高考化学离子共存专题(DOC 11页).doc
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- 高考化学离子共存专题DOC 11页 高考 化学 离子 共存 专题 DOC 11 下载 _各科综合_高中
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1、离子共存问题一、基本原理1一色 “无色透明”条件型 若题目限定溶液“无色”,则不含有色离子,即Fe2+(浅绿色)、Fe3+(棕黄色)、Cu2+(蓝色)、MnO4(紫色)等离子,也不含Fe(SCN)2+、Fe(C6H5O) 等有色离子。若“透明”,则溶液不形成混浊或沉淀(与溶液有无颜色无关)。如Ag+与Cl、Br、I、SO42;Ca2+与CO32、SO32;Ba2+与CO32、SO32、SO42等在水溶液中会发生反应,有混浊或明显的沉淀生成,它们不能大量共存。2二性指碱性、酸性。若是酸性溶液,所有弱酸根离子和OH-不能大量共存。常见的叙述有酸性溶液、PH=1的溶液、能使PH试纸变红的溶液、紫色石
2、蕊试液呈红色的溶液、甲基橙呈红色的溶液、加入镁粉能放出氢气的溶液、c(OH)=11014molL-1的溶液等。 若题目中限定溶液呈酸性,则溶液中有H+存在,其中不能大量含有OH、弱酸根离子(如CO32、SO32、S2、F、ClO、CH3COO、C6H5O、PO43、AlO2、SiO32等)以及弱酸的酸式根离子(如HCO3、HSO3、HS、HPO42、H2PO4等)。在中学化学中不能在酸性溶液中共存的离子有:OH-、AlO2-、CO32-、HCO3-、SiO32-、SO32-、HSO3-、S2O32-、S2-、HS-、ClO-、F-、PO43-、H2PO4-、C6H5O-、CH3COO-、-OO
3、C-COO-、C6H5COO-、CH3CH2O-、SCN-、H2N-CH2-COO-等;若是碱性溶液,则所有弱碱阳离子及H+均不能大量共存。在中学化学中不能在碱性溶液中大量共存的是:H+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Ag+、Zn2+、Mg2+、Al3+、NH4+、HCO3-、HPO42-、H2PO4-、HSO3-、HS-、HOOC- COO-等。“酸性或碱性”条件型 常见的叙述有能使Al反应放出H2的溶液、水电离出的c(H+)或c(OH)1107molL1的溶液等。 若题目中出现这样的条件,则溶液中可能有H+存在,也可能有OH存在,分析时要注意题目要求回答的是一定能大量共存(满足无论是与H+
4、还是与OH都不会反应)还是可能大量共存(只要满足与H+、OH中的一种不会反应)。3四反应若离子间能发生下列四种反应中的任一种,则均不能共存。(1)发生复分解反应离子相互直接结合生成难溶物(如AgCl、AgBr、BaSO4等)、气体(如NH3、CO2等)或弱电解质(如H2O、HF、H2S等)均不能大量共存于同一溶液中。有气体产生。如HCO3、CO32、S2、HS、SO32-、HSO3等易挥发性弱酸的酸根离子与H+不能大量共存,因为能发生如下反应:CO322H+CO2H2O、HCO3H+CO2+H2O有沉淀生成。如Ba2+、Ca2+、Mg2+等不能与SO42、CO32、SO32-、SiO32-、P
5、O43-、HPO42-等大量共存,因为Ba2+CO32CaCO3、Ca2+SO42CaSO4(微溶);Cu2+、Fe3+、Mg2+、Zn2+、Fe2+、Pb2+、Ag+不能与OH大量共存,是因为Cu2+2OHCu(OH)2,Fe3+3OHFe(OH)3等。有弱电解质生成。如OH、CH3COO、PO43、HPO42、H2PO4等与H+不能大量共存,因为OHH+ H2O、CH3COOH+ CH3COOH,会生成弱电解质;一些酸式弱酸根不能与OH大量共存,是因为发生了下列反应:HCO3OH CO32H2O、HPO42-OH PO43H2O、NH4+OH NH3H2O等。(2)发生氧化还原反应若题目中
6、出现因发生氧化还原反应而不能大量共存这样的条件时,要考虑各离子组中是否存在强氧化性和强还原性的离子。如Fe3+与S2、SO32、HSO3、I;H+与S2O32;SO32(H+)与S2;MnO4(H+)与Cl;MnO4(H+)、NO3(H+)与Fe2+、S2、HS、SO32、HSO3、Br、I等不能大量共存。两离子相遇若发生氧化还原反应,则不能共存。如Fe3+与S2-、Fe3+与I-、Fe2+与NO3- (H+)等;MnO4-、NO3- (H+)、ClO-(H+)、Cr2O72-与S2-、I-、SO32-、Fe2+不共存;酸性条件下SO32-与S2-不共存。具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化
