高中化學離子推斷題中的解題技巧

摘要：隨著化學教育的深入，高中化學離子推斷題已成為培養學生邏輯思維和實驗能力的重要載體.本文以高中化學離子推斷題為基礎，介紹了四個離子推斷原則.這些原則為學生提供了一套完整的離子推斷思路，幫助學生更加準確地判斷離子的存在與否，提高解題效率和準確率.同時，這些原則也有助于培養學生的邏輯思維能力和實驗觀察能力，為后續化學知識的學習打下堅實的基礎.

關鍵詞：離子推斷；推斷原則；邏輯思維；解題技巧

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2024）28-0126-03

在高中化學教學中，離子推斷題一直是學生學習的重點和難點.為了幫助學生更好地掌握離子推斷的方法和技巧，本文將介紹四個離子推斷原則：肯定性原則、互斥性原則、電中性原則和進出性原則.通過掌握這些原則，學生能夠更好地理解離子推斷的過程，提高解題能力.

1肯定性和電中性原則的應用

肯定性原則側重于通過觀察到的實驗現象來確定溶液中必然存在或者必然不存在的離子.學生需要牢記常見的有色離子，如Fe2+、Fe3+、Cu2+、MnO-4等，以便在實驗中快速判斷離子的存在與否；電中性原則強調溶液的電離平衡，即溶液中必須同時存在陽離子和陰離子，以確保正負電荷的總量相等，維持整體電中性.這一原則是離子推斷的基本依據，它要求學生在分析離子組成時，必須考慮到所有電荷的平衡，以確保推斷結果的準確性.

例1燒杯內含有300 mL的無色溶液，它可能含有以下離子：Na+、Fe2+、Mg2+、NH+4、Cl-、SO2-4，CO2-3，小明將這個溶液分成三等份，并進行了如下實驗：①向第一份溶液中加入過量的 NaOH 溶液并加熱，最終收集到氣體336 mL標準狀況下的氣體；②向第二份滴加AgNO3溶液，觀察到有白色沉淀；③向第三份加入過量的BaCl2溶液，得到了6.27 g沉淀，將沉淀用足量的稀鹽酸洗滌后，還剩余2.33 g沉淀.

試回答下列問題：

（1）原來的無色溶液中一定不存在的離子有；

（2）原來的溶液中可能存在的離子是，如何判斷該離子是否存在，請說明操作步驟；

（3）請計算一定存在的陽離子物質的量濃度的取值范圍.

解析根據肯定性原則，由于溶液無色，故Fe2+不存在；

由①知，向第一份溶液中加入過量的NaOH溶液并加熱，最終收集到氣體336 mL標準狀況下的氨氣，其物質的量為0.336 L22.4 L/mol=0.015 mol，由肯定性原則可知，原溶液中一定含NH+4，且物質的量為0.015 mol；由②實驗可知，向第二份滴加AgNO3溶液，觀察到有白色沉淀，白色沉淀可能為 AgCl或碳酸銀、硫酸銀，即溶液中Cl-、SO2-4、CO2-3至少有一種；由③可知，含SO2-4的物質的量為2.33 g233 g/mol=0.01 mol，含CO2-3的物質的量為6.27 g-2.33 g197 g/mol=0.02 mol，由于含CO2-3，由離子共存可知，一定不存在 Mg2+，由電中性原則可知，0.01 mol×2+0.02 mol×2>0.015 mol，可知一定含陽離子 Na+，不能確定是否含 Cl-.

因此，（1）原無色溶液中一定存在Na+、NH+4、CO2-3、SO2-4，一定不存在 Fe2+、Mg2+；（2）原無色溶液可能存在Cl-；要想確定Cl- 是否存在，可以取少許原無色溶液于試管中，向試管中滴加過量的Ba（NO3）2溶液過濾，然后往濾液中滴加少許AgNO3溶液，觀察是否有白色沉淀產生，如有白色沉淀，則說明有Cl-，反之沒有；

（3）溶液中含NH+4 0.015 mol，故濃度c（NH+4）=0.015 mol0.1 L=0.15 mol/L，根據電荷守恒，正電荷為：n（+）=n（NH+4）=0.015 mol，n（-）=2n（CO2-3）+2n（SO2-4）=0.06 mol，總正電荷小于負電荷，則原溶液中一定含有Na+，至少為0.045 mol，c（Na+）≥0.45 mol/L，

本題以物質的檢驗及推斷為主題，要求學生能夠準確把握實驗現象與化學反應之間的關系，運用離子推斷的方法和技巧進行解答.特別是在實驗③中，白色沉淀的出現成為解答的突破口，學生需要通過細致的觀察和分析，結合電中性的原則，推斷出溶液中存在的離子.這樣的題目不僅考查了學生的分析與計算能力，還側重于推斷能力的培養，對于提高學生的化學思維和實驗技能具有重要作用[1].

2互斥和進出性原則的應用

互斥性原則指導學生在確認某些離子存在的同時，考慮到離子之間的相互作用和共存規律，以排除其他離子存在的可能性.學生需要關注題目中隱含的化學環境條件，例如溶液的酸堿性質、指示劑的變色反應、與鋁反應釋放氫氣的情況以及水的電離程度等，這些信息有助于他們推斷出可能存在的離子種類；進出性原則關注實驗過程中可能發生的離子變化，尤其是反應生成的離子或實驗操作中引入的離子，這些可能會對后續實驗結果產生影響.學生需要意識到這些潛在的干擾因素，并在實驗設計和結果分析時加以考慮，以確保實驗結果的準確性和可靠性[2].

