jù)進出性原則可知，不能確定是否是原溶液中所有，因為在①中引入了Cl-，而后面的實驗都是前一實驗的延續(xù)。最后根據(jù)電荷守恒可知溶液中一定存在Na+。

答案:CO32-、SO42-、AlO2-、Na+;Cu2+、Ba2+、Fe3+。

例7. 某無色溶液中，其中有可能存在的離子如下:Na+、Ag+、Ba2+、Al3+、AlO2-、Fe3+、S2-、CO32-、SO32-、SO42-，現(xiàn)取該溶液進行有關實驗，結(jié)果由下圖(圖1)所示。

試回答下列問題:

(1)生成沉淀甲的離子方程式為__________。

(2)由溶液甲生成沉淀乙的離子方程式為___。

(3)沉淀丙是_________。如何用一化學實驗來確定其成分__________________。

(4)氣體甲的成分有哪幾種可能?(可以不填滿也可以補充)

(5)綜合上述信息，可以肯定存在的離子有_________，一定不存在的離子有_________，可能存在的離子有_________。

解析:①由肯定性原則知，無色溶液中肯定沒有Fe3+，加過量氫溴酸產(chǎn)生氣體，可能存在的離子中能與H+反應生成氣體的有S2-、CO32-、SO32-，根據(jù)互斥性原則可知原溶液中肯定沒有Ag+、Ba2+、Al3+。溶液中沒有Ag+但卻產(chǎn)生淡黃色沉淀，排除AgBr沉淀，則淡黃色沉淀只能是硫，它是由S2-與SO32-在酸性條件下反應生成:2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O。當n(S2-)∶n(SO32-)≠2∶1時， S2- 或SO32-中有一種過量，此時在酸性條件下會產(chǎn)生H2S氣體或SO2氣體。

②溶液甲與過量NH4HCO3反應生成白色沉淀，說明溶液甲中必存在除Na+外的金屬離子，而由①知，原溶液中不存在Ag+、Ba2+、Al3+，因此，可推斷溶液甲中的金屬離子必然是由加入氫溴酸后生成的，由此可知原溶液中存在AlO2-，它與HBr反應生成Al3+存在于溶液甲中，Al3+與HCO3-發(fā)生雙水解反應: Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑。

③根據(jù)進出性原則知，溶液乙中含有過量的NH4+、 HCO3-，加入過量的 Ba(OH)2 溶液發(fā)生反應:NH4++HCO3-+Ba2++2OH- BaCO3↓+NH3↑+2H2O，而SO42-無法確定，故白色沉淀丙中可能有BaSO4。

④根據(jù)溶液電中性原則，Na+是原溶液中惟一的陽離子，其一定存在。

答案:(1)2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O

(2)Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑

(3)BaCO3或BaCO3與BaSO4的混合物;在所得沉淀丙中加入稀鹽酸，若沉淀全部溶解，說明沉淀丙是BaCO3，若沉淀僅部分溶解，說明沉淀是BaCO3和BaSO4的混合物。

(4)氣體甲有5種可能:①H2S，②SO2，③CO2，④CO2和H2S，⑤CO2和SO2。

(5)Na+、S2-、SO32-、AlO2-; Ag+、Ba2+、Al3+、Fe3+;CO32-、SO42-。