高中化学离子推断题中的解题技巧

摘要：随着化学教育的深入，高中化学离子推断题已成为培养学生逻辑思维和实验能力的重要载体.本文以高中化学离子推断题为基础，介绍了四个离子推断原则.这些原则为学生提供了一套完整的离子推断思路，帮助学生更加准确地判断离子的存在与否，提高解题效率和准确率.同时，这些原则也有助于培养学生的逻辑思维能力和实验观察能力，为后续化学知识的学习打下坚实的基础.

关键词：离子推断；推断原则；逻辑思维；解题技巧

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2024）28-0126-03

在高中化学教学中，离子推断题一直是学生学习的重点和难点.为了帮助学生更好地掌握离子推断的方法和技巧，本文将介绍四个离子推断原则：肯定性原则、互斥性原则、电中性原则和进出性原则.通过掌握这些原则，学生能够更好地理解离子推断的过程，提高解题能力.

1肯定性和电中性原则的应用

肯定性原则侧重于通过观察到的实验现象来确定溶液中必然存在或者必然不存在的离子.学生需要牢记常见的有色离子，如Fe2+、Fe3+、Cu2+、MnO-4等，以便在实验中快速判断离子的存在与否；电中性原则强调溶液的电离平衡，即溶液中必须同时存在阳离子和阴离子，以确保正负电荷的总量相等，维持整体电中性.这一原则是离子推断的基本依据，它要求学生在分析离子组成时，必须考虑到所有电荷的平衡，以确保推断结果的准确性.

例1烧杯内含有300 mL的无色溶液，它可能含有以下离子：Na+、Fe2+、Mg2+、NH+4、Cl-、SO2-4，CO2-3，小明将这个溶液分成三等份，并进行了如下实验：①向第一份溶液中加入过量的 NaOH 溶液并加热，最终收集到气体336 mL标准状况下的气体；②向第二份滴加AgNO3溶液，观察到有白色沉淀；③向第三份加入过量的BaCl2溶液，得到了6.27 g沉淀，将沉淀用足量的稀盐酸洗涤后，还剩余2.33 g沉淀.

试回答下列问题：

（1）原来的无色溶液中一定不存在的离子有；

（2）原来的溶液中可能存在的离子是，如何判断该离子是否存在，请说明操作步骤；

（3）请计算一定存在的阳离子物质的量浓度的取值范围.

解析根据肯定性原则，由于溶液无色，故Fe2+不存在；

由①知，向第一份溶液中加入过量的NaOH溶液并加热，最终收集到气体336 mL标准状况下的氨气，其物质的量为0.336 L22.4 L/mol=0.015 mol，由肯定性原则可知，原溶液中一定含NH+4，且物质的量为0.015 mol；由②实验可知，向第二份滴加AgNO3溶液，观察到有白色沉淀，白色沉淀可能为 AgCl或碳酸银、硫酸银，即溶液中Cl-、SO2-4、CO2-3至少有一种；由③可知，含SO2-4的物质的量为2.33 g233 g/mol=0.01 mol，含CO2-3的物质的量为6.27 g-2.33 g197 g/mol=0.02 mol，由于含CO2-3，由离子共存可知，一定不存在 Mg2+，由电中性原则可知，0.01 mol×2+0.02 mol×2>0.015 mol，可知一定含阳离子 Na+，不能确定是否含 Cl-.

因此，（1）原无色溶液中一定存在Na+、NH+4、CO2-3、SO2-4，一定不存在 Fe2+、Mg2+；（2）原无色溶液可能存在Cl-；要想确定Cl- 是否存在，可以取少许原无色溶液于试管中，向试管中滴加过量的Ba（NO3）2溶液过滤，然后往滤液中滴加少许AgNO3溶液，观察是否有白色沉淀产生，如有白色沉淀，则说明有Cl-，反之没有；

（3）溶液中含NH+4 0.015 mol，故浓度c（NH+4）=0.015 mol0.1 L=0.15 mol/L，根据电荷守恒，正电荷为：n（+）=n（NH+4）=0.015 mol，n（-）=2n（CO2-3）+2n（SO2-4）=0.06 mol，总正电荷小于负电荷，则原溶液中一定含有Na+，至少为0.045 mol，c（Na+）≥0.45 mol/L，

本题以物质的检验及推断为主题，要求学生能够准确把握实验现象与化学反应之间的关系，运用离子推断的方法和技巧进行解答.特别是在实验③中，白色沉淀的出现成为解答的突破口，学生需要通过细致的观察和分析，结合电中性的原则，推断出溶液中存在的离子.这样的题目不仅考查了学生的分析与计算能力，还侧重于推断能力的培养，对于提高学生的化学思维和实验技能具有重要作用[1].

2互斥和进出性原则的应用

互斥性原则指导学生在确认某些离子存在的同时，考虑到离子之间的相互作用和共存规律，以排除其他离子存在的可能性.学生需要关注题目中隐含的化学环境条件，例如溶液的酸碱性质、指示剂的变色反应、与铝反应释放氢气的情况以及水的电离程度等，这些信息有助于他们推断出可能存在的离子种类；进出性原则关注实验过程中可能发生的离子变化，尤其是反应生成的离子或实验操作中引入的离子，这些可能会对后续实验结果产生影响.学生需要意识到这些潜在的干扰因素，并在实验设计和结果分析时加以考虑，以确保实验结果的准确性和可靠性[2].

