离子共存问题解析

一、“离子共存”概括

所谓离子共存，实质上就是离子间不发生反应。能够溶液中发生反应，就不能共存。能否共存，不仅要看是否有沉淀、气体、水、难电离的物质产生、离子间能否进行氧化还原反应等，还涉及到溶液酸碱性、有无颜色等题目设定内容。

通常，考查离子共存问题时，题目中给出的离子较多，涉及到的反应也较多。这就需要同学们准确掌握离子颜色、特性；对于特殊的离子（如两性离子Al3+），更要着重记忆。

除此之外，同学们在复习时要特别注意的是一些特殊反应、盐类的溶解性、表示酸碱的语句等储备知识。

二、“离子共存”解题思路

解离子共存问题时，可按以下步骤：一审、二查、三定、四结论。

“一审”即审题。首先要掌握题干，看好题目给出的限定条件，例如“无色溶液”、“忽略H+和OH-”等。要注意的是，溶液中存在的H+、OH-题干中可能会不体现。

“二定”即根据一审的限定条件排除不能共存的离子，同时确定存在的离子。例如“酸性溶液中”，要排除OH-，NH3·H2O等与H+不能共存的离子（粒子）；又如“无色透明溶液中”，则要排除有色的离子，如Fe2+（浅绿）、Fe3+（棕黄色）等。

“三查”即查看剩下的离子是否能够全部共存，即查看离子间是否会发生化学反应。例如，在酸性溶液中可以存在Ag+，也可以存在Cl-离子，但Ag+和Cl-却不能同时存在。此时要考查离子间是否会发生反应，包括氧化还原反应和络合反应。

“四结论”即确定离子一定存在、一定不存在、可能存在。做出判断时要注意电荷守恒。

三、“离子共存”重点整合1、溶液酸碱性问题

酸性溶液

碱性溶液

无法判断

指示剂类

石蕊

使紫色石蕊溶液变红

使红色石蕊试纸变蓝

1.加入铝粉有氢气产生；

2.HCO3-离子不能稳定存在的溶液；

3.甲基橙呈黄色的溶液。

甲基橙

使甲基橙溶液呈红色

—

酚酞

无现象

使酚酞溶液呈红色

反应类

加入锌粒产生气泡

加入Cu2+产生沉淀

备注

甲基橙的变色范围：pH≦3.1时变红，3.1~4.4时呈橙色，pH≧4.4时变黄

2、颜色问题

（1）“无色”

无色溶液中优先考虑以下离子：Na+、K+、Cl-、CO32-、SO42-、NO3-、NH4+等。

（2）有色

离子

颜色

水溶液颜色

MnO4－

紫色

Fe3+

棕黄色

Fe2+

浅绿色

Cu2+

蓝色

焰色

Li

紫红色

Na

金黄色

K

紫色（透过蓝色钴玻璃）

Ca

砖红色

Ba

黄绿色

Zn（II）

蓝绿色

Cu（I）

浅蓝色（无卤素）

Cu（II）

祖母绿色（无卤素）；蓝绿色（有卤素）

Fe（III）

无色

Mn（II）

黄绿色

P

黄色

例如题目中给出：透过蓝色钴玻璃可观察到火焰颜色为紫色，则可判断K+的存在。

3、不能共存的离子对

（1）酸碱不共存

注：双水解反应是指弱酸根离子和弱碱阳离子相互促进水解。

以Al3+为例：

Al3++3HCO3－=Al(OH)3↓+3CO2↑

2Al3++3CO32－+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑

Al3++3 AlO2－+6H2O=4Al(OH)3↓

（2）发生氧化还原反应

能发生氧化还原反应的离子对不能共存，即氧化剂和还原剂不能共存。

氧化剂

还原剂

既可做氧化剂

又可做还原剂

常见强氧化剂：硝酸；浓硫酸；MnO4－（H+）溶液；高铁离子（Fe3+）；NO3－（H+）溶液；ClO－在酸、碱性的溶液中都有强氧化性。

常见强还原剂：I－；Fe2+；－2价硫（如S2－、HS－、H2S）；+4价硫（SO2、SO32－、HSO3－）等。

常见的有：Fe2+；Cu+；H2O2；NO2-；ClO-；ClO4-；SO32-等。

注：

其中Fe3+和Fe2+之间无中间价态，可以共存；Fe3+不能氧化Cl－，NO3－（有H+时）不能氧化Cl－；在有H+存在时，MnO4－、ClO－、NO3－的氧化性会增强。一个原子，若其处于其可以出现的所有价态的中间价态，即可在氧化还原反应中做氧化剂或还原剂。

