王震

離子推斷是離子性質(zhì)的具體應(yīng)用，它是基于離子的特征性質(zhì)與特征反應(yīng)，根據(jù)一定的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（如沉淀的顏色、氣體的氣味、溶液顏色的變化等），排除有關(guān)離子的相互干擾，通過定性分析或定量計(jì)算，推斷出溶液中有關(guān)離子是否存在。

一、關(guān)于離子推斷的原則

1.肯定性原則：利用離子的特征性質(zhì)，由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推出溶液中肯定不存在或肯定存在的離子。

2.互斥性原則：肯定某些離子存在的同時(shí)，結(jié)合離子共存規(guī)律，否定某些離子的存在。

3.電中性原則：溶液中有陽離子和陰離子，且陰、陽離子所帶電荷數(shù)相等，即溶液呈電中性。

4.進(jìn)出性原則：所加試劑引入的離子和實(shí)驗(yàn)過程中生成的離子對后續(xù)實(shí)驗(yàn)的干擾。

二、關(guān)于離子推斷的分類

1.定性型離子推斷

定性型離子推斷主要從定性的角度考查有關(guān)離子的性質(zhì)。求解此類試題要利用有關(guān)離子的特征性質(zhì)，把握離子的推斷原則，根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過定性分析，推斷出溶液中存在離子的種類。

例題1 某一無色溶液可能會含有下列離子K+、Mg2+、Al3+、Fe2+、Ba2+、NO3-、SO2-4、Cl-、I-、HCO3-中的若干種。將該溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到如下現(xiàn)象：

①測得該溶液的pH=1;

②取該溶液加入Cu片和稀硫酸，產(chǎn)生的無色氣體遇空氣變?yōu)榧t棕色；

③取該溶液加入BaCl2溶液，可產(chǎn)生白色沉淀；

④取③中反應(yīng)后的上層溶液，加入AgNO3溶液，可產(chǎn)生不溶于稀硝酸的白色沉淀；

⑤取該溶液，加入燒堿溶液，可產(chǎn)生白色沉淀，當(dāng)燒堿過量時(shí)，沉淀部分溶解。

（1）該溶液中，一定不存在的離子為____；一定存在的離子為____；不確定是否存在的離子為

（2）為了進(jìn)一步確定其他離子，寫出應(yīng)該補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)：____。

解析 （1）因?yàn)樵撊芤簽闊o色，則可根據(jù)“肯定性原則”可知該溶液中Fe2+一定不存在。通過實(shí)驗(yàn)①可知該溶液呈酸性，則根據(jù)“互斥性原則”可知該溶液中HCO-3一定不存在。通過實(shí)驗(yàn)②根據(jù)“肯定性原則”可以得知，該溶液中NO3-一定存在；因?yàn)樵谒嵝詶l件下N03-具有強(qiáng)氧化性，則根據(jù)“互斥性原則”可知該溶液中I-一定不存在。通過實(shí)驗(yàn)③根據(jù)“肯定性原則”可知，該溶液中SO2-4一定存在；因?yàn)镾O2-4與Ba2+能夠反應(yīng)，則根據(jù)“互斥性原則”可知該溶液中Ba2+一定不存在。由實(shí)驗(yàn)④根據(jù)“進(jìn)出性原則”可知不能確定該溶液中有Cl-存在，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)③中引入了Cl-。由實(shí)驗(yàn)⑤根據(jù)“肯定性原則”可知，該溶液中Mg2+、Al3+肯定存在。綜合上述可知，該溶液中一定存在的離子是NO3-、SO2-4、Mg2+、Al3+；該溶液中一定不存在的離子是Fe2+、HCO3-、I-、Ba2+；不能確定該溶液中是否存在的離子是K+、Cl-。

（2）由上述分析可知，K+和Cl-需要進(jìn)一步確定。K+的檢驗(yàn)：可以用焰色試驗(yàn)，若焰色呈紫色（需透過藍(lán)色的鈷玻璃觀察），可確定K+存在；Cl-的檢驗(yàn)：向溶液中加入足量的Ba（NO3）2溶液，過濾后向?yàn)V液中加入AgNO3溶液，再加入稀硝酸，若白色沉淀不溶解，可確定Cl-存在。

因此答案為：

（1）NO3-、SO2-4、Mg2+、Al13+;Fe2+、HCO-3、I-、Ba2+；K+、Cl-。

（2）K+的檢驗(yàn)：可以用焰色試驗(yàn)，若焰色呈紫色（需透過藍(lán)色的鈷玻璃觀察），可確定K+存在；Cl-的檢驗(yàn)：向溶液中加入足量的Ba（NO3）2溶液，過濾后向?yàn)V液中加入AgNO3溶液，再加入稀硝酸，若白色沉淀不溶解，可確定Cl-存在。

