【知識基礎(chǔ)】
1.離子共存
所謂幾種離子在同一溶液中能大量共存,就是指離子之間不發(fā)生任何反應(yīng);若離子之間能發(fā)生反應(yīng),則不能大量共存。
2.判斷離子能否大量共存的“四個要點(diǎn)”
判斷多種離子能否大量共存于同一溶液中,歸納起來就是:一色、二性、三特殊、四反應(yīng)。
(1)一色——溶液顏色
幾種常見離子的顏色:
(2)二性——溶液的酸堿性
①在強(qiáng)酸性溶液中,OH-及弱酸根陰離子(如CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 、S2-、CH3COO-等)不能大量存在;
②在強(qiáng)堿性溶液中,H+及弱堿陽離子(如NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) 、Al3+、Fe3+等)不能大量存在。
(3)三特殊——三種特殊情況:
①[Al(OH)4]-與HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 不能大量共存:
[Al(OH)4]-+HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) ===Al(OH)3↓+CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) +H2O。
②“NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) +H+”組合具有強(qiáng)氧化性,能與S2-、Fe2+、I-、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 等還原性的離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存。
③NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) 與CH3COO-、CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) ,Mg2+與HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 等組合中,雖然兩種離子都能水解且水解相互促進(jìn),但總的水解程度仍很小,它們在溶液中仍能大量共存。
(4)四反應(yīng)——四種反應(yīng)類型
【素養(yǎng)專練】
[例1] 在一無色透明溶液中,下列各離子組能大量共存的是( )
A.H+、Cl-、K+、SiO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3))
B.Cl-、Cu2+、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) 、NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3))
C.K+、Na+、HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 、Ca2+
D.Fe3+、NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) 、Cl-、I-
[練1] 室溫下,下列溶液中各離子能大量共存的是( )
A.在pH=13的溶液中:Al3+、Ag+、NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 、Cl-
B.在c(H+)=0.1 ml·L-1的溶液中:Mg2+、NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) 、NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 、Cl-
C.在酸性溶液中:Ba2+、K+、S2-、Cl-
D.既能溶解Al(OH)3,又能溶解H2SiO3的溶液中:Zn2+、Na+、NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4))
[練2] 常溫下,下列各組離子一定能在指定溶液中大量共存的是( )
A.使酚酞變紅色的溶液中:Na+、Al3+、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) 、Cl-
B. eq \f(Kw,c(H+)) =1×10-13 ml·L-1的溶液中:NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) 、Ca2+、Cl-、NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3))
C.與Al反應(yīng)能放出H2的溶液中:Fe2+、K+、NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4))
D.水電離的c(H+)=1×10-13 ml·L-1的溶液中:K+、Na+、[Al(OH)4]-、CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3))
[練3] 下列各組離子在溶液中因發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)而不能大量共存的是 。
①Na+、H+、CH3COO-、Cl- ②Ba2+、Na+、CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 、NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) ③Na+、HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 、H+、NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) ④Al3+、Fe3+、NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) ⑤K+、Na+、AlO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(2)) 、NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) ⑥Na+、H+、Cl-、OH- ⑦Cu2+、Fe2+、Cl-、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) ⑧K+、Na+、SiO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 、NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3))
[練4] 下列各組離子在溶液中因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存的是 。
①Na+、H+、CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 、Cl- ②H3O+、NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 、Fe2+、Na+ ③Na+、Fe3+、I-、Cl- ④H+、S2-、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) ⑤SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) 、NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 、Na+、H+
⑥I-、ClO-、K+、H+ ⑦Na+、K+、MnO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(4)) 、Cl- ⑧Fe3+、Ca2+、H+、NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3))
[練5] 下列各組離子因水解相互促進(jìn)而不能大量共存的是 。
①Al3+、HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 、Cl-、K+ ②Al3+、SiO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 、Na+、Cl- ③Fe3+、NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) 、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) 、S2-
