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判断水溶液中离子不能大量共存的依据
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判断水溶液中离子不能大量共存的依据
作者:佚名    资源来源:网络    点击数:    更新时间:2005-8-3

    一、依据溶液的颜色
    如果试题已指明溶液无色,则有色离子不能大量共存。常见呈现颜色的离子有:外壳电子数为9~17的第一过渡系元素的水合离子,能吸收一定波长的可见光,使其离子由基态跃迁到激发态,而呈现颜色。这些离子的颜色列于表1。

表1 第一过渡系元素离子的颜色
离子 颜色 离子 颜色
Ti3+ 紫色 Fe3+ 淡紫色
3+ 绿色 Fe2+ 浅绿色
4+ 蓝色 Co2+ 粉红色
Cr3+ 蓝紫色 Ni2+ 亮绿色
Mn2+ 桃红色 Cu2+ 蓝色

    *   水解后,呈黄棕色。
    水溶液中某些含氧酸根是有色的。例如,MnO4呈紫色,MnO42-呈绿色,CrO42-呈黄色,Cr272-显橙红色,VO3显黄色。
    2电子或8电子外壳的离子是无色的。例如,Li,Na,K,Ca2+,Sr2+,Ba2+,F,Cl,Br,I,S2-,Se2-等。
    二、依据溶液的酸碱性
    1.由试题所给条件确定溶液的酸碱性
    如果试题给出溶液的pH<7,则为酸性;pH>7,则为碱性。如果试题指明,在298K,水的电离度减小,则溶液可能是酸性,也可能是碱性。其原因是:在298K, 纯水电离所产生的H和OH浓度的乘积是1×10-14,即水的离子积,[H]×[OH]=1×10-14。在纯水中加入较大量的可溶性强酸时,可将酸电离所产生的H的浓度,当做溶液中H的总浓度,且[H]>>1×10-7mol·L-1。这时水的离子积仍保持为1×10-14,故由水电离所产生的[OH]和[H]均小于1×10-7mol·L-1。由此可见,加入可溶性酸时,能抑制水的电离,使其电离度减小,溶液呈现酸性。同理,加入较大量的可溶性强碱时,水的电离度也能显著减小,溶液呈现碱性。
    2.在酸性或碱性溶液中不能大量共存的离子
    在强酸性溶液中,由两性氢氧化物生成的含氧酸根不能大量共存,例如,AlO2,ZnO22-,CrO2等。在强碱性溶液中,由两性氢氧化物电离所产生的简单阳离子不能大量共存,例如,Al3+,Cr3+,Zn2+等。
    三、依据非氧化还原反应
    水溶液中离子之间能够发生非氧化还原反应时,则不能大量共存。离子之间的非氧化还原反应可区分为:
    1.生成难溶于水的物质
    (1)Pb2+,Ag,Hg22+与Cl不能大量共存,因为能生成难溶的PbCl2,AgCl,Hg2Cl2
    (2)Cu2+,Cd2+,Bi3+,Hg2+,As3+,Sb3+,Sn2+和Ag与S2-,HS不能大量共存,因为能生成难溶于水和稀酸的硫化物。
    (3)Mn2+,Fe2+,Co2+,Ni2+和Zn2+与S2-不能大量共存。虽然它们的硫化物能溶于稀酸([H]为0.3mol·L-1),但是它们能同(NH42S和NH3·H2O溶液中的S2-反应,生成难溶的硫化物沉淀。
    (4)Ca2+,Sr2+,Ba2+,Fe2+,Pb2+,Zn2+和Ag与CO32-不能大量共存,因为能生成难溶的碳酸盐。
    (5)Ca2+,Sr2+和Ba2+与SO42-不能大量共存,因为CaSO4微溶于水,SrSO4和BaSO4难溶于水。
    (6)Ca2+,Sr2+和Ba2+与PO43-不能大量共存,因为它们的磷酸盐难溶于水。
    (7)Mg2+,Cu2+,Zn2+,Al3+和Fe3+与OH不能大量共存,因为它们的氢氧化物难溶于水。
    (8)Al3+和S2-,不能大量共存于溶液中,因为二者能完全水解,生成难溶的Al(OH)3和H2S。
    2.生成难电离的物质
    (1)H与OH不能大量共存,因为能反应生成难电离的H2O。H2PO4,HCO3与OH不能大量共存,因为二者同OH反应分别生成PO43-,CO32-和难电离的H2O。
    (2)ClO与H不能大量共存,因为能生成难电离的HClO。
    3.生成气态物质
    (1)CO32-,HCO3-,SO32-和S2-与H不能大量共存,因为它们能同H反应,分别生成CO2,SO2,H2O和H2S。Al3+与CO32-不能大量共存,因为二者水解,相互反应生成难溶的Al(OH)3和气体CO2
    (2)NH4与OH不能大量共存,因为二者反应,能生成气体NH3和H2O。
    4.生成配合物
    当两种离子在水溶液中反应生成配合物时,则二者不能大量共存。例如,Fe3+与SCN不能大量共存,因为二者反应,生成配合物[Fe(NCS)3-n(n=1~6)。Ag与CN不能大量共存,因为二者反应,生成[Ag(CN)2
    四、依据氧化还原反应
    在水溶液中,如果氧化性离子与还原性离子能自发地进行氧化还原反应,则二者不能大量共存。
    1.根据化合价判断离子的氧化性或还原性
    在离子中某元素的原子呈现最高化合价时,这个离子只有氧化性,例如,SO42-;呈现中间价态时,既有氧化性,又有还原性,例如,SO32-;呈现最低化合价时,只有还原性,例如,S2-。由于氮的最高化合价是+5,最低化合价是-3,所以,NO3只有氧化性,NO2既有氧化性,又有还原性,NH4只有还原性。MnO4和Cr272-只有氧化性,二者是强的氧化剂,因为锰的最高化合价是+7,铬的最高化合价是+6。
    2.自发进行氧化还原反应的条件
    自发地进行氧化还原反应的条件是强的氧化剂和强的还原剂反应,生成弱的还原剂和弱的氧化剂。例如:
   
