杨平贵
“离子共存题”是高中化学知识的热点和难点之一,相关知识主要依托离子的性质及离子间反应的规律。由于离子间反应的多样性和复杂性,导致这类试题的难度居高不下,学习时,若能揣摩其中的一般规律性和特殊性,“求同辨异”,便可以较少的训练,达到事半功倍的效果。
一、一般规律,理当牢记——磨刀不误砍柴功
例1 下列各组离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 离子在溶液中能否大量共存,其依据是能否满足离子反应的条件。因此,牢记离子反应的所有条件是我们解题的基本功。
在中学化学中,离子之间发生反应的条件有:
1.如果生成沉淀、气体和水等弱电解质,则能发生反应。(这要牢记:①由溶解度表掌握物质的溶解度规律;②弱电解质的概念及常见的弱电解质)
2.若发生氧化还原反应,则不能大量共存。(要求掌握:常见氧化性离子和还原性离子)
3.阳离子和阴离子均能水解,水解能进行到底则不能大量共存。(如:Al3+、Fe3+和CO32-、HCO3 -、S2-、HS-、AlO2-等)
4.生成络合物。(如生成:Fe(SCN)3、Ag(NH3)2+等。)
按照反应的一般规律不难发现在选项B中,Al3+和AlO2-、HCO3-均能水解而不能共存:
Al3++3AlO2-===4Al(OH)3↓
Al+3HCO===Al(OH)↓+3CO↑
选项C中的Fe和S发生反应生成沉
淀:Fe+S===FeS↓
选项D中的Fe与SCN、CO均不能大量共存,前者生成Fe(SCN),后者因阴、阳离子的水解反应相互促进而不能共存:
2Fe+3CO+3HO==2Fe(OH)↓+3CO↑
因此,只有选项A正确。
例2 下列各组离子在溶液中能大量共存的是()
A.H+、Cu2+、SO42-、Cl-
B.Al3+、NO3-、S2-、Ba2+
C.K+、Na+、OH-、AlO2-
D.H+、Fe2+、SO42-、MnO4-
解析 由离子反应的一般规律可知选项B中Al和S均会发生水解反应而不能大量共存:
6HO+2Al+3S===2Al(OH)↓+3HS↑
選项D中MnO是常见的强氧化性的离子,能将Fe氧化而发生氧化还原反应,因此不能大量共存。
综合判断,选项A、C正确。
二、认真审题,不可大意——注意题干的限制性条件
例3 若溶液中由水电离产生的c(OH)=1×10mol/L,满足此条件的溶液中一定可以大量共存的离子组是( )
A.Al3+、Na+、NO3-、Cl-
B.K+、Na+、Cl-、NO3-
C.K+、Na+、Cl-、AlO2—
D.K+、NH4+、SO42-、NO3-
解析 我们在掌握了离子是否共存的基本规律之后,审题时还要特别注意“题干”的限制条件,尤其是弄清这些条件的内在含义。“题干”中常见的限制条件有:溶液呈酸性还是呈碱性,溶液有无颜色等。如:“PH=1的某无溶液”,则表明该溶液中有大量的H+存在,且排除有颜色的离子Fe3+(黄色)、Fe2+(浅绿色)、Cu2+(蓝色)、MnO4-(紫红色)等。
本题中由水电离产生的c(OH-)=1×10-14mol/L,说明该溶液可能是酸性溶液,也可能是碱性溶液,由此进行判断,A、D选项在碱性环境下Al3+、NH4+不能大量共存:选项C中的AlO2—在酸性环境下不能大量共存:
AlO2—+H++H2O===Al(OH)3↓
或 AlO2—+4 H+=== Al3++2H2O
综合判断,只有选项B正确。
例4 下列各组离子在溶液中可以大量共存,且加入足量的氨水后也不产生沉淀的是( )
A.Na+、Ba2+、Cl-、SO42-
B.H+、NH4+、Al3+、SO42-
C.K+、AlO2—、NO3-、OH-
D.H+、Cl-、CH3COO-、NO3-
解析 由题干可知,它的限制内容是必须同时满足两个条件,万万不可粗心的选择“加氨水能产生沉淀”的选项B,而在高考中有不少同学偏偏选了选项B;选项A因反应Ba2++SO42-===BaSO4↓而不能大量共存;选项D中H+和CH3COO-生成弱电解质CH3COOH,也不能大量共存;选项C本身就是碱性溶液,除能共存外,加氨水当然也不会产生沉淀。
因此,只有选项C正确。
三、经验技巧,帮助解题——注意积累解题的相关经验,提高解题速度
例5 在PH=1的某无色溶液中能大量共存的离子组是( )
A.NH4+、Mg2+、SO42-、Cl-
B.Ba2+、K+、OH-、NO3-
C.Al3+、Cu2+、SO42-、Cl-
D.Na+、Ca2+、Cl-、AlO2-
解析 在解题中,我们总希望提高解题的速度,这就要求注意积累一些解决这类问题的经验和技巧,优化解题过程。一般来说,K+、Na+不需要考虑离子反应;阳离子主要和阴离子反应;Cl-在溶液中除与Ag+外,NH4+除与OH-外,NO3-除发生氧化还原反应外,一般不发生离子反应……,这些经验在解题时可以加以利用,有利于提高解题速度。
本题中根据Cu2+有颜色而首先排除选项C;再根据PH=1,加上H+后再来考虑选项A、B、D,即:
A.H+、NH4+、Mg2+、SO42-、Cl-
B.H+、Ba2+、K+、OH-、NO3-
D.H+、Na+、Ca2+、Cl-、AlO2-
不难发现,选项B中的OH-与H+、选项D中的AlO2-和H+不能大量共存。
由此便可以判断选项A正确。
四.小心辨异,事半功倍——警惕一些离子的特殊干扰解题
例6 加入铝粉能放出H2的溶液中,可能大量共存的离子组是( )
A.NH4+、Na+、NO3-、Cl-
B.Na+、Ba2+、Mg2+、HCO3-
C.Na+、Ba2+、K+、Cl-
D.K+、Fe2+、NO3-、AlO2-
解析 解決离子共存问题,不能忽视某些离子的特殊性,如:ClO、NO在H存在是表现出的强氧化性,HCO、HS既可与酸又可与碱发生反应的两重性等。
本题题干中“加入铝粉能放出H的溶液”的信息告诉我们,原溶液可能为酸性溶液,也可能为碱性溶液。选项A中,NH在碱性环境中不能大量存在,但如果忽略了NO在酸性环境中的强氧化性,就会错认为在酸性环境中A组离子可以与铝反应产生H.因此很多同学错选了选项A。由于NO在酸性情况下有强氧化性,铝在其中发生氧化还原反应只能生成水而得不到H;选项B中HCO在酸性、碱性溶液里均不能大量存在;选项D中AlO在酸性环境下不能大量存在,Fe在碱性环境中不能大量存在。
综合判断,选项C是正确答案。
总而言之,虽然离子共存题涉及内容广泛,形式变化多样,试题难度较大,但只要我们牢记共同规律,分析特殊离子,做到“求同辨异”,认真审题,必定能过好这一关。