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。< align=middle width=＂100%＂ colspan=4>表1 第一过渡系元素离子的颜色 < align=middle width=＂25%＂>离子 < align=middle width=＂25%＂>颜色 < align=middle width=＂25%＂>离子 < align=middle width=＂25%＂>颜色 < align=middle width=＂25%＂>ｔｉ3  < align=middle width=＂25%＂>紫色 < align=middle width=＂25%＂>ｆｅ3  < align=middle width=＂25%＂>淡紫色 < align=middle width=＂25%＂>ｖ3  < align=middle width=＂25%＂>绿色 < align=middle width=＂25%＂>ｆｅ2  < align=middle width=＂25%＂>浅绿色 < align=middle width=＂25%＂>ｖ4  < align=middle width=＂25%＂>蓝色 < align=middle width=＂25%＂>ｃｏ2  < align=middle width=＂25%＂>粉红色 < align=middle width=＂25%＂>ｃｒ3  < align=middle width=＂25%＂>蓝紫色 < align=middle width=＂25%＂>ｎｉ2  < align=middle width=＂25%＂>亮绿色 < align=middle width=＂25%＂>ｍｎ2  < align=middle width=＂25%＂>桃红色 < align=middle width=＂25%＂>ｃｕ2  < align=middle width=＂25%＂>蓝色
　　*  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，ｍｎｏ42－呈绿色，ｃｒｏ42－呈黄色，ｃｒ2ｏ72－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 ，ｃａ2 ，ｓｒ2 ，ｂａ2 ，ｆ－，ｃｌ－，ｂｒ－，ｉ－，ｓ2－，ｓｅ2－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－，ｚｎｏ22－，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，ａｌ3 ，ｃｒ3 ，ｚｎ2 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）ｐｂ2 ，ａｇ ，ｈｇ22 与ｃｌ－不能大量共存，因为能生成难溶的ｐｂｃｌ2，ａｇｃｌ，ｈｇ2ｃｌ2。
　　（2）ｃｕ2 ，ｃｄ2 ，ｂｉ3 ，ｈｇ2 ，ａｓ3 ，ｓｂ3 ，ｓｎ2 和ａｇ 与ｓ2－，ｈｓ－不能大量共存，因为能生成难溶于水和稀酸的硫化物。
　　（3）ｍｎ2 ，ｆｅ2 ，ｃｏ2 ，ｎｉ2 和ｚｎ2 与ｓ2－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ｓ2－反应，生成难溶的硫化物沉淀。
　　（4）ｃａ2 ，ｓｒ2 ，ｂａ2 ，ｆｅ2 ，ｐｂ2 ，ｚｎ2 和ａｇ 与ｃｏ32－不能大量共存，因为能生成难溶的碳酸盐。
　　（5）ｃａ2 ，ｓｒ2 和ｂａ2 与ｓｏ42－不能大量共存，因为ｃａｓｏ4微溶于水，ｓｒｓｏ4和ｂａｓｏ4难溶于水。
　　（6）ｃａ2 ，ｓｒ2 和ｂａ2 与ｐｏ43－不能大量共存，因为它们的磷酸盐难溶于水。
　　（7）ｍｇ2 ，ｃｕ2 ，ｚｎ2 ，ａｌ3 和ｆｅ3 与ｏｈ－不能大量共存，因为它们的氢氧化物难溶于水。
　　（8）ａｌ3 和ｓ2－，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ｐｏ43－，ｃｏ32－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）ｃｏ32－，ｈｃｏ3－，ｓｏ32－和ｓ2－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。ａｌ3 与ｃｏ32－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，ｆｅ3 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，ｓｏ42－；呈现中间价态时，既有氧化性，又有还原性，例如，ｓｏ32－；呈现最低化合价时，只有还原性，例如，ｓ2－。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ｃｒ2ｏ72－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。< align=middle width=＂100%＂ colspan=4>表2 酸性介质中常见氧化剂的氧化性和还原剂的还原性的相对强弱 < align=middle width=＂50%＂ colspan=2>氧化剂 < align=middle width=＂50%＂ colspan=2>还原剂 < align=middle width=＂13%＂ rowspan=19>
　　氧
　　化
　　剂
　　的
　　氧
　　化
　　性
　　依
　　次
　　增
　　强
　　< align=middle width=＂37%＂>ｓｏ42－ < align=middle width=＂38%＂>ｓｏ32－（ｈ2ｓｏ3） < align=middle width=＂12%＂ rowspan=19>
　　还
　　原
　　剂
　　的
　　还
　　原
　　性
　　依
　　次
　　增
　　强
