为什么只有一部分组合会产生沉淀？
1.8.6 节说过，复分解反应要有沉淀、气体或水生成才能发生，并记了几条初中常用的溶解性规律。把这几条规律排成一张表，就能一眼看出任意一对离子能不能共存于溶液中。这一节学会查这张表，记住美国教材的溶解性规则，再用沉淀来“破案”：一瓶没有标签的溶液，里面是哪种离子？
本课分两部分：
- 溶解性和沉淀反应：溶解性表和溶解性规则，怎样判断两种溶液混合后会不会生成沉淀，常见沉淀的颜色。
- 用沉淀检验离子：检验 Cl⁻、SO₄²⁻、CO₃²⁻ 的方法，以及为什么要排除干扰。
第一部分后面有一组小练习，做完再学第二部分。
第一部分：溶解性和沉淀反应
溶解性表
物质在水里的溶解能力叫溶解性solubility。人教版按 20 °C 时 100 g 水中能溶解的质量来分级：大于 10 g 为易溶，1–10 g 为可溶，0.01–1 g 为微溶，小于 0.01 g 为难溶。溶解性表里只用“溶”“微”“不”三个字。
人教版的“部分酸、碱和盐的溶解性表（室温）”列出了 14 种阳离子和 5 种阴离子（OH⁻、NO₃⁻、Cl⁻、SO₄²⁻、CO₃²⁻）。下面的交互表在它的基础上，加了美国教材规则里常出现的 Pb²⁺ 一行和 PO₄³⁻ 一列，省去了 Mn²⁺ 一行。
表里的“—”有两种情况：一种是这对离子在水中不能共存，比如 Al³⁺ 和 CO₃²⁻ 相遇会生成 Al(OH)₃ 和 CO₂，得不到 Al₂(CO₃)₃；另一种是物质很不稳定，比如 AgOH 一生成就分解成 Ag₂O。
美国教材的溶解性规则
美国教材通常把溶解性表写成几条规则，先看“总是溶”的，再看例外：
- 含 Na⁺、K⁺ 等第 1 族阳离子或 NH₄⁺ 的化合物，都易溶。
- 硝酸盐（NO₃⁻）和醋酸盐（CH₃COO⁻）都易溶。
- 氯化物、溴化物、碘化物大多易溶，例外是 Ag⁺、Pb²⁺、Hg₂²⁺ 的盐。
- 硫酸盐大多易溶，例外是 BaSO₄、PbSO₄（难溶）和 CaSO₄、Ag₂SO₄（微溶）。
- 碳酸盐、磷酸盐大多难溶，只有第 1 族和 NH₄⁺ 的易溶。
- 氢氧化物大多难溶，第 1 族的和 Ba(OH)₂ 易溶，Ca(OH)₂ 微溶。
这些规则和 1.8.6 节记的规律是一回事，只是多了 Br⁻、I⁻、PO₄³⁻ 这些离子，以及 Pb²⁺ 这个常见的例外。
点表中的一格，看是什么物质、按哪条规则；切换到“考考你”自测：
| OH⁻ | NO₃⁻ | Cl⁻ | SO₄²⁻ | CO₃²⁻ | PO₄³⁻† | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| H⁺ | ||||||
| NH₄⁺ | ||||||
| K⁺ | ||||||
| Na⁺ | ||||||
| Ba²⁺ | ||||||
| Ca²⁺ | ||||||
| Mg²⁺ | ||||||
| Al³⁺ | ||||||
| Zn²⁺ | ||||||
| Fe²⁺ | ||||||
| Fe³⁺ | ||||||
| Cu²⁺ | ||||||
| Ag⁺ | ||||||
| Pb²⁺† |
