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title: 离子检验
description: "讲解离子共存的判断、常见阳离子和阴离子的检验方法，以及离子推断的技巧。"
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大题通用术语：取少量待测液于洁净试管中，滴加……，观察……

## 阳离子

- $\ce{Na+}$： 用 **铂丝** 蘸其溶液，用酒精灯火焰上灼烧，火焰呈 **黄色**

- $\ce{K+}$： 用 **铂丝** 蘸其溶液，用酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，火焰呈 **紫色**

  > 通过焰色反应检验离子
  >
  > - $\ce{Na+}$ 与 $\ce{K+}$ 在自然界中往往同时存在，火焰的紫色可能被黄色遮盖，因此判断 $\ce{K+}$ ，需透过蓝色钻玻璃观察
  > - 需使用铂丝或干净的铁丝，不得使用玻璃棒（$\ce{Na2SiO3}$）

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- $\ce{Mg^{2+}->[少量 NaOH] 白色沉淀 Mg(OH)2  v ->[滴加 NaOH 至过量] 白色沉淀不溶解}$

- $\ce{Al^{3+}->[少量 NaOH] 白色沉淀 Al(OH)3  v ->[滴加 NaOH 至过量] 白色沉淀完全溶解 [Al(OH)4]^{-} }$

  > 如果白色沉淀部分溶解则说明均含有 $\ce{Mg^{2+}}$ 与 $\ce{Al^{3+}}$

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- $\ce{Fe^{3+}}$
  1. 待测液 $\ce{->[KSCN 溶液]}$ 溶液变为血红色 $\ce{Fe(SCN)3}$
  2. 待测液 $\ce{->[NaOH 溶液]}$ 产生红褐色沉淀 $\ce{Fe(OH)3}$
  3. 待测液 $\ce{->[苯酚]}$ 溶液显紫色

- $\ce{Fe^{2+}}$
  1. 待测液 $\ce{->[\ce{K3[Fe(CN)6]}]}$ 产生蓝色沉淀
  2. 待测液 $\ce{->[NaOH 溶液]}$ 白色絮状沉淀 $\ce{->}$ 灰绿色沉淀 $\ce{->}$ 红褐色沉淀

- 有 $\ce{Fe^{2+}}$ 无 $\ce{Fe^{3+}}$

  待测液 $\ce{->[KSCN 溶液]}$ 溶液不变红（排除 $\ce{Fe^{3+}}$） $\ce{->[氯水 \text{or} H2O2][(无色氧化物)]}$ 溶液变红

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- $\ce{NH+_4}$
  待测液 $\ce{->[足量 NaOH]->[加热]}$ 产生无色、具有刺激性气味 且 可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体

  > $\ce{NH+_4}$ 与 $\ce{NaOH}$ 反应先生成一水合氨，只有一部分分解出氨气，且由于其氨气对水溶解性过大，会溶解在水中
  >
  > 加热用于促进一水合氨分解 且 降低氨气对水的溶解度

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- $\ce{Cu^{2+}}$

  > 一般可通过溶液颜色直接判断是否含有 $\ce{Cu^{2+}}$，但如果溶液中含有多个有色离子则难以判断，需通过化学检验的方式判断

  待测液 $\ce{->[NaOH]}$ 蓝色沉淀 $\ce{Cu(OH)2}$

- $\ce{Ag+}$
  1. 待测液 $\ce{->[HNO3][酸化]}$ 无沉淀（排除 $\ce{SiO^{2-}_3}$ 干扰） $\ce{->[HCl]}$ 白色沉淀 $\ce{AgCl}$
  2. 待测液 $\ce{->[少量氨水]}$ $\ce{AgOH v}$（不稳定） $\ce{->}$ 棕褐色沉淀 $\ce{Ag2O}$ $\ce{->[氨水]}$ 沉淀溶解 $\ce{[Ag(NH3)2]OH}$

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## 阴离子

- $\ce{Cl-}$
  待测液 $\ce{->[HNO3][酸化]}$ （排除 $\ce{CO^2-_3}$ 的干扰） $\ce{->[AgNO3]}$ 白色沉淀 $\ce{AgCl}$

