關(guān)于離子共存問題的多角度探析

崔恒祥

角度一：離子的物質(zhì)性質(zhì)

從物理性質(zhì)角度來(lái)分析溶液中的離子能否大量共存，指的是利用離子的物理性質(zhì)。主要包括離子的狀態(tài)和顏色，而后者具有較強(qiáng)的隱蔽性，也是容易出錯(cuò)的知識(shí)點(diǎn)，最為基本的原理是有色離子不能存在于無(wú)色溶液中。

例1 下列各組離子可以大量存在于某無(wú)色透明溶液中的是（ ?）。

A. Fe2+、NH+4、SO2-4、OH-

B. ClO-、Na+、NO-3、AlO-2

C. MnO-4、K+、SO2-4、Na+

D. HCO-3、CO2-3、Cu2+、K+

分析 該題指明溶液為無(wú)色透明狀態(tài)，有色離子不能存在于溶液中，因此考題實(shí)際上就是考查有色離子的顏色，角度較為單一，只需要對(duì)其中的有色離子加以提取即可。

解 A選項(xiàng)的Fe2+為淺綠色，顯然不能存在于題干指定的溶液中，錯(cuò)誤;B選項(xiàng)中的四種離子均為無(wú)色離子，且不發(fā)生離子間反應(yīng)，可以共存，正確;C選項(xiàng)的MnO-4為紫紅色，也不能存在于無(wú)色透明的溶液中，錯(cuò)誤;D選項(xiàng)的Cu2+為藍(lán)色，也不能存在于無(wú)色溶液中，錯(cuò)誤。正確的選項(xiàng)為B。

啟示 從離子顏色角度來(lái)分析離子能否共存是最基本的方式，學(xué)生應(yīng)明晰基本的判別原理，然后總結(jié)常見的有色離子，如Fe2+為淺綠色、Fe3+為棕黃色、MnO-4為紫紅色、Cu2+為藍(lán)色、Cr2O2-7為黃色、Cr3+為綠色。

角度二：根據(jù)溶液的性質(zhì)

離子能否大量共存，必然與溶液的性質(zhì)有關(guān)，不同性質(zhì)的溶液會(huì)對(duì)離子造成一定的影響，因此可以從分析溶液性質(zhì)的角度來(lái)加以判斷。常見的情形有溶液的酸堿性、溶液所含元素或離子的性質(zhì)等影響離子共存，而分析的難點(diǎn)在于如何判斷溶液的酸堿性，常見的方式有根據(jù)酸堿指示劑的變色范圍、溶液與某種物質(zhì)的反應(yīng)現(xiàn)象、pH數(shù)值、溶液中所含的離子等。

例2 分析下列溶液中的離子，其中一定可以大量共存的是（ ?）。

A.1.0mol/L的KNO3溶液中存在的離子：Fe2+、Cl-、H+、SO2-4

B.能使甲基橙變紅的溶液中存在的離子：NH+4、AlO-2、Cl-、Ba2+

C.pH=12的溶液中存在的離子：K+、Na+、CH3COO-、Br-

D.溶液可以與Al生成大量的氫氣，存在的離子：K+、Na+、CO2-3、NO-3

分析 題目指明要求分析特定溶液中離子能否大量共存，并且選項(xiàng)可以分為兩部分：第一部分是關(guān)于溶液性質(zhì)的描述，第二部分是需要分析的離子。因此在解析時(shí)首先需要根據(jù)溶液的描述來(lái)判斷溶液的性質(zhì)，然后根據(jù)溶液的性質(zhì)分析后一部分的離子能否大量共存。最基本的原理是酸性溶液中H+會(huì)與弱酸陰離子生成弱電解質(zhì)而不能大量共存;在堿性溶液中OH-與H+或弱堿陽(yáng)離子生成弱電解質(zhì)而不能大量共存。另外，多元弱酸的酸式根離子只能存在于中性溶液中。

