把握原则 赏析离子推断的分类

王震

离子推断是离子性质的具体应用，它是基于离子的特征性质与特征反应，根据一定的实验现象（如沉淀的颜色、气体的气味、溶液颜色的变化等），排除有关离子的相互干扰，通过定性分析或定量计算，推断出溶液中有关离子是否存在。

一、关于离子推断的原则

1.肯定性原则：利用离子的特征性质，由实验现象推出溶液中肯定不存在或肯定存在的离子。

2.互斥性原则：肯定某些离子存在的同时，结合离子共存规律，否定某些离子的存在。

3.电中性原则：溶液中有阳离子和阴离子，且阴、阳离子所带电荷数相等，即溶液呈电中性。

4.进出性原则：所加试剂引入的离子和实验过程中生成的离子对后续实验的干扰。

二、关于离子推断的分类

1.定性型离子推断

定性型离子推断主要从定性的角度考查有关离子的性质。求解此类试题要利用有关离子的特征性质，把握离子的推断原则，根据有关实验现象，通过定性分析，推断出溶液中存在离子的种类。

例题1 某一无色溶液可能会含有下列离子K+、Mg2+、Al3+、Fe2+、Ba2+、NO3-、SO2-4、Cl-、I-、HCO3-中的若干种。将该溶液进行实验，得到如下现象：

①测得该溶液的pH=1;

②取该溶液加入Cu片和稀硫酸，产生的无色气体遇空气变为红棕色；

③取该溶液加入BaCl2溶液，可产生白色沉淀；

④取③中反应后的上层溶液，加入AgNO3溶液，可产生不溶于稀硝酸的白色沉淀；

⑤取该溶液，加入烧碱溶液，可产生白色沉淀，当烧碱过量时，沉淀部分溶解。

（1）该溶液中，一定不存在的离子为____；一定存在的离子为____；不确定是否存在的离子为

（2）为了进一步确定其他离子，写出应该补充的实验：____。

解析 （1）因为该溶液为无色，则可根据“肯定性原则”可知该溶液中Fe2+一定不存在。通过实验①可知该溶液呈酸性，则根据“互斥性原则”可知该溶液中HCO-3一定不存在。通过实验②根据“肯定性原则”可以得知，该溶液中NO3-一定存在；因为在酸性条件下N03-具有强氧化性，则根据“互斥性原则”可知该溶液中I-一定不存在。通过实验③根据“肯定性原则”可知，该溶液中SO2-4一定存在；因为SO2-4与Ba2+能够反应，则根据“互斥性原则”可知该溶液中Ba2+一定不存在。由实验④根据“进出性原则”可知不能确定该溶液中有Cl-存在，因为实验③中引入了Cl-。由实验⑤根据“肯定性原则”可知，该溶液中Mg2+、Al3+肯定存在。综合上述可知，该溶液中一定存在的离子是NO3-、SO2-4、Mg2+、Al3+；该溶液中一定不存在的离子是Fe2+、HCO3-、I-、Ba2+；不能确定该溶液中是否存在的离子是K+、Cl-。

（2）由上述分析可知，K+和Cl-需要进一步确定。K+的检验：可以用焰色试验，若焰色呈紫色（需透过蓝色的钴玻璃观察），可确定K+存在；Cl-的检验：向溶液中加入足量的Ba（NO3）2溶液，过滤后向滤液中加入AgNO3溶液，再加入稀硝酸，若白色沉淀不溶解，可确定Cl-存在。

因此答案为：

（1）NO3-、SO2-4、Mg2+、Al13+;Fe2+、HCO-3、I-、Ba2+；K+、Cl-。

（2）K+的检验：可以用焰色试验，若焰色呈紫色（需透过蓝色的钴玻璃观察），可确定K+存在；Cl-的检验：向溶液中加入足量的Ba（NO3）2溶液，过滤后向滤液中加入AgNO3溶液，再加入稀硝酸，若白色沉淀不溶解，可确定Cl-存在。

