专题辅导：例析溶液中离子组成的判断方法

专题辅导：例析溶液中离子组成的判断方法 电解质在水溶液中的反应实际上是离子之间的反应，能发生反应的离子在溶液中是不 能大量共存的。根据溶液特征判断溶液中离子组成是高中化学常考题型之一，是离子反应 重要的考查方式，不同题意方法有多种，今就判断溶液离子组成的几种常用方法进行解析， 从中体会解题的一般思路，培养良好的思维习惯。 一、“肯定+否定”法判断溶液离子组成 例 1、一瓶澄清的溶液，其中可能含有 NH4+、K+、Na+、Mg2+、Ba2+、Al3+、Cl－、 I-、NO3-、CO32-、SO42-离子，取该溶液进行以下实验： （1）取 pH 试纸检验，溶液呈酸性。 （2）取出部分溶液，加入少量 CCl4 及数滴新制氯水，经振荡后 CCl4 层呈紫色。 （3）另取部分溶液逐渐加入少量 NaOH 溶液，使溶液从酸性逐渐变为碱性，在滴加 过程中和滴加完毕后，溶液均无沉淀产生。 （4）取上述部分碱液加碳酸钠溶液，有白色沉淀产生。 （5）将（3）得到的碱性溶液加热，有气体放出，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变 蓝，根据上述实验事实确定： ①该溶液中肯定存在的离子是_________；②肯定不存在的离子是_________； ③还不能确定是否存在的离子是__________________________________。 解析：溶液呈酸性肯定有 H+，所以肯定不含有 CO32-；加入少量 CCl4 及数滴新制氯水， 经振荡后 CCl4 层呈紫色，一定含有 I－，所以肯定不含有 NO3-；加入 NaOH 溶液，过程中和 滴加完毕溶液均无沉淀产生，肯定不含有 Mg2＋和 Al3＋；上述碱液加碳酸钠溶液，有白色沉 淀产生，肯定含有 Ba2+，肯定不含有 SO42－；将（3）溶液加热，有使湿润的红色石蕊试纸 变蓝气体放出，肯定含有 NH4+。综合以上，溶液中肯定存在的离子是 Ba2+、I－、NH4+；肯 定不存在的离子是 CO32－、NO3－、Mg2+、Al3+、SO42－；不能确定是否存在的离子是 K+、Na+ Cl－。 这种“肯定+否定”相关联的方法确保了思维的严密性，是正确解答问题的基础。 二、“阳离子+阴离子”法判断溶液离子组成 例 2、某无色透明溶液，与铝反应放出氢气，下列离子： 2+ Mg ，Cu2+，Ba2+，H+，Ag+，SO42－，SO32－，HCO3－，OH－，NO3－，试判断以下两种情况 何者能存在于此溶液中。 ①当生成 Al3+时，可能存在____________。 ②当生成 AlO2－时，可能存在___________。 解析：无色透明溶液，一定不含 Cu2+；与铝反应放出氢气，则溶液可能酸性也可能碱 性，一定不含 HCO3－；当生成 Al3+时溶液呈强酸性，含有 H+，由此排除 OH－，SO32 － ，NO3－（HNO3 和 Al 反应不放氢气）存在，溶液中至少有一种阴离子，所以一定含有 SO42－，根据 SO42－的存在排除 Ba2+和 Ag+，溶液中还可能含有 Mg2+。 当生成 AlO2－时溶液呈强碱性，含有 OH－，由此排除 H+，Mg2+，Ag+存在，溶液中至 少有一种阳离子，所以一定含有 Ba2+，根据 Ba2+的存在排除 SO42－和 SO32－，溶液中还可能 含有 NO3－。 溶液中至少有一种阴离子或阳离子可以使好多貌似难解的题目变得豁然开朗，是解决 此类习题有效的隐形助手。 三、“定性+定量”法判断溶液离子组成 例 3、今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种： K+、NH4+、Cl－、Mg2+、Ba2+、CO32－、SO42－，现取三份 100mL 溶液进行如下实验： （1）第一份加入 AgNO3 溶液有沉淀产生 （2）第二份加足量 NaOH 溶液加热后，收集到气体 0.04mol （3）第三份加足量 BaCl2 溶液后，得干燥沉淀 6.27gg，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉 淀质量为 2.33g。根据上述实验，以下推测正确的是（）。 A.K+一定存在 B.100mL 溶液中含 0.01molCO32－ C.Cl-可能存在 D.Ba2＋一定不存在，Mg2+可能存在 解析：本题是一个定性加定量的判断题。加足量 NaOH 溶液收集到气体 0.04mol，溶 液中一定含有 NH4+且为 0.04mol；根据加入 BaCl2 溶液得沉淀，经盐酸洗涤后沉淀部分溶 解，溶液中一定含有 CO32－、SO42－，不含 Mg2+（Mg2+和 CO32－不共存） n（SO42－）=2.33g/233g·mol-1=0.01mol， n（CO32－）=（6.27gg-2.33g）/137gg·mol-1=0.02mol。 K+的存在是本题的难点，从定性的角度没有涉及 K+的反应现象，但从电荷守恒角度分 析，溶液中 0.04molNH4+、0.01molSO42-、0.02molCO32-不是电中性溶液，所以溶液中一定 含有 K+且为 0.02mol。至于 Cl-，可能有也可能没有，如果有，K+更多。选 A、C。 四、“瞻前+顾后”法判断溶液离子组成 例 4、某无色溶液，可能由 Na+、Ag+、Ba2+、Al3+、AlO2-、MnO4-、CO32-、SO42-中的若 干种组成。取该溶液进行以下实验： （1）取适量试液，加入过量盐酸，有气体生成，并得到溶液； （2）在（1）所得溶液中加入过量碳酸氢铵溶液，有气体生成，同时析出白色沉淀甲； （3）在（2）所得溶液中加入过量 Ba(OH)2 溶液，也有气体生成，并有白色沉淀乙析 出；则溶液中①一定不存在的离子是_________；②一定存在的离子是________________，③判 断沉淀乙成分的方法是___________________________。 解析：本题注重的不仅仅是离子之间的反应，更应注重在题设条件下离子之间的隐含 反应，如过量的试剂带来的反应，如离子反应后新生成离子的反应，要把离子反应与实验 现象“瞻前顾后”结合起来分析。加入过量盐酸，有气体生成，一定含有 CO32-，同时排除 Ag+、Ba2+、Al3+的存在；第二步是本题的难点，在（1）所得溶液中加入过量碳酸氢铵溶液， 有气体生成，同时析出白色沉淀，应该是 Al3+和 HCO3-的双水解才会产生的现象，不过 Al3+ 已经在第一步被排除，结合第一步，Al3+应该是 AlO2-和过量 H+反应生成的；突破这一点， 本题题意变得明朗，在（2）所得溶液中加入过量 Ba(OH)2 溶液，也有气体生成 NH3，并有 白色沉淀乙析出，由于没有涉及 SO42-的反应，乙则可能是碳酸钡也可能是硫酸钡。 答案：① Ag+、Ba2+、Al3+、MnO4-②Na+、AlO2-、CO32-③ 加入盐酸，观察沉淀是否完 全溶解。 只有严密的思维才会产生正确的解题路径，离子组成判断类习题，有时需要多种方法 的灵活整合，所以一定要熟练掌握各种基本的思路方法，才能在遇到新情境时灵活变通、 举一反三，提高解题的速度。