化学 离子共存问
题
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发生复分解反应
,、有气体产生。
H+与CO32ˉ、HCO3ˉ、SO32ˉ、HSO3ˉ、S2ˉ、HSˉ等不能共存
如CO32-、S2-、HS-、HSO3-、等易挥发的弱酸的酸根与H+不能大量共存, 主要是由于CO32-,2H+,CO2?,H2O、HS-,H+,H2S?。
,、有沉淀生成。
?SO42ˉ与Ba2+、Ca2+、Ag+等不能共存;
?CO32ˉ与Ba2+、Ca2+、Mg2+、Ag+、Cu2+、Zn2+等不能共存;
?S2ˉ与Cu2+、Pb2+、Fe2+、Hg2+、Ag+等不能共存;
?OHˉ与Mg2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Ag+、Zn2+等不能共存;
?AlO2ˉ与HCO3ˉ不能大量共存:AlO2ˉ+HCO3ˉ+H2O=Al(OH)3?+CO32ˉ
Mg2+不能与SO42-大量共存
主要是由于Ba2+,CO32-,CaCO3?、Ca2+,SO42-,CaSO4(微溶); Cu2+、Fe3+等不能与OH-大量共存
也是因为Cu2+,2OH-,Cu(OH)2?,Fe3+,3OH-,Fe(OH)3?等。 ,、有弱电解质生成。
如OH-、CH3COO-、PO43-、HPO42-、H2PO-等与H+不能大量共存, 主要是由于OH-,H+,H2O、CH3COO-,H+,CH3COOH;
一些酸式弱酸根不能与OH-大量共存
是因为HCO3-,OH-=CO32-,H2O、
HPO42-,OH-,PO43-,H2O、
NH4+,OH-=NH3•H2O等。
,、一些容易发生水解的离子,在溶液中的存在是有条件的。
如AlO2-、S2-、CO32-、C6H5O-等必须在碱性条件下才能在溶液中存在; 如Fe3+、Al3+等必须在酸性条件下才能在溶液中存在。
这两类离子不能同时存在在同一溶液中,即离子间能发生“双水解”反应。 如3AlO2-,3Al3+,6H2O=4Al(OH)3?等。
(二)、由于发生氧化还原反应,离子不能大量共存
?H+与OHˉ、AlO2ˉ、SiO32ˉ、ClOˉ、Fˉ、PO43ˉ、HPO42ˉ、H2PO4ˉ、CH3COOˉ、C6H5Oˉ等不能大量共存;
?OHˉ与H+、NH4+、HCO3ˉ、HSO3ˉ、HSˉ、H2PO4ˉ、HPO42ˉ等不能大量共存;
若是酸性溶液,所有弱酸根离子和OH-不能大量共存。在中学化学中不能在酸性溶液中共存的离子有:OH-、AlO2-、CO32-、HCO3-、SiO32-、SO32-、HSO3-、S2O32-、S2-、HS-、ClO-、F-、PO43-、H2PO4-、C6H5O-、CH3COO-、-OOC-COO-、C6H5COO-、CH3CH2O-、SCN-、H2N-CH2-COO-等;
若是碱性溶液,则所有弱碱阳离子及H+均不能大量共存。在中学化学中不能在碱性溶液中大量共存的是:H+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Ag+、Zn2+、Mg2+、Al3+、NH4+、HCO3-、HPO42-、H2PO4-、HSO3-、HS-、HOOC- COO-等。
,、具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存。 如I-和Fe3+不能大量共存
是由于2I-,2Fe3+=I2,2Fe2+。
,、在酸性或碱性的介质中由于发生氧化还原反应而不能大量共存
。(1)在酸性条件下
?NO3ˉ与Iˉ、Brˉ、Fe2+、S2ˉ、HSˉ、SO32ˉ、HSO3ˉ等不能共存;
?S2ˉ与SO32ˉ等不能共存;
(碱性条件下可以共存)