“溶”易溶，“微”微溶，“不”难溶，“挥”有挥发性，“—”表示不存在或遇水分解。带 † 的行和列是人教版表里没有、美国教材的规则里有的。点一格看详细说明。
沉淀反应
两种可溶性盐（或碱）的溶液混合，阴、阳离子交换“搭档”，如果新的组合难溶，就会析出固体，这叫沉淀反应precipitation reaction，析出的固体叫沉淀precipitate。判断的步骤：
- 写出两种溶液里各有哪些离子。
- 交换搭档，写出两种新组合的化学式。
- 查表：有难溶的就生成沉淀；都易溶就不反应。
- 写出配平的化学方程式，沉淀标 ↓。
常见沉淀的颜色是鉴别它们的线索：AgCl、BaSO₄、CaCO₃、BaCO₃、Mg(OH)₂ 都是白色，Al(OH)₃ 是白色絮状，Cu(OH)₂ 是蓝色，Fe(OH)₃ 是红褐色。Fe(OH)₂ 一开始是白色，在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。
第一部分小练习
- CaCO₃
碳酸盐中只有第 1 族和 NH₄⁺ 的易溶。CaCO₃ 是石灰石、大理石的主要成分。
- Ba(NO₃)₂
硝酸盐都易溶。
- AgCl
氯化物中 AgCl 是难溶的例外。
- CaSO₄
CaSO₄ 微溶，是石膏的主要成分。
- K₃PO₄
含 K⁺ 的化合物都易溶。
- Mg(OH)₂
氢氧化物大多难溶，Mg(OH)₂ 是白色沉淀。
- (NH₄)₂CO₃
铵盐都易溶。
- BaSO₄
硫酸盐中 BaSO₄ 难溶，医院做钡餐检查用的就是它。
- Ca(OH)₂
Ca(OH)₂ 微溶，它的饱和溶液就是澄清石灰水。
第二部分：用沉淀检验离子
- Cl⁻： 加 AgNO₃ 溶液和稀硝酸，产生不溶于稀硝酸的白色沉淀 AgCl。加稀硝酸是为了排除 CO₃²⁻ 的干扰。
- SO₄²⁻： 先加稀盐酸，没有现象，再加 BaCl₂ 溶液，产生白色沉淀 BaSO₄。先加盐酸是为了排除 CO₃²⁻ 和 Ag⁺ 的干扰。
- CO₃²⁻： 加稀盐酸产生气体，气体能使澄清石灰水变浑浊。
当一回侦探：每瓶溶液里是四种钠盐中的一种，用尽量少的试验判断是哪一种：
例题 1：混合后会生成沉淀吗？
判断下列溶液混合后能否生成沉淀；能的，写出化学方程式。
-
方法。 先让两种化合物交换成分，写出可能的生成物，再查溶解性：生成物中只要有一种难溶，就有沉淀。要看的是生成物，不是反应物。
-
FeCl₃ 溶液和 NaOH 溶液。 交换后得到 Fe(OH)₃ 和 NaCl。碱里只有 KOH、NaOH、Ba(OH)₂ 和氨水易溶（Ca(OH)₂ 微溶），Fe(OH)₃ 难溶，生成红褐色沉淀。Fe³⁺ 需要 3 个 OH⁻：
-
K₂SO₄ 溶液和 NaNO₃ 溶液。 交换后得到 KNO₃ 和 Na₂SO₄。钾盐、钠盐都易溶，没有沉淀，也没有气体或水生成，不反应：四种离子只是混在一起。
-
Na₃PO₄ 溶液和 CaCl₂ 溶液。 交换后得到 Ca₃(PO₄)₂ 和 NaCl。磷酸盐中只有钾、钠、铵盐易溶，Ca₃(PO₄)₂ 是白色沉淀。先由电荷写出 Ca₃(PO₄)₂（3 个 Ca²⁺ 配 2 个 PO₄³⁻），再配平：