④Fe3+、Cl-、Na+、CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) ⑤Al3+、Fe3+、SCN-、Cl- ⑥Na+、Al3+、NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 、AlO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(2))
⑦Na+、Ca2+、HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 、HSO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) ⑧S2O eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 、Na+、H+、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) ⑨Na+、Al3+、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) 、S2-
練后歸納
離子共存中常見限制條件
【知識基礎(chǔ)】
1.離子檢驗(yàn)
離子檢驗(yàn)一般是根據(jù)離子的特性(物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)),通過實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象確定離子的種類,其一般檢驗(yàn)流程為
2.離子推斷
(1)應(yīng)用四項(xiàng)基本原則進(jìn)行離子推斷
(2)電荷守恒在離子反應(yīng)定量推斷試題中的應(yīng)用:
解與離子反應(yīng)有關(guān)的定量推斷類試題,需要掌握定量推斷最后一種離子存在的方法;如果多種離子共存,且只有一種離子的物質(zhì)的量未知,可以用電荷守恒來確定最后一種離子是否存在,即陽離子所帶的正電荷總數(shù)等于陰離子所帶的負(fù)電荷總數(shù)。
3.無色溶液中的常見離子檢驗(yàn)
【素養(yǎng)專練】
[例2] 在Na+濃度為0.5 ml·L-1的某澄清溶液中,還可能含有下表中的若干種離子。
現(xiàn)取該溶液100 mL進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)(氣體體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定)
請回答下列問題:
(1)實(shí)驗(yàn)Ⅰ能確定一定不存在的離子是_________________________________。
(2)實(shí)驗(yàn)Ⅰ中生成沉淀的離子方程式為_________________________________。
(3)通過實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和必要計(jì)算,填寫下表中陰離子的濃度(能計(jì)算出的,填寫計(jì)算結(jié)果,一定不存在的離子填“0”,不能確定是否存在的離子填“?”)。
(4)判斷K+是否存在 (填“存在”或“不存在”),若存在求其最小濃度 ml·L-1,若不存在說明理由:___________________________________。
[練6] 向四支試管中分別加入少量不同的無色溶液進(jìn)行如下操作,結(jié)論正確的是( )
[練7] pH=0的某X溶液中,除H+外,還可能存在Al3+、Fe2+、NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) 、Ba2+、Cl-、CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) 、NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 中的若干種,現(xiàn)取適量X溶液進(jìn)行如下一系列實(shí)驗(yàn):
下列有關(guān)判斷不正確的是( )
A.生成氣體A的離子方程式為
3Fe2++4H++NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) ===3Fe3++NO↑+2H2O
B.生成沉淀H的離子方程式為
AlO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(2)) +CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3))
C.溶液X中一定沒有的離子為CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 、Ba2+
D.溶液X中一定含有的離子是H+、Fe2+、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) 、NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) 、Al3+
練后歸納
離子檢驗(yàn)中的常見干擾離子以及排除措施
微專題·大素養(yǎng)④
【知識基礎(chǔ)】
2.(4)CO32-、SO32-、SO42- H+ 如H+與CO32-、HCO3-、SO32-、S2- H+與OH-、ClO-、F-、CH3COO- S2-、I- I-、Fe2+、SO32- Fe2+、S2-、SO32- AlO2-、CO32-、HCO3-、S2-、HS- AlO2-、CO32-、HCO3- SCN- NH3·H2O
【素養(yǎng)專練】
[例1] 解析:本題的隱含條件是“溶液中不含有顏色的離子”,所以有顏色的離子組可直接排除。選項(xiàng)B中的Cu2+是藍(lán)色;選項(xiàng)D中的Fe3+是棕黃色,直接排除;選項(xiàng)A中H+和SiO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 反應(yīng)生成H2SiO3沉淀。
答案:C
[練1] 解析:本題從不同的角度說明了溶液的酸堿性。選項(xiàng)A的溶液為強(qiáng)堿性,隱含的條件是“溶液中有大量OH-”,OH-與Al3+、Ag+生成沉淀;選項(xiàng)C的溶液為酸性,隱含的條件是“溶液中含有H+”,H+與S2-生成氣體;選項(xiàng)D的隱含條件是“溶液為強(qiáng)堿性,含有大量OH-”,OH-與Zn2+生成沉淀。
答案:B
[練2] 解析:A項(xiàng),使酚酞變紅色的溶液顯堿性,而Al3+在堿性條件下不能大量存在,錯誤;B項(xiàng),溶液的pH=1,各離子之間不發(fā)生反應(yīng),可以大量共存,正確;C項(xiàng),與鋁反應(yīng)放出氫氣的溶液可能顯酸性也可能顯堿性,若溶液顯堿性,亞鐵離子不能大量共存,若溶液顯酸性,F(xiàn)e2+和NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 不能大量共存,錯誤;D項(xiàng),該溶液可能顯酸性也可能顯堿性,如果顯酸性,偏鋁酸根離子和碳酸根離子不能大量共存,錯誤。
答案:B
[練3] 答案:①②③⑥
[練4] 答案:②③④⑥
[練5] 答案:①②④⑥⑨
[例2] 解析:由題知溶液為透明澄清溶液,因此溶液中的離子必能大量共存。由實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ可知,加入稀鹽酸產(chǎn)生氣體,必有CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) ,其濃度為0.56 L÷22.4 L·ml-1÷0.1 L=0.25 ml·L-1,則溶液中一定無Ag+、Mg2+、Ba2+;且能生成白色沉淀,因此有SiO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) ,發(fā)生的反應(yīng)為SiO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) +2H+===H2SiO3↓,H2SiO3 eq \(=====,\s\up7(△)) SiO2+H2O故SiO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 的濃度為2.4 g÷60 g·ml-1÷0.1 L=0.4 ml·L-1;由實(shí)驗(yàn)Ⅲ可知溶液中不含SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) ;根據(jù)電荷守恒知2c(CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) )+2c(SiO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) )=2×0.25 ml·L-1+2×0.4 ml·L-1=1.3 ml·L-1,故含K+,其最小濃度為1.3 ml·L-1-0.5 ml·L-1=0.8 ml·L-1。
答案:(1)Ag+、Mg2+、Ba2+
(2)SiO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) +2H+===H2SiO3↓