2.定量型離子推斷

定量型離子推斷主要從定量的角度考查有關(guān)離子的性質(zhì)。求解此類試題要利用有關(guān)離子的特征性質(zhì)，根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，排除有關(guān)離子的干擾，并結(jié)合離子推斷原則，通過定量計(jì)算推斷出有關(guān)離子是否存在。

例題2 在常溫情況下，pH=1的某溶液中可能存在K+、Fe3+、Fe2+、I-、Cl-、CO2-3中的某幾種，現(xiàn)取200mL該溶液進(jìn)行如圖1所示實(shí)驗(yàn)。該溶液中一定存在的離子為____，該溶液中一定不存在的離子為____，需進(jìn)一步確定該溶液中是否存在的離子為____。

解析 200mL該溶液中含有H+的物質(zhì)的量為n（H+）=0.1mol·L-1×0.2L=0.02mol，由“互斥性原則”知該溶液中一定不存在CO2-3；向該溶液中通入適量Cl2，分液后最終得到紫黑色固體是單質(zhì)I2，則根據(jù)“肯定性原則”可知該溶液中一定存在I-；從而由“互斥性原則”知，該溶液中一定不存在Fe3+。5.08g I2的物質(zhì)的量為0.02mol，則該溶液中含有I-的物質(zhì)的量為0.04mol。因水層中加入足量NaOH溶液，最終生成的Fe（OH）3沉淀經(jīng)洗滌、灼燒得到的3.20g固體為Fe2O3，則根據(jù)“肯定性原則”可知該溶液中一定存在Fe2+，且n（Fe2+）=（3.20g/160g·mol-1）×2=0.04mol。0.04molFe2+和0.02mol H+所帶正電荷的總物質(zhì)的量為0.04mol×2+0.02mol=0.10mol，0.04mol I-所帶負(fù)電荷的物質(zhì)的量為0.04mol，則根據(jù)“電中性原則”可知該溶液中一定存在Cl-。綜上所述，該溶液一定存在的離子為H+、Fe2、I-、CI-，該溶液中一定不存在的離子為CO2-3、Fe3+，需要進(jìn)一步確定該溶液中是否存在的離子為K+。

因此答案為：H+、Fe2+、I-、Cl-，CO2-3、Fe3+，K+。

例題3 某混合溶液可能含下列溶液中的幾種：NH4+、K+、Ba2+、Cl-、CO2-3、SO2-4、Mg2+，將200mL該溶液分成2等份進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

①向一份中加入足量燒堿溶液并加熱，收集0.224L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），產(chǎn)生0.58g白色沉淀；

②向另一份中加入BaCl2溶液足量，產(chǎn)生6.99g白色沉淀。

通過該實(shí)驗(yàn)其溶液推斷正確是（ ）。

A.K+可能存在

B.Ba2一定不存在

C.CO2-3可能存在

D.100mL該溶液中若含有0.01mol Cl-，則K+的物質(zhì)的量濃度為0.04mol·L-l

解析 由實(shí)驗(yàn)①可知，生成氨的物質(zhì)的量為0.224 L/22.4L·mol-1=0.01mol，生成Mg（OH）2沉淀的物質(zhì)的量為0.58g/58g·mol-1=0.01mol，則根據(jù)“肯定性原則”可知該溶液中一定存在NH4+和Mg2+，NH4+和Mg2+的物質(zhì)的量均為0.01mol；從而根據(jù)“互斥性原則”可知，該溶液中一定不存在CO2-3，C錯(cuò)誤。由實(shí)驗(yàn)②可知，生成BaSO4沉淀的物質(zhì)的量為6.99g／233g·mol-1=0.03mol，則根據(jù)“肯定性原則”可知該溶液中一定存在SO2-4，其物質(zhì)的量為0.03mol;從而根據(jù)“互斥性原則”可知，該溶液中一定不存在Ba2+，B正確。因0.01mol NH4+和0.01mol Mg2+所帶正電荷的物質(zhì)的量為0.03mol，0.03mol SO2-4所帶負(fù)電荷的物質(zhì)的量為0.06mol，根據(jù)“電中性原則”可知該溶液中一定存在K+，但無法確定該溶液中是否存在Cl-，A錯(cuò)誤。100mL該溶液中若含有0.01mol Cl-，根據(jù)“電中性原則”可得：n（K+）+2n（Mg2+）+n（NH4+）=2n（SO2-4）+n（Cl-），即n（K+）+2×0.01mol+0.01mol=2×0.03mol+0.01mol，解得n（K+）=0.04mol；從而可知，c（K+）=0.04mol/0.1L=0.4mol·L-1，D錯(cuò)誤。

因此答案為B。

（收稿日期：2024-01-30）