-
检查。 第 3 组 Na：左边 2 × 3 = 6，右边 6；Cl：左边 3 × 2 = 6，右边 6。
例题 2：溶液里有哪些离子？
某无色溶液中可能含有 Cl⁻、SO₄²⁻、CO₃²⁻ 中的一种或几种。取样，依次进行：① 加足量稀硝酸，产生气泡；② 再加足量 Ba(NO₃)₂ 溶液，产生白色沉淀；③ 过滤，向滤液中加 AgNO₃ 溶液，产生白色沉淀。溶液中含有哪些离子？
-
第 ① 步。 加酸产生气泡，说明有 CO₃²⁻：
硝酸是足量的，CO₃²⁻ 被全部除去，后面不会再生成 BaCO₃ 或 Ag₂CO₃ 沉淀来干扰判断。
-
第 ② 步。 溶液已经是酸性，这时加 Ba²⁺ 产生的白色沉淀只能是 BaSO₄，说明有 SO₄²⁻。Ba(NO₃)₂ 是足量的，SO₄²⁻ 也被全部除去，避免它在第 ③ 步和 Ag⁺ 生成微溶的 Ag₂SO₄。
-
第 ③ 步。 先过滤除去 BaSO₄，再加 Ag⁺，新产生的白色沉淀是 AgCl，说明有 Cl⁻。
-
结论。 三种离子都有。
-
试剂为什么这样选。 前两步用的是硝酸和硝酸钡，而不是盐酸和氯化钡：如果加了含 Cl⁻ 的试剂，第 ③ 步就无法判断原溶液里有没有 Cl⁻。检验顺序是“先除干扰，再检验”。
常见误区
误区 1：“难溶物一点也不溶。” 难溶是指溶解得很少（20 °C 时每 100 g 水不到 0.01 g），不是完全不溶。AgCl 在水中也会溶解极少的一点，这一点点在 AP 化学的溶度积（Ksp）里要定量计算。
误区 2：“加 AgNO₃ 溶液产生白色沉淀，就说明有 Cl⁻。” CO₃²⁻ 和 Ag⁺ 也会生成沉淀。要再加稀硝酸：AgCl 不溶解，Ag₂CO₃ 会溶解并放出气体。
误区 3：“检验 SO₄²⁻ 时，先加 BaCl₂ 溶液，再加稀盐酸也一样。” 如果溶液里有 Ag⁺，先加 BaCl₂ 会生成同样不溶于酸的 AgCl 白色沉淀，被误认为 BaSO₄。所以要先加稀盐酸，没有沉淀，再加 BaCl₂。
即时小测
下列各组溶液混合，能生成沉淀的是？
Ba²⁺ 和 SO₄²⁻ 生成难溶的 BaSO₄。其他三组交换搭档后的物质都易溶，不反应。
向某溶液中加 AgNO₃ 溶液，产生白色沉淀；再加稀硝酸，沉淀溶解并产生气泡。原溶液中可能含有？
Ag₂CO₃ 溶于稀硝酸并放出 CO₂。如果是 AgCl，沉淀不会溶解。
小结
- 溶解性表列出了阴、阳离子组合的溶解性：“溶”“微”“不”和“—”（不存在或遇水分解）。
- 美国教材的规则：第 1 族、NH₄⁺、硝酸盐都易溶；氯化物除 Ag⁺、Pb²⁺；硫酸盐除 Ba²⁺、Pb²⁺；碳酸盐、磷酸盐、氢氧化物大多难溶。
- 两种溶液混合，交换搭档后有难溶物就生成沉淀。用沉淀和气体可以检验 Cl⁻、SO₄²⁻、CO₃²⁻，加试剂的顺序是为了排除干扰。
通往 AP（以后再看）
AP 化学只要求记住一条：所有含 Na⁺、K⁺、NH₄⁺ 和 NO₃⁻ 的盐都易溶，其他物质的溶解性题目里会给出。但 AP 题目常让你从粒子图或实验现象判断沉淀，并写出净离子方程式（下一节）。第 7 单元会用溶度积 Ksp 计算难溶物到底溶解了多少。