例2某强酸性溶液X中可能含有Fe2+、Fe3+、Al3+、Ba2+、NH+4、CO2-3、NO-3、SO2-4，SiO2-3、SO2-3、Cl-中的若干种，现取X溶液进行连续实验，实验过程及产物如图1所示.实验过程中有一种气体为红棕色.

根据以上信息，回答下列问题：

（1）上述溶液中，可判断X溶液中除H+外肯定存在的离子有.不能确定的阴离子是；

（2）转化①生成气体A的离子方程式为.转化⑦的离子方程式为；

（3）若转化③中，D、H2O、O2三种物质恰好发生化合反应生成E，则反应中D与O2的物质的量之比为.若D和O2的混合气体共12 mL，通入足量水中，剩余气体2 mL，混合气体中D的体积为mL.

（4）假设测定A、F、K均为0.01 mol，10 mL X溶液中n（H+）=0.04 mol，且不能确定含有的离子只有一种.当X溶液中不能确定离子是，沉淀C物质的量.

解析由互斥性原则，强酸性溶液中一定不会存在 CO2-3、SiO2-3、SO2-3离子，向溶液中加入过量硝酸钡生成沉淀C，则沉淀C为BaSO4，由互斥性原则，说明溶液中含有SO2-4 离子，则一定不含Ba2+，同时生成气体A，说明溶液中含有还原性离子，一定为Fe2+离子，强酸性条件下一定不含 NO-3 离子，故A为NO、D为 NO2、E为HNO3；

溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，则F为NH3，说明溶液中含有 NH+4 ，得到沉淀G为Fe（OH）3，气体F与溶液E反应生成 I 为 NH4NO3，G与过量盐酸反应得到溶液J，则J中含有FeCl3、HCl，溶液H中通入过量CO2气体，生成沉淀K，则K为Al（OH）3、H为NaAlO2、L为NaHCO3，说明溶液中含有Al3+离子.

因此，原溶液一定含有Fe2+、Al3+、NH+4、SO2-4，一定没有Ba2+、CO2-3、NO-3、SiO2-3、SO2-3，由进出性原则，不能确定是否含有Fe3+和Cl-.

（1）由分析可知，可判断溶液X中除 H+ 外肯定存在的离子有Fe2+、Al3+、NH+4、SO2-4，不能确定的阴离子是Cl；

（2）转化①生成气体A的离子方程式为3Fe2++4H++NO-33Fe3++NO+2H2O，转化⑦的离子方程式为AlO-2+CO2+2H2OAl（OH）3↓+HCO-3；

（3）若转化③中，NO2、H2O、O2三种物质恰好发生化合反应生成HNO3，反应方程式为4NO2+O2+2H2O4HNO3，则反应中NO2与O2 的物质的量之比为4∶1；

若氧气过量，则剩余2ml无色气体为氧气，设参加反应的氧气的体积为x，则有

4NO2+O2+2H2O4HNO3

4xx

4x+x=12 mL-2 mL=10 mL

解得x=2 mL，所以氧气的体积为

2 mL+2 mL=4 mL，

若NO2过量，则剩余2 mL无色气体为NO，设氧气的体积为y，则

4NO2+O2+2H2O4HNO3

4yy

3NO2+H2O2HNO3+NO

31

（12mL-y-4y）2mL

3∶1=（12 mL-y-4y）∶2 mL

解得y=1.2 mL；

（4）若NO、NH3、Al（OH）3均为0.01 mol，10 mL X溶液中n（H+）=0.04 mol，根据反应3Fe2++NO-3+4H+3Fe3++NO↑+2H2O，可知n（Fe2+）=0.03 mol，由原子守恒可知n（NH+4）=0.01 mol，n（Al3+）=0.01 mol，且不能确定含有的离子只有一种，当Fe3+离子不能确定时，n（H+）+2n（Fe2+）+3n（Al3+）+n（NH+4）=0.14 mol>2n（SO2-4），解得n（SO2-4）<0.07 mol，即n（BaSO4）<0.07 mol，当Cl-不能确定时，n（H+）+2n（Fe2+）+3n（Al3+）+n（NH+4）=0.14 mol<2n（SO2-4），解得n（SO2-4）>0.07 mol，即n（BaSO4）>0.07 mol，故答案为：Fe3+（或Cl-）；小于0.07 mol（或大于0.07 mol）.

本题作为一道具有一定难度的离子推断题目，旨在考查学生是否能够紧密围绕反应现象，推断出离子存在的可能性，并且要求学生熟练掌握元素化合物知识.重点考查了互斥性原则和进出性原则的应用.

3结束语

综上所述，四个离子推断原则是高中化学教学中解决离子推断题的重要方法.肯定性原则、互斥性原则、电中性原则和进出性原则相互关联，相互补充，为学生提供了一套完整的离子推断思路.通过运用这些原则，学生能够更加准确地判断离子的存在与否，避免盲目猜测，提高解题效率和准确率.同时，这四个原则也有助于培养学生的逻辑思维能力和实验观察能力，为后续化学知识的学习打下坚实的基础.因此，在高中化学教学中，教师应重视这四个原则的传授和运用，帮助学生更好地掌握离子推断的方法和技巧，为化学学习之路铺设坚实的基石[3].

参考文献：

［1］

罗泽律.高中化学不同推断题题型的破解思路分析 [J].高考，2021（28）：151-152.

[2]余玲敏.高中化学推断题型及其教学策略探究 [J].数理化解题研究，2020（12）： 66-67.

[3]魏玉萍.高中化学离子的存在与检测推断题解题研究 [J].中学生理科应试，2016（03）： 37-38.

［责任编辑：季春阳］