?MnO4ˉ与Iˉ、Brˉ、Clˉ、S2ˉ、HSˉ、SO32ˉ、HSO3ˉ、Fe2+等不能共存;
?ClOˉ与Fe2+、Iˉ、S2ˉ、HSˉ、SO32ˉ、HSO3ˉ等不能共存;
(2)Fe2+与S2ˉ、HSˉ、SO32ˉ、HSO3ˉ、Iˉ等不能共存;
如NO3-和I-在中性或碱性溶液中可以共存,但在有大量H+存在情况下则不能共存; SO32-和S2-在碱性条件下也可以共存,但在酸性条件下则由于发生2S2-,SO32-,6H+,3S?,3H2O反应不能存在。
(三)、由于形成络合离子,离子不能大量共存
(1)Fe3+和SCN-、C6H5O-不能共存;
(2)Ag+与NH4+在碱性条件下不能共存。
如Fe3+与SCN-不共存;Ag+与NH3•H2O分子不共存;Ag+与CN-不共存。 由于Fe3+,SCN- [Fe(SCN)]2+等络合反应而不能大量共存。
(四)、能水解的阳离子跟能水解的阴离子在水溶液中不能大量共存。
例:Al3,和HCO3-,Al3,和S,,等
双水解
(1)Al3+与AlO2ˉ、HCO3ˉ、CO32ˉ、HSˉ、S2ˉ、SO32ˉ、HSO3ˉ、SiO32ˉ、ClOˉ、C6H5Oˉ等不能共存;
(2)Fe3+与AlO2ˉ、HCO3ˉ、CO32ˉ、SiO32ˉ、ClOˉ等不能共存;
(3)NH4+与AlO2ˉ、SiO32ˉ等不能共存;
Al3+与CO32-、SO32-、HCO3-、HSO3-、HS-、AlO2-不共存;
AlO2-与Fe3+、Fe2+、Zn2+、Cu2+、Ag+、NH4+不共存;
SiO32-与NH4+不共存。
(1)由于水解和电离的相互影响而不能大量共存。AlO2-与HCO3-虽然均属于弱酸根离子,水溶液因水解呈碱性,但H3AlO3的酸性太弱,AlO2-的水解能力太强,含有AlO2-的水溶液中[OH-]较大,能直接与HCO3-作用生成Al(OH)3沉淀和CO32-。故AlO2-与HCO3-不能共存于同一溶液中。
与其类似的还有AlO2-与HSO3-、HS-、H2PO4-、HPO42-等。
(2)具有氧化性的某些含氧酸根离子(如NO3-)若不是在酸性溶液中,则能与某些还原性较强的离子(如S2-、I-、Fe2+等)共存。因为这些含氧酸根离子只有在酸性条件下才能表现出强氧化性。又如:MnO4-在碱性条件下能氧化SO32-、S2O32-、S2-、I-,但不能氧化Cl-、Br-;在酸性条件下,MnO4-的氧化性很强,常温下就能氧化Cl-、Br-。
(3)水解能力弱的弱碱阳离子与弱酸根离子(如Mg2+与HCO3-、Mg2+与HSO3-等),可以不考虑它们之间的双水解,能共存于同一溶液中。
限制酸性溶液的条件
1. PH=1的溶液
2.使紫色石蕊溶液呈红色
3.使甲基橙呈红色
4.加镁粉放氢气
5.c(oH-)为十的负十四次方
隐含有H-
限制碱性的条件
1.PH=14的溶液
2.使pH变蓝
3.使红色石蕊变蓝
4.酚酞呈红色
5.甲基橙呈黄色
6.c(H+)为十的负十四次方
隐含有OH-
可酸可碱的条件
1.水电离c(OH-)或者c(H+)浓度为十的负N次方摩尔每升
2.加入铝粉有氢气产生
3.HCO3-离子不能稳定存在的溶液
审题时应注意题中给出的附加条件
?酸性溶液(H,)、碱性溶液(OH,)
“与Al反应能放出H2的某溶液”,
可能是强酸性溶液(其中不可能含NO3ˉ),也可能是强碱溶液。、 由水电离出的H+或OH-=1×10-10mol/L的溶液等。 ?有色离子MnO4,,Fe3,,Fe2+,Cu2,,Fe(SCN)2,。 如:Fe2+(浅绿色)、Fe3+(黄色)、Cu2+(蓝色)、MnO4ˉ(紫红色)、Fe(SCN)2+(血红色)、
Fe(C6H5O)63ˉ(紫色)等。
? MnO4,,NO3,等在酸性条件下具有强氧化性。 ?S2O32,在酸性条件下发生氧化还原反应:
S2O32,,2H,,S?,SO2?,H2O
? 注意题目要求“大量共存”还是“不能大量共存”。 审题时还应特别注意以下几点:
与酸碱指示剂颜色变化有关的信息。
(1)注意溶液的酸性对离子间发生氧化还原反应的影响。 如:Fe2,与NO3,能共存,
但在强酸性条件下(即Fe2,、NO3,、H,相遇)不能共存; MnO4, 与Cl,在强酸性条件也不能共存;
S2,与SO32,在钠、钾盐时可共存,但在酸性条件下则不能共存。 (2)酸式盐的含氢弱酸根离子不能与强碱(OH,)、强酸(H,)共存。如:
HCO3,,OH,,CO32,,H2O (HCO3,遇碱时进一步电离)
HCO3,,H,,CO2?,H2O
离子共存之三
在溶液中离子共存问题的实质是哪些离子之间不能发生反应。能够发生反应的离子就不
能共存,不能够发生反应的离子才可以共存。
(1)离子间能直接结合生成难溶性物质时,则这些离子不能大量共存
。如SO42,与Ba2+、Ag+;
OH,与Cu2+、Fe3+、Mg2+、Al3+;
Ag+与Cl,、Br,、I,、CO32,、SO32-、S2,;
Mg2+、Ba2+、Ca2+与CO32,、SO32,、PO43,;
S2,与Cu2+、Pb2+等不能大量共存。
(2)离子间能结合生成难电离物质时,则这些离子不能大量共存。 如OH,、ClO,、CH3COO,、HPO42,、H2PO4,与H,;
HCO3,、HS,、HSO3—、H2PO4,、HPO42-、H,与OH,等不能大量共存。 (3)离子间能结合生成挥发性物质时,则这些离子不能大量共存。
如CO32,、SO32-、HCO3,、HSO3,、S2,、HS,与H,;NH4,与OH,等不能大量共存。
(4)离子之间能发生氧化还原反应时,则这些离子不能大量共存。
一般说来,有氧化性的离子(如MnNO4,、ClO,、Fe3+、NO3,等)与有还原性的离子(如S2,、Br,、I,、SO32,、Fe2+等)不能大量共存。
注意以下几种情况:
?在有H,存在时,MnO4,、ClO,、NO3,的氧化性会增强。
?Fe3+与Fe2+可以共存,因为它们之间不存在中间价态。
Fe3+不能氧化Cl,。
?NO3,(有H,时)不能氧化Cl,。
?还应注意题目是否给出溶液的酸碱性,是否给定是在无色溶液中。
1.强酸(HClO4、HI、HBr、HCl、H2SO4、HNO3、H,)可以和强酸的酸根离子共存;但不能与弱酸根离子共存(F,、CO32,、ClO,、S2,、SiO32,等)
2强碱(KOH、NaOH、Ba(OH)2等)OH,与弱碱的阳离子(如Cu2,、NH4,、Al3+等)不能共存。
3弱酸的酸式根离子与H,、OH,都不能共存,如HCO3,、HS,、HSO3,、HPO42,等。但强酸的酸式根离子只与碱不能共存,如HSO4,。
4.相关离子的颜色:MnO4,为紫色;Fe3+为棕黄色;Fe2+为浅绿色;Cu2+为蓝色。
5.电解质溶液中至少有一种阳离子和一种阴离子。
2.强氧化剂和强还原剂不能共存(但Fe3+、Fe2,因没有中间价态可以共存)
常见强氧化剂:硝酸;浓硫酸;MnO4,(H,)溶液;高铁离子(Fe3+);NO3,(H,)溶液;含有ClO,在酸、碱性的溶液中都有强氧化性。
常见强还原剂:I,;Fe2,;+2价硫(如S2,、HS,、H2S);+4价硫(SO2、SO32,、HSO3,)等。
三、离子共存问题常见的典型问题
1. Al(OH)3有酸式电离和碱式电离:,增加或OH,、Al3+浓度;或者增加H,、AlO2,离子浓度,都可以使平衡朝生成沉淀的方向移动。因此OH,、Al3+;H+、AlO2,不能共存,但OH,、AlO2,;Al3+、H,可以共存。
2.Fe2+、NO3,可以共存,但有H,时不能共存,因为HNO3具有强氧化性。
3.某溶液与铝反应可以生成氢气,在该溶液中不一定存在与H,或者OH,可以共存的离子。