（3）发生络合反应

离子（粒子）对

反应离子方程式

备注

Fe3+、SCN-

Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3↓

血红色络合物

Ag+、NH3

AgNO3+ NH3+H2O =AgOH ↓ +NH4NO3；

AgOH +2NH3+2H2O＝Ag(NH3)2OH＋2H2O

银氨溶液的配制方程式

Cu2+、NH3

Cu2++4NH3+X＝[Cu(NH3)4]2+·X2-

X可为NO3-、Cl-、SO42-

4、溶解性助记

酸

碱

盐

其他

除硅酸（H2SiO3或H4(SiO3)2）均可溶

K+，Na+，Ba2+，NH4+碱可溶；

Ca(OH)2只微溶；

其它碱均不溶

1.钾钠铵盐都可溶

2.硝酸盐遇水无影无踪

3.氯化物不溶氯化银

4.硫酸盐不溶硫酸钡、铅（CaSO4，Ag2SO4微溶）

5.碳酸盐钾、钠、铵才可溶（MgCO3微溶）

1.PO43-，HPO4 2-钾、钠、铵才可溶；H2PO4-均可溶

2.硫化物（S2-）钾钠铵钙镁可溶；亚硫酸盐（SO32-）钾钠铵可溶

附：常见沉淀

白色沉淀

其他颜色沉淀

难溶于水和稀酸的：AgCl、BaSO4、PbSO4；

难溶于水的但易溶于稀酸：BaSO3、Ba3(PO4)2、BaCO3、CaCO3、Ca3(PO4)2、CaHPO4、Al(OH)3、Al2O3、ZnO、Zn(OH)2、ZnS、Fe(OH)2（絮状且不稳定）、Ag2SO3、CaSO3等；

微溶于水的：CaSO4、Ca(OH)2、PbCl2、MgCO3、Ag2SO4。

AgBr  淡黄色

AgI   黄色

Ag2CrO4   砖红色

BaCrO4    黄色

Cu(OH)2   淡蓝色

Ag2S  黑色

CuS   黑色

PbCrO4   黄色

PbI2    黄色

Fe(OH)3   红褐色

S   黄色

5、注意问题：

“无色溶液”、“透明溶液”、“澄清溶液”三者的区别。无色溶液可以是悬浊液；透明溶液一定不是悬浊液，但可以是有色溶液，如CuSO4（蓝色）溶液；澄清溶液也可以是有色溶液。

判断酸碱性时，要注意题目中是否给出温度。25℃下pH=7的溶液为中性，无温度限定不可判断酸碱性。注意标况下温度为20℃。

注意电荷守恒问题，即溶液中药同时存在阳离子和阴离子。

四、真题解析

例题1：【2014年上海市高考化学试卷第三大题18小题】

某未知溶液可能含Cl－、CO32－、Na＋、SO42－、Al3＋。将溶液滴在蓝色石蕊试纸上，试纸变红。取少量试液，滴加硝酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀生成；在上层清液中滴加硝酸银溶液，产生白色沉淀。下列判断合理的是（    ）

A．一定有Cl－    B．一定有SO42－  C．一定没有Al3＋  D．一定没有CO32－

【解析】

本题考查内容较简单，是典型题型。在解此类题时，同学们应注意把握逻辑关系，注意审题，小心陷阱。本题中“在上层清液中滴加硝酸银溶液，产生白色沉淀”即为陷阱条件。

审：未知溶液可使蓝色石蕊试纸变红，说明该溶液呈酸性；试液中离子可与硝酸化的BaCl2反应生成白色沉淀；上层清液可与AgNO3反应生成白色沉淀。

定：溶液呈酸性，可排除CO32-；加硝酸化的BaCl2溶液产生白色沉淀，确定SO42-的存在；上层清液可与AgNO3反应生成白色沉淀，可以确定的是白色沉淀为AgCl，但无法确定溶液中是否存在Cl-，因为上一步加入BaCl2时引入了Cl-。