(3)如表
(4)存在 0.8
[練6] 解析:A項(xiàng),加入BaCl2溶液得到白色沉淀,原溶液中可能含有SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 或SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) 或Ag+;B項(xiàng),HSO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 也有同樣的現(xiàn)象;C項(xiàng),觀察K+的焰色反應(yīng)應(yīng)透過藍(lán)色鈷玻璃,排除Na+的干擾;D項(xiàng),檢驗(yàn)NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) 應(yīng)加入濃NaOH溶液,且需要加熱。
答案:C
[練7] 解析:強(qiáng)酸性溶液X,則溶液中不存在弱酸根離子CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) ,溶液和硝酸鋇溶液反應(yīng)生成沉淀C,則溶液中存在SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) ,不存在和硫酸根離子反應(yīng)的Ba2+,C是BaSO4;酸性條件下硝酸根離子具有強(qiáng)氧化性,所以溶液中Fe2+和NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 不能共存,加入硝酸鋇產(chǎn)生氣體,則溶液中存在Fe2+,不存在NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) ,A是NO;溶液B中加入過量氫氧化鈉溶液時(shí),產(chǎn)生氣體D,則溶液中含有NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) ,D是NH3,產(chǎn)生沉淀F是Fe(OH)3,溶液E通入過量二氧化碳時(shí)產(chǎn)生沉淀H和溶液G,則 溶液中存在Al3+,沉淀H是Al(OH)3。溶液X中應(yīng)含有Fe2+,酸性條件下與硝酸根離子反應(yīng)生成氣體NO,反應(yīng)的離子方程式為3Fe2++4H++NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) ===3Fe3++NO↑+2H2O,A項(xiàng)正確;生成沉淀H的離子方程式為AlO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(2)) +CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) ,B項(xiàng)正確;溶液X中一定沒有的離子為CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 、Ba2+、NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) ,C項(xiàng)錯誤;溶液X中一定含有的離子是H+、Fe2+、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) 、NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) 、Al3+,D項(xiàng)正確。
答案:C
離子
Cu2+
Fe3+
Fe2+
MnO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(4))
溶液顏色
藍(lán)色
棕黃色
淺綠色
紫紅色
常見表述
易錯點(diǎn)悟
“無色”
有色離子不能大量存在
“pH=1”或“pH=13”
溶液顯酸性或堿性
“因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能共存”
只能是氧化性離子和還原性離子不共存,不是其他離子反應(yīng)類型
“透明”
“透明”也可“有色”
“不能共存”
易看成“能共存”
“與Al反應(yīng)放出H2”
溶液既可能顯酸性(HNO3除外)也可能顯堿性
“由水電離出c(H+)=1×10-12 ml·L-1”
溶液既可能顯酸性也可能顯堿性
“通入足量的NH3”
與NH3·H2O反應(yīng)的離子不能存在
(1)“一定大量共存”
(2)“可能大量共存”
(3)“不能大量共存”
審清關(guān)鍵字
陽離子
K+ Ag+ Mg2+ Ba2+
陰離子
NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) SiO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4))
序號
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
實(shí)驗(yàn)結(jié)果

向該溶液中加入足量稀鹽酸
產(chǎn)生白色沉淀并放出標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.56 L氣體

將Ⅰ的反應(yīng)混合液過濾,對沉淀洗滌、灼燒至恒重,稱量所得固體質(zhì)量
固體質(zhì)量為2.4 g

向Ⅱ的濾液中滴加BaCl2溶液
無明顯現(xiàn)象
陰離子
NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3))
CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3))
SiO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3))
SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4))
c/(ml·L-1)
選項(xiàng)
操作
現(xiàn)象
結(jié)論
A
滴加BaCl2溶液
生成白色沉淀
原溶液中有SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4))
B
滴加稀硫酸
有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生
原溶液中有SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3))
C
用潔凈鉑絲蘸取溶液進(jìn)行焰色反應(yīng)
火焰呈紫色(透過藍(lán)色鈷玻璃)
原溶液中有K+
D
滴加NaOH溶液,將濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口
試紙不變藍(lán)
原溶液中有NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4))
待檢離子
干擾離子
排除措施
Cl-
SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4))
加過量的Ba(NO3)2溶液
CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3))
加稀硝酸酸化
OH-
SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4))
CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3))
加鹽酸酸化
SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3))
Ag+
SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3))
CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3))
加鹽酸后將產(chǎn)生的氣體通入品紅溶液中
CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3))
SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3))
加硝酸后將產(chǎn)生的無色無味氣體通入澄清石灰水,變渾濁
陰離子
NO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3))
CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3))
SiO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3))
SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4))
c/(ml·L-1)
?
0.25
0.4
0

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