實驗型離子共存試題的解題策略與應(yīng)試技巧

趙曉磊

離子共存是高考化學(xué)有關(guān)離子反應(yīng)中重現(xiàn)率較高的一類題型，其中的一類題目為通過實驗操作，對未知溶液中的各種離子進行鑒別，難度較大。筆者通過多年的教學(xué)經(jīng)驗對這類題目的解題技巧進行總結(jié)，并擷取分析近兩年的相關(guān)高考真題，以供同學(xué)們參考。

一、技巧篇

1.觀察溶液顏色。

若題目限定待測液是無色溶液，則溶液中一定無Fe2+（淺綠色）、Fe3+（黃色）、Cu2+（藍色）、MnO4?-（紫色）等有色離子。

2.觀察實驗現(xiàn)象。

通過觀察實驗現(xiàn)象，推出一定存在的離子，再根據(jù)離子共存原則，排除與之不能大量共存的離子。以下幾種情況離子不能大量共存：

（1）若用pH試紙檢驗，溶液呈酸性，則表明溶液中有大量的H+，則溶液中與H+不能大量共存的離子有：OH-和弱酸根離子（AlO2-、CO32-、HCO3-、SiO32-、S2-、HS-、PO43-、CH3COO-、F-、SO32-、HSO3-等）。

（2）若用pH試紙檢驗，溶液呈堿性，則表明溶液中有大量的OH-，則溶液中與OH-不能大量共存的離子有：H+、弱堿陽離子（Fe2+、Fe3+、Cu2+、Al3+、Mg2+、Zn2+、NH4+等），弱酸的酸式酸根離子（HCO3-、HSO3-、HS-、H2PO4-等）。

（3）能生成難溶或微溶物的離子不能大量共存，如SO42-與Ba2+、Ca2+； Ag+與Cl-、Br??-、I-；CO32-與Ba2+、Ca2+、Mg2+等。

（4）能發(fā)生氧化還原的離子不能大量共存，常見的離子如Fe3+與S2-、I-；ClO-、NO3-（H+）與I-、S2-、SO32-、Fe2+等。

（5）能發(fā)生雙水解的離子一般不能大量共存，常見的離子如NH4+、Al3+、Fe3+與HCO3-、CO32-、ClO-、AlO2-等。

二、陷阱篇

1.注意每次實驗所取的試液，觀察是上次實驗完成后的濾液還是取的原溶液，在檢驗Cl-時，經(jīng)常設(shè)置此類陷阱，一定要特別小心！還有其他元素的檢驗，如鈉元素，若實驗過程中引入了Na+，再通過焰色反應(yīng)進行檢驗則無效。

2.檢驗Cl-時注意排除干擾離子SO42-的干擾，即先加足量的Ba（NO3）2溶液，除去SO42-，再加HNO3酸化的AgNO3，若生成白色沉淀，證明有Cl-。

3.對各種離子存在與否鑒別完成后，一定要看一下溶液是否呈電中性，即溶液中正負(fù)電荷的總數(shù)應(yīng)相等，若不等就應(yīng)該從無法確定的離子中選出缺少的離子。利用這一方法可幫助我們確定一些隱含的離子！

4. 對于高中不作要求但在解題時又會用到的知識，命題人通常會以信息的形式出現(xiàn)在題目的后面，考生若忽略此信息，無疑會大大的增加試題的難度，乃至做錯。因此考生應(yīng)該養(yǎng)成做題前通讀題目并勾劃出重要信息的習(xí)慣，減少非智力因素失分。

三、練兵篇

例1 （2013·上海卷）某溶液可能含有Cl-、SO42-、CO32-、NH4+、Fe3+、Al3+和K+。取該溶液100 mL，加入過量NaOH溶液，加熱，得到0.02 mol氣體，同時產(chǎn)生紅褐色沉淀；過濾，洗滌，灼燒，得到1.6 g固體；向上述濾液中加足量BaCl2溶液，得到4.66 g不溶于鹽酸的沉淀。由此可知原溶液中（ ）

