离子共存简介

　　离子共存，实质上就是判断离子间是否发生反应的问题。若在溶液中能够发生反应，就不能大量共存。判断能否发生反应，不仅是有沉淀、气体、水、难电离的物质产生，还涉及到溶液酸碱性、有色、无色，能否进行氧化还原反应等。

一、离子共存知识要点

　　离子不能共存的情况：

　　1、复分解反应中只要有难电离物或易挥发物或难电离物生成离子不会大量共存。

　　①生成难溶物：Ba²⁺与CO₃^2-、SO₄^2-;Ca²⁺与CO₃^2-、SO₃^2-;Ag⁺与Cl^-、Br^-、I^-;OH^-与Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺;AlO^2-与H⁺等。

　　②生成气体或挥发性物质：NH₄⁺与OH^-;H⁺与CO₃^2-、HCO₃^-、SO₃^2-等。

　　③生成难电离的物质：H⁺与OH^-、CH₃COO^-、F^-等。

　　2、氧化还原反应中：一些具有较强的氧化性的离子与一些具有较强还原性的离子不能大量共存。如Fe³⁺与I^-、S^2-;ClO^-与S^2-;酸性条件下NO₃^-与Fe²⁺;MnO₄^-与Fe²⁺等。

　　3、发生互相促进水解的离子(双水解)不能大量共存。如CO₃^2-(或HCO₃^-)与Fe³⁺、Al³⁺。

　　4、某些离子只能存在于一定pH范围内。

　　①只能存在于酸性溶液中：水解呈酸性的离子，即弱碱所对应的阳离子。如Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺、NH₄⁺等。

　　②只能存在于碱性溶液中：水解呈碱性的离子，即弱酸根。如CH₃COO^-、CO₃^2-、S^2-、HS^-、HCO₃^-、PO₄^3-、HPO₄^2-、F^-、H₂PO₄^-、ClO^-、AlO₂^-、SiO₃^2-、CN^-、C₁₇H₃₅COO^-等。

　　③强酸、强碱性溶液都不能大量存在：即多元弱酸的酸式酸根离子，如HS^-、HCO₃^-、HSO₃^-、HPO₄^2-、H₂PO₄^-。

　　注意题目中的前置条件：

　　1、对溶液性质的要求：

　　①颜色：无色透明溶液中一定无Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、MnO₄^-。

　　②溶液的酸碱性：如25℃时由水电离出的c(H⁺)或c(OH^-)=1.0×10^-12mol/L;与Al作用产生氢气;室温时某指示剂的颜色(如酚酞变红);室温下pH=1或13的溶液等。

　　2、特殊要求：如在××离子存在下不能共存的;因发生氧化还原反应，而不能大量共存的;因生成沉淀和气体而不能大量共存的等。

　　3、能共存或不能共存(不强调大量共存)。

二、离子共存问题解题依据

　　1、氧化还原反应与负分解反应

　　通常情况下，溶液当中所含有的多种类型离子会出现氧化还原反应以及负分解反应，使得离子难以共存。以下将详细阐述相应的状况。

　　①离子反应中产生气体：

　　对于碱性溶液而言，其中含有部分弱酸性离子，就会引发离子反应。在此过程中，反应的产物当中也一定要含有气体小分子，Z常见的就是碳酸根、亚硫酸根、二价硫离子等等。这种类型的弱酸根能够与氢离子共存，并且产生离子反应，将部分离子消耗掉。

　　②离子反应中产生沉淀物：

　　通常情况下，在碱性溶液当中含有部分金属阳离子，像是镁离子与钙离子等，就能够与溶液当中所含有的碳酸根离子与硫酸根离子等酸根离子接触，就会反应并且产生相应的沉淀物，无法保证两种不同类型的离子共存。

　　如果是溶液当中所含的铁离子、铜离子与锌离子等多种金属阳离子和溶液当中的氢氧根接触同样会发生反应，同时形成碱性的沉淀物，使得离子无法实现共存。除此之外，如果是溶液当中的部分酸根离子，像是汞离子与铜离子等接触，同样会反应并且产生沉淀物。

　　③离子反应中形成弱电解质：

　　与沉淀物产生的基本原理大致相同，在离子反应的过程中，如果形成了弱电解质也会将部分离子消耗掉。与此同时，会与溶液相互脱离，Z终所形成的弱电解质难以共同存在。Z具代表性的就是碳酸根等弱酸就难以与氢氧根共存。

