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三、离子共存

离子反应与氧化还原反应 · 高三
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 判断溶液中多种离子能否大量共存,即不发生沉淀、气体、弱电解质或氧化还原反应。

从哪来 基于钠及其化合物转化(理解强碱环境及碳酸根/偏铝酸根共存)、铁及其化合物转化(理解Fe²⁺/Fe³⁺的氧化还原及水解酸碱性)以及模板1:物质的量计算(理解离子浓度与反应限度的定量关系)。

为什么 离子共存本质是微观粒子间的相互作用。若离子间结合生成难溶物(沉淀)、挥发性物质(气体)、难电离物质(水/弱酸/弱碱),或发生电子转移(氧化还原),则原离子浓度显著降低,无法“大量”共存。例如Fe³⁺与OH⁻生成Fe(OH)₃沉淀,H⁺与CO₃²⁻生成CO₂和H₂O,Fe³⁺与I⁻发生氧化还原生成Fe²⁺和I₂。

讲法
“找茬”排除法 适合基础薄弱、逻辑链条短的学生。 方法:拿到一组离子,先找“死对头”。 1. 找酸碱:H⁺和OH⁻不能共存;H⁺和弱酸根(CO₃²⁻, S²⁻, AlO₂⁻)不能共存;OH⁻和弱碱阳离子(NH₄⁺, Al³⁺, Fe³⁺等)不能共存。 2. 找沉淀:Ba²⁺和SO₄²⁻,Ag⁺和Cl⁻,Ca²⁺和CO₃²⁻等。 3. 找氧化还原:Fe³⁺和I⁻,MnO₄⁻和Fe²⁺/I⁻/SO₃²⁻等。 口诀:“酸碱中和弱,沉淀气体跑,氧化还原变。”
讲法
“环境”分析法 适合思维活跃、擅长宏观推断的学生。 方法:先判断溶液的大环境(酸性、碱性、中性、氧化性、还原性),再看离子是否“适应”这个环境。 1. 题干说“无色透明”:排除Cu²⁺(蓝), Fe³⁺(黄), Fe²⁺(浅绿), MnO₄⁻(紫)。 2. 题干说“pH=1”(强酸):排除OH⁻, CO₃²⁻, HCO₃⁻, AlO₂⁻, S²⁻, SO₃²⁻, ClO⁻等。 3. 题干说“pH=13”(强碱):排除H⁺, NH₄⁺, Al³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺, Mg²⁺等。 4. 题干隐含“氧化性酸”(如浓HNO₃, 稀H₂SO₄+NO₃⁻):排除还原性离子Fe²⁺, I⁻, SO₃²⁻, S²⁻。
讲法
“守恒”验证法 适合理科逻辑强、追求严谨的学生。 方法:除了定性判断反应,还要利用电荷守恒和物料守恒进行定量或半定量验证。 1. 电荷守恒:溶液中阳离子所带正电荷总数必须等于阴离子所带负电荷总数。如果给出的离子组合在电荷上明显不平衡(如只有Na⁺和Cl⁻,但浓度比不是1:1,且无其他离子),则隐含了其他离子或题目条件有误。 2. 反应限度:结合模板1:物质的量计算,判断反应是否完全。例如,若H⁺和CO₃²⁻共存,需判断H⁺是否过量。若H⁺不足,可能生成HCO₃⁻,此时CO₃²⁻和HCO₃⁻可共存,但H⁺和CO₃²⁻不能大量共存。
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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. 强酸性溶液中:Na⁺, K⁺, SO₄²⁻, NO₃⁻ C. 强碱性溶液中:NH₄⁺, K⁺, Cl⁻, SO₄²⁻ D. 含有大量Fe³⁺的溶液中:Na⁺, I⁻, Cl⁻, SO₄²⁻
变式
某溶液中可能含有Na⁺, K⁺, NH₄⁺, Ba²⁺, Cl⁻, SO₄²⁻, CO₃²⁻。取少量溶液滴加BaCl₂溶液,产生白色沉淀,过滤后向沉淀中滴加稀盐酸,沉淀部分溶解并产生无色无味气体。另取原溶液滴加AgNO₃溶液,产生白色沉淀。下列判断正确的是( ) A. 一定含有Ba²⁺ B. 一定不含SO₄²⁻ C. 一定含有CO₃²⁻ D. 一定含有Cl⁻
试试手自己判
检测题
在含有大量Fe³⁺、Cl⁻的溶液中,下列离子组能大量共存的是( ) A. K⁺, Na⁺, NO₃⁻, SO₄²⁻ B. K⁺, Na⁺, I⁻, SO₄²⁻ C. K⁺, Na⁺, S²⁻, SO₄²⁻ D. K⁺, Na⁺, CO₃²⁻, SO₄²⁻
看答案和判分标准
答案:A
判对标准:
- 选A:正确。Fe³⁺与K⁺, Na⁺, NO₃⁻, SO₄²⁻均不反应。
- 选B:错误。Fe³⁺与I⁻发生氧化还原反应。
- 选C:错误。Fe³⁺与S²⁻发生氧化还原反应(或双水解)。
- 选D:错误。Fe³⁺与CO₃²⁻发生双水解反应生成Fe(OH)₃和CO₂。
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