查：剩余离子为Cl-、Na+、SO42-、Al3+，此溶液为酸性溶液，所以还含有H+，以上离子均可共存。

结论：题目中给出的五种离子，确定一定含有SO42-，一定不含有CO32-，Cl-、Na+、Al3+无法判断。

综合分析，答案为BD

【答案】BD

例题2：【2014年山东高考试卷理综第一大题12小题】

下列有关溶液组成的描述合理的是

A．无色溶液中可能大量存在Al3+、NH4+、Cl￣、S2￣

B．酸性溶液中可能大量存在Na+、ClO￣、SO42￣、I￣

C．弱碱性溶液中可能大量存在Na+、K+、Cl￣、HCO3￣

D．中性溶液中可能大量存在Fe3+、K+、Cl￣、SO42-

【解析】

以A选项为例：

审：题干关键字为“无色溶液”、“大量存在”。

定：根据题干信息，无法排除离子。

查：四种离子均可满足条件“无色溶液”；Al3+和S2-可相互促进水解，二者无法共存。

结论：A项错误，四种离子不可共存。

B项：酸性溶液中ClO-和I-发生氧化还原反应，不可共存；C项：可以共存；D项：Fe3+水解呈酸性，不能在中性溶液中存在。

【答案】C

例题3：【2014年浙江高考试卷理综第一大题13小题】

雾霾严重影响人们的生活与健康。某地区的雾霾中可能含有如下可溶性无机离子：Na+、NH4+、Mg2+、Al3+、SO42-、NO3-、Cl-。某同学收集了该地区的雾霾，经必要的预处理后试样溶液，设计并完成了如下的实验：

根据以上的实验操作与现象，该同学得出的结论不正确的是（   ）

A．试样中肯定存在NH4+、Mg2+、SO42-和NO3-

B．试样中一定不含Al3+

C．试样中可能存在Na+、Cl-

D．该雾霾中可能存在NaNO3、NH4Cl和MgSO4

【解析】

审：题干信息：可溶性无机离子；加入过量Ba(OH)2后产生的气体1为碱性气体，沉淀1可部分溶于酸；滤液1可与CO2反应生成沉淀2，沉淀2可溶于酸且放出气体；溶液2在Al/OH-、加热作用下生成碱性气体2。

定：气体1为氨气，溶液中含有NH4+；加入过量Ba(OH)2后生成的沉淀1可部分溶解，说明溶液中含有SO42-，不溶解的沉淀为BaSO4，溶解的沉淀为Mg(OH)2；溶液2在Al/OH-、加热作用下生成气体使湿润红色石蕊试纸变蓝，即气体2是氨气，根据已知条件及元素守恒原理可知，溶液中含有NO3-；沉淀2为不溶性碳酸盐。

查：确定的离子为NH4+、SO42-、Mg2+、NO3-，其余离子Na+、Al3+、Cl-可以与其共存。

结论：一定含有离子为NH4+、SO42-、Mg2+、NO3-，不确定的离子为Na+、Al3+、Cl-

A项正确；B项不正确；C项正确；D项正确

【答案】B

五、实战演练

1、某溶液可能含有Cl-、SO42-、CO32-、NH4+、Fe3+、Al3+和K+。取该溶液100mL，加入过量NaOH溶液，加热，得到0.02mol气体，同时产生红褐色沉淀；过滤，洗涤，灼烧，得到1.6g固体；向上述滤液中加足量BaCl2溶液，得到4.66g不溶于盐酸的沉淀。由此可知原溶液中（   ）

A．至少存在5种离子

B．Cl-一定存在，且c（Cl-）≥0.4mol/L

C．SO42-、NH4+、一定存在，Cl-可能不存在

D．CO32-、Al3+一定不存在，K+可能存在               

2、在Cl-浓度为0.5 mol·L-1的某无色澄清溶液中，还可能含有下表中的若干种离子

现取该溶液100 mL进行如下实验（气体体积均在标准状况下测定）。

请回答下列问题。

（1）通过以上实验能确定一定不存在的离子是____                。

（2）实验Ⅰ中生成沉淀的离子方程式为___________________________。

（3）通过实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和必要计算，请写出一定存在的阴离子及其浓度（不一定要填满）。

（4）判断K+是否存在，若存在，求出其最小浓度，若不存在说明理由：______________。

【答案】

1、C

2、（1） Al3+、Mg2+、Ba2+、Fe3+、SO42-  （2）SiO32-＋2H+===H2SiO3↓

（3）如表

（4）存在 ，最小浓度为1.8 mol·L-1