判断水溶液中离子不能大量共存的依据

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。

* 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，ＭｎＯ₄^2－呈绿色，ＣｒＯ₄^2－呈黄色，Ｃｒ₂Ｏ₇^2－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^＋，Ｃａ^2＋，Ｓｒ^2＋，Ｂａ^2＋，Ｆ^－，Ｃｌ^－，Ｂｒ^－，Ｉ^－，Ｓ^2－，Ｓｅ^2－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^－，ＺｎＯ₂^2－，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，Ａｌ^3＋，Ｃｒ^3＋，Ｚｎ^2＋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）Ｐｂ^2＋，Ａｇ^＋，Ｈｇ₂^2＋与Ｃｌ^－不能大量共存，因为能生成难溶的ＰｂＣｌ₂，ＡｇＣｌ，Ｈｇ₂Ｃｌ₂。

（2）Ｃｕ^2＋，Ｃｄ^2＋，Ｂｉ^3＋，Ｈｇ^2＋，Ａｓ^3＋，Ｓｂ^3＋，Ｓｎ^2＋和Ａｇ^＋与Ｓ^2－，ＨＳ^－不能大量共存，因为能生成难溶于水和稀酸的硫化物。

（3）Ｍｎ^2＋，Ｆｅ^2＋，Ｃｏ^2＋，Ｎｉ^2＋和Ｚｎ^2＋与Ｓ^2－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（ＮＨ₄）₂Ｓ和ＮＨ₃·Ｈ₂Ｏ溶液中的Ｓ^2－反应，生成难溶的硫化物沉淀。

（4）Ｃａ^2＋，Ｓｒ^2＋，Ｂａ^2＋，Ｆｅ^2＋，Ｐｂ^2＋，Ｚｎ^2＋和Ａｇ^＋与ＣＯ₃^2－不能大量共存，因为能生成难溶的碳酸盐。

（5）Ｃａ^2＋，Ｓｒ^2＋和Ｂａ^2＋与ＳＯ₄^2－不能大量共存，因为ＣａＳＯ₄微溶于水，ＳｒＳＯ₄和ＢａＳＯ₄难溶于水。

（6）Ｃａ^2＋，Ｓｒ^2＋和Ｂａ^2＋与ＰＯ₄^3－不能大量共存，因为它们的磷酸盐难溶于水。

（7）Ｍｇ^2＋，Ｃｕ^2＋，Ｚｎ^2＋，Ａｌ^3＋和Ｆｅ^3＋与ＯＨ^－不能大量共存，因为它们的氢氧化物难溶于水。

（8）Ａｌ^3＋和Ｓ^2－，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ＰＯ₄^3－，ＣＯ₃^2－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）ＣＯ₃^2－，ＨＣＯ₃－，ＳＯ₃^2－和Ｓ^2－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。Ａｌ^3＋与ＣＯ₃^2－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，Ｆｅ^3＋与ＳＣＮ^－不能大量共存，因为二者反应，生成配合物［Ｆｅ（ＮＣＳ）_ｎ］^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，ＳＯ₄^2－；呈现中间价态时，既有氧化性，又有还原性，例如，ＳＯ₃^2－；呈现最低化合价时，只有还原性，例如，Ｓ^2－。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Ｃｒ₂Ｏ₇^2－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。

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ＳＯ₄^2－。由下到上，还原剂的还原性依次增强，最强的还原剂是ＳＯ₃^2－；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Ｃｒ₂Ｏ₇^2－与Ｆｅ^2＋，Ｃｒ^3＋与Ｆｅ^3＋的对角线可知，下面氧化还原反应可自发进行：

Ｃｒ₂Ｏ₇^2－＋6Ｆｅ^2＋＋14Ｈ^＋＝2Ｃｒ^3＋＋6Ｆｅ^3＋＋7Ｈ₂Ｏ

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^－，Ｆｅ^2＋，低价含氧酸根ＳＯ₃^2－和ＮＯ₂^－不能大量共存于溶液中。

②在酸性介质中Ｃｒ₂Ｏ₇^2－与简单阴离子Ｂｒ^－，Ｉ^－，Ｆｅ^2＋，低价含氧酸根ＳＯ₃^2－，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。

由表3可得出结论：

①在碱性介质中，ＭｎＯ₄^－与Ｉ^－，Ｓｅ^2－，Ｓ^2－，ＳＯ₃^2－，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。