内容正文:
高考离子共存问题全面总结表
限定条件类型
具体条件
关键离子/实例
不能共存原因及离子组合
高考真题关联与考点提示
一、颜色限定
无色透明
- Cu²⁺ (蓝色)
- Fe²⁺ (浅绿色)
- Fe³⁺ (棕黄色)
- MnO₄⁻ (紫红色)
- Cr₂O₇²⁻ (橙红色)
- CrO₄²⁻ (黄色)
溶液若为无色,则排除这些有色离子。
常作为隐含条件,与其他条件结合考查。例如:“无色透明溶液中,下列各组离子能大量共存的是?”
二、酸碱性限定(核心考点)
pH=1 (酸性)、
使甲基橙变红、
与Zn、Fe等反应生成H₂
OH⁻、弱酸根离子:
- CO₃²⁻、HCO₃⁻、SO₃²⁻、HSO₃⁻、S²⁻、HS⁻、AlO₂⁻、SiO₃²⁻、ClO⁻、F⁻、CH₃COO⁻
H⁺ + OH⁻ = H₂O
2H⁺ + CO₃²⁻ = CO₂↑ + H₂O
H⁺ + AlO₂⁻ + H₂O = Al(OH)₃↓
酸性条件下,NO₃⁻ 与 Fe²⁺、I⁻、SO₃²⁻ 等发生氧化还原反应。
最高频考点。需熟练掌握所有弱酸对应的酸根离子。特别注意 HCO₃⁻ 既不能与H⁺共存(生成H₂CO₃),也不能与OH⁻共存(生成CO₃²⁻)。酸性条件下 NO₃⁻ 的强氧化性是常见陷阱。
pH=13 (碱性)、
使酚酞变红、
由水电离出的c(H⁺)=10⁻¹³
H⁺、弱碱阳离子:
- NH₄⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Mg²⁺ 等
酸式酸根离子:HCO₃⁻、HSO₃⁻、HS⁻
OH⁻ + NH₄⁺ = NH₃·H₂O
3OH⁻ + Al³⁺ = Al(OH)₃↓ (Al(OH)₃可溶于过量OH⁻,但“共存”问题通常认为生成沉淀即不共存)
OH⁻ + HCO₃⁻ = CO₃²⁻ + H₂O
高频考点。“由水电离出的c(H⁺)=10⁻¹³”代表溶液可能为强酸或强碱性,需分情况讨论。注意 Al³⁺ 和 AlO₂⁻ 因双水解不能共存,但分别可存在于酸性和碱性环境。
三、特定离子限定
因发生氧化还原反应不能共存
- MnO₄⁻、ClO⁻、NO₃⁻(H⁺)、Fe³⁺ (氧化剂)
- I⁻、S²⁻、SO₃²⁻、Fe²⁺ (还原剂)
MnO₄⁻氧化Cl⁻、Br⁻、I⁻、Fe²⁺、SO₃²⁻
NO₃⁻(H⁺)氧化Fe²⁺、I⁻、SO₃²⁻ (常温下不氧化Br⁻、Cl⁻)
Fe³⁺氧化I⁻、S²⁻、SO₃²⁻
S₂O₃²⁻ (硫代硫酸根) 在酸性条件下发生歧化。
重要考点。牢记常见氧化剂和还原剂清单。特别注意 Fe²⁺ 与 NO₃⁻ 在酸性条件下不能共存。SO₃²⁻ 和 S²⁻ 在酸性条件下因生成S和SO₂也不能共存(兼具氧化还原和复分解)。
因发生双水解反应不能共存
Al³⁺ 与 CO₃²⁻、HCO₃⁻、S²⁻、HS⁻、AlO₂⁻、SiO₃²⁻
Fe³⁺ 与 CO₃²⁻、HCO₃⁻、AlO₂⁻
NH₄⁺ 与 AlO₂⁻、SiO₃²⁻
2Al³⁺ + 3CO₃²⁻ + 3H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3CO₂↑
Al³⁺ + 3AlO₂⁻ + 6H₂O = 4Al(OH)₃↓
Fe³⁺ + 3HCO₃⁻ = Fe(OH)₃↓ + 3CO₂↑
常见组合,需记忆。双水解反应进行彻底,生成沉淀和气体,因此离子不能大量共存。
