解析高中化學中的離子共存問題

吳桂華

【內容摘要】在高中化學知識體系中，離子在物質中地位的重要性不言而喻，離子共存屬于難點之一，又是學生需要掌握的重點內容。在化學溶液中不少離子都是無法共存的，原因是不少離子都帶電，離子內部的原子之間及原子團之間同樣會發生反應。筆者以自身多年的實際為切入點，主要對高中化學中的離子共存問題進行認真解析，同時提出一系列個人觀點。

【關鍵詞】高中化學 離子共存問題

一直以來，離子共存都是高中化學課程中的難點部分，學生在日常學習中很難有效分清離子共存問題，其中離子反應方程是化學反應方程的一種，對他們的理解能力與學習能力要求更高。在學習高中化學知識時，學生只有全面理解離子反應規律及其共存條件，才可以靈活運用所學知識解決離子共存問題，這對于提升他們的整體化學知識水平來說意義重大。

一、發生復分解或氧化還原反應導致離子無法共存

假如在溶液中離子之間發生復分解反應或氧化還原反應，就會導致離子無法在溶液內共存。首先，離子反應中生成氣體。不少弱酸性離子是陰性，包括亞硝酸離子、硫化氫離子、硫酸離子和碳酸離子等，當它們在堿性條件下將會發生化學反應，還會生成一定量的氣體分子，致使酸性物質難以同這些離子共存。如果這些離子大量接觸酸性物質，就會因化學反應把離子全部消耗，溶液中將不復存在。諸如，碳酸離子和氫離子相遇時化學反應式是：CO32﹣+2H+=CO2↑+H2O。同時，離子反應中生成沉淀。溶液中的離子之間相互反應后形成沉淀，不少離子都屬于金屬陽離子，可以存在于酸性溶液中，但是在堿性環境下將會產生化學反應及生成沉淀，最終把溶液中大量的離子消耗殆盡。諸如，溶液中有酸根離子，當與銅離子、汞離子發生反應時，也會生成沉淀物。再如，溶液中存在有鋇離子，當鋇離子遇到硫酸離子時，兩者之間通過化學反應形成新的物質，即為硫酸鋇，并在溶液中生成沉淀，化學反應式為：Ba2++SO42-=BaSO4↓。在實驗教學中，對這一化學反應式通過實驗可以驗證，利用鋇離子就能夠檢測溶液中是否存在硫酸離子，假如出現沉淀現象，就表示著溶液中存在有硫酸離子。

二、發生絡合反應或雙水解反應導致離子無法共存

絡合反應或雙水解反應都是常見的離子共存問題，也是考試中常見的題型。其一，絡合反應。溶液中存在一些離子，像硫氰根、三價鐵離子和二價鐵離子等，原因是陽離子和陰離子接觸之后就會發生絡合反應，溶液中的離子將會隨之消失，導致離子之間難以共存。其二，雙水解反應。經過對高中化學知識的學習，學生了解到溶液中含有一些水解程度相對較大的陽離子與陰離子，不過兩者之間是難以大量共存的。特別是二價硫離子、硫酸根和碳酸根等多種陰離子就無法同鋁離子在溶液中共存；鐵離子與氧化鋁離子、氧化氯離子、碳酸離子等也無法在溶液中共存。關鍵原因是鋁離子可以在溶液中發生水解反應，而且其中的弱酸根同樣也會發生水解反應，即為出現雙水解反應現象，最終導致溶液顯現出明顯的酸性特征，具體化學反應式是Al3++3H2O=Al（OH）3 +3H+。當然，在雙水解反應過程中會生成其它產物，離子之間繼續發生反應，促使離子數量消耗的速度顯著提升，更是難以實現共存。此外，當碳酸在溶液中發生水解反應之后，溶液具有堿性特征，致使酸堿中和現象的出現，增強水解反應，此時，將會大量消耗溶液中的碳酸離子與氯離子，出現無法共存的現象。

三、在其他溶液環境下不同因素導致離子無法共存

高中化學知識體系廣泛且復雜，離子共存問題更是普遍存在，在多個溶液環境下均有可能出現，除上文提到的幾種反應之外，在一些其他溶液環境下受不同因素的影響也會導致離子無法共存。比如，在酸堿性溶液環境下，就會對離子共存產生較大的影響。像氨離子與鐵離子是難以共存的，原因是在酸性溶液環境下，氨離子會同溶液中的氫離子發生化學反應出現氨酸，氨酸會同溶液中的鐵離子繼續發生化學反應，最終致使溶液顏色也發生改變。原因是之前的鐵離子為正二價，當它發生氧化反應后就會出現新的物質，即為正三價的鐵離子。又如，在弱酸性、中性和堿性環境下，當氯離子與氧化錳離子相互接觸后，并不會產生化學反應，此時離子是可以共存的。不過當環境條件變成強酸性時，氯離子將會和強酸中的氫離子發生化學反應，從而生成高錳酸，其中的氯離子則會被氧化變成氯氣。由此可見，在強酸性環境下，氯離子與氧化錳離子是無法共存的。另外，在離子反應過程中形成弱電解質也會使得溶液中的某些離子消耗掉，且同溶液相互脫離，從而形成的弱電解質無法一起存在。例如，弱酸根無法和氫氧根共存，包括碳酸根、醋酸、亞硫酸根和磷酸根等。

總結

綜上所述，離子共存問題既是高中化學中的常見問題，又是難點問題，教師需組織學生梳理相關的化學知識點，指導他們認真審題，發掘題目中的隱性信息，不斷培養學生的解題能力，促使他們深入了解和掌握解決離子共存問題的規律與技巧。

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（作者單位：江蘇省如皋市長江高級中學）