　　2、络合反应与双水解反应

　　①络合反应：

　　溶液当中含有部分离子，像是二价铁离子、三价铁离子与硫氰根等，因为阴离子与阳离子接触会出现络合反应，所以离子也会随之消耗，Z终导致离子间无法共存。

　　②双水解反应：

　　我们在高中学习化学知识的时候了解到溶液当中含有部分水解程度相对较大的阴离子和阳离子，但两者无法大量共存。其中，二价硫离子、碳酸根与硫酸根等多种阴离子在溶液当中就难以与铝离子共存。

　　Z主要的原因铝离子会在溶液当中出现水解反应，但其中的弱酸根也会出现水解反应，Z终致使水溶液呈现出碱性特征。而在水解反应过程中会生成相关产物，并且发生另一反应，致使水解反应程度不断加剧。在这种情况下，离子消耗量明显增加，无法实现共存。

　　3、其他情况

　　对于离子共存产生Z大程度的影响因素就是溶液环境酸碱性，可以将二价铁离子和硝酸根难以共存的问题作为案例进行分析。在酸性溶液当中含有这两种离子，但因为溶液存在氢离子，所以硝酸根就会与氢离子发生反应，Z终形成强酸物质硝酸。受硝酸强氧化性的影响，使得二价铁离子发生氧化并形成三价铁离子，使得溶液的颜色发生了明显的变化。

三、离子共存解题步骤

　　(一)看溶液颜色

　　1、注意审题：澄清透明≠无色透明，所谓澄清透明的溶液，可以有颜色，但不能出现混浊或产生沉淀。

　　2、排除有色：若题设溶液呈无色透明，则像Cu²⁺(蓝色)、Fe²⁺(浅绿色)、Fe³⁺(黄色)、MnO₄^-(紫色)等常见有色离子，肯定不能大量共存。

　　(二)看溶液性质

　　1、当心下列说法：25℃时水电离的c(H⁺)<1×10^-7mol·L^-1，意味着水的电离受到了YZ，加酸或加碱均可以对水的电离起到YZ作用，那么该溶液可能呈酸性也可能是碱性(2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑);与铝反应能放出氢气，则该溶液可能是酸性也可能是碱性(2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑);

　　酚酞呈无色，因为酚酞的变色范围为：(无色)8.2～10.0(红色)，所以溶液呈酸性、中性、弱碱性均有可能;甲基橙呈黄色，因为甲基橙的变色范围为(红色)3.1～4.4(黄色)，所以溶液呈弱酸性、中性、碱性均有可能。

　　2、换个角度理解：若溶液呈强酸性，则OH^-和弱酸根阴离子均不能与其中大量存在的H⁺共存，然而弱酸根离子太多会给学生带来记忆上的困难，于是换个说法也就是：H⁺只与Cl^-、Br^-、I^-、SO₄^2-、NO₃^-、ClO₄^-等六大强酸根离子共存。

　　同理可得：若溶液呈强碱性，则H+和弱酸阳离子均不能与其中大量存在的OH^-共存，也就等价为OH^-只与Na⁺、K⁺、Ba²⁺等三大强碱阳离子共存。

　　3、关注特别提醒：酸式弱酸根离子(如HCO₃^-、HSO₃^-、HS^-、H₂PO₄^-、HPO₄^2-、HC₂O₄^-等)在强酸性或强碱性溶液中均不能大量存在，以为HCO₃^-例说明:HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑且HCO₃^-+OH^-=H₂O+CO₃^2-。

　　(三)看特殊情况

　　1、AlO₂^-+HCO₃^-+H2O=Al(OH)₃↓+CO₃^2-说明AlO₂^-与HCO₃^-不能大量共存，但不是因为类似Al³⁺与HCO₃^-的完全双水解而是强酸(HCO₃^-)制弱酸(HAlO₂)。

　　2、NO₃^-+H⁺的组合常常较为隐蔽，具有强氧化性，不能与Fe²⁺、S^2-、I^-等还原性离子共存，另外也要当心：该组合与Al反应也不产生H₂而产生NO。

　　3、NH₄⁺与等CH₃COO^-、HCO₃^-、CO₃^2-能大量共存，因为虽然两者相互促进水解但程度仍然很小。

　　4、中性条件下不可能大量存在Fe³⁺，因为在pH≥3.7时Fe³⁺就已经完全沉淀了。

　　(四)看四大反应

　　1、复分解反应:

　　①生成难溶或微溶物，可借助“溶解度口诀”来加以理解、记忆并突破：钾钠铵硝均易溶;盐酸除了银离子;硫酸除了钡和铅;碱中溶有钾钠钡;碳硅硫磷亚硫酸，它们只溶钾钠铵;另记几种微溶物：Ca(OH)₂、CaSO₄、Ag₂SO₄、MgCO₃。