因形成络合物不能共存
Fe³⁺ 与 SCN⁻
Ag⁺ 与 NH₃ (生成[Ag(NH₃)₂]⁺)
Cu²⁺ 与 OH⁻ (过量氨水生成[Cu(NH₃)₄]²⁺,但高考中通常按生成Cu(OH)₂沉淀处理)
Fe³⁺ + SCN⁻ = [Fe(SCN)]²⁺ (血红色)
常考 Fe³⁺ 与 SCN⁻ 的组合。
四、特殊限定
“一定能大量共存”
所有上述情况
选项必须满足所有可能条件,尤其警惕 NO₃⁻ 的存在。在酸性条件下它具有强氧化性,但中性或碱性条件下氧化性很弱,可与许多离子共存。
考查思维的严密性。例如,含有 K⁺、Na⁺、NO₃⁻、I⁻ 的溶液,在中性条件下可以共存,但若题干是“在酸性条件下一定能共存”,则错误。
“可能大量共存”
所有上述情况
只要存在一种情境(如pH=7)下各组离子不反应,即可认为“可能”共存。
与“一定能”形成对比,考查对条件不确定性的理解。
1.水电离出的c(H⁺)=10⁻¹² mol/L
2.加Al产生氢气
代表溶液可能为强酸或强碱环境。
需将离子组分别代入强酸(含有H⁺)和强碱(含有OH⁻)两种环境中检验,两种情况下有一种能共存,即算“可能”共存。
高频易错点!许多考生只考虑到一种情况而漏选。必须进行双向判断。
弱碱条件下
代表溶液可能存在OH-、弱酸酸式酸根离子。如:Na+、NO3-、CO32-、HCO3-等在弱碱条件下可以大量共存
HCO3-水解大于电离,使溶液显弱碱性;但是HSO3-电离大于水解,使溶液显酸性,弱碱条件下不能大量共存
高考常考察酸性或碱性都是强酸强碱环境,注意这两种情况HCO3-、HSO3-等酸式酸根离子不能大量共存
中性条件下
Fe3+、Al3+不能大量共存
Fe3+、Al3+水解能力强,中性条件下水解成氢氧化物
不要认为只有碱性条件下不能大量共存
Ag+
F-、Cl-、Br-、I-、CO32-、SO42-、CrO42-等因为与Ag+生成沉淀而不能大量共存
常考难溶物分类及颜色表
一、氢氧化物
物质名称
化学式
颜色
备注及高考考点
氢氧化铁
Fe(OH)₃
红褐色絮状
高考高频考点,Fe²⁺氧化生成(4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃)
氢氧化亚铁
Fe(OH)₂
白色絮状
易被氧化变色(迅速变为灰绿色,最终红褐色),实验现象需重点记忆
氢氧化铜
Cu(OH)₂
蓝色絮状
典型蓝色沉淀,常用于检验Cu²⁺(如CuSO₄与NaOH反应)
氢氧化铝
Al(OH)₃
白色絮状
两性氢氧化物,既能溶于酸也能溶于强碱,离子反应中常考“先沉淀后溶解”
氢氧化镁
Mg(OH)₂
白色
常见于碱与镁盐反应(如MgCl₂与NaOH反应生成)
氢氧化锌
Zn(OH)₂
白色絮状物
两性氢氧化物,类似Al(OH)₃可溶于强酸和强碱
氢氧化银
AgOH
白色(不稳定)
沉淀立即分解:2AgOH=Ag₂O(黑色)+H₂O,需注意实验现象的特殊性
二、硫酸盐
物质名称
化学式
颜色
备注及高考考点
硫酸钡
BaSO₄
白色
不溶于酸的典型硫酸盐,用于检验SO₄²⁻(先加盐酸酸化,再加BaCl₂)
硫酸铅
PbSO₄
白色
难溶于水和稀酸,实验室制氯气时若用稀硫酸与Pb反应会生成,阻碍反应进行
三、碳酸盐
物质名称
化学式
颜色
备注及高考考点
碳酸钙
