离子能否大量共存问题的分析与判断

离子能否大量共存问题的分析与判断
判断离子能否大量共存实际上就是判断离子之间能否反应，只要离子间相互反应，那么就不能大量共存，否则就能大量共存。

下面讨论离子能否共存的原因与判断方法：
一、常见的离子不能大量共存的原因：
（1）发生复分解反应生成难溶物、挥发性物质和难电离物质时不能大量共存。

如：
①若阴阳离子能相互结合生成难溶物或微容物性盐，就不能大量共存。

如常见的
Ba2+、Ca2+ 与CO32-、SO32-、SO42-、PO43-、SiO32-等；再如常见的Ag+ 与Cl-、Br-、I-、PO43-、CO32-、SO42-、S2-等。

②弱碱的阳离子不能与OH－大量共存。

如常见的Fe2+、Fe3+、Cu2+、NH4+、Ag+、Mg2+、Al3+、Zn2+等与OH－不能大量共存。

③弱酸根阴离子不能与H+ 大量共存。

如常见的CH3COO－、F－、CO32－、SO32－、S2－、PO43－等与H+ 不能大量共存。

④弱酸的酸式阴离子与H+ 或OH－均不能大量共存。

如常见的HCO3－、HSO3－、HS－、H2PO4－、HPO42－等既不能与H+ 大量共存也不能与OH－大量共存。

（2）若离子间能发生氧化还原反应，也不能大量共存。

如：
①在酸性条件下，MnO4－具有较强的氧化性，与常见的Cl－、Br－、I－、S2－等能发生氧化还原反应，而不能大量共存；同样，NO3－在酸性条件下也具有较强的氧化性，与Br－、I－、S2－、Fe2+、SO32－等不能大量共存。

②在中性条件下，NO3－与I－、Fe2+ 等可以大量共存。

③无论是在酸性或碱性条件下，ClO－都具有氧化性，与常见的还原性离子如I－、Fe2+、S2－、SO32－等均不能大量共存。

（3）若阴、阳离子间发生“双水解”反应，有的促进反应进行，不能大量共存。

常见的能发生“双水解”反应离子归纳如下：
①Al3+与HS-、S-、CO32-、HCO3-、AlO2-、SiO32-、ClO-等；
②Fe3+与CO32-、HCO3-、AlO2-、ClO-等；
③NH4+与AlO2－、SiO32－等；
发生“双水解”反应时，由于水解彻底，可用“===”连接反应物和产物，水解生成的难容物或挥发性物质要加沉淀符号“↓”或气体反符号“↑”。

例如FeCl3与NaHCO3溶液混合的离子反应方程式为：Fe3+ + 3HCO3－=== Fe(OH)3↓+
3CO2↑，该类反应要注意电荷守恒。

④NH4+与CH3COO－、CO32+，Mg2+与HCO3－等组合中，虽然两种离子都能水解且相互促进，但总的水解程度很小，它们在溶液中可以大量共存，但加热就不能了。

（4）若离子间能形成络合物，那么就不能大量共存。

如Fe3+ 与SCN之间就非常容易络合，因而不能大量共存。

（5）不能在中性溶液中大量存在的离子，如Al3+、Fe3+、Cu2+ 等弱碱性阳离子，其本性是使溶液呈酸性，它们不能在中性溶液中大量存在；ClO－、CO32－、PO43－等弱酸根阴离子，其本性是使溶液显碱性，它们不能在中性溶液中大量存在。

二、离子共存的判断方法：
所谓的几种离子在同一溶液中能否共存，就是指离子之间不发生任何的反应，解决这类问题，一定要注意题目中的前提条件，现归纳如下：
（1）要看清题目的问法，如“能大量共存”、“不能大量共存”还是“可能大量共存”等等。

（2）弄清题目的限定条件，如：
①限定溶液的颜色，若题目限定是无色透明的，则一定没有Fe2+（浅绿色）、Fe3+（棕黄色）、Cu2+（蓝色）、MnO4－（紫色）等离子；还要注意“透明”不是“无色”。

