离子共存的条件是判断离子能否在溶液中稳定存在的关键依据,具体包括以下核心条件:
一、基本原则
不生成沉淀或微溶物
若离子间反应生成难溶物(如$AgCl$、$CaCO_3$)或微溶物,则离子不能共存。例如:
$$Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl \downarrow$$
$$Ca^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3 \downarrow$$
不生成气体或挥发性物质
反应生成$CO_2$、$H_2S$、$H_2O$等气体或易挥发物质时,离子不能共存。例如:
$$CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow CO_2 \uparrow + H_2O$$
$$HS^- + H^+ \rightarrow H_2S \uparrow$$
不生成弱电解质
与$H^+$或$OH^-$反应生成弱酸(如$CH_3COOH$)、弱碱(如$NH_3\cdot H_2O$)或水时,离子不能共存。例如:
$$CH_3COO^- + H^+ \rightarrow CH_3COOH$$
$$OH^- + H^+ \rightarrow H_2O$$
不发生氧化还原反应
若离子间涉及电子转移(如$Fe^{3+}$与$OH^-$生成$Fe(OH)_3$),则不能共存。例如:
$$Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow$$
不发生络合反应
离子与配体形成络合物时,通常不能共存。例如:
$$Fe^{3+} + 3N\cdot H_2O \rightarrow [Fe(NH_3)_6]^{3+}$$
不发生互促双水解反应
弱酸酸式根离子(如$HCO_3^-$)与$H^+$或$OH^-$反应会促进彼此电离,导致离子不能共存。例如:
$$HCO_3^- + OH^- \rightarrow CO_3^{2-} + H_2O$$
$$Al^{3+} + 3OH^- \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow$$
二、特殊注意事项
弱酸酸式酸根离子的限制
如$HCO_3^-$、$HS^-$、$HSO_3^-$等不能与$H^+$或$OH^-$大量共存,需根据溶液酸碱度调整。例如:
- 酸性溶液($pH > 7$)中加入$OH^-$,碱性溶液($pH < 7$)中加入$H^+$。
溶液酸碱性的影响
部分反应受pH值影响显著,需结合题目条件判断。例如:
- 若溶液为酸性($pH > 7$),则需加入$OH^-$抑制$HCO_3^-$的水解;
- 若为碱性($pH < 7$),则需加入$H^+$抑制$Al^{3+}$的水解。
三、总结
离子共存的本质是判断离子间是否发生复分解反应。若反应满足上述任一条件,则离子不能大量共存;否则可共存。实际应用中需综合考虑离子浓度、溶液酸碱度等环境因素。