高中化学中的离子共存问题探讨

离子共存是高考化学试题中比较常见的一类问题,也是考生容易失分的地方,许多考生在面对该类问题的时候常常无从下手,解决起来底气不足。究其根本原因,主要是没有彻底理解与掌握离子共存问题的本质及其解决方法。因此,对离子共存问题进行深入研讨,抓住该类问题的本质所在是同学们学习的重点。下面具体分析,希望对同学们掌握该部分知识能有所帮助。

在某一溶液中,如果两种及以上的离子之间相互发生了复分解反应或氧化还原反应,那么就会生成其他产物,导致离子之间在溶液中无法大量共存。归纳起来,根据化学反应产物的不同可以分成如下几种类型：

1.由于发生复分解反应,离子之间不能大量共存。

(1)生成物为沉淀。大多数的金属阳离子,由于其本身的溶液呈酸性,所以一般只能存在于酸性环境条件下,一旦处于碱性溶液中,就会和碱性溶液中的OH-等阴离子发生复分解反应生成沉淀物,导致离子之间在溶液中无法大量共存。如Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Cu2+等阳离子与OH-在溶液中无法大量共存。Ag+、Ca2+、Ba2+等金属阳离子与CO2-3或SO2-4等离子之间会发生反应生成沉淀,导致在溶液中无法大量共存。Ag+与Cl或I-等因发生反应生成沉淀,导致在溶液中无法大量共存。

(2)生成物为气体。CO2-3、SO2-3、S2-、HS2-、HCO-3和HSO-3等弱酸性阴离子,在酸性环境条件下会与H+发生反应生成气体,导致离子之间在溶液中无法大量共存。

(3)生成物为弱电解质。同离子之间发生反应生产难溶物的原理类似,如果溶液中的离子因发生反应生成弱电解质,那么离子之间在溶液中就无法大量共存。①CH3COO-、PO3-4、SiO2-3、S2-等 和 H+,HCO-3与AlO-2,PO3-4与H2PO2-4等,因发生反应生成弱酸,导致在溶液中不能大量共存。②HSO-3、HCO-3、HS-等这些酸式弱酸根离子与OH-因发生反应生成水,导致在溶液中无法大量共存。③NH+4、Ag+、Cu2+和OH-等因发生反应生成弱碱,导致在溶液中无法大量共存。④发生双水解反应。在同一溶液中,如果存在水解程度比较大的阳离子与阴离子,那么就会因为发生双水解反应,导致在溶液中无法大量共存。例如,Al3+和HCO-3、CO2-3、ClO-、HS-、S-2等离子之间在溶液中无法大量共存。⑤发生络合反应。如果同一溶液中的不同离子之间发生了络合反应,那么同样会导致这些离子在溶液中无法大量共存。比如,Fe3+、Fe2+与SCN-之间就会因为发生络合反应,导致在溶液中无法大量共存。

2.由于发生氧化还原反应,离子之间不能大量共存。

(1)具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存。如Fe3+与S2-、HS-或I-等在溶液中不能大量共存。

(2)在酸性或碱性的介质中由于发生氧化还原反应而不能大量共存。如Fe2+和NO-3在酸性溶液中无法大量共存,这主要是因为在酸性环境条件下,H+会和NO-3结合成HNO3,HNO3会和Fe2+发生氧化还原反应。在弱酸环境、碱性环境或中性环境条件下,Cl-和MnO-4在溶液中可以大量共存,但是在强酸环境条件下,两者会发生化学反应生成高锰酸,进而和溶液中的Cl-发生氧化还原反应,生成氯气,导致两者在溶液中无法大量共存。

综上所述,离子在溶液中不能共存的条件比较多,同学们遇到此类问题时,要认真审题,搞清题干信息中的要求,如“大量共存”与“共存”的区别,或者溶液的pH 范围等,方能正确解决相关的离子共存类问题。