楊平貴
“離子共存題”是高中化學(xué)知識(shí)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一,相關(guān)知識(shí)主要依托離子的性質(zhì)及離子間反應(yīng)的規(guī)律。由于離子間反應(yīng)的多樣性和復(fù)雜性,導(dǎo)致這類試題的難度居高不下,學(xué)習(xí)時(shí),若能揣摩其中的一般規(guī)律性和特殊性,“求同辨異”,便可以較少的訓(xùn)練,達(dá)到事半功倍的效果。
一、一般規(guī)律,理當(dāng)牢記——磨刀不誤砍柴功
例1 下列各組離子在溶液中能大量共存的是( ?)
A.Ca2+、HCO3 -、Cl -、K+
B.Al3+、AlO2-、HCO3 -、Na+
C.Fe2+、NH4+、SO42-、S2-
D.Fe3+、SCN-、Na+、CO32-
解析 離子在溶液中能否大量共存,其依據(jù)是能否滿足離子反應(yīng)的條件。因此,牢記離子反應(yīng)的所有條件是我們解題的基本功。
在中學(xué)化學(xué)中,離子之間發(fā)生反應(yīng)的條件有:
1.如果生成沉淀、氣體和水等弱電解質(zhì),則能發(fā)生反應(yīng)。(這要牢記:①由溶解度表掌握物質(zhì)的溶解度規(guī)律;②弱電解質(zhì)的概念及常見的弱電解質(zhì))
2.若發(fā)生氧化還原反應(yīng),則不能大量共存。(要求掌握:常見氧化性離子和還原性離子)
3.陽離子和陰離子均能水解,水解能進(jìn)行到底則不能大量共存。(如:Al3+、Fe3+和CO32-、HCO3 -、S2-、HS-、AlO2-等)
4.生成絡(luò)合物。(如生成:Fe(SCN)3、Ag(NH3)2+等。)
按照反應(yīng)的一般規(guī)律不難發(fā)現(xiàn)在選項(xiàng)B中,Al3+和AlO2-、HCO3-均能水解而不能共存:
Al3++3AlO2-===4Al(OH)3↓
Al+3HCO===Al(OH)↓+3CO↑
選項(xiàng)C中的Fe和S發(fā)生反應(yīng)生成沉
淀:Fe+S===FeS↓
選項(xiàng)D中的Fe與SCN、CO均不能大量共存,前者生成Fe(SCN),后者因陰、陽離子的水解反應(yīng)相互促進(jìn)而不能共存:
2Fe+3CO+3HO==2Fe(OH)↓+3CO↑
因此,只有選項(xiàng)A正確。
例2?下列各組離子在溶液中能大量共存的是()
A.H+、Cu2+、SO42-、Cl-
B.Al3+、NO3-、S2-、Ba2+
C.K+、Na+、OH-、AlO2-
D.H+、Fe2+、SO42-、MnO4-
解析?由離子反應(yīng)的一般規(guī)律可知選項(xiàng)B中Al和S均會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)而不能大量共存:
6HO+2Al+3S===2Al(OH)↓+3HS↑
選項(xiàng)D中MnO是常見的強(qiáng)氧化性的離子,能將Fe氧化而發(fā)生氧化還原反應(yīng),因此不能大量共存。
綜合判斷,選項(xiàng)A、C正確。
二、認(rèn)真審題,不可大意——注意題干的限制性條件
例3???若溶液中由水電離產(chǎn)生的c(OH)=1×10mol/L,滿足此條件的溶液中一定可以大量共存的離子組是( ?)
A.Al3+、Na+、NO3-、Cl-
B.K+、Na+、Cl-、NO3-
C.K+、Na+、Cl-、AlO2—
D.K+、NH4+、SO42-、NO3-
解析 我們在掌握了離子是否共存的基本規(guī)律之后,審題時(shí)還要特別注意“題干”的限制條件,尤其是弄清這些條件的內(nèi)在含義?!邦}干”中常見的限制條件有:溶液呈酸性還是呈堿性,溶液有無顏色等。如:“PH=1的某無溶液”,則表明該溶液中有大量的H+存在,且排除有顏色的離子Fe3+(黃色)、Fe2+(淺綠色)、Cu2+(藍(lán)色)、MnO4-(紫紅色)等。
本題中由水電離產(chǎn)生的c(OH-)=1×10-14mol/L,說明該溶液可能是酸性溶液,也可能是堿性溶液,由此進(jìn)行判斷,A、D選項(xiàng)在堿性環(huán)境下Al3+、NH4+不能大量共存:選項(xiàng)C中的AlO2—在酸性環(huán)境下不能大量共存:
AlO2—+H++H2O===Al(OH)3↓
或 ?AlO2—+4 H+=== Al3++2H2O
綜合判斷,只有選項(xiàng)B正確。
例4 下列各組離子在溶液中可以大量共存,且加入足量的氨水后也不產(chǎn)生沉淀的是( ?)
