Question

4．某無色溶液中只可能含有NH₄⁺、K⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cl^-、SO₄^2-等離子中的幾種，現(xiàn)按下列步驟進(jìn)行實驗：
①該溶液的焰色反應(yīng)呈現(xiàn)出紫色．
②取10mL該溶液于試管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后過濾得到0.03mol白色沉淀，向濾液中加入AgNO₃溶液未堿沉淀產(chǎn)生．
③另取10mL該溶液于試管中，滴加NaOH溶液產(chǎn)生白色沉淀，當(dāng)沉淀增加到一定量后開始產(chǎn)生氣體，最后沉淀完全溶解，并且隨NaOH溶液的加入，沉淀和氣體的變化關(guān)系如圖所示：

（1）該溶液中一定含有的離子是K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-，一定不含有的離子是Cl^-、Fe³⁺．
（2）步驟②中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓．
（3）圖中CD段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）根據(jù)圖中所示數(shù)據(jù)，計算實驗中使用NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為1mol/L，焰色反應(yīng)呈現(xiàn)紫色的離子的物質(zhì)的量濃度為1mol/L．

Answer 1

分析 ①某無色溶液一定不含F(xiàn)e³⁺離子，根據(jù)焰色反應(yīng)的顏色紫色判斷K⁺的存在，根據(jù)溶液中離子的顏色解答；
②取10mL該溶液于試管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后過濾得到0.03mol白色沉淀，生成沉淀為BaSO₄，說明溶液中含有SO₄^2-，向濾液中加入AgNO₃溶液未見沉淀產(chǎn)生，則溶液中沒有Cl^-；
③另取10mL該溶液于試管中，滴加NaOH溶液產(chǎn)生白色沉淀，當(dāng)沉淀增加到一定量后開始產(chǎn)生氣體，說明溶液中含有NH₄⁺，最后沉淀完全溶解．則說明溶液中含有Al³⁺；
（1）根據(jù)①②③分析解答；
（2）鋇離子和硫酸根離子反應(yīng)生成白色沉淀硫酸鋇不溶于稀硝酸；
（3）氫氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，并根據(jù)弱酸，弱堿，水，氧化物等不拆書寫離子方程式；
（4）根據(jù)圖象縱坐標(biāo)可判斷Al（OH）₃和氨氣的物質(zhì)的量；根據(jù)Al（OH）₃的兩性可計算NaOH的濃度；根據(jù)圖示信息分析該溶液中焰色反應(yīng)呈現(xiàn)紫色的離子為K⁺，根據(jù)溶液呈電中性解答．

解答 解：①溶液透過藍(lán)色鈷玻璃焰色反應(yīng)呈紫色，說明溶液中含有K⁺離子，溶液呈無色，則一定不含F(xiàn)e³⁺離子；
②取10mL該溶液于試管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后過濾得到0.03mol白色沉淀，根據(jù)SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓知溶液中含有SO₄^2-為0.03mol；向濾液中加入AgNO₃溶液未見沉淀產(chǎn)生，則溶液中沒有Cl^-；
③另取10mL該溶液于試管中，滴加NaOH溶液產(chǎn)生白色沉淀，則說明溶液中含有Al³⁺，
（1）由①②③得該溶液中一定含有的離子是K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；一定不含有的離子是Cl^-、Fe³⁺，
故答案為：K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；Cl^-、Fe³⁺；
（2）鋇離子和硫酸根離子反應(yīng)生成白色沉淀硫酸鋇不溶于稀硝酸，故離子方程式為SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，
故答案為：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；
（3）氫氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，并根據(jù)弱酸，弱堿，水，氧化物等不拆，故離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，結(jié)合圖象中沉淀的變化關(guān)系，知溶液中含有Al³⁺為0.01mol需OH^-為0.03mol；當(dāng)沉淀增加到一定量后開始產(chǎn)生氣體，根據(jù)NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O結(jié)合圖象，知溶液中含有NH₄⁺為0.02mol需OH^-為0.02mol；最后沉淀完全溶解是由于氫氧化鋁與NaOH繼續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，結(jié)合圖象中沉淀的變化關(guān)系，需OH^-為0.01mol；實驗中使用的NaOH溶液的總物質(zhì)的量為：0.03mol+0.02mol+0.01mol=0.06mol，結(jié)合圖象中沉淀的變化關(guān)系知此時氫氧化鈉溶液的體積為60mL，根據(jù)C=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.06mol}{0.06L}$=lmol/L；
根據(jù)圖示信息分析該溶液中焰色反應(yīng)呈現(xiàn)紫色的離子為K⁺，該溶液中一定含有K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；根據(jù)（1）③知NH₄⁺為0.02mol，Al³⁺為0.01mol，SO₄^2-為0.03mol，根據(jù)溶液呈電中性溶液中陰陽離子所帶的正負(fù)電荷總數(shù)相等，其中正電荷總數(shù)為：0.02mol×1+0.01mol×3+n（K⁺）×1=0.05mol+n（K⁺），負(fù)電荷總數(shù)0.03mol×2=0.06mol，所以n（K⁺）=0.01mol，根據(jù)C=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.01mol}{0.01L}$=lmol/L，
故答案為：l；l．

點評 本題考查離子的推斷，根據(jù)題干提供的實驗現(xiàn)象結(jié)合離子的性質(zhì)進(jìn)行推斷，題目難度不大．