②限定溶液酸碱性，
a.“在强酸性（或pH＝1）溶液中”，就是含有大量的H+，应把H+ 考虑在内，OH－及弱酸根离子都不能大量共存。

b.“在强碱性（或pH＝14）溶液中”，就是含有大量的OH－，应把OH－考虑在内，H+及弱碱阳离子都不能大量共存。

c.“在由水电离出c(H+)＝1×10－10 mol/L的溶液中，或在由水电离出c(OH－)＝1×10－10 mol/L的溶液中”能大量共存的，就是说在酸或碱性条件下均能大量共存的离子组；
d.“在与Al反应能产生H2的溶液中”，其实就是说在酸或碱性条件下的溶液中(硝酸除外)；
e.“能溶解Al2O3或Al(OH)3的溶液”，就是含有大量的H+ 或OH－的溶液，其实就是说在强酸或强碱性条件下的溶液中；
f. “在中性溶液中”，不能在中性溶液中大量存在的离子，如Al3+、Fe3+、Cu2+ 等弱碱性阳离子，其本性是使溶液呈酸性，它们不能在中性溶液中大量存在；ClO－、CO32－、PO43－等弱酸根阴离子，其本性是使溶液显碱性，它们不能在中性溶液中大量存在。

③限定反应类型
“因氧化还原反应……”，即只考虑离子间的氧化还原反应；
④限定溶液中已存在的离子
如“溶液中已存在Fe3+、Cl－”，则OH－、SCN－、Ag+等离子不能大量共存。

三、相关高考分析
【例题1】（2011江苏高考4）常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是
A. 1.0 mol·L－1的KNO3溶液：H＋、Fe2＋、Cl－、SO42－
B. 甲基橙呈红色的溶液：NH4＋、Ba2＋、AlO2－、Cl－
C. pH＝12的溶液：K＋、Na＋、CH3COO－、Br－
D. 与铝反应产生大量氢气的溶液：Na＋、K＋、CO32－、NO3－
解析：本题以溶液中离子共存的方式考查学生对硝酸的氧化性、亚铁离子还原性、甲基橙呈红色水溶液的呈酸性、酸性溶液AlO2－不能在其中共存、与铝反应产生大量氢气有强酸碱性两种可能等相关知识的理解程度，考查学生综合运用所学化学知识解决相关化学问题的能力。

答案：C
【例题2】（2011安徽高考8）室温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是
A. 饱和氯水中：Cl－、NO3－、Na＋、SO32－
B. c(H＋)＝×10－13mol/L溶液中：C6H5O－、K＋、SO42－、Br－
C. Na2S溶液中：SO42－、K＋、Cl－、Cu2＋
D. pH＝12的溶液中：NO3－、I－、Na＋、Al3＋
解析：饱和氯水具有强氧化性，能将SO32－氧化成SO42－，A中不能大量共存；c(H＋)=×10－13mol/L溶液，说明该溶液显碱性，因此可以大量共存；S2－和Cu2＋可以结合生成难溶性CuS沉淀，所以不能大量共存；pH=12的溶液，说明该溶液显碱性，而Al3＋与碱不能大量共存。

所以正确的答案是B。

答案：B
【例题3】（2011广东高考8）能在水溶液中大量共存的一组离子是
A. H＋、I－、NO3－、SiO32－
B. Ag＋、Fe3＋、Cl－、SO42－
＋、SO42－、Cu2＋、NO3－＋、OH－、Cl－、HCO3－
解析：本题考察离子共存问题。

SiO32－属于弱酸硅酸的酸根与酸不能大量共存，同时在酸性溶液中，NO3―具有氧化性能氧化I―生成单质碘，A不正确；Ag＋与Cl―和SO42―均可生成难溶性物质AgCl和Ag2SO4，B不正确；在碱性溶液中NH4＋和HCO3－均与OH－结合分别形成氨水和CO32－，因此D也不正确，所以答案是C。

答案：C
【例题4】(2011全国II卷11)将足量CO2通入下列各溶液中，所含离子还能大量共存的是
A．K＋、SiO32－、Cl－、NO3－B．H＋、NH4＋、Al3＋、SO42－
C．Na＋、S2－、OH－、SO42－D．Na＋、C6H5O－、CH3COO－、HCO3－
解析：SiO32－与CO2反应；OH－与CO2反应；C6H5O－与CO2反应。

答案：B
【例题5】（2011四川高考）甲、乙、丙、丁四种易溶于水的物质，分别由NH4+、Ba2+、Mg2+、H+、OH－、Cl－、HCO3－、SO42－中的不同阳离子和阴离子各一种组成。