4.常温下,某溶液中由水电离出的H,为0.01mol/L,则该溶液可能是pH,2或者pH,12的溶液。该溶液为酸性或碱性,有H,或者OH,。
5.某种溶液中有多种阳离子,则阴离子一般有NO3,;
6.酸性条件下 ClO—与Cl—不共存
一 选择题
1、下列电离方程式错误的是( )
A NaHCO3 ====Na, +H, +CO32― B NaHSO4 ====Na, +H, +SO42― C MgCl2 ====Mg2, +2Cl― D Ba(OH)2 =====Ba2, +2OH― 2、离子方程式CO32, + 2H+ = H2O + CO2?中的CO32,代表的物质可以是( ) A、CaCO3 B、NaHCO3 C、Na2CO3 D、BaCO3 3、下列化学方程式中,不能用离子方程式 Ba2, +SO42―====BaSO4 ? A(Ba(NO3)2+H2SO4==BaSO4?+2HNO3 B(BaCl2+Na2SO4==BaSO4?+2NaCl
C(BaCO3+H2SO4==BaSO4?+H2O+CO2? D(BaCl2+H2SO4==BaSO4?+2HCl 4(下列各组离子反应可用H,,OH, H2O表示的是( )
A(氢氧化钡和硫酸 B(氢氧化铁和盐酸 C(硝酸和氢氧化钠
D(硫酸氢钠和氢氧化钠
5、下列离子方程式,书写正确的是( )
A、盐酸与碳酸钡反应 CO32-+2H+==CO2?+H2O
B、硫酸铜溶液中滴加氢氧化钡溶液 Ba2++2OH-+Cu2++SO42-==BaSO4?+Cu(OH)2? C、硝酸银溶液中加入铜粉 Ag++Cu==Cu2++Ag?
D、铁与稀盐酸反应 2Fe+6H+==2Fe3++3H2?
6、下列离子方程式书写正确的是( )
A、氧化铜与盐酸反应 O2― +2H, ====H2O
B、碳酸氢钠溶于盐酸:HCO3, + H+ = H2O + CO2 ?
C、硫酸氢钠溶液与NaOH溶液混合:HSO4, + OH, = H2O + SO42, D、石灰石溶于硝酸:CO32, + 2H+ = H2O + CO2 ?
7(下列反应的离子方程式中,正确的是( )
A(向硝酸银溶液中加盐酸Ag,,C1, AgCl?
B(碳酸氢钙溶液跟盐酸反应:Ca(HCO3)2,2H, Ca2,,2H2O,2CO2? C(盐酸跟氢氧化镁反应:H,,OH, H2O
D(碳酸镁跟硫酸反应:MgCO3,2H, Mg2,,H2O,CO2?
8(下列离子方程式中,正确的是
A(碳酸氢钙溶液与盐酸反应Ca(HCO3)2+2H+=Ca2++2H2O+2CO2?
B稀盐酸和碳酸钙反应 CO32, + 2H+ = CO2? + H2O
C碳酸钠溶液与醋酸反应 CO32, + 2H+ = CO2? + H2O
,大理石溶于醋酸的反应 CaCO3+2CH3COOH=Ca2++2CH3COO-+CO2?+H2O 9(下列反应的离子方程式中,正确的是( )
A、氢氧化钡溶液和稀硫酸Ba2++OH,+H++SO42,=BaSO4?+2H2O B、氯化铁溶液中加铁粉 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+ C、过量CO2通入NaOH溶液中 CO2 + 2OH, = CO32, + H2O D、少量CO2通入NaOH溶液中 CO2 + OH, = HCO3, + H2O 10(下列离子方程式中,正确的是
A、氨气通入醋酸 CH3COOH + NH3 = CH3COO,,NH4,
B(碳酸氢镁溶液中加过量石灰水 Mg2++2HCO3,+Ca2++2OH,
=CaCO3?+2H2O+MgCO3? C、澄清石灰水与稀盐酸反应Ca(OH)2+2H+=Ca2++2H2O
D、稀硫酸滴在铜片上:Cu+2H+==Cu2++H2?
