Question

有一未知的無色溶液，只可能含有以下離子中的若干種（忽略由水電離產生的H⁺、OH^-）：H⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Al³⁺、NO₃^-、CO₃^2-、SO₄^2-，現取三份100mL溶液進行如下實驗：
①第一份加足量AgNO₃溶液后，有白色沉淀產生．
②第二份加足量BaCl₂溶液后，有白色沉淀產生，經洗滌、干燥后，沉淀質量為6.99g．
③第三份逐滴滴加NaOH溶液，測得沉淀與NaOH溶液的體積關系如圖．
試回答下列問題：
（1）該溶液中一定不存在的陰離子有

 

．
（2）實驗③中NaOH溶液滴至35mL后發(fā)生的離子方程式為

 

．
（3）通過實驗和計算，填寫下表中各陽離子的濃度（能計算出的，填寫計算結果，一定不存在的離子填“0”，不能確定是否存在的離子填“？”）

離子	H+	NH4+	K+	Mg2+	Cu2+	Al3+
c/mol?L-1

（4）若該溶液中不存在不能確定的陽離子，本小題不做．若存在，請設計實驗方案加以檢驗

 

．
（5）判斷NO₃^-是否存在，若存在求其最小濃度，若不存在說明理由

 

．
（6）實驗所加的NaOH溶液的濃度為

 

（保留3個有效數字）．

Answer 1

考點：常見離子的檢驗方法,離子方程式的有關計算

專題：

分析：根據無色溶液可知，有顏色的離子不能存在，一定不含Cu²⁺；
①第一份加足量AgNO₃溶液后，有白色沉淀產生，所以推斷一定有CO₃^2-、SO₄^2-兩種離子中的一種；
③第三份逐滴滴加NaOH 溶液，由圖可知，開始加入氫氧化鈉溶液就有沉淀生成，說明不含有H⁺；沉淀最大時，繼續(xù)滴加氫氧化鈉溶液，沉淀部分溶解，推斷一定含有Al³⁺；圖象中有一段平臺，說明加入OH^-時無沉淀生成，有NH₄⁺，NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，說明含有銨根離子，最后溶液中有沉淀，說明溶液中含Mg²⁺，鎂離子和碳酸根離子不共存，所以溶液中一定不含碳酸根離子，含有硫酸根離子；
②第二份加足量BaCl₂溶液后，有白色沉淀產生，經洗滌、干燥后，沉淀質量為6.99g，則溶液中n（SO₄^2-）=

6.99g

233g/mol

=0.03mol．
根據溶液中的電荷守恒以及離子的檢驗方法進行解答．

解答： 解：根據無色溶液可知，有顏色的離子不能存在，一定不含Cu²⁺；
①第一份加足量AgNO₃溶液后，有白色沉淀產生，所以推斷一定有CO₃^2-、SO₄^2-兩種離子中的一種；
③第三份逐滴滴加NaOH 溶液，由圖可知，開始加入氫氧化鈉溶液就有沉淀生成，說明不含有H⁺；沉淀最大時，繼續(xù)滴加氫氧化鈉溶液，沉淀部分溶解，推斷一定含有Al³⁺；圖象中有一段平臺，說明加入OH^-時無沉淀生成，有NH₄⁺，NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，說明含有銨根離子，最后溶液中有沉淀，說明溶液中含Mg²⁺，鎂離子和碳酸根離子不共存，所以溶液中一定不含碳酸根離子，含有硫酸根離子；
②第二份加足量BaCl₂溶液后，有白色沉淀產生，經洗滌、干燥后，沉淀質量為6.99g，則溶液中n（SO₄^2-）=

6.99g

233g/mol

=0.03mol．
（1）通過以上分析知，溶液中一定不存在H⁺、Cu²⁺、CO₃^2-，該溶液中一定不存在的陰離子有CO₃^2-，故答案為：CO₃^2-；
（2）實驗③中NaOH溶液滴至35mL后，氫氧化鋁開始溶解，發(fā)生的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）當加入40mLNaOH溶液時，剩余的沉淀是Mg（OH）₂，n（Mg（OH）₂）=0.01mol，根據原子守恒知，n（Mg²⁺）=0.01mol，c（Mg²⁺）=

0.01mol

0.1L

=0.1mol/L，生成0.01molMg（OH）₂需要n（NaOH）是0.02mol，Al（OH）₃和NaOH反應生成NaAlO₂需要NaOH溶液的體積是5mL，則鋁離子和NaOH溶液反應生成Al（OH）₃沉淀時需要NaOH溶液的體積是15mL，則生成氫氧化鎂需要NaOH溶液的體積是10mL，所以c（NaOH）=

0.02mol

0.01L

=2.00mol/L，氫氧化鋁和NaOH溶液反應生成NaAlO₂時，結合原子守恒知，c（Al³⁺）=

2mol/L×0.005L

0.1L

=0.1mol/L，c（NH₄⁺）=

2mol/L×0.01L

0.1L

=0.2mol/L，溶液中c（SO₄^2-）=

0.03mol

0.1L

=0.3mol/L，
根據溶液中電荷守恒知，3c（Al³⁺）+c（NH₄⁺）+2（Mg²⁺）＞2c（SO₄^2-），所以溶液中還存在硝酸根離子，
故答案為：

離子	H+	NH4+	K+	Mg2+	Cu2+	Al3+
c/mol?L-1	0	0.2	？	0.1	0	0.1

；
（4）硝酸根離子存在，不能確定的是鉀離子，可以進行焰色反應實驗，用潔凈的鉑絲蘸取少量無色溶液，置于火焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃，若觀察到紫色火焰則證明存在K⁺，反之則無，故答案為：存在，用潔凈的鉑絲蘸取少量無色溶液，置于火焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃，若觀察到紫色火焰則證明存在K⁺，反之則無；
（5）根據溶液中電荷守恒知，3c（Al³⁺）+c（NH₄⁺）+2（Mg²⁺）≥2c（SO₄^2-）+c（NO₃^-），（若存在鉀離子，則大于號成立，若無鉀離子，則等號成立），最小濃度=3×0.1mol/L+0.2mol/L+2×0.1mol/L-2×0.3mol/L=0.1mol/L，故答案為：存在，其最小濃度為0.1mol/L；
（6）根據（3）的分析，c（NaOH）=

0.02mol

0.01L

=2.00mol/L，故答案為：2.00 mol/L．

點評：本題考查了離子共存、離子反應的計算等知識點，定性分析離子共存、定量分析離子的物質的量是解本題的關鍵，題目難度大．