2.定量型离子推断

定量型离子推断主要从定量的角度考查有关离子的性质。求解此类试题要利用有关离子的特征性质，根据有关实验现象和实验数据，排除有关离子的干扰，并结合离子推断原则，通过定量计算推断出有关离子是否存在。

例题2 在常温情况下，pH=1的某溶液中可能存在K+、Fe3+、Fe2+、I-、Cl-、CO2-3中的某几种，现取200mL该溶液进行如图1所示实验。该溶液中一定存在的离子为____，该溶液中一定不存在的离子为____，需进一步确定该溶液中是否存在的离子为____。

解析 200mL该溶液中含有H+的物质的量为n（H+）=0.1mol·L-1×0.2L=0.02mol，由“互斥性原则”知该溶液中一定不存在CO2-3；向该溶液中通入适量Cl2，分液后最终得到紫黑色固体是单质I2，则根据“肯定性原则”可知该溶液中一定存在I-；从而由“互斥性原则”知，该溶液中一定不存在Fe3+。5.08g I2的物质的量为0.02mol，则该溶液中含有I-的物质的量为0.04mol。因水层中加入足量NaOH溶液，最终生成的Fe（OH）3沉淀经洗涤、灼烧得到的3.20g固体为Fe2O3，则根据“肯定性原则”可知该溶液中一定存在Fe2+，且n（Fe2+）=（3.20g/160g·mol-1）×2=0.04mol。0.04molFe2+和0.02mol H+所带正电荷的总物质的量为0.04mol×2+0.02mol=0.10mol，0.04mol I-所带负电荷的物质的量为0.04mol，则根据“电中性原则”可知该溶液中一定存在Cl-。综上所述，该溶液一定存在的离子为H+、Fe2、I-、CI-，该溶液中一定不存在的离子为CO2-3、Fe3+，需要进一步确定该溶液中是否存在的离子为K+。

因此答案为：H+、Fe2+、I-、Cl-，CO2-3、Fe3+，K+。

例题3 某混合溶液可能含下列溶液中的几种：NH4+、K+、Ba2+、Cl-、CO2-3、SO2-4、Mg2+，将200mL该溶液分成2等份进行实验：

①向一份中加入足量烧碱溶液并加热，收集0.224L气体（标准状况），产生0.58g白色沉淀；

②向另一份中加入BaCl2溶液足量，产生6.99g白色沉淀。

通过该实验其溶液推断正确是（ ）。

A.K+可能存在

B.Ba2一定不存在

C.CO2-3可能存在

D.100mL该溶液中若含有0.01mol Cl-，则K+的物质的量浓度为0.04mol·L-l

解析 由实验①可知，生成氨的物质的量为0.224 L/22.4L·mol-1=0.01mol，生成Mg（OH）2沉淀的物质的量为0.58g/58g·mol-1=0.01mol，则根据“肯定性原则”可知该溶液中一定存在NH4+和Mg2+，NH4+和Mg2+的物质的量均为0.01mol；从而根据“互斥性原则”可知，该溶液中一定不存在CO2-3，C错误。由实验②可知，生成BaSO4沉淀的物质的量为6.99g／233g·mol-1=0.03mol，则根据“肯定性原则”可知该溶液中一定存在SO2-4，其物质的量为0.03mol;从而根据“互斥性原则”可知，该溶液中一定不存在Ba2+，B正确。因0.01mol NH4+和0.01mol Mg2+所带正电荷的物质的量为0.03mol，0.03mol SO2-4所带负电荷的物质的量为0.06mol，根据“电中性原则”可知该溶液中一定存在K+，但无法确定该溶液中是否存在Cl-，A错误。100mL该溶液中若含有0.01mol Cl-，根据“电中性原则”可得：n（K+）+2n（Mg2+）+n（NH4+）=2n（SO2-4）+n（Cl-），即n（K+）+2×0.01mol+0.01mol=2×0.03mol+0.01mol，解得n（K+）=0.04mol；从而可知，c（K+）=0.04mol/0.1L=0.4mol·L-1，D错误。

因此答案为B。

（收稿日期：2024-01-30）