  > 教材对比实验
  >
  > 在三支试管中分别加入 2~3mL 稀盐酸、$\ce{NaCl}$ 溶液、$\ce{Na2CO3}$ 溶液，然后各滴入几滴 $\ce{AgNO3}$ 溶液，观察现象。再分别加入少量稀硝酸，观察现象
  >
  > | 物质               | 加入 $\ce{AgNO3}$ 溶液后  | 加入稀硝酸后   | 解释或离子方程式                                                                             |
  > | :----------------- | :------------------------ | :------------- | :------------------------------------------------------------------------------------------- |
  > | 稀盐酸             | 白色沉淀（$\ce{AgCl}$）   | 不溶解         | $\ce{Ag+ +Cl- \xlongequal{}AgCl v}$                                                          |
  > | $\ce{NaCl}$ 溶液   | 白色沉淀（$\ce{AgCl}$）   | 不溶解         | $\ce{Ag+ +Cl- \xlongequal{}AgCl v}$                                                          |
  > | $\ce{Na2CO3}$ 溶液 | 白色沉淀（$\ce{Ag2CO3}$） | 溶解并产生气泡 | $\ce{2Ag+ +CO^2-_3\xlongequal{}Ag2CO3 v}$
$\ce{Ag2CO3 +2H+\xlongequal{}2Ag+ +H2O +CO2 ^}$ |

- $\ce{Br-}$
  待测液 $\ce{->[氯水]}$ 溶液变黄 $\ce{->[\ce{CCl4}]}$ 分层，且下层油状液体（有机层）呈橙色

- $\ce{I-}$
  1. 待测液 $\ce{->[氯水]}$ 溶液变黄 $\ce{->[苯]}$ 分层，且上层油状液体（有机层）呈紫色
  2. 待测液 $\ce{->[淀粉溶液][振荡]}$ 蓝色溶液

- $\ce{Br-} \space\And\space \ce{I-}$
  待测液 $\ce{->[AgNO3\ 溶液]}$ $\begin{cases}\text{淡黄色沉淀 } \ce{AgBr} \downarrow &\ce{Br-} \\ \text{黄色沉淀 } \ce{AgI} \downarrow &\ce{I-}\end{cases}$

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- $\ce{SO^2-_4}$
  1. 原理：在溶液中，$\ce{SO^2-_4}$ 可与 $\ce{Ba^2+}$ 反应，生成 **不溶于稀盐酸** 的白色 $\ce{BaSO4}$ 沉淀

  > 强酸根形成的沉淀往往难溶于强酸，例如 $\ce{BaSO4}$ 、 $\ce{AgCl}$ 不溶于盐酸、硝酸 2. 操作方法
  1.  取少许待测液于洁净试管中，先加入足量稀盐酸酸化

      > $\ce{Ba^2+}$ 与 $\ce{SO^2-_4、CO^2-_3、SO^2-_3}$ 形成沉淀，$\ce{Ag+}$ 与 $\ce{Cl-}$ 形成沉淀；稀盐酸可排除 $\ce{CO^2-_3、SO^2-_3、Cl-}$ 的干扰

  2.  上一步后无明显现象（若有沉淀，则静置后取上层清液），滴加 $\ce{BaCl2}$ 溶液

  3.  若有白色沉淀产生，则说明待测液中含有 $\ce{SO^2-_4}$
      若无白色沉淀产生，则说明待测液中不含 $\ce{SO^2-_4}$

  4.  注意事项
      - 不能只加入 $\ce{BaCl2}$ ，且盐酸和 $\ce{BaCl2}$ 的顺序不可以颠倒

        > 例如：待测液先加入 $\ce{BaCl2}$ ，发现白色沉淀，再加入稀盐酸，观察到沉淀不消失，不可判断是 $\ce{SO^2-_4}$
        >
        > 因为虽然排除了 $\ce{BaCO3}$ 和 $\ce{BaSO3}$ 的干扰，但也有可能是 $\ce{AgCl}$ （$\ce{HCl}$ 不会使 $\ce{AgCl}$ 沉淀消失）

      - 不可以引入硝酸根，例如不可以加 $\ce{HNO3}$ 酸化或是加 $\ce{Ba(NO3)2}$

        > 会使得溶液中可能存在的 $\ce{SO^-3}$ 氧化为 $\ce{SO^2-_4}$

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- $\ce{SO^{2-}_3} \space\And\space \ce{HSO^-_3}$

  $$
  \left.\begin{array}{l}
  \begin{cases}
  \ce{SO^{2-}_3 &->[CaCl_2]&白色沉淀&->[足量 HCl] 白色沉淀完全溶解}\\
  \ce{HSO^-_3 &->[CaCl_2]&无沉淀&->[\qquad\qquad 足量 HCl\qquad\qquad]}
  \end{cases}\
  \end{array}\right\}
  \ce{->}
  $$生成无色具有刺激性 且 可使品红溶液褪色的气体 $(\ce{SO2})$

