高中化學中的離子共存問題探討

離子共存是高考化學試題中比較常見的一類問題,也是考生容易失分的地方,許多考生在面對該類問題的時候常常無從下手,解決起來底氣不足。究其根本原因,主要是沒有徹底理解與掌握離子共存問題的本質及其解決方法。因此,對離子共存問題進行深入研討,抓住該類問題的本質所在是同學們學習的重點。下面具體分析,希望對同學們掌握該部分知識能有所幫助。

在某一溶液中,如果兩種及以上的離子之間相互發生了復分解反應或氧化還原反應,那么就會生成其他產物,導致離子之間在溶液中無法大量共存。歸納起來,根據化學反應產物的不同可以分成如下幾種類型：

1.由于發生復分解反應,離子之間不能大量共存。

(1)生成物為沉淀。大多數的金屬陽離子,由于其本身的溶液呈酸性,所以一般只能存在于酸性環境條件下,一旦處于堿性溶液中,就會和堿性溶液中的OH-等陰離子發生復分解反應生成沉淀物,導致離子之間在溶液中無法大量共存。如Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Cu2+等陽離子與OH-在溶液中無法大量共存。Ag+、Ca2+、Ba2+等金屬陽離子與CO2-3或SO2-4等離子之間會發生反應生成沉淀,導致在溶液中無法大量共存。Ag+與Cl或I-等因發生反應生成沉淀,導致在溶液中無法大量共存。

(2)生成物為氣體。CO2-3、SO2-3、S2-、HS2-、HCO-3和HSO-3等弱酸性陰離子,在酸性環境條件下會與H+發生反應生成氣體,導致離子之間在溶液中無法大量共存。

(3)生成物為弱電解質。同離子之間發生反應生產難溶物的原理類似,如果溶液中的離子因發生反應生成弱電解質,那么離子之間在溶液中就無法大量共存。①CH3COO-、PO3-4、SiO2-3、S2-等 和 H+,HCO-3與AlO-2,PO3-4與H2PO2-4等,因發生反應生成弱酸,導致在溶液中不能大量共存。②HSO-3、HCO-3、HS-等這些酸式弱酸根離子與OH-因發生反應生成水,導致在溶液中無法大量共存。③NH+4、Ag+、Cu2+和OH-等因發生反應生成弱堿,導致在溶液中無法大量共存。④發生雙水解反應。在同一溶液中,如果存在水解程度比較大的陽離子與陰離子,那么就會因為發生雙水解反應,導致在溶液中無法大量共存。例如,Al3+和HCO-3、CO2-3、ClO-、HS-、S-2等離子之間在溶液中無法大量共存。⑤發生絡合反應。如果同一溶液中的不同離子之間發生了絡合反應,那么同樣會導致這些離子在溶液中無法大量共存。比如,Fe3+、Fe2+與SCN-之間就會因為發生絡合反應,導致在溶液中無法大量共存。

2.由于發生氧化還原反應,離子之間不能大量共存。

(1)具有較強還原性的離子不能與具有較強氧化性的離子大量共存。如Fe3+與S2-、HS-或I-等在溶液中不能大量共存。

(2)在酸性或堿性的介質中由于發生氧化還原反應而不能大量共存。如Fe2+和NO-3在酸性溶液中無法大量共存,這主要是因為在酸性環境條件下,H+會和NO-3結合成HNO3,HNO3會和Fe2+發生氧化還原反應。在弱酸環境、堿性環境或中性環境條件下,Cl-和MnO-4在溶液中可以大量共存,但是在強酸環境條件下,兩者會發生化學反應生成高錳酸,進而和溶液中的Cl-發生氧化還原反應,生成氯氣,導致兩者在溶液中無法大量共存。

綜上所述,離子在溶液中不能共存的條件比較多,同學們遇到此類問題時,要認真審題,搞清題干信息中的要求,如“大量共存”與“共存”的區別,或者溶液的pH 范圍等,方能正確解決相關的離子共存類問題。