　　②生成挥发性物质，关键在于把握：H⁺与HCO₃^-、HSO₃^-、HS^-不能大量共存;OH^-与NH₄⁺不能大量共存。

　　③生成弱电解质，ZD得当心弱电解质不是只有水，还包括弱酸、弱碱：因为会生成水，所以H⁺与OH^-不能大量共存;因为会生成弱酸，所以H⁺只与Cl^-、Br^-、I^-、SO₄^2-、NO₃^-、ClO₄^-等六种强酸的酸根离子共存;因为会生成弱碱，所以OH^-只与Na⁺、K⁺、Ba²⁺等三种强碱的阳离子共存。在此，有一个问题必须得澄清：为什么Ca(OH)₂是强碱，但Ca²⁺与OH^-却不能大量共存呢?Z主要还是因为Ca(OH)₂微溶。

　　2、氧化还原反应:

　　先按常见阴离子(F^-、Cl^-、Br^-、I^-、S^2-等)的还原性由弱到强排出如下图所示的顺序，再将Fe²⁺和SO₃^2-插空进去;Z后将常见的离子型氧化剂列在相应离子的下方，详见下图：

　　在酸性条件下，NO^3-与Fe²⁺不能共存，同时还原性排在Fe²⁺离子前的I^-、SO₃^2-、S^2-也不能与之共存;Fe³⁺与I^-不能共存，同时还原性排在I^-离子前的SO₃^2-、S^2-也不能与之共存;另外SO₃^2-与S^2-在碱性条件下可以共存，但若溶液呈酸性，则两者会发生归中反应，即SO₃^2-+2S^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O。

　　3、完全双水解反应:

　　常见离子组为：Al³⁺与HCO₃^-、HS^-、AlO₂^-不能大量共存;Fe³⁺与HCO₃^-、AlO₂^-不能大量共存，细心的人对比后会发现Fe³⁺只比Al³⁺少了一组——HS^-，原因是Fe³⁺和HS^-会优先发生氧化还原反应。NH₄⁺只与AlO₂^-不能大量共存，是因为NH₄⁺结合OH^-的能力(即NH₄⁺的水解能力)比Fe³⁺和Al³⁺都弱。

　　4、络合反应:

　　Fe³⁺与SCN^-会发生络合反应而不能共存，反应为Fe³⁺+3SCN^-=Fe(SCN)₃。

　　(五)看题目设置

　　1、是否注明：因发生氧化还原反应而不能共存，就只能是发生氧化还原反应而不能是其他反应。

　　2、还得看清：在强酸性和强碱性的条件下，一定能大量共存，即意味着该组离子不管是与H⁺还是与OH^-均可大量共存;一定不能大量共存，即意味着该组离子不管是与H⁺还是与OH^-都不可以大量共存;可能大量共存，即意味着该组离子与H⁺或OH^-只要满足其一即可。

四、离子共存例题

　　1、氧化还原反应

　　在高中化学学习离子共存问题的过程中，由于离子之间发生氧化还原反应，导致离子不能大量共存的现象非常普遍。因此，学习这类知识点时，掌握氧化还原反应的概念、常见的氧化还原反应类型格外重要。

　　例1：下列离子溶液中，由于发生氧化还原反应而不能大量存在的是()。

　　A.H⁺、NO₃^-、Fe²⁺、Na⁺

　　B.Ag⁺、NO₃^-、Cl^-、K⁺

　　C.K⁺、Ba²⁺、OH^-、SO₄^2-

　　D.Cu²⁺、NH₄⁺、Br^-、OH^-

　　分析：解答这类题目时，需要抓住题目中给定的关键信息。本题的关键信息是“发生氧化还原反应”、“不能大量存在”，两个条件既要满足氧化还原反应，同时又不能共存。解答本题时，有学生只关注不能共存导致错选答案。

　　解：A项,溶液显酸性，硝酸根与氢离子共存有氧化性，从而将Fe²⁺氧化，因此不能共存。B项,溶液中Ag⁺和Cl^-发生复分解反应产生白色沉淀，因此不能大量共存。C项,溶液中Ba²⁺和SO₄^2-发生复分解反应产生白色沉淀，不可共存。D项,溶液中生成氢氧化铜蓝色沉淀不能共存。B、C、D虽满足不能共存条件，但是不是因为发生氧化还原反应，因此选A。

　　评注：本题考查因发生氧化还原反应离子不能共存知识点，解答本题时需要同时满足两个条件。出题者容易抓住学生审题不认真的缺点，安排陷阱选项。

　　2、络合反应

　　由于发生络合反应导致离子不能大量共存是较为常见的“离子共存”问题。其中银氨溶液络合、铜氨溶液络合以及Fe²⁺、Fe³⁺和SCN^-络合都是经常考查的知识。因此，在解决此类问题时，遇到有关离子就要集中注意，分析是否发生了络合反应。