7、性的离子大量共存。Fe3+与S2-、SO32-、I-;常见的强氧化剂MnO4-、ClO-、Cr2O72-、NO3-(H+) 分别与常见的还原剂S2-、I-、SO32-、Fe2+等因为发生氧化还原反应而不能大量共存,但Fe3+与Fe2+能大量共存。如I和Fe3+不能大量共存是由于2I2Fe3+=I22Fe2+。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NO3和I在中性或碱性溶液中可以共存,但在有大量H+存在情况下则不能共存;SO32和S2在碱性条件下也可以共存,但在酸性条件下则由于发生2S2SO326H+3S3H2O反应不能共存。(3)发生双水解反应弱碱阳离子与弱酸阴离子间因发生
8、双水解反应,故它们不能共存,如Al3+与CO32-、SO32-、HCO3-、HSO3-、HS-、AlO2-不共存;AlO2-与Fe3+、Fe2+、Zn2+、Cu2+、Ag+、NH4+不共存;SiO32-与NH4+不共存。Al3和HCO3、CO32-、HSO3-、SO32-、S2-、HS-、AlO2-;Fe3和HCO3、CO32-、AlO2- 、HSO3-、SO32-;AlO2-与Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、NH4+、Al3+等,因为双水解反应而不能大量共存。(4)发生络合反应若离子间发生络合反应生成络离子,则这些离子不能共存。如Fe3+与SCN-不共存;Ag+与NH3H2O分子不共存
9、;Ag+与CN-不共存。中学化学中还应注意少数离子可形成络离子而不能大量共存的情况。如Fe3+和SCN、C6H5O,除此之外,Fe3+、Fe2+、Cu2+、Ag+可与SCN-、CN-、NH3之间形成络离子。由于发生Fe3+SCN Fe(SCN)2+等络合反应而不能大量共存。4三特离子间在同一溶液中能否大量共存,除上述普遍规律外,还有以下三种特殊情况:(1)由于水解和电离的相互影响而不能大量共存。AlO2-与HCO3-虽然均属于弱酸根离子,水溶液因水解呈碱性,但H3AlO3的酸性太弱,AlO2-的水解能力太强,含有AlO2-的水溶液中OH-较大,能直接与HCO3-作用生成Al(OH)3沉淀和CO
10、32-。故AlO2-与HCO3-不能共存于同一溶液中。与其类似的还有AlO2-与HSO3-、HS-、H2PO4-、HPO42-等。(2)具有氧化性的某些含氧酸根离子(如NO3-)若不是在酸性溶液中,则能与某些还原性较强的离子(如S2-、I-、Fe2+等)共存。因为这些含氧酸根离子只有在酸性条件下才能表现出强氧化性。又如:MnO4-在碱性条件下能氧化SO32-、S2O32-、S2-、I-,但不能氧化Cl-、Br-;在酸性条件下,MnO4-的氧化性很强,常温下就能氧化Cl-、Br-。(3)水解能力弱的弱碱阳离子与弱酸根离子(如Mg2+与HCO3-、Mg2+与HSO3-等),可以不考虑它们之间的双水
11、解,能共存于同一溶液中。二、常见题型 例1某无色透明的溶液中,下列各组离子能大量共存的是() AH+、Cl、Ba2+、CO32 BAg+、I、K+、NO3 CK+、OH、Cl、Na+ DFe3+、Cl、NO3、Na+ 解析:正确选项应满足无色透明、能大量共存两个条件。答案为C项。 例2(2005年全国高考理综试题?河南等省卷)在pH=1的溶液中,可以大量共存的离子是() AK+、Na+、SO42、S2O32 BNH4+、Mg2+、SO42、Cl CNa+、K+、HCO3、Cl DK+、Na+、AlO2、NO3 解析:正确选项应满足pH=1(有H+存在)、可以大量共存两个条件。答案为B项。 例3
12、(2005年江苏高考化学试题)某溶液既能溶解AI(OH)3,又能溶解H2SiO3,在该溶液中可以大量共存的离子组是() AK+、Na+、HCO3、NO3 BNa+、SO42、Cl、ClO CH+、Mg2+、SO42、NO3 DAg+、K+、NO3、Na+ 解析:正确选项应满足溶液既能溶解AI(OH)3又能溶解H2SiO3(有OH存在)、可以大量共存两个条件,只有B项符合题意。 例4(2003年广东高考化学试题)若溶液中由水电离产生的c(OH)11014molL1,满足此条件的溶液中一定可以大量共存的离子组是() AAl3+、Na+、NO3、Cl BK+、Na+、Cl、NO3 CK+、Na+、C
13、l、AlO2 DK+、NH4+、SO42、NO3 解析:由水电离产生的c(OH)11014molL1,可知水的电离受到抑制。酸、碱均会抑制水的电离,使水的电离程度减小,则题目所给的溶液为酸性(含有H+)或碱性(含有OH)溶液。正确选项应满足在酸性或碱性都能大量共存的条件,只有B项符合题意。 例5(2001年上海高考化学试题)下列离子在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存的是() AH3O+、NO3、Fe2+、Na+ BAg+、NO3、Cl、K+ CK+、Ba2+、OH、SO42 DCu2+、NH4+、Br、OH 例6、下列各组离子在水溶液中能大量共存的是(AC)(A)K+ HCO3 CO32
