离子共存问题极品讲解
更新时间:2023-04-24 16:17:01 阅读量: 实用文档 文档下载
原因:
发生复分解反应
1、有气体产生。
H+与CO
32ˉ、HCO
3
ˉ、SO
3
2ˉ、HSO
3
ˉ、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↑。
2、有沉淀生成。
①SO
4
2ˉ与Ba2+、Ca2+、Ag+等不能共存;
②CO
3
2ˉ与Ba2+、Ca2+、Mg2+、Ag+、Cu2+、Zn2+等不能共存;
③S2ˉ与Cu2+、Pb2+、Fe2+、Hg2+、Ag+等不能共存;
④OHˉ与Mg2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Ag+、Zn2+等不能共存;
⑤AlO
2ˉ与HCO
3
ˉ不能大量共存:AlO
2
ˉ+HCO
3
ˉ+H
2
O=A l(O H)
3
↓+CO
3
2ˉ
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。
3、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。
4、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
①H+与OHˉ、AlO
2ˉ、SiO
3
2ˉ、ClOˉ、Fˉ、PO
4
3ˉ、HPO
4
2ˉ、H
2
PO
4
ˉ、CH
3
COOˉ、C
6
H
5
Oˉ
等不能大量共存;
②OHˉ与H+、NH
4+、HCO
3
ˉ、HSO
3
ˉ、HSˉ、H
2
PO
4
ˉ、HPO
4
2ˉ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。
1、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+。
2、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
。(1)在酸性条件下
①NO
3ˉ与Iˉ、Brˉ、Fe2+、S2ˉ、HSˉ、SO
3
2ˉ、HSO
3
ˉ等不能共存;
②S2ˉ与SO
3
2ˉ等不能共存;(碱性条件下可以共存)
③MnO
4ˉ与Iˉ、Brˉ、Clˉ、S2ˉ、HSˉ、SO
3
2ˉ、HSO
3
ˉ、Fe2+等不能共存;
④ClOˉ与Fe2+、Iˉ、S2ˉ、HSˉ、SO
32ˉ、HSO
3
ˉ等不能共存;
(2)Fe2+与S2ˉ、HSˉ、SO
32ˉ、HSO
3
ˉ、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NH
4
+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S2-等
双水解
(1)Al3+与AlO
2ˉ、HCO
3
ˉ、CO
3
2ˉ、HSˉ、S2ˉ、SO
3
2ˉ、HSO
3
ˉ、SiO
3
2ˉ、ClOˉ、C
6
H
5
Oˉ
等不能共存;
(2)Fe3+与AlO
2ˉ、HCO
3
ˉ、CO
3
2ˉ、SiO
3
2ˉ、ClOˉ等不能共存;
(3)NH
4+与AlO
2
ˉ、SiO
3
2ˉ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
2
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
①酸性溶液(H+)、碱性溶液(OH-)
“与Al反应能放出H
2
的某溶液”,
可能是强酸性溶液(其中不可能含NO
3
ˉ),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。
②有色离子MnO4-,Fe3+,Fe2+,Cu2+,Fe(SCN)2+。
如:Fe2+(浅绿色)、Fe3+(黄色)、Cu2+(蓝色)、MnO
4
ˉ(紫红色)、Fe(SCN)2+(血红
色)、Fe(C
6H5O)
6
3ˉ(紫色)等。
③MnO4-,NO3-等在酸性条件下具有强氧化性。
④S2O32-在酸性条件下发生氧化还原反应:
S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O
⑤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
3
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:
①在有H+存在时,MnO4-、ClO-、NO3-的氧化性会增强。
②Fe3+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-。
③NO3-(有H+时)不能氧化Cl-。
④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+);N O3-(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(SO
2、SO32-、HSO3-)等。
三、离子共存问题常见的典型问题
4
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+、A lO2-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
5
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