Question

【題目】某無(wú)色溶液100mL，其中可能含Fe3＋、Al3＋、Na＋、Mg2＋、Cu2＋、NH4+、K＋、CO32-、SO42-等離子中的幾種，為分析其成分，取此溶液分別進(jìn)行了四個(gè)實(shí)驗(yàn)，其操作和有關(guān)現(xiàn)象如下圖所示。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)焰色反應(yīng)是_____(填“物理”或“化學(xué)”)變化；實(shí)驗(yàn)③中產(chǎn)生的無(wú)色無(wú)味氣體是_____(填化學(xué)式)。

(2)原溶液中一定存在的離子有______________，可能存在的離子有_____________________，一定不存在的離子有______________(寫(xiě)化學(xué)式)。

(3)若溶液中K＋物質(zhì)的量為0.04 mol，則c(Na＋)=________。

Answer 1

【答案】物理 O2 Na+、Mg2+、Al3+、SO42- K+ Fe3+、Cu2+、CO32-、NH4+ 0.6mol/L

【解析】

溶液焰色反應(yīng)呈黃色，說(shuō)明溶液中含有Na+離子；溶液呈無(wú)色，則一定不含有色離子：Fe3+、Cu2+；加入氯化鋇和鹽酸后生成白色沉淀，由于溶液中沒(méi)有Ag+離子，則生成沉淀為BaSO4，溶液中含有SO42-離子；逐滴加入過(guò)量NaOH溶液有白色沉淀，則溶液中含有Mg2+離子，判斷一定無(wú)CO32-，圖象分析可知，實(shí)驗(yàn)中生成白色沉淀的量與加入NaOH的量的先增大后減小，則說(shuō)明溶液中含有Al3+離子，加入過(guò)氧化鈉產(chǎn)生的是無(wú)色無(wú)味的氣體，可以判定一定沒(méi)有NH4+，可以推斷一定含有Na+、Mg2+、Al3+，由于，Mg2+和CO32-不能共存，所以一定沒(méi)有CO32-，不能判斷溶液中是否含有K+，(3)根據(jù)電荷守恒分析溶液中c(Na＋)，據(jù)此進(jìn)行解答。

綜上所述可知：溶液中一定含有Na+、Mg2+、Al3+、SO42-，一定沒(méi)有Fe3+、Cu2+、CO32-、NH4+，不能判斷溶液中是否含有K+。

(1)焰色反應(yīng)是某些金屬或它們的化合物在無(wú)色火焰中灼燒時(shí)使火焰呈現(xiàn)特征的顏色的反應(yīng)，焰色反應(yīng)是物理變化，它并未生成新物質(zhì)，焰色反應(yīng)是物質(zhì)原子內(nèi)部電子能級(jí)的改變，通俗的說(shuō)是原子中的電子能量的變化，不涉及物質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的改變，實(shí)驗(yàn)③中Na2O2與溶液中的水發(fā)生反應(yīng)：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，產(chǎn)生的無(wú)色無(wú)味的氣體是O2；

(2)根據(jù)前面分析可知：在原溶液中一定存在的離子有Na+、Mg2+、Al3+、SO42-，可能存在K+，一定不存在的離子是Fe3+、Cu2+、CO32-、NH4+；

(3)實(shí)驗(yàn)②中產(chǎn)生的BaSO4白色沉淀的物質(zhì)的量為n(BaSO4)=69.9g÷233g/mol=0.3mol，依據(jù)圖形變化可知，Mg2+物質(zhì)的量為0.1mol，Al3+物質(zhì)的量為0.1mol，由于溶液體積為100mL，若溶液中K+物質(zhì)的量為0.04mol，依據(jù)電荷守恒計(jì)算c(K+)+c(Na+)+3c(Al3+)+2c(Mg2+)=2c(SO42-)，c(Na+)=2×3mol/L-0.4mol/L-3×1mol/L-2×1mol/L=0.6mol/L。