14、 Br (B)CO32 HCO3 OH K+(C)Fe3+ Cu2+ NO3- SO42- (D)H+ Cl- Na+ SO32-解析:分析所给选项B中:HCO3+ OH= CO32+H2O;而D中:2H+ + SO32-= H2SO3题型2在无色透明的溶液中离子间能够大量共存。例7、下列各组离子中,在碱性溶液里能大量共存,并且溶液为无色透明的是(BD)(A)K+ MnO4- Cl- SO42- (B)Na+ AlO2- NO3- CO32-(C)Na+ H+ NO3- SO42- (D)Na+ SO42- S2- Cl-解析:分析所给四个选项A中MnO4- 有颜色不合题意,C中H+ 也不合题
15、材意。题型3在强酸或强碱性溶液中均不能大量共存。例8、(2003年江苏高考题)若溶液中由水电离产生的C(OH-)=110-14 molL-1,满足此条件的溶液中一定可以大量共存的离子组是(B)(A) Al3+ Na+ NO3- Cl- (B) K+ Na+ Cl- NO3-(C) K+ Na+ Cl- AlO2- (D) K+ NH4+ SO42- NO3-解析:由题意水的电离被抑制,说明水溶液可能呈强酸性或强碱性。A项中Al3+D项中NH4+在碱性溶液中不能存在;C项中AlO2-在酸性溶液中不能存在。例9、某无色透明溶液,跟金属铝反应放出H2 ,试判断下列离子:Mg2+、Cu2+、 Ba2+
16、 、H+、Ag+、 SO42- 、 SO32-、HCO3- 、OH-、NO3- ,何者能存在于此溶液中?当生成Al3+时,可能存在_;当生成AlO2-时,可能存在_。解析: (1)说明溶液呈酸性:一则有H+ ,二必有SO42- ,三可能有Mg2+ (注意无NO3- );(2)说明溶液呈碱性:一则有OH- ,二必有Ba2+ ,三可能有NO3- 。 解题回顾:一是审题中注意溶液是无色的,二是注意H+、NO3-与Al作用不产生H2。题型4:离子间因发生氧化还原反应而不能大量共存。例10(2001年上海市高考题)下列离子在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存的是(A)(A)H3O+、 NO3- 、
17、Fe2+ 、 Na+ (B)Ag+、 NO3- 、Cl-、 K+(C)K+ 、Ba2+、OH-、 SO42- (D)Cu2+、NH4+、Br-、OH-解析:所给四个选项中各组离子均不能大量共存,只有A中的 H3O+ 、NO3- 、Fe2+三种离子因发生氧化还原反应符合题意。点拨:抓住不能共存的条件发生氧化还原反应。强强反应规律及中学常见强氧化剂、强还原剂的识记,是解决氧化还原应用问题(特别是隐含氧化还原反应问题)的关键,例如检验SO42-时不能用硝酸酸化,就是因为HNO3会使SO32-氧化为SO42- ,而干扰检验。题型5在特殊条件下能够大量共存。例11、下列各组离子中,在碱性溶液中共存,且加
18、入盐酸过程中会产生气体和沉淀的是(C)(A)Na+ NO3- AlO2- SO42- (B)Na+ NO3- SiO32- K+ (C)K+ Cl- AlO2- CO32- (D)Na+ Cl- HCO3- Ca2+解析:分析所给四个选项:D中HCO3-不能在碱性溶液中大量存在,A和B中加入盐酸后无气体产生也不合题意。例12、在含有I且能使酚酞变红的无色溶液中,可大量存在的离子组是( D ) ANa+、Cu2+、Br、Cl BAlO2、K+、NH4+、Na+CK+、Na+、NO3、H+ DK+、S2、SO42、OH解析:首先理解附加条件:I不能在强氧化性溶液中存在,使酚酞变红的溶液为碱性,溶液
19、为无色,有色离子不存在。逐一省视各选项:选项A 中Cu2+为蓝色且在碱性溶液中不共存。选项B中NH4+在碱性溶液中不共存。选项C中溶液具有强氧化性,I不能共存。解析:正确选项应满足发生氧化还原反应、不能大量共存两个条件。A项中H3O+(H+)、NO3、Fe2+能发生氧化还原反应,故答案为A项。 。 三、跟踪训练 1(2005年天津高考理综试题)下列各组离子在溶液中能大量共存的是() A酸性溶液Na+、K+、MnO4、Br B酸性溶液Fe3+、NH4+、SCN、NO3 C碱性溶液Na+、K+、AlO2、SO42 D碱性溶液Ba2+、Na+、CO32、Cl 2(2005年广东高考化学试题)下列各组
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