A.Na+、Ba2+、Cl-、SO42-
B.H+、NH4+、Al3+、SO42-
C.K+、AlO2—、NO3-、OH-
D.H+、Cl-、CH3COO-、NO3-
解析 由題干可知,它的限制內(nèi)容是必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件,萬萬不可粗心的選擇“加氨水能產(chǎn)生沉淀”的選項(xiàng)B,而在高考中有不少同學(xué)偏偏選了選項(xiàng)B;選項(xiàng)A因反應(yīng)Ba2++SO42-===BaSO4↓而不能大量共存;選項(xiàng)D中H+和CH3COO-生成弱電解質(zhì)CH3COOH,也不能大量共存;選項(xiàng)C本身就是堿性溶液,除能共存外,加氨水當(dāng)然也不會(huì)產(chǎn)生沉淀。
因此,只有選項(xiàng)C正確。
三、經(jīng)驗(yàn)技巧,幫助解題——注意積累解題的相關(guān)經(jīng)驗(yàn),提高解題速度
例5 在PH=1的某無色溶液中能大量共存的離子組是( ?)
A.NH4+、Mg2+、SO42-、Cl-
B.Ba2+、K+、OH-、NO3-
C.Al3+、Cu2+、SO42-、Cl-
D.Na+、Ca2+、Cl-、AlO2-
解析 在解題中,我們總希望提高解題的速度,這就要求注意積累一些解決這類問題的經(jīng)驗(yàn)和技巧,優(yōu)化解題過程。一般來說,K+、Na+不需要考慮離子反應(yīng);陽離子主要和陰離子反應(yīng);Cl-在溶液中除與Ag+外,NH4+除與OH-外,NO3-除發(fā)生氧化還原反應(yīng)外,一般不發(fā)生離子反應(yīng)……,這些經(jīng)驗(yàn)在解題時(shí)可以加以利用,有利于提高解題速度。
本題中根據(jù)Cu2+有顏色而首先排除選項(xiàng)C;再根據(jù)PH=1,加上H+后再來考慮選項(xiàng)A、B、D,即:
A.H+、NH4+、Mg2+、SO42-、Cl-
B.H+、Ba2+、K+、OH-、NO3-
D.H+、Na+、Ca2+、Cl-、AlO2-
不難發(fā)現(xiàn),選項(xiàng)B中的OH-與H+、選項(xiàng)D中的AlO2-和H+不能大量共存。
由此便可以判斷選項(xiàng)A正確。
四.小心辨異,事半功倍——警惕一些離子的特殊干擾解題
例6 加入鋁粉能放出H2的溶液中,可能大量共存的離子組是( ?)
A.NH4+、Na+、NO3-、Cl-
B.Na+、Ba2+、Mg2+、HCO3-
C.Na+、Ba2+、K+、Cl-
D.K+、Fe2+、NO3-、AlO2-
解析?解決離子共存問題,不能忽視某些離子的特殊性,如:ClO、NO在H存在是表現(xiàn)出的強(qiáng)氧化性,HCO、HS既可與酸又可與堿發(fā)生反應(yīng)的兩重性等。
本題題干中“加入鋁粉能放出H的溶液”的信息告訴我們,原溶液可能為酸性溶液,也可能為堿性溶液。選項(xiàng)A中,NH在堿性環(huán)境中不能大量存在,但如果忽略了NO在酸性環(huán)境中的強(qiáng)氧化性,就會(huì)錯(cuò)認(rèn)為在酸性環(huán)境中A組離子可以與鋁反應(yīng)產(chǎn)生H.因此很多同學(xué)錯(cuò)選了選項(xiàng)A。由于NO在酸性情況下有強(qiáng)氧化性,鋁在其中發(fā)生氧化還原反應(yīng)只能生成水而得不到H;選項(xiàng)B中HCO在酸性、堿性溶液里均不能大量存在;選項(xiàng)D中AlO在酸性環(huán)境下不能大量存在,F(xiàn)e在堿性環(huán)境中不能大量存在。
綜合判斷,選項(xiàng)C是正確答案。
總而言之,雖然離子共存題涉及內(nèi)容廣泛,形式變化多樣,試題難度較大,但只要我們牢記共同規(guī)律,分析特殊離子,做到“求同辨異”,認(rèn)真審題,必定能過好這一關(guān)。