- $\ce{CO^{2-}_3} \space\And\space \ce{HCO^-_3}$

  $$
  \left.\begin{array}{l}
  \begin{cases}
  \ce{CO^{2-}_3 &->[CaCl_2]&白色沉淀&->[足量 HCl] 白色沉淀完全溶解}\\
  \ce{HCO^-_3 &->[CaCl_2]&无沉淀&->[\qquad\qquad 足量 HCl\qquad\qquad]}
  \end{cases}\
  \end{array}\right\}
  \ce{->}
  $$生成无色无味 且 可使澄清石灰水变浑浊的气体 $(\ce{CO2})$

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- $\ce{AlO^-_2} \space\And\space \ce{SiO^{2-}_3}$

  $$
  \left\{
  \begin{array}{l}
  \ce{AlO^-_2 ->[少量 HCl]}\ \text{白色沉淀}\ \ce{->[过量 HCl]}\ \text{白色沉淀完全溶解} \\
  \ce{SiO^{2-}_3 ->[少量 HCl]}\ \text{白色沉淀}\ \ce{->[过量 HCl]}\ \text{白色沉淀不溶解}
  \end{array}
  \right.
  $$

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- $\ce{S2O^{2-}_3}$

  待测液 $\ce{->[HCl]}$ 黄色沉淀 且 生成具有刺激性气味的气体

  > $\ce{S2O^{2-}_3 + 2H+ \xlongequal{} S v + SO2 ^ + H2O}$

- $\ce{S^{2-}}$
  1. 待测液 $\ce{->[Cu^{2+}]}$ 黑色沉淀 $\ce{CuS}$
  2. 待测液 $\ce{->[氯水][(氧化剂)]}$ 黄色沉淀 $\ce{S}$

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- $\ce{NO^-_3}$
  待测液 $\ce{->[浓缩]->[H2SO4、Cu]}$ 红棕色气体 $\ce{NO2}$（或 无色气体 $\ce{NO}$ 随后立即变为红棕色）

> 例题：
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>     无色溶液的阴离子可能是 $\ce{Cl- 、Br- 、I- 、SO^2-_3 、SO^2-_4}$ 中的一种或几种，取少量该溶液与试管中，滴加少量氯水，溶液仍为无色，将试管中的溶液分成两份，分别加入 $\ce{AgNO3}$ 和 $\ce{BaCl2}$ 溶液，均有白色沉淀产生。则原溶液中一定存在的阴离子与可能存在的阴离子有哪些？
>
> 解答：
>
> 1. 由于溶液是无色的，因此滴加的少量氯水与还原性物质进行了反应，可被氧化的还原性物质有 $\ce{Br- 、I- 、SO^2-_3}$
> 2. 由于 $\ce{Br- 、I-}$ 被氧化后的溶液有颜色（$\ce{Br:}$ 橙黄；$\ce{I2:}$ 黄），而且 $\ce{\overset{+4}{S}}$ 的还原性较大，因此氯水使得 $\ce{SO^2-_3}$ 氧化为 $\ce{SO^2-_4}$ ，因此溶液中一定存在 $\ce{SO^2-_3}$
> 3. 但如果氯水较少，仅氧化 $\ce{SO^2-_3}$ ，而如果有 $\ce{Br- 、I-}$ ，则不会被氧化，因此溶液中可能存在 $\ce{Br- 、I-}$
> 4. 滴加少量氯水时为溶液引入 $\ce{Cl-}$ ，因此无法通过与 $\ce{AgNO3}$ 反应生成 $\ce{AgCl}$ 沉淀判断原溶液是否存在 $\ce{Cl-}$
> 5. 由于无论原溶液是否存在 $\ce{SO^2-_4}$ ， $\ce{SO^2-_3}$ 都会被氧化为 $\ce{SO^2-_4}$ ，因此无法通过与 $\ce{BaCl2}$ 反应生成 $\ce{BaSO4}$ 沉淀判断原溶液是否存在 $\ce{Cl-}$