A. 至少存在5種離子

B. Cl-一定存在，且c（Cl-）≥0.4 mol/L

C. SO42+、NH4+一定存在，Cl-可能不存在

D. CO32-、Al3+一定不存在，K+可能存在

解析：加入過量NaOH溶液，加熱，得到0.02 mol氣體，說明溶液中有0.02 mol NH4+；產(chǎn)生紅褐色沉淀，說明原溶液中有Fe3+，得到的1.6 g固體為Fe2O3，

n（Fe3+）=2n（Fe2O3 ）=×2 mol=0.02 mol；由于Fe3+會

與CO32-發(fā)生雙水解，故原溶液中一定沒有CO32-；向濾液中加足量BaCl2溶液，產(chǎn)生的為BaSO4沉淀，

n（SO42-）=n（BaSO4 ） = mol = 0.02 mol。此時溶液中

電荷還不守恒，正電荷的物質(zhì)的量大于負(fù)電荷的物質(zhì)的量，則溶液中還應(yīng)有Cl-，c（Cl-）≥

=0.4 mol/L 。通過

以上分析，原溶液中一定有NH4+、Fe3+、SO42-、Cl-，一定沒有CO32-，可能有Al3+、K+。所以B項正確。

答案：B

評析：此題在高考中屬于難度較大的選擇題，它考到了我們做這種題的慣用思路，即推出一定存在的某種離子，馬上再排除掉與其不能大量共存的其他離子（如排除CO32-的存在即是用到這種方法）。此外命題人為了增加此題的區(qū)分度，還涉及了離子的物質(zhì)的量的計算，若考生僅推出一定存在NH4+、Fe3+、SO42-，誤認(rèn)為此時溶液中既有陽離子（NH4+、Fe3+）又有陰離子（SO42-），好像可以使溶液呈電中性，而不細(xì)究各離子的濃度的話，就會掉入命題人的陷阱（如上述陷阱3），很容易誤認(rèn)為溶液中不一定有Cl-，而將正確答案B排除掉，誤選C。

例2 （2013·浙江卷）現(xiàn)有一瓶標(biāo)簽上注明為葡萄糖酸鹽（鈉、鎂、鈣、鐵）的復(fù)合劑，某同學(xué)為了確認(rèn)其成分，取部分制劑作為試液，設(shè)計并完成了如下實驗：

已知：控制溶液pH=4時，F(xiàn)e（OH）3沉淀完全，Ca2+、Mg2+不沉淀。

該同學(xué)得出的結(jié)論正確的是（ ）

A.根據(jù)現(xiàn)象1可推出該試液中含有Na+

B.根據(jù)現(xiàn)象2可推出該試液中并不含有葡萄糖酸根

C.根據(jù)現(xiàn)象3和4可推出該試液中含有Ca2+，但沒有Mg2+

D.根據(jù)現(xiàn)象5可推出該試液中一定含有Fe2+

解析：不能根據(jù)現(xiàn)象1判斷出原溶液中含有Na+，因為開始實驗時加入了NaOH （aq）和Na2CO3（aq），引入了Na+，所以A選項錯誤；不能根據(jù)現(xiàn)象2判斷出原溶液不含葡萄糖酸根，因為葡萄糖酸根不含醛基，試液中有無葡萄糖酸根都不會看到銀鏡，故B選項錯誤；由于控制溶液pH=4時，F(xiàn)e（OH）3沉淀完全，Ca2+、Mg2+不沉淀，現(xiàn)象3說明濾液中不含Mg2+，現(xiàn)象4說明濾液中含Ca2+，所以C選項正確；不能根據(jù)現(xiàn)象5推出試液中一定含有Fe2+，因為如果試液中有Fe3+，也會得到現(xiàn)象5，所以D選項錯誤。