CaCO₃
白色
常见于碳酸盐与钙盐反应(如CaCl₂与Na₂CO₃反应),实验室制CO₂的原料
碳酸钡
BaCO₃
白色
难溶于水,可溶于强酸(如盐酸),需与BaSO₄区分(后者不溶于酸)
碳酸镁
MgCO₃
白色
微溶于水,加热易分解为MgO和CO₂,水垢的主要成分之一
四、银盐(卤化物及其他)
物质名称
化学式
颜色
备注及高考考点
氯化银
AgCl
白色
难溶于水和酸,用于检验Cl⁻,光照易分解(2AgCl=2Ag+Cl₂↑)
溴化银
AgBr
浅黄色
难溶于水,对光敏感,常用于感光材料(如胶片)
碘化银
AgI
黄色
难溶于水,可用于人工降雨(作为凝结核)
碳酸银
Ag₂CO₃
白色
难溶于水,可溶于硝酸(Ag₂CO₃+2HNO₃=2AgNO₃+CO₂↑+H₂O)
铬酸银
Ag₂CrO4
砖红色
常用作硝酸银滴定氯离子的指示剂
五、硫化物
物质名称
化学式
颜色
备注及高考考点
硫化铜
CuS
黑色
极难溶于水和酸,可通过H₂S与Cu²⁺反应生成(如CuSO₄溶液中通H₂S)
硫化亚铁
FeS
黑色
难溶于水,可溶于强酸(如盐酸)生成H₂S气体(实验室制H₂S的原料)
硫化铅
PbS
黑色
难溶于水,常用于鉴别Pb²⁺(如Pb(NO₃)₂溶液与Na₂S反应)
硫化银
Ag₂S
黑色
极难溶于水和酸,是银器变黑的主要原因(Ag与空气中H₂S反应)
六、硅酸及其他
物质名称
化学式
颜色
备注及高考考点
硅酸
H₂SiO₃
白色胶状
难溶于水,由硅酸盐与酸反应生成(如Na₂SiO₃溶液中加盐酸),加热脱水为SiO₂
七、磷酸盐
物质名称
化学式
颜色
备注及高考考点
磷酸钙
Ca₃(PO₄)₂
白色
难溶于水,是骨骼、牙齿的主要成分,农业中“过磷酸钙”肥料的有效成分之一(需与酸反应生成可溶性磷酸一氢钙)
磷酸镁
Mg₃(PO₄)₂
白色
难溶于水,离子共存题中常考“Mg²⁺与PO₄³⁻不能大量共存”(生成沉淀)
磷酸银
Ag₃PO₄
黄色
易与AgI混淆(均为黄色沉淀),鉴别关键:Ag₃PO₄溶于硝酸(Ag₃PO₄+3HNO₃=3AgNO₃+H₃PO₄),而AgI不溶
八、氟酸盐(氟化物)
物质名称
化学式
颜色
备注及高考考点
氟化钙
CaF₂
白色
俗称“萤石”,难溶于水,是工业制HF的原料(CaF₂+H₂SO₄(浓)=CaSO₄+2HF↑),高考中可能涉及卤素单质制备的关联反应
氟化镁
MgF₂
白色
说明:
1. 颜色特殊性:Fe(OH)₂、AgOH等物质颜色易变化或不稳定,需重点记忆实验现象(如Fe(OH)₂“白→灰绿→红褐”的转化)。
1. 高考关联:难溶物颜色是离子共存、物质鉴别题的关键依据(如无色溶液中不能存在Cu(OH)₂蓝色沉淀对应的Cu²⁺)。
1. 溶解性补充:微溶物(如CaSO₄、Ag₂SO₄)通常不作为“难溶物”考点,但需注意其在反应中的干扰(如CaSO₄可能覆盖反应物表面阻碍反应)。
1. 磷酸盐鉴别:PO₄³⁻常用AgNO₃检验(生成黄色Ag₃PO₄沉淀),但需排除I⁻干扰(加硝酸溶解则为Ag₃PO₄)。
1. 氟化物特殊性:多数氟化物易溶(如NaF、AgF),但CaF₂是典型难溶氟化物,需与其他卤素离子的银盐(AgCl白色、AgBr浅黄色、AgI黄色)区分。
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