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2. 离子共存判断

盐类水解及其影响因素 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 判断给定的离子组在特定溶液环境中能否大量共存,核心依据是离子间是否发生复分解、氧化还原或络合反应。

从哪来 本知识点建立在4. 离子反应之上,同时依赖1. 弱电解质的电离平衡和3. pH 的计算来理解酸碱环境对离子存在形式的影响。

为什么 离子共存问题的本质是“离子反应能否发生”的逆向思维。根据离子反应发生的条件(生成沉淀、气体、弱电解质或发生氧化还原反应),如果混合后离子间满足这些条件,它们就会结合或转化,导致原离子浓度大幅降低,即“不能大量共存”。反之,若离子间无反应倾向,且受pH环境(由3. pH 的计算和1. 弱电解质的电离平衡决定)允许其稳定存在,则能共存。例如,H⁺与OH⁻结合成水(弱电解质),Fe³⁺与SCN⁻形成络合物,MnO₄⁻与Fe²⁺发生氧化还原,这些都会破坏共存状态。

“侦探破案”法
适合形象思维强、喜欢逻辑推理的学生。 将离子组比作一个房间里的嫌疑人。老师给出“线索”(如“溶液呈酸性”或“含有无色离子”),学生需找出谁和谁“有仇”(发生反应)或“身份不符”(如酸性溶液中不能存在OH⁻或CO₃²⁻)。 * 步骤: 1. 看环境:题目是否隐含酸性(H⁺)、碱性(OH⁻)或中性?(结合pH知识) 2. 看颜色:题目要求“无色”吗?排除Cu²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、MnO₄⁻。 3. 找仇家: * 酸碱中和:H⁺ vs OH⁻, CO₃²⁻, HCO₃⁻, S²⁻, SO₃²⁻等。 * 沉淀生成:Ag⁺ vs Cl⁻, Ba²⁺ vs SO₄²⁻, Ca²⁺ vs CO₃²⁻等。 * 氧化还原:MnO₄⁻(H⁺) vs Fe²⁺/I⁻/SO₃²⁻; NO₃⁻(H⁺) vs Fe²⁺/I⁻; S²⁻ vs SO₄²⁻(H⁺)等。 4. 查特例:Al³⁺ vs HCO₃⁻/CO₃²⁻(双水解);NH₄⁺ vs AlO₂⁻(双水解)。
“排除法”清单法
适合记忆型、追求解题速度的学生。 不深究原理,直接背诵“不能共存的离子对”清单,做题时快速扫描。 * 核心清单: 1. 酸碱不共存:H⁺与OH⁻、弱酸根(CO₃²⁻, HCO₃⁻, S²⁻, SO₃²⁻, CH₃COO⁻, AlO₂⁻);OH⁻与NH₄⁺、弱碱阳离子(Fe³⁺, Fe²⁺, Al³⁺, Cu²⁺, Mg²⁺)。 2. 沉淀不共存:Ag⁺-Cl⁻, Ba²⁺-SO₄²⁻, Ca²⁺-CO₃²⁻, Fe³⁺-S²⁻(氧化还原+沉淀)。 3. 氧化还原不共存: * 强氧化性:MnO₄⁻, Cr₂O₇²⁻, NO₃⁻(H⁺), Fe³⁺。 * 强还原性:I⁻, S²⁻, SO₃²⁻, Fe²⁺, Br⁻(仅对MnO₄⁻)。 * 注意:NO₃⁻在中性/碱性下氧化性弱,不与Fe²⁺/I⁻反应;但在酸性下强氧化。 4. 双水解不共存:Al³⁺/Fe³⁺ 与 HCO₃⁻/CO₃²⁻/AlO₂⁻/S²⁻。
“平衡移动”动态法
适合理解力强、想深入掌握原理的学生。 从1. 弱电解质的电离平衡和2. 电离平衡常数角度解释。 * 原理:离子共存取决于反应商Q与平衡常数K的关系。 * 酸碱环境:加入H⁺,使弱酸根(如CO₃²⁻)的电离平衡逆向移动,生成H₂CO₃分解为CO₂和H₂O,导致CO₃²⁻浓度降低,故不能共存。 * 沉淀溶解平衡:离子积Qc > Ksp时,生成沉淀,离子浓度降低。 * 氧化还原:电极电势差足够大,反应自发进行,离子被消耗。 * 络合平衡:形成稳定络离子(如Fe³⁺+SCN⁻⇌[Fe(SCN)]²⁺),降低自由离子浓度。 * 优势:能解释为什么“少量”和“过量”有时结果不同(如Al³⁺与OH⁻,少量OH⁻生成沉淀,过量OH⁻生成AlO₂⁻,但两者都不能大量共存于对方过量的环境中,需具体看题目问法,通常指“大量共存”即互不干扰)。
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练一道
基础题
下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( ) A. 无色透明溶液中:K⁺、Na⁺、MnO₄⁻、Cl⁻ B. pH=1的溶液中:NH₄⁺、K⁺、SO₄²⁻、Cl⁻ C. 含有大量Fe³⁺的溶液中:Na⁺、NH₄⁺、SCN⁻、Cl⁻ D. 由水电离出的c(H⁺)=10⁻¹² mol/L的溶液中:K⁺、Na⁺、CO₃²⁻、Cl⁻
变式
某溶液中含有K⁺、Na⁺、Cl⁻、SO₄²⁻、Fe³⁺、CO₃²⁻中的几种离子。取少量该溶液,加入BaCl₂溶液,产生白色沉淀,过滤后向滤液中滴加KSCN溶液,溶液变红。另取原溶液,滴加稀盐酸,产生无色无味气体。则该溶液中一定存在的离子是?
试试手自己判
检测题
在pH=13的溶液中,下列各组离子能大量共存的是( ) A. K⁺、Na⁺、Al³⁺、Cl⁻ B. Na⁺、K⁺、CO₃²⁻、Cl⁻ C. NH₄⁺、K⁺、SO₄²⁻、Cl⁻ D. Fe³⁺、Na⁺、NO₃⁻、Cl⁻
看答案和判分标准
答案:B
判对标准:
选B得满分。
* 选A错在Al³⁺在pH=13(强碱性)下生成Al(OH)₃沉淀或AlO₂⁻,不能以Al³⁺形式大量存在。
* 选C错在NH₄⁺在强碱性下生成NH₃·H₂O,不能大量存在。
* 选D错在Fe³⁺在强碱性下生成Fe(OH)₃沉淀,不能大量存在。
* B项中Na⁺、K⁺、CO₃²⁻、Cl⁻在碱性环境下均稳定,且互不反应,正确。
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