答案：C

評析：此題在近幾年的高考試題中屬于較為新穎的題目。因為此題不僅僅考查離子共存的知識，還涉及了焰色反應(yīng)、醛基的性質(zhì)，F(xiàn)e2+的檢驗等知識，是多個知識的綜合，信息量雖大，但題目并不太難。此題的設(shè)計體現(xiàn)了命題人對教材知識的合理延伸與整合，符合了“源于教材而高于教材”的命題思想。由于題目的信息量極大，為了節(jié)約答題時間，考生應(yīng)該先讀選項，然后有針對性地找出相關(guān)實驗現(xiàn)象，再對該選項進行判斷，這樣可以用最短的時間達到準(zhǔn)確解題的目的。另外答題時要注意上一步實驗所引入的離子對這一步實驗的影響，若忽略這一點，很容易掉入出題人的陷阱（如上述陷阱1），而誤選A。

例3 （2012·浙江調(diào)研卷改編）大氣中SO2和NOx是形成酸雨的主要物質(zhì)。某地酸雨中可能含有下列離子：Na+、Mg2+、NH4+、Cl-、SO32-、SO42-、NO3-和NO2-等。某研究小組取該地一定量的酸雨，濃縮后將所得試液分成4份，進行如下實驗：第一份酸化后滴加適量的淀粉KI溶液，呈藍色；第二份滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀析出；第三份滴加NaOH溶液，加熱，產(chǎn)生的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍；第四份加入硝酸酸化的AgNO3溶液，有沉淀產(chǎn)生，靜置，在上層清液中滴加酸性KMnO4溶液，不褪色。

已知：Ksp（Ag2SO4） = 1.20×10-5

請回答下列問題：

（1）該酸雨中肯定存在的離子有 ；肯定不存在的離子有 ，說明其不存在的理由： 。

（2）寫出試液中滴加淀粉KI溶液所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式： 。

（3）設(shè)計實驗方案，檢驗該試液中是否存在Cl-： 。

解析：由實驗一可知，溶液中有可以氧化I-的離子，則NO3-和NO2-中必有其一，與它們在酸性條件下不能大量共存的SO32-一定沒有；由實驗二可推出酸雨中一定有SO42-；由實驗三可知原溶液中一定有NH4+；實驗四中所給信息Ksp（Ag2SO4） = 1.20×10-5表明Ag2SO4的溶解度很小，在水中可以形成沉淀，再結(jié)合向酸雨中加入硝酸酸化的AgNO3溶液，有沉淀產(chǎn)生，說明酸雨中可能有Cl-或SO42-，再向上層清液中滴加酸性KMnO4溶液，不褪色，表明酸雨中無NO2- ，否則NO2- 會被強氧化性的KMnO4溶液氧化為NO3-。

由以上分析可知溶液中一定存在的離子有SO42-、NO3-、NH4+ ，一定不存在的離子有SO32-、NO2-，可能存在的離子有Na+、Mg2+、Cl-。

答案：（1）SO42-、NO3-、NH4+ ；SO32-、NO2-；SO32-具有較強的還原性，酸性條件下與NO3-不能共存。若有NO2-，能使酸性KMnO4溶液褪色。

（2）6I-+ 2NO3-+ 8H+ = 3I2 + 2NO↑+ 4H2O

（3）取少量試液，滴加足量的Ba（NO3）2溶液，靜置；取上層清液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生，則存在Cl-。

評析：本題難度適中，用生活中常見的酸雨來設(shè)計有關(guān)離子共存的實驗。通過四個相對獨立的小實驗來完成對各離子的檢驗。考生應(yīng)根據(jù)每步的實驗現(xiàn)象來推測離子存在與否，在推出一定存在的離子的同時，排除掉與其不能大量共存的離子，雖然依據(jù)實驗二、三、四中的現(xiàn)象推出一定存在的離子時，并沒有與之相對應(yīng)的不能共存的離子被排除，但作為解此類題目的必要步驟，還是需要嚴(yán)格的執(zhí)行才能避免不必要的失分。另外在檢驗試液中是否存在Cl-時，首先要排除SO42-的干擾，考生若忽略了SO42-的干擾，必然無法確定Cl-的存在與否。還需要注意不能用BaCl2除去SO42-，否則會引入新的干擾離子Cl-，影響了Cl-的檢驗。