   3.氧化剂和还原剂相对强弱的比较
    (1)酸性介质中氧化剂和还原剂的相对强弱
    在酸性介质中,温度是298K,离子浓度为1mol·L-1,气体分压为1.01×105Pa,某些常见氧化剂的氧化性和还原剂的还原性的相对强弱列于表2。

表2 酸性介质中常见氧化剂的氧化性和还原剂的还原性的相对强弱
氧化剂 还原剂











SO42- SO32-(H2SO3











SO32-(HSO3
2
Fe3+ Fe2+
NO3 NO2(N24
NO3 NO2(HNO2
NO3 NO
NO2 NO
Br2 Br
IO3 2
Cr272- Cr3+
Cl2 Cl
IO(HIO) 2
ClO3 Cl2
BrO3 Br2
MnO4 Mn2+
BrO(HBrO) Br2
ClO(HClO) Cl2
MnO4 MnO2

    在表2中,由上到下,氧化剂的氧化性依次增强。由上到下,氧化剂的氧化性依次增强,最强的氧化剂是MnO4;最弱的氧化剂是SO42-。由下到上,还原剂的还原性依次增强,最强的还原剂是SO32-;最弱的还原剂是MnO2
    在某较强氧化剂和较强还原剂之间,该氧化剂的还原产物和还原剂的氧化产物之间,画两条对角线。位于对角线左下角的氧化剂和位于右上角的还原剂是反应物;另一对角线位置的是生成物。例如,由Cr272-与Fe2+,Cr3+与Fe3+的对角线可知,下面氧化还原反应可自发进行:
    Cr272-+6Fe2++14H=2Cr3++6Fe3++7H2
    显而易见,位于表2中左下方的离子和右上方的离子在酸性溶液中不能大量共存。
    综上所述,可得出以下结论:
    ①在酸性介质中MnO4与简单阴离子Cl,Br,I,Fe2+,低价含氧酸根SO32-和NO2不能大量共存于溶液中。
    ②在酸性介质中Cr272-与简单阴离子Br,I,Fe2+,低价含氧酸根SO32-,NO2不能大量共存于溶液中。
    ③在酸性介质中,Cl与ClO,Cl与ClO3,Br与BrO,Br与BrO3,I与IO,I与IO3不能大量共存,因这它们之间能够进行高低价反应分别生成卤素单质Cl2,Br2,I2
    (2)碱性介质中,某些氧化剂和还原剂的相对强弱。
    在298K,离子浓度为1mol·L-1时,碱性介质中某些氧化剂和还原剂的相对强弱列于表3。

表3 碱性介质中某些氧化剂和还原剂的相对强弱
氧化剂 还原剂










SO42- SO32-









Se Se2-
2-
NO3 NO2
IO3
MnO4 MnO2
BrO3 Br
ClO3 Cl
BrO Br
ClO Cl

    由表3可得出结论:
    ①在碱性介质中,MnO4与I,Se2-,S2-,SO32-,NO2不能大量共存于溶液中。
    ②在碱性介质中,BrO3与I,ClO3与Br,BrO与 Cl,ClO与Br不能大量共存于溶液中。

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