例析溶液中離子組成的判斷方法

電解質(zhì)在水溶液中的反應(yīng)實(shí)際上是離子之間的反應(yīng)，能發(fā)生反應(yīng)的離子在溶液中是不能大量共存的。根據(jù)溶液特征判斷溶液中離子組成是高中化學(xué)?？碱}型之一，是離子反應(yīng)重要的考查方式，不同題意方法有多種，今就判斷溶液離子組成的幾種常用方法進(jìn)行解析，從中體會(huì)解題的一般思路，培養(yǎng)良好的思維習(xí)慣。

一、“肯定 否定”法判斷溶液離子組成

例1、一瓶澄清的溶液，其中可能含有NH₄ 、K 、Na 、Mg² 、Ba² 、Al³ 、Cl^－、

I^-、NO₃^-、CO₃^2-、SO₄^2-離子，取該溶液進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：

（1）取pH試紙檢驗(yàn)，溶液呈酸性。

（2）取出部分溶液，加入少量CCl₄及數(shù)滴新制氯水，經(jīng)振蕩后CCl₄層呈紫色。

（3）另取部分溶液逐漸加入少量NaOH溶液，使溶液從酸性逐漸變?yōu)閴A性，在滴加過(guò)程中和滴加完畢后，溶液均無(wú)沉淀產(chǎn)生。

（4）取上述部分堿液加碳酸鈉溶液，有白色沉淀產(chǎn)生。

（5）將（3）得到的堿性溶液加熱，有氣體放出，該氣體能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)事實(shí)確定：

①該溶液中肯定存在的離子是_________； ②肯定不存在的離子是_________；

③還不能確定是否存在的離子是__________________________________。

解析：溶液呈酸性肯定有H ，所以肯定不含有CO₃^2-；加入少量CCl₄及數(shù)滴新制氯水，經(jīng)振蕩后CCl₄層呈紫色，一定含有I^—，所以肯定不含有NO₃^-；加入NaOH溶液，過(guò)程中和滴加完畢溶液均無(wú)沉淀產(chǎn)生，肯定不含有Mg^2＋和Al^3＋；上述堿液加碳酸鈉溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，肯定含有Ba² ，肯定不含有SO₄^2－；將（3）溶液加熱，有使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)氣體放出，肯定含有NH₄ 。綜合以上，溶液中肯定存在的離子是Ba² 、I^－、NH₄ ；肯定不存在的離子是CO₃^2-、NO₃^-、Mg² 、Al³ 、SO₄^2－ ；不能確定是否存在的離子是K 、Na 、Cl^－。

這種“肯定 否定”相關(guān)聯(lián)的方法確保了思維的嚴(yán)密性，是正確解答問(wèn)題的基礎(chǔ)。

二、“陽(yáng)離子 陰離子”法判斷溶液離子組成

例2、某無(wú)色透明溶液，與鋁反應(yīng)放出氫氣，下列離子：Mg² ，Cu² ，Ba² ，H ，Ag ，SO₄^2－，SO₃^2－，HCO₃^－，OH^－，NO₃^－，試判斷以下兩種情況何者能存在于此溶液中。

①當(dāng)生成Al³ 時(shí)，可能存在____________。

②當(dāng)生成AlO₂^—時(shí)，可能存在___________。

解析：無(wú)色透明溶液，一定不含Cu² ；與鋁反應(yīng)放出氫氣，則溶液可能酸性也可能堿性，一定不含HCO₃^－；當(dāng)生成Al³ 時(shí)溶液呈強(qiáng)酸性，含有H ，由此排除OH^－，SO₃^2－，NO₃^－（HNO₃和Al反應(yīng)不放氫氣）存在，溶液中至少有一種陰離子，所以一定含有SO₄^2－，根據(jù)SO₄^2－的存在排除Ba² 和Ag ，溶液中還可能含有Mg² 。

當(dāng)生成AlO₂^—時(shí)溶液呈強(qiáng)堿性，含有OH^－，由此排除H ，Mg² ，Ag 存在，溶液中至少有一種陽(yáng)離子，所以一定含有Ba² ，根據(jù)Ba² 的存在排除SO₄^2－和SO₃^2－，溶液中還可能含有NO₃^－。

