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高三阶段学习离子共存问题时,主要需要考虑离子之间是否会发生反应,包括生成沉淀、气体、水或难电离的物质,以及是否会发生氧化还原反应等。以下是一些常见的不能共存的离子组合:
生成沉淀
$Ag^+$ 与 $Cl^-$、$Br^-$、$I^-$
$Ba^2^+$ 与 $CO_3^{2-}$、$SO_4^{2-}$
$Ca^2^+$ 与 $CO_3^{2-}$、$SO_4^{2-}$、$F^-$
$Cu^2^+$ 与 $CO_3^{2-}$、$OH^-$、$S^{2-}$
生成气体
$H^+$ 与 $CO_3^{2-}$、$SO_3^{2-}$、$S^{2-}$、$HS^-$、$HCO_3^-$
$OH^-$ 与 $NH_4^+$
生成难电离的物质
$H^+$ 与 $OH^-$、$S^{2-}$、$ClO^-$、$F^-$、$CH_3COO^-$
$OH^-$ 与 $HCO_3^-$、$HS^-$、$HSO_3^-$、$H_2PO_4^-$、$HPO_4^{2-}$
发生氧化还原反应
$Fe^{2+}$ 与 $MnO_4^-$、$NO_3^-$(在酸性条件下)
$Fe^{2+}$ 与 $I^-$、$Br^-$
$S^{2-}$ 与 $Cl^-$、$Br^-$、$I^-$
$ClO^-$ 与 $I^-$、$S^{2-}$
双水解反应
$Al^{3+}$ 与 $HCO_3^-$、$CO_3^{2-}$、$HS^-$、$S^{2-}$、$AlO_2^-$、$ClO^-$、$SiO_3^{2-}$
$Fe^{3+}$ 与 $HCO_3^-$、$CO_3^{2-}$、$AlO_2^-$、$ClO^-$、$SiO_3^{2-}$
$NH_4^+$ 与 $AlO_2^-$、$SiO_3^{2-}$、$ClO^-$
其他特殊情况
需要无色溶液时,含有颜色的离子如 $Cu^{2+}$、$Fe^{3+}$、$Fe^{2+}$、$MnO_4^-$ 等不能存在
这些原则可以帮助高三学生在学习和解决离子共存问题时,快速判断哪些离子组合不能在溶液中大量共存。建议学生在做题时,首先判断离子之间是否会发生上述反应,从而确定它们能否共存。