离子共存问题是指在溶液中,不同种类的离子能否同时大量存在。判断离子能否共存主要依据离子间是否会发生化学反应,包括生成沉淀、气体、水、难电离的物质以及是否涉及氧化还原反应等。以下是一些具体的共存条件和例子:
生成沉淀
某些离子组合会生成难溶或微溶的化合物,如Ca2+与CO32-、Ba2+与SO42-等,这些离子组合不能大量共存。
生成气体
离子间反应可能产生气体,例如H+与CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-、S2-、HS-等,这些组合不能大量共存。
生成水或其他难电离物质
离子反应可能生成水或弱电解质,如H+与OH-、H+与CH3COO-、OH-与Cu2+等,这些组合也不能大量共存。
氧化还原反应
具有氧化性的离子与具有还原性的离子在溶液中会发生反应,如Fe2+与NO3-(在酸性条件下)、I-与Fe3+等,这些组合不能大量共存。
络合反应
某些离子之间可以形成络合物,这些络合物通常不稳定,不能大量共存。
溶液的酸碱性
在强酸性溶液中,OH-及弱酸根阴离子(如CO32-、SO32-、S2-、CH3COO-等)不能大量存在;在强碱性溶液中,H+及弱碱阳离子(如NH4+、Al3+、Mg2+、Fe3+等)不能大量存在。
特殊反应
某些离子组合在特定条件下会发生特殊反应,如AlO2-与HCO3-不能大量共存,因为它们会反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸根离子。
总结来说,离子共存问题的核心是判断离子间是否会发生化学反应,包括沉淀、气体、水、难电离物质和氧化还原反应等。了解这些反应类型和条件有助于预测离子在溶液中能否大量共存。