11(下列各组中的离子,能在溶液中大量共存的是 ( )
12、在无色透明强酸性溶液中,能大量共存的离子组是( ) A、K+、Cu2+、NO3-、SO42- B、K+、Na+、Cl-、CO32- C、Zn2+、NH4+、NO3-、Cl- D、K+、Na+、MnO4-、SO42- 13、在PH=1无色透明溶液中能大量共存的离子组是( )
,(Al3+、Ag+、NO3,、Cl, ,(Mg2+、NH4+、NO3,、Cl, ,(Ba2+、K+、S2,、Cl, ,(Cu2+、Na+、NO3,、SO42, 14、在强酸性或强碱性溶液中都能大量共存的一组离子是 ( ) ,(Ba2,,Fe3,,Br,,NO3, ,(Na,,Ca2,,HCO3,,NO3, ,(Al3,,NH4,,SO42,,Na, ,(Na,,K,,NO3,,SO42, 15、下列各组中的离子,能在溶液中大量共存的是( )
A(Mg2,、H,、C1,、OH, B(Na,、Ba2,、CO 、NO C、Na,、H,、Cl,、CO D(K,、Cu2,、NO 、SO 、 16、在强酸性无色透明溶液中,下列各组离子能大量共存的是( ) A、Fe3+、K+、Cl,、MnO4, B、Ag+、Na+、NO3,、Cl, C、Zn2+、Al3+、SO42,、Cl, D、Ba2+、NH4+、Cl,、HCO3, 17、巳知某溶液中存在较多的H,、SO42—、NO3—,则该溶液中还可能大量存在的离子组是
,(Al3+、CH3C00—、Cl— ,(Mg2+、Ba2+、Br— ,(Mg2+、Cl—、I— ,(Na+、NH4+、Cl— 18、某工厂排放的工业废水中可能含有K+、Ag+、NH4+、Mg2+、SO42,、Cl,、NO3,、 HCO3,等离子。经检测废水呈明显的碱性,则可确定该厂废水中肯定不含有的离子组合是()
,(Ag+、K+、NO3,、HCO3, ,(K+、NH4+、NO3,、SO42, ,(Ag+、NH4+、Mg2+、HCO3, ,(K+、Mg2+、SO42,、Cl, 19、向含有下列离子的溶液中分别加入烧碱固体(溶液体积变化可忽略),能引起离子浓度减小的是( )
A、HCO3, B、Cl, C、OH, D、Cu2+ 二 写出与下列离子方程式相对应的化学方程式。
1(Cu2++2OH-==Cu(OH)2?
2(H++OH-==H2O
3(2H++CaCO3==Ca2++H2O+CO2?
4(Cu2++Fe==Fe2++Cu
三(写出下列反应的离子方程式:
(1)用稀硫酸清洗铁锈(Fe2O3)
(2)碳酸钠溶液与盐酸混合
(3)硫酸铜溶液和氢氧化钡溶液混合
(4)向足量澄清石灰水中通入二氧化碳
(5)氯化铁溶液和氢氧化钾溶液反应
(6)锌与硫酸铜反应
(7)硫酸钠溶液中加入浓的氯化钙溶液
(8)氢氧化铜和稀盐酸反应
离子反应答案
一 选择题1.A 2.C 3.C 4.CD 5.B 6.B 7.A 8.D 9.B 10.A 11.. BD 12.BC 13.B 14.D 15.D 16. C 17.D 18.C 19. AD 二 解答题
1 、CuSO4 +2NaOH===Cu(OH)2 ?+Na2SO4 2 、NaOH +HCl ==H2O +NaCl
3、 2 HCl +CaCO3 ===Ca2, +H2O +CO2? 4、 CuCl2 +Fe ==FeCl2 +Cu
三、(1)6H, +Fe2O3 ===2Fe3, +3H2O
(2)CO32― +2H, ===H2O +CO2? (3)Cu2, +SO42― +Ba2, +2 OH―
===Cu(OH)2 ? +Ba SO4?
(4)2OH― +CO2 ===CO32― +H2O (5)Fe3, +3 OH― ===Fe(OH)3?
(6)Zn +Cu2, ===Zn 2++Cu (7)SO42― +Ca2, ===Ca SO4?
(8) Cu(OH)2 +2H, ==Cu2, +H2O