03 辞典：离子共存

判断一：溶液颜色

当溶液无色时，有色离子不会大量共存。

$C{u}^{2+}$ 铜离子呈现蓝色。

$F{e}^{2+}$ 二价铁离子呈浅绿色。

$F{e}^{3+}$ 三价铁离子呈黄色或则说棕黄色。

$Mn{O}_4^{-}$ 高锰酸根呈紫色。

$Cr{O}_4^{2-}$ 铬酸根呈黄色，

$C{r}_2{O}_7^{2-}$ 重铬酸根呈橙色。

透明溶液和无色溶液是两回事

比如硫酸铜 $CuS{O}_4$ 水溶液，是透明的，但确实溶液的。

判断二：溶液酸碱性条件

溶液呈强酸性时

一、溶液呈强酸性时，与 $H^{+}$ 反应的离子无法大量存在。

下面这些离子无法在强酸性环境下存在：

（1）氢氧根离子：$O{H}^{-}$

（2）弱酸根离子：

$C{O}_3^{2-}$（会生成 $C{O}_2$ 和 $H_{2}O$）

$S{O}_3^{2-}$（会生成 $S{O}_2$）

$S^{2-}$（会生成硫化氢 $H_{2}S$）

$C{H}_{3}CO{O}^{-}$ 醋酸根离子

$Cl{O}^{-}$ 次氯酸根离子

$Al{O}_2^{-}$ 偏铝酸根离子

$F^{-}$ 氟离子

……

TIP

$H^{+}$ 可以和强酸根（如高氯酸根 $Cl{O}_4^{-}$、碘离子 $I^{-}$、溴离子 $B{r}^{-}$、氯离子 $C{l}^{-}$、硝酸根 $N{O}_3^{-}$、硫酸根 $S{O}_4^{2-}$）大量共存，而与其余的弱酸根不能大量共存。

溶液呈强碱性时

二、溶液呈强碱性时，与 $O{H}^{-}$ 反应的离子无法大量存在：

（1）氢离子：$H^{+}$

（2）铵根离子 $N{H}_4^{+}$：氨根离子遇到大量的氢氧根离子，会变回一水合氨 $N{H}_3\cdot H_{2}O$，因此不能大量共存。

$\mathrm{NH}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{OH}{\phantom{A}}^{-}⟶\mathrm{NH}{\phantom{A}}_3\cdot \mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

（3）与氢氧根形成沉淀的金属阳离子：

$\mathrm{Mg}{\phantom{A}}^{2+},\mathrm{Al}{\phantom{A}}^{3+},\mathrm{Fe}{\phantom{A}}^{2+},\mathrm{Fe}{\phantom{A}}^{3+},\mathrm{Cu}{\phantom{A}}^{2+},\mathrm{Zn}{\phantom{A}}^{2+}\cdot \cdot \cdot$

TIP

大部分的金属阳离子都会与氢氧根形成金属沉淀。

$\mathrm{Na}{\phantom{A}}^{+},\mathrm{K}{\phantom{A}}^{+},\mathrm{Ba}{\phantom{A}}^{2+}$ 离子可以与 $OH-$ 大量共存，

但是注意 $C{a}^2+$ 不能与 $O{H}^{-}$ 大量共存。

无论是强酸性还是强碱性

三、无论是强酸性还是强碱性，皆无法大量共存的离子：

1. 弱酸的酸式根离子，比如

2. 碳酸氢根离子 $HC{O}_3^{-}$、

3. 亚硫酸氢根离子 $HS{O}_3^{-}$

4. 硫氰根离子 $H{S}^{-}$

5. 磷酸二氢根离子 $H_{2}P{O}_4^{-}$

6. 磷酸一氢根离子 $HP{O}_4^{2-}$

7. 草酸氢根离子 $H{C}_2{O}_4^{-}$

上面 6 个弱酸（高中常见）的酸式根离子，与强酸、强碱都会发生反应。

$\mathrm{HCO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}⟶\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\uparrow +\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

$\mathrm{HCO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{OH}{\phantom{A}}^{-}⟶\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{2-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