解 A選項(xiàng)的KNO3溶液為中性，因此不可能大量存在H+，錯(cuò)誤;B選項(xiàng)的溶液可以使甲基橙變紅，可知溶液為酸性，而AlO-2會(huì)與H+反應(yīng)生成HAlO2，后者為弱電解質(zhì)，不能大量共存，錯(cuò)誤;C選項(xiàng)的溶液pH=12，則溶液為堿性，溶液富含OH-，選項(xiàng)的各離子均不與其反應(yīng)，且相互之間可以共存，正確;D選項(xiàng)的溶液可以與Al發(fā)生反應(yīng)生成H2，分析Al的性質(zhì)可知溶液可能為堿性也可能為酸性，若為堿性，上述離子可以大量共存，若為酸性，則溶液中的H+會(huì)與CO2-3發(fā)生反應(yīng)，不能共存，因此錯(cuò)誤。所以正確的選項(xiàng)為C。

啟示 從溶液性質(zhì)角度來(lái)分析離子共存，實(shí)際上就是分析溶液的酸堿性和所含的離子，前者的難點(diǎn)有兩個(gè)：一是根據(jù)條件判斷溶液的酸堿性，二是分析離子在不同性質(zhì)溶液中的存在性。溶液性質(zhì)的判別方法，可以從物理和化學(xué)反應(yīng)兩個(gè)角度加以總結(jié)。后者則需要明確原理，即離子與溶液生成弱電解質(zhì)則不能共存，屬于化學(xué)反應(yīng)。

角度三：根據(jù)離子間反應(yīng)

離子間若發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、絡(luò)合反應(yīng)以及相互促進(jìn)的雙水解反應(yīng)就不能大量共存，即“有反應(yīng)，不共存;可共存，無(wú)反應(yīng)”。利用該角度進(jìn)行離子共存判斷需要掌握的知識(shí)點(diǎn)有很多，難度也較大，如常見的復(fù)分解反應(yīng)類型、離子的氧化性和還原性強(qiáng)弱、常見的絡(luò)合物以及離子的雙水解知識(shí)等。

例3 校實(shí)驗(yàn)小組想要配制一種只含有四種離子的溶液（不考慮水電離的離子），并且要求各離子的濃度均相等，則下列選項(xiàng)的離子可以滿足配制要求的是（ ?）。

A. Al3+、K+、NO-3、SO2-4 B. Na+、Mg2+、Cl-、SO2-4

C. ClO-、I-、Na+、K+D. Cl-、Al3+、NO-3、HCO-3

分析 題目要求配制的溶液中含有四種離子，且濃度均相等，則從化學(xué)角度分析需要滿足兩個(gè)條件：一是四種離子可以大量共存，二是四種離子滿足電荷守恒，溶液為電中性。在選項(xiàng)中給出了四種離子，分析時(shí)首先需要確保離子之間不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，因此需要結(jié)合一些特殊反應(yīng)來(lái)加以判斷，一旦四種離子存在復(fù)分解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、絡(luò)合反應(yīng)或雙水解反應(yīng)，則可以直接判定離子不能共存。

解 A選項(xiàng)的四種離子雖然可以大量共存，但若各離子的濃度均相等顯然不滿足電荷守恒，錯(cuò)誤;B選項(xiàng)的四種離子可以大量共存，且滿足濃度相等時(shí)的電荷守恒要求，正確;C選項(xiàng)的四種離子中ClO-具有較強(qiáng)的氧化性，而I-具有較強(qiáng)的還原性，顯然兩者可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不能共存，錯(cuò)誤;D選項(xiàng)的四種離子中Al3+會(huì)和HCO-3發(fā)生雙水解反應(yīng)，故不能大量共存，錯(cuò)誤。正確的選項(xiàng)為B。

啟示 從離子間的相互反應(yīng)來(lái)判斷離子共存實(shí)際上就是結(jié)合幾種特殊的化學(xué)反應(yīng)來(lái)加以分析。教學(xué)中需要引導(dǎo)學(xué)生掌握幾種化學(xué)反應(yīng)的特征和判斷方法，如復(fù)分解反應(yīng)有三類：生成難溶或微溶物、生成氣態(tài)物質(zhì)、生成弱電解質(zhì)，溶液中同時(shí)存在具有較強(qiáng)氧化性和還原性的離子時(shí)會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，弱酸根離子和弱堿離子共存時(shí)會(huì)發(fā)生雙水解。

（收稿日期：2018-12-10）