例2某強酸性溶液X中可能含有Fe2+、Fe3+、Al3+、Ba2+、NH+4、CO2-3、NO-3、SO2-4，SiO2-3、SO2-3、Cl-中的若干種，現取X溶液進行連續實驗，實驗過程及產物如圖1所示.實驗過程中有一種氣體為紅棕色.

根據以上信息，回答下列問題：

（1）上述溶液中，可判斷X溶液中除H+外肯定存在的離子有.不能確定的陰離子是；

（2）轉化①生成氣體A的離子方程式為.轉化⑦的離子方程式為；

（3）若轉化③中，D、H2O、O2三種物質恰好發生化合反應生成E，則反應中D與O2的物質的量之比為.若D和O2的混合氣體共12 mL，通入足量水中，剩余氣體2 mL，混合氣體中D的體積為mL.

（4）假設測定A、F、K均為0.01 mol，10 mL X溶液中n（H+）=0.04 mol，且不能確定含有的離子只有一種.當X溶液中不能確定離子是，沉淀C物質的量.

解析由互斥性原則，強酸性溶液中一定不會存在 CO2-3、SiO2-3、SO2-3離子，向溶液中加入過量硝酸鋇生成沉淀C，則沉淀C為BaSO4，由互斥性原則，說明溶液中含有SO2-4 離子，則一定不含Ba2+，同時生成氣體A，說明溶液中含有還原性離子，一定為Fe2+離子，強酸性條件下一定不含 NO-3 離子，故A為NO、D為 NO2、E為HNO3；

溶液B中加入過量NaOH溶液，生成氣體F，則F為NH3，說明溶液中含有 NH+4 ，得到沉淀G為Fe（OH）3，氣體F與溶液E反應生成 I 為 NH4NO3，G與過量鹽酸反應得到溶液J，則J中含有FeCl3、HCl，溶液H中通入過量CO2氣體，生成沉淀K，則K為Al（OH）3、H為NaAlO2、L為NaHCO3，說明溶液中含有Al3+離子.

因此，原溶液一定含有Fe2+、Al3+、NH+4、SO2-4，一定沒有Ba2+、CO2-3、NO-3、SiO2-3、SO2-3，由進出性原則，不能確定是否含有Fe3+和Cl-.

（1）由分析可知，可判斷溶液X中除 H+ 外肯定存在的離子有Fe2+、Al3+、NH+4、SO2-4，不能確定的陰離子是Cl；

（2）轉化①生成氣體A的離子方程式為3Fe2++4H++NO-33Fe3++NO+2H2O，轉化⑦的離子方程式為AlO-2+CO2+2H2OAl（OH）3↓+HCO-3；

（3）若轉化③中，NO2、H2O、O2三種物質恰好發生化合反應生成HNO3，反應方程式為4NO2+O2+2H2O4HNO3，則反應中NO2與O2 的物質的量之比為4∶1；

若氧氣過量，則剩余2ml無色氣體為氧氣，設參加反應的氧氣的體積為x，則有

4NO2+O2+2H2O4HNO3

4xx

4x+x=12 mL-2 mL=10 mL

解得x=2 mL，所以氧氣的體積為

2 mL+2 mL=4 mL，

若NO2過量，則剩余2 mL無色氣體為NO，設氧氣的體積為y，則

4NO2+O2+2H2O4HNO3

4yy

3NO2+H2O2HNO3+NO

31

（12mL-y-4y）2mL

3∶1=（12 mL-y-4y）∶2 mL

解得y=1.2 mL；

（4）若NO、NH3、Al（OH）3均為0.01 mol，10 mL X溶液中n（H+）=0.04 mol，根據反應3Fe2++NO-3+4H+3Fe3++NO↑+2H2O，可知n（Fe2+）=0.03 mol，由原子守恒可知n（NH+4）=0.01 mol，n（Al3+）=0.01 mol，且不能確定含有的離子只有一種，當Fe3+離子不能確定時，n（H+）+2n（Fe2+）+3n（Al3+）+n（NH+4）=0.14 mol>2n（SO2-4），解得n（SO2-4）<0.07 mol，即n（BaSO4）<0.07 mol，當Cl-不能確定時，n（H+）+2n（Fe2+）+3n（Al3+）+n（NH+4）=0.14 mol<2n（SO2-4），解得n（SO2-4）>0.07 mol，即n（BaSO4）>0.07 mol，故答案為：Fe3+（或Cl-）；小于0.07 mol（或大于0.07 mol）.

本題作為一道具有一定難度的離子推斷題目，旨在考查學生是否能夠緊密圍繞反應現象，推斷出離子存在的可能性，并且要求學生熟練掌握元素化合物知識.重點考查了互斥性原則和進出性原則的應用.

3結束語

綜上所述，四個離子推斷原則是高中化學教學中解決離子推斷題的重要方法.肯定性原則、互斥性原則、電中性原則和進出性原則相互關聯，相互補充，為學生提供了一套完整的離子推斷思路.通過運用這些原則，學生能夠更加準確地判斷離子的存在與否，避免盲目猜測，提高解題效率和準確率.同時，這四個原則也有助于培養學生的邏輯思維能力和實驗觀察能力，為后續化學知識的學習打下堅實的基礎.因此，在高中化學教學中，教師應重視這四個原則的傳授和運用，幫助學生更好地掌握離子推斷的方法和技巧，為化學學習之路鋪設堅實的基石[3].

參考文獻：

［1］

羅澤律.高中化學不同推斷題題型的破解思路分析 [J].高考，2021（28）：151-152.

[2]余玲敏.高中化學推斷題型及其教學策略探究 [J].數理化解題研究，2020（12）： 66-67.

[3]魏玉萍.高中化學離子的存在與檢測推斷題解題研究 [J].中學生理科應試，2016（03）： 37-38.

［責任編輯：季春陽］