判断三：常见的难溶物/微溶物

难溶物

硫酸根

$\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4^{2-}$ 会和 钡离子 $B{a}^{2+}$、铅离子 $P{b}^{2+}$

银离子

$A{g}^{+}$ 会和 氯离子 $C{l}^{-}$、溴离子 $B{r}^{-}$、碘离子 $I^{-}$

TIP

氯化银 $AgCl$ 为白色沉淀

溴化银 $AgBr$ 为淡黄色沉淀

碘化银 $AgI$ 为黄色沉淀

从上到下，沉淀物越来越黄。

碳酸根和亚硫酸根

碳酸根与亚硫酸根 $C{O}_3^{2-}$、$S{O}_3^{2-}$ 会和

钙离子 $C{a}^{2+}$、钡离子 $B{a}^{2+}$…… 等等很多反应生成沉淀，

（只能和钠离子 $N{a}^{+}$、钾离子 $K^{+}$、铵根离子 $N{H}_4^{+}$ 大量共存）

TIP

只需记住碳酸根与亚硫酸根 $C{O}_3^{2-}$、$S{O}_3^{2-}$ 能和钠离子 $N{a}^{+}$、钾离子 $K^{+}$、铵根离子 $N{H}_4^{+}$ 大量共存即可，其它都是不能大量共存的。

氢氧根

与氢氧根形成沉淀的金属阳离子：

$\mathrm{Mg}{\phantom{A}}^{2+},\mathrm{Al}{\phantom{A}}^{3+},\mathrm{Fe}{\phantom{A}}^{2+},\mathrm{Fe}{\phantom{A}}^{3+},\mathrm{Cu}{\phantom{A}}^{2+},\mathrm{Zn}{\phantom{A}}^{2+}\cdot \cdot \cdot$

（只能和$\mathrm{Na}{\phantom{A}}^{+},\mathrm{K}{\phantom{A}}^{+},\mathrm{Ba}{\phantom{A}}^{2+}$ 离子大量共存）

TIP

大部分的金属阳离子都会与氢氧根形成金属沉淀，包括 $C{a}^2+$ 也不能与 $O{H}^{-}$ 大量共存。

除了 $\mathrm{Na}{\phantom{A}}^{+},\mathrm{K}{\phantom{A}}^{+},\mathrm{Ba}{\phantom{A}}^{2+}$ 离子可以与 $OH-$ 大量共存，

微溶物

教材提到的 4 大微溶物：

硫酸钙 $CaS{O}_4$

氢氧化钙 $Ca(OH{)}_2$

碳酸镁 $MgC{O}_3$

硫酸银 $A{g}_{2}S{O}_4$

判断四：离子间发生氧化还原反应不共存

（1）$F{e}^{3+}$：与 $S^{2-},H{S}^{-},S{O}_3^{2-},HS{O}_3^{-},I^{-}$ 不能大量共存；

（2）酸性条件下的硝酸根 $N{O}_3^{-}(H^{+})$：与 $S^{2-},H{S}^{-},S{O}_3^{2-},HS{O}_3^{-},I^{-},F{e}^{2+},B{r}^{-}$ 不能大量共存；

TIP

$C{l}^{-},H^{+},N{O}_3^{-}$ 可以大量共存。比如王水。

（3）酸性条件下的 $\mathrm{MnO}{\phantom{A}}_4-(\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+})/\mathrm{Cr}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_7{\phantom{A}}^{2-}(\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+})/\mathrm{ClO}-(\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+})$：与 $\mathrm{S}{\phantom{A}}^{2-},\mathrm{HS}{\phantom{A}}^{-},\mathrm{SO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{2-},\mathrm{HSO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-},\mathrm{I}{\phantom{A}}^{-},\mathrm{Fe}{\phantom{A}}^{2+},\mathrm{Br}{\phantom{A}}^{-},\mathrm{Cl}{\phantom{A}}^{-}$ 不能大量共存；

练习

1

TIP

$C$

2

TIP

$pH=1$ 为强酸性，

$A$

3

TIP

A 高锰酸根为紫色

B pH 式子变红，说明溶液呈酸性。那么碳酸根不能大量共存

C 碳酸钡。

D 对。虽然有颜色，但是透明。

$D$