已知：①将甲溶液分别与其它三种物质的溶液混合，均有白色沉淀生成；②L乙溶液中c(H+)＞L；③向丙溶液中滴入AgNO3溶液有不溶于稀HNO3的白色沉淀生成。

下列结论不正确的是
A. 甲溶液含有Ba2+
B. 乙溶液含有SO42－
C．丙溶液含有Cl－D. 丁溶液哈有Mg2+
解析：可以形成白色沉淀的有BaSO4、BaCO3、Mg(OH)2，因此甲只能是
Ba(OH)2；L乙溶液中c(H+)＞L，那么乙是硫酸；向丙溶液中滴入AgNO3溶液有不溶于稀HNO3的白色沉淀生成，说明丙是MgCl2，所以丁是NH4HCO3。

答案：D
【例题6】（2011上海高考）某溶液中可能含有Na+、NH4+、Ba2+、SO42－、I－、S2－。

分别取样：①用pH计测试，溶液显弱酸性；②加氯水和淀粉无明显现象。

为确定该溶液的组成，还需检验的离子是
A．Na+B．SO42－C．Ba2+D．NH4+
解析：溶液显弱酸性，说明有NH4+（水解显酸性）；加氯水和淀粉无明显现象排除I－、S2－。

所以必需含有SO42－，故不能有Ba2+。

Na+无法排除。

答案：A
四、巩固练习
【练习1】下列各组离子，在强酸性溶液中能大量共存并且溶液为无色透明的离子组是
A. NH4+、Al3+、SO42－、NO3－
B. K+、Na+、AlO2－、NO3－
C. K+、NH4+、MnO4－、SO42－
D. K+、Na+、NO3－、HSO3－
解析：B选项中的AlO2－在强酸性条件下不能存在，发生反应：
H+ + AlO2－+ H2O ===Al(OH)3↓；C选项中MnO4－为紫色；D选项中，HSO3－在强酸性条件下生成H2SO3并被HNO3氧化成H2SO4。

答案：A
【练习2】下列各组离子，在强碱性溶液中能大量共存的离子组是
A. Cl－、AlO2－、I－、S2－
B. K+、Na+、NH4+、Ba2+
C. Cl－、Br－、CO32－、S2－
D. HCO3－、SO42－、SO32－、NO3－
解析：在强酸性条件下c(OH－)较大，A选项中离子不能反应，故可以大量存在；B选项中发生反应：
NH4+ + OH－=== NH3·H2O ；C选项中离子不能反应，故可以大量存在；D选项中，HCO3－在强碱性条件下生成CO32－因而不能大量共存。

答案：A、C
【练习3】下列各组离子，因发生氧化还原反应而不能大量共存的离子组是
A. Na+、OH－、SO42－、H2PO4－
B. Fe2+、Fe3+、SO42－、Cl－
C. Cl－、H+、Na+、S2O32－
D. Na+、Cu2+、S2－、SO42－
解析：A、D选项不能大量共存，但不是氧化还原反应；B选项可以大量共存；只有C选项符合题意。

答案：C
【练习4】下列各组离子，在溶液中一定能大量共存的是
A. 使酚酞变红的溶液：Na+、Cl－、SO42－、Fe3+
B. 使紫色石蕊变红的溶液：Fe2+、Mg2+、Cl－、NO3－
C. c(H+)＝1×10－12 mol/L的溶液：K+、Ba2+、Cl－、Br－
D. 碳酸氢钠溶液：K+、SO42－、Cl－、H+
解析：A选项，碱性条件下Fe3+ 不能大量共存；B选项，Fe2+、NO3－和H+
发生氧化还原反应不能大量共存；D选项，HCO3－与H+不能大量共存。

答案：C
【练习5】在溶液中下列离子能够大量共存的是
A. 无色溶液中：Na+、Cl－、NO3－、Fe2+
B. pH＝0的溶液中：Fe2+、Cl－、NO3－、HCO3－
C. 含MnO4－的溶液中：Fe3+、NO3－、Mg2+、SO42－
D. 与Al反应能产生H2的溶液中：Mg2+、NO3－、Cl－、K+
解析：注意题目中的隐含信息，A选项为无色溶液，Fe2+为浅绿色，故错误；B选项为强酸性溶液，NO3－（H+）具有强氧化性，与Fe2+不能大量共存，且H+与HCO3－也不能大量共存；C选项中虽然含强氧化性的MnO4－，但题组中的离子部不能被MnO4－氧化，因此符合题意；D选项能与Al反应能产生H2的溶液可能呈强酸性，也可能呈强碱性，若为强酸性，由于有NO3－与Al反应不能产生H2，
而是生成含低价氮的物质，若为强碱性，因为题组中含Mg2+，故也不能大量共存。

答案：C。