Question

13．（1）某溶液中可能含有H⁺，Na⁺，Ba²⁺，Mg²⁺，F(xiàn)e³⁺，Al³⁺，SO₄^2-，CO₃^2-離子，當(dāng)向該溶液中加入一定物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液時(shí)，發(fā)現(xiàn)生成沉淀的物質(zhì)的量隨NaOH溶液的體積變化的圖象如圖1所示
溶液中一定存在的陽(yáng)離子為H⁺、Fe³⁺、Al³⁺，其物質(zhì)的量之比1：1：1可能存在的陽(yáng)離子如何用實(shí)驗(yàn)確定焰色反應(yīng)．
 （2）取等物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液兩份A和B，每份10 mL，分別向A、B中通入不等量的CO₂，再繼續(xù)向兩溶液中逐滴加入0.1 mol•L^-1的鹽酸，標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生的CO₂氣體體積與所加的鹽酸溶液體積之間的關(guān)系如圖2所示
①曲線A、B的轉(zhuǎn)折點(diǎn)為什么在一條垂直線上A、B點(diǎn)生成二氧化碳體積最大，A、B點(diǎn)均為NaCl溶液，而n（NaCl）=n（NaOH）=n（HCl），即耗的鹽酸相同
②曲線B的溶質(zhì)為NaHCO₃、Na₂CO₃
③A溶液最多還能吸收CO₂體積（標(biāo)況）為134.4mL

Answer 1

分析 （1）加入0-1體積NaOH溶液體時(shí)，沒有沉淀生成，而加入1-7體積氫氧化鈉溶液生成沉淀，說明溶液中一定含有H⁺，則一定沒有CO₃^2-，根據(jù)電荷守恒可知，溶液中一定含有SO₄^2-，則一定不含有Ba²⁺，加入7-8體積氫氧化鈉時(shí)沉淀部分溶解，則溶液中一定含有Al³⁺，從開始生成沉淀到沉淀最大為2mol，消耗氫氧化鈉溶液6體積，而氫氧化鋁沉淀為1mol，溶解氫氧化鋁消耗1體積氫氧化鈉溶液，則生成1mol氫氧化鋁消耗3體積氫氧化鈉溶液，故生成另外1mol沉淀消耗氫氧化鈉溶液3體積，則一定含有Fe³⁺，一定沒有Mg²⁺，溶液中Na⁺不能確定，可以通過焰色反應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)合消耗氫氧化鈉體積可知溶液中H⁺為1mol；
（2）①A、B生成二氧化碳體積最大，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaCl，而n（NaCl）=n（NaOH）=n（HCl），即耗的鹽酸相同；
②設(shè)反應(yīng)得到溶液中只有碳酸鈉，滴加鹽酸發(fā)生反應(yīng)：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，前后兩階段消耗鹽酸的體積相等，而B中實(shí)際前、后兩階段消耗鹽酸體積分別為250mL、50mL，前階段消耗鹽酸體積小于后階段，故溶質(zhì)是NaHCO₃、Na₂CO₃；
③由②中分析可知，A中溶液中溶質(zhì)為NaOH和Na₂CO₃，還能吸收二氧化碳最多時(shí)，得到NaHCO₃，由方程式可知，吸收二氧化碳的最大物質(zhì)的量等于60mL鹽酸中HCl的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）加入0-1體積NaOH溶液體時(shí)，沒有沉淀生成，而加入1-7體積氫氧化鈉溶液生成沉淀，說明溶液中一定含有H⁺，則一定沒有CO₃^2-，根據(jù)電荷守恒可知，溶液中一定含有SO₄^2-，則一定不含有Ba²⁺，加入7-8體積氫氧化鈉時(shí)沉淀部分溶解，則溶液中一定含有Al³⁺，從開始生成沉淀到沉淀最大為2mol，消耗氫氧化鈉溶液6體積，而氫氧化鋁沉淀為1mol，溶解氫氧化鋁消耗1體積氫氧化鈉溶液，則生成1mol氫氧化鋁消耗3體積氫氧化鈉溶液，故生成另外1mol沉淀消耗氫氧化鈉溶液3體積，則一定含有Fe³⁺，一定沒有Mg²⁺，溶液中Na⁺不能確定，中和氫離子消耗NaOH溶液1體積，則溶液中H⁺為1mol×3×$\frac{1}{3}$=1mol，
由上述分析可知，溶液中一定存在的陽(yáng)離子為H⁺、Fe³⁺、Al³⁺，其物質(zhì)的量之比1mol：1mol：1mol=1：1：1，可能存在Na⁺陽(yáng)離子，可以通過焰色反應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)，
故答案為：H⁺、Fe³⁺、Al³⁺；1：1：1；焰色反應(yīng)；
（2）①A、B點(diǎn)生成二氧化碳體積最大，A、B點(diǎn)均為NaCl溶液，而n（NaCl）=n（NaOH）=n（HCl），即耗的鹽酸相同，則曲線A、B的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在一條垂直線上，
故答案為：A、B點(diǎn)生成二氧化碳體積最大，A、B點(diǎn)均為NaCl溶液，而n（NaCl）=n（NaOH）=n（HCl），即耗的鹽酸相同；
②設(shè)反應(yīng)得到溶液中只有碳酸鈉，滴加鹽酸發(fā)生反應(yīng)：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，前后兩階段消耗鹽酸的體積相等，而B中實(shí)際前、后兩階段消耗鹽酸體積分別為250mL、50mL，前階段消耗鹽酸體積小于后階段，故溶質(zhì)是NaHCO₃、Na₂CO₃，
故答案為：NaHCO₃、Na₂CO₃；
③由②中分析可知，A中溶液中溶質(zhì)為NaOH和Na₂CO₃，還能吸收二氧化碳最多時(shí)，得到NaHCO₃，發(fā)生反應(yīng)：NaOH+CO₂=NaHCO₃、Na₂CO₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃，加入前60mL鹽酸，發(fā)生反應(yīng)：NaOH+HCl=NaCl+H₂O、Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，由方程式可知，吸收二氧化碳的最大物質(zhì)的量等于60mL鹽酸中HCl的物質(zhì)的量，故還可以吸收二氧化碳的物質(zhì)的量為0.06L×0.1mol/L=0.006mol，故可以吸收二氧化碳的最大體積為0.006mol×22.4L/mol=0.1344L，即為134.4mL，
故答案為：134.4mL．

點(diǎn)評(píng) 本題考查離子推斷、混合物的有關(guān)計(jì)算，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，（1）中關(guān)鍵是明確離子反應(yīng)，（2）中根據(jù)前后兩階段消耗鹽酸體積判斷CO₂與NaOH反應(yīng)產(chǎn)物是關(guān)鍵，③中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)，學(xué)生容易先計(jì)算氫氧化鈉、碳酸鈉的物質(zhì)的量，再計(jì)算二氧化碳體積，注意充分利用方程式解答，難度中等．