　　例2：下列水溶液中的各组离子因为发生络合反应而不能大量共存的是()。

　　A.Na⁺、Ba²⁺、Cl^-、SO₄^2-

　　B.Ca²⁺、HCO₃^-、Cl^-、K⁺

　　C.H⁺、Fe³⁺、SCN^-、Cl^-

　　D.H⁺、K⁺、MnO₄^-、I^-

　　分析：学生在浏览本题时，需要抓住两点，既需要满足离子不能大量共存，又要满足离子间因发生络合反应而不能共存。络合反应是学生解答这类题目时容易忽略的一个知识点，高中学生只需要掌握银氨络合，铜氨络合，及铁离子和SCN^-之间的络合。

　　解：A项,溶液中钡离子和硫酸根离子因发生复分解反应，产生硫酸钡沉淀而不能大量共存。B项,溶液中离子间不发生任何反应可以大量共存。C项,溶液中铁离子和SCN^-发生络合反应，因此不可共存，此选项为正确选择。D项,溶液中酸性的高锰酸根有强氧化性，将碘离子氧化为碘单质，因此离子间因发生氧化还原反应而不能共存。综上所述，正确答案为C。

　　评注：学生在解答本题时需要认真审题，离子不能大量共存同时又要满足离子间发生络合反应，同时牢记高中学习的几个特征的络合反应公式。离子共存问题是高考考试的ZD，学生在平时的学习中要多加练习，做好总结工作。

　　3、水解反应

　　水解反应是指，由于离子混在一起，导致原来的水解平衡被打破的现象。同时水解反应产物种类繁多，有些离子水解产生气体，有些水解产生沉淀，有些离子相互反应既产生气体又产生沉淀。

　　例3：下列各自离子因发生水解反应而不能大量存在的是()。

　　A.Ba²⁺、Cl^-、SO₄^2-、Na⁺

　　B.Cl^-、AlO₂^-、SO₄^2-、HCO₃^-

　　C.OH^-、NO₃^-、SO₄^2-、Fe³⁺

　　D.Cl^-、Na⁺、HCO₃^-、Al³⁺

　　分析：解题关键，既要满足离子不能共存又要满足发生水解反应导致不可共存，水解反应的产物一般就是气体和沉淀，分析选项时ZD关注特征离子，例如：Al³⁺与CO₃^2-、HCO₃^-在一起时，会彻底水解产生气体和沉淀。

　　解：A项，溶液中Ba²⁺和SO₄^2-因发生复分解反应产生白色沉淀不能共存。B项，溶液中AlO₂^-与HCO₃^-因发生强酸制取弱酸而不能大量共存。C项，Fe³⁺与OH^-因发生复分解反应产生白色沉淀不能共存。D项HCO₃^-与Al³⁺会发生双水解反应而不能大量共存。答案为D。

　　评注：水解反应是离子共存问题学习的ZD，同时也是高考考察的ZD，学生在解答此类问题时，对选项中的特殊离子多加关注，例如CO₃^2-、HCO₃^-、Al³⁺、AlO₂^-等，都是容易发生水解发硬的离子。

五、总结

　　解决离子共存问题时，归纳起来有一句话：一色，二性，三特殊，四反应。

　　色就是溶液颜色：题目若是限定无色透明那就不存在Cu²⁺、Fe³⁺、MnO₄^-、Fe²⁺等;

　　性即酸碱性：

　　①在强酸性溶液中，OH^-及弱酸根阴离子(如CO₃^2-、SO₃^2-、S^2-、CH₃COO^-等)均不能大量存在;

　　②在强碱性溶液中，H⁺及弱碱阳离子(如NH₄⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Fe³⁺等)均不能大量存在;

　　③酸式弱酸根离子(如HCO₃^-、HSO₃^-、HS^-)在强酸性或强碱性溶液中均不能大量存在。

　　特殊就是部分特殊情况：

　　①AlO₂^-与HCO₃^-不能大量共存：AlO₂^-+HCO₃^-+H₂O=Al(OH)₃↓+CO₃^2-;

　　②NO₃^-+H⁺组合具有强氧化性，能与S^2-、Fe²⁺、I^-、SO₃^2-等因发生氧化还原反应而不能大量共存;

　　③NH₄⁺与CH₃COO^-、CO₃^2-、Mg²⁺与HCO₃^-等组合中，虽然两种离子都能水解且水解相互促进，但总的水解程度很小，它们在溶液中能大量共存(加热就不同了)。