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3.1 离子不能大量共存的判断

离子反应及其离子方程式 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
先会这个
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长期稳定共存,核心是排查是否发生复分解、氧化还原或络合反应。

从哪来 建立在3.1 溶液、胶体、浊液的本质区别(理解离子在溶液中的分散状态)和4.3 除杂题(理解离子反应的方向性与沉淀生成)之上。

为什么 离子共存的前提是“无反应”。若离子间结合生成沉淀(难溶物)、气体(挥发性物质)、弱电解质(水、弱酸、弱碱),或发生电子转移(氧化还原),或形成稳定络合物,原离子浓度会显著降低,即“不能大量共存”。本质是勒夏特列原理在离子平衡中的体现:反应向降低离子浓度的方向进行。

“社交圈”比喻法** 适合**形象思维强、抽象逻辑较弱**的学生。 将溶液比作一个“社交大厅”,离子是“人”。 - **规则1(沉淀)
有些“人”一见就抱在一起走(如 $Ba^{2+}$ 和 $SO_4^{2-}$),大厅里就留不下他们了。 - 规则2(气体/水):有些“人”一碰就变成烟雾跑掉(如 $H^+$ 和 $CO_3^{2-}$ 变 $CO_2$)或变成水($H^+$ 和 $OH^-$)。 - 规则3(氧化还原):有些“人”性格极端,见面就打架(如 $Fe^{3+}$ 和 $I^-$),一方被消灭。 - 结论:能留在大厅里且数量多的,就是“大量共存”。
“守恒与竞争”逻辑法** 适合**逻辑严密、擅长推导**的学生。 从电荷守恒和质量守恒角度切入。 - **核心逻辑
大量共存意味着各离子浓度均较高。 - 排查逻辑: 1. 检查阴阳离子组合是否满足 $K_{sp}$(沉淀溶解平衡)或 $K_w$(水的离子积)限制。 2. 检查氧化剂与还原剂电位差,判断 $\Delta G < 0$ 的反应是否自发。 3. 强调“大量”二字:即使反应极慢,若热力学上可行,也视为不能共存(高中阶段主要关注热力学可行性)。
“环境条件”分析法** 适合**容易忽略隐含条件、粗心**的学生。 强调“题眼”对离子性质的改变。 - **酸性环境
$H^+$ 大量存在 $\rightarrow$ 排除 $OH^-$、弱酸根($CO_3^{2-}, SO_3^{2-}$)、$AlO_2^-$。 - 碱性环境:$OH^-$ 大量存在 $\rightarrow$ 排除 $H^+$、弱碱阳离子($NH_4^+, Al^{3+}, Fe^{3+}, Cu^{2+}$)。 - 无色溶液:排除有色离子($Cu^{2+}$蓝、$Fe^{3+}$黄、$Fe^{2+}$浅绿、$MnO_4^-$紫)。 - 方法:先定环境,再筛离子,最后查氧化还原。
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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:$K^+, Cu^{2+}, Cl^-, SO_4^{2-}$ B. 酸性溶液中:$Na^+, K^+, Cl^-, NO_3^-$ C. 碱性溶液中:$NH_4^+, Na^+, SO_4^{2-}, Cl^-$ D. 含有 $Fe^{3+}$ 的溶液中:$K^+, I^-, Cl^-, NO_3^-$
变式
某溶液中含有 $Na^+, K^+, Cl^-, SO_4^{2-}$ 四种离子,现加入少量 $Ba(NO_3)_2$ 溶液,充分反应后过滤,滤液中一定大量存在的离子是( ) A. $Na^+, K^+, Cl^-, NO_3^-$ B. $Na^+, K^+, Cl^-, SO_4^{2-}$ C. $Na^+, K^+, Cl^-, Ba^{2+}$ D. $Na^+, K^+, Cl^-, NO_3^-, SO_4^{2-}$
试试手自己判
检测题
在强酸性且含有大量 $NO_3^-$ 的溶液中,下列各组离子能大量共存的是( ) A. $K^+, Na^+, I^-, Cl^-$ B. $K^+, Na^+, Fe^{2+}, Cl^-$ C. $K^+, Na^+, SO_4^{2-}, Cl^-$ D. $K^+, Na^+, HCO_3^-, Cl^-$
看答案和判分标准
答案:C
判对标准:
- 选A错:$H^+ + NO_3^-$ 具有强氧化性,氧化 $I^-$ 为 $I_2$。
- 选B错:$H^+ + NO_3^-$ 具有强氧化性,氧化 $Fe^{2+}$ 为 $Fe^{3+}$。
- 选D错:$H^+$ 与 $HCO_3^-$ 反应生成 $CO_2$ 和 $H_2O$。
- 选C对:$K^+, Na^+, SO_4^{2-}, Cl^-$ 均不与 $H^+, NO_3^-$ 反应,且彼此不反应。
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