溶液中至少有一種陰離子或陽(yáng)離子可以使好多貌似難解的題目變得豁然開(kāi)朗，是解決此類(lèi)習(xí)題有效的隱形助手。

三、“定性 定量”法判斷溶液離子組成

例3、今有一混合物的水溶液，只可能含有以下離子中的若干種：

K 、NH₄ 、Cl^－、Mg² 、Ba² 、CO₃^2－、SO₄^2－，現(xiàn)取三份100 mL溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
（1）第一份加入AgNO₃溶液有沉淀產(chǎn)生
（2）第二份加足量NaOH溶液加熱后，收集到氣體0.04 mol
（3）第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27 g，經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為2.33 g。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，以下推測(cè)正確的是（ ）。

A.K 一定存在 B.100 mL溶液中含0.01 mol CO₃^2－
C.Cl^-可能存在 D.Ba^2＋一定不存在，Mg² 可能存在

解析：本題是一個(gè)定性加定量的判斷題。加足量NaOH溶液收集到氣體0.04 mol，溶液中一定含有NH₄ 且為0.04 mol；根據(jù)加入BaCl₂溶液得沉淀，經(jīng)鹽酸洗滌后沉淀部分溶解，溶液中一定含有CO₃^2－、SO₄^2－，不含Mg² （Mg² 和CO₃^2－不共存）

n（SO₄^2－）=2.33 g/233 g·mol^-1=0.01 mol，

n（CO₃^2－）=（6.27 g-2.33 g）/137 g·mol^-1=0.02 mol。

K 的存在是本題的難點(diǎn)，從定性的角度沒(méi)有涉及K 的反應(yīng)現(xiàn)象，但從電荷守恒角度分析，溶液中0.04 mol NH₄ 、0.01 mol SO₄^2-、0.02 mol CO₃^2-不是電中性溶液，所以溶液中一定含有K 且為0.02 mol。至于Cl^-，可能有也可能沒(méi)有，如果有，K 更多。選A、C。

四、“瞻前 顧后”法判斷溶液離子組成

例4、某無(wú)色溶液，可能由Na 、Ag 、Ba² 、Al³ 、AlO₂^-、MnO₄^-、CO₃^2-、SO₄^2-中的若干種組成。取該溶液進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：

（1）取適量試液，加入過(guò)量鹽酸，有氣體生成，并得到溶液；

（2）在（1）所得溶液中加入過(guò)量碳酸氫銨溶液，有氣體生成，同時(shí)析出白色沉淀甲；

（3）在（2）所得溶液中加入過(guò)量Ba(OH)₂溶液，也有氣體生成，并有白色沉淀乙析出；則溶液中①一定不存在的離子是_________；②一定存在的離子是________________，③判斷沉淀乙成分的方法是___________________________。

解析：本題注重的不僅僅是離子之間的反應(yīng)，更應(yīng)注重在題設(shè)條件下離子之間的隱含反應(yīng)，如過(guò)量的試劑帶來(lái)的反應(yīng)，如離子反應(yīng)后新生成離子的反應(yīng)，要把離子反應(yīng)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象“瞻前顧后”結(jié)合起來(lái)分析。加入過(guò)量鹽酸，有氣體生成，一定含有CO₃^2-，同時(shí)排除Ag 、Ba² 、Al³ 的存在；第二步是本題的難點(diǎn)，在（1）所得溶液中加入過(guò)量碳酸氫銨溶液，有氣體生成，同時(shí)析出白色沉淀，應(yīng)該是Al³ 和HCO₃^-的雙水解才會(huì)產(chǎn)生的現(xiàn)象，不過(guò)Al³ 已經(jīng)在第一步被排除，結(jié)合第一步，Al³ 應(yīng)該是AlO₂^-和過(guò)量H 反應(yīng)生成的；突破這一點(diǎn)，本題題意變得明朗，在（2）所得溶液中加入過(guò)量Ba(OH)₂溶液，也有氣體生成NH₃，并有白色沉淀乙析出，由于沒(méi)有涉及SO₄^2-的反應(yīng)，乙則可能是碳酸鋇也可能是硫酸鋇。

答案：①Ag 、Ba² 、Al³ 、MnO₄^-②Na 、AlO₂^-、CO₃^2-③加入鹽酸，觀察沉淀是否完全溶解。

只有嚴(yán)密的思維才會(huì)產(chǎn)生正確的解題路徑，離子組成判斷類(lèi)習(xí)題，有時(shí)需要多種方法的靈活整合，所以一定要熟練掌握各種基本的思路方法，才能在遇到新情境時(shí)靈活變通、舉一反三，提高解題的速度。

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