　　< align=middle width=＂37%＂>ｓｏ32－（ｈｓｏ3） < align=middle width=＂38%＂>ｓ < align=middle width=＂37%＂>ｉ2 < align=middle width=＂38%＂>ｉ－ < align=middle width=＂37%＂>ｆｅ3  < align=middle width=＂38%＂>ｆｅ2  < align=middle width=＂37%＂>ｎｏ3－ < align=middle width=＂38%＂>ｎｏ2（ｎ2ｏ4） < align=middle width=＂37%＂>ｎｏ3－ < align=middle width=＂38%＂>ｎｏ2－（ｈｎｏ2） < align=middle width=＂37%＂>ｎｏ3－ < align=middle width=＂38%＂>ｎｏ < align=middle width=＂37%＂>ｎｏ2－ < align=middle width=＂38%＂>ｎｏ < align=middle width=＂37%＂>ｂｒ2 < align=middle width=＂38%＂>ｂｒ－ < align=middle width=＂37%＂>ｉｏ3－ < align=middle width=＂38%＂>ｉ2 < align=middle width=＂37%＂>ｃｒ2ｏ72－ < align=middle width=＂38%＂>ｃｒ3  < align=middle width=＂37%＂>ｃｌ2 < align=middle width=＂38%＂>ｃｌ－ < align=middle width=＂37%＂>ｉｏ－（ｈｉｏ） < align=middle width=＂38%＂>ｉ2 < align=middle width=＂37%＂>ｃｌｏ3－ < align=middle width=＂38%＂>ｃｌ2 < align=middle width=＂37%＂>ｂｒｏ3－ < align=middle width=＂38%＂>ｂｒ2 < align=middle width=＂37%＂>ｍｎｏ4－ < align=middle width=＂38%＂>ｍｎ2  < align=middle width=＂37%＂>ｂｒｏ－（ｈｂｒｏ） < align=middle width=＂38%＂>ｂｒ2 < align=middle width=＂37%＂>ｃｌｏ－（ｈｃｌｏ） < align=middle width=＂38%＂>ｃｌ2 < align=middle width=＂37%＂>ｍｎｏ4－ < align=middle width=＂38%＂>ｍｎｏ2
　　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ｓｏ42－。由下到上，还原剂的还原性依次增强，最强的还原剂是ｓｏ32－；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ｃｒ2ｏ72－与ｆｅ2 ，ｃｒ3 与ｆｅ3 的对角线可知，下面氧化还原反应可自发进行：
　　ｃｒ2ｏ72－ 6ｆｅ2 14ｈ 2ｃｒ3 6ｆｅ3 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－，ｆｅ2 ，低价含氧酸根ｓｏ32－和ｎｏ2－不能大量共存于溶液中。
　　②在酸性介质中ｃｒ2ｏ72－与简单阴离子ｂｒ－，ｉ－，ｆｅ2 ，低价含氧酸根ｓｏ32－，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。< align=middle width=＂100%＂ colspan=4>表3 碱性介质中某些氧化剂和还原剂的相对强弱 < align=middle width=＂50%＂ colspan=2>氧化剂 < align=middle width=＂50%＂ colspan=2>还原剂 < align=middle width=＂25%＂ rowspan=10>
　　氧
　　化
　　剂
　　的
　　氧
　　化
　　性
　　增
　　强
　　< align=middle width=＂25%＂>ｓｏ42－ < align=middle width=＂25%＂>ｓｏ32－ < align=middle width=＂25%＂ rowspan=10>
　　还
　　原
　　剂
　　的
　　还
　　原
　　性
　　增
　　强
　　< align=middle width=＂25%＂>ｓｅ < align=middle width=＂25%＂>ｓｅ2－ < align=middle width=＂25%＂>ｓ < align=middle width=＂25%＂>ｓ2－ < align=middle width=＂25%＂>ｎｏ3－ < align=middle width=＂25%＂>ｎｏ2－ < align=middle width=＂25%＂>ｉｏ3－ < align=middle width=＂25%＂>ｉ－ < align=middle width=＂25%＂>ｍｎｏ4－ < align=middle width=＂25%＂>ｍｎｏ2 < align=middle width=＂25%＂>ｂｒｏ3－ < align=middle width=＂25%＂>ｂｒ－ < align=middle width=＂25%＂>ｃｌｏ3－ < align=middle width=＂25%＂>ｃｌ－ < align=middle width=＂25%＂>ｂｒｏ－ < align=middle width=＂25%＂>ｂｒ－ < align=middle width=＂25%＂>ｃｌｏ－ < align=middle width=＂25%＂>ｃｌ－
　　由表3可得出结论：
　　①在碱性介质中，ｍｎｏ4－与ｉ－，ｓｅ2－，ｓ2－，ｓｏ32－，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。