專題輔導(dǎo)：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)常考題型之一，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，在滴加過程中和滴加完畢后，溶液均無沉淀產(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，過程中和滴加完畢溶液均無沉淀產(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，是正確解答問題的基礎(chǔ)。

　　二、“陽離子+陰離子”法判斷溶液離子組成

　　例2、某無色透明溶液，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AlO_2^－時(shí)，可能存在___________。

　　解析：無色透明溶液，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AlO_2^－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離子可以使好多貌似難解的題目變得豁然開朗，是解決此類習(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100mL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0.04mol

　　（3）第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27g，經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為2.33g。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.100mL溶液中含0.01molCO₃^2－

　　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0.04mol，溶液中一定含有NH₄⁺且為0.04mol；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－）=2.33g/233g·mol-1=0.01mol，

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

　　K+的存在是本題的難點(diǎn)，從定性的角度沒有涉及K+的反應(yīng)現(xiàn)象，但從電荷守恒角度分析，溶液中0.04molNH₄⁺、0.01molSO₄^2-、0.02molCO₃^2-不是電中性溶液，所以溶液中一定含有K⁺且為0.02mol。至于Cl^-，可能有也可能沒有，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，加入過量鹽酸，有氣體生成，并得到溶液；

　　（2）在（1）所得溶液中加入過量碳酸氫銨溶液，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)，如過量的試劑帶來的反應(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)合起來分析。加入過量鹽酸，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。