Question

【題目】有一未知的無(wú)色溶液，只可能含有以下離子中的若干種：H＋、NH4+、K＋、Mg2＋、Cu2＋、Al3＋、NO3-、CO32-、SO42-，現(xiàn)取三份100 mL溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

①第一份加入足量AgNO3溶液后，有白色沉淀產(chǎn)生。

②第二份加入足量BaCl2溶液后，有白色沉淀產(chǎn)生，經(jīng)洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為6.99 g。

③第三份逐滴滴加NaOH溶液，測(cè)得沉淀與NaOH溶液的體積關(guān)系如圖所示。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，完成下列問(wèn)題：

（1）原溶液中一定不存在的離子是______________。

（2）25～35段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________。

（3）35～40段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________。

（4）實(shí)驗(yàn)所加的NaOH的濃度為________。

（5）原溶液中NO3-的物質(zhì)的量為n(NO3-)，根據(jù)提供的圖像和數(shù)據(jù)，試計(jì)算n(NO3-)的取值范圍為________。

Answer 1

【答案】Cu2＋、CO32-、H＋ NH4+＋OH－===NH3·H2O Al（OH）3＋OH－===AlO2-+2H2O 2 mol·L－1 n(NO3-)≥0.01 mol

【解析】

根據(jù)無(wú)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(chǎn)生，所以推斷一定有CO32-、SO42-兩種離子中的一種；

②第二份加足量BaCl2溶液后，有白色沉淀產(chǎn)生，經(jīng)洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為6.99g，則推斷一定有CO32-、SO42-兩種離子中的一種；

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時(shí)立即有沉淀生成，說(shuō)明不含有H+；沉淀最大時(shí)，滴加氫氧化鈉溶液，沉淀不溶解，說(shuō)明含有銨根離子。繼續(xù)加入氫氧化鈉時(shí)沉淀部分溶解，最后溶液中仍然有沉淀，推斷一定含有Mg2＋、Al3＋，Mg2＋、Al3＋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，結(jié)合圖象以及電荷守恒解答。

（1）硫酸鋇的物質(zhì)的量是6.99g÷233g/mol＝0.03mol，則每一份溶液中硫酸根的物質(zhì)的量是0.03mol。根據(jù)圖像可知與銨根離子反應(yīng)的氫氧化鈉是10mL，溶解氫氧化鋁消耗氫氧化鈉是5mL，則沉淀鋁離子消耗氫氧化鈉是15mL，所以沉淀鎂離子消耗氫氧化鈉是25mL－15mL＝10mL。最終得到氫氧化鎂沉淀是0.01mol，所以每一份溶液中鎂離子是0.01mol，與鎂離子反應(yīng)的氫氧化鈉是0.02mol，則氫氧化鈉的濃度是0.02mol÷0.01L＝2mol/L，所以每一份溶液中銨根的物質(zhì)的量是0.01L×2mol/L＝0.02mol，與氫氧化鋁反應(yīng)的氫氧化鈉是2mol/L×0.005L＝0.01mol，則每一份溶液中鋁離子是0.01mol。根據(jù)電荷守恒可知溶液中一定存在硝酸根離子，而鉀離子不能確定，所以根據(jù)以上分析可知原溶液中一定不存在Cu2＋、CO32-、H＋。

（2）根據(jù)以上分析可知25～35段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為NH4+＋OH－=NH3·H2O。

（3）根據(jù)以上分析可知35～40段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）3＋OH－=AlO2-+2H2O。

（4）根據(jù)以上分析可知實(shí)驗(yàn)所加的NaOH的濃度為2 mol·L－1。

（5）如果存在鉀離子，則忽略水的電離，依據(jù)電荷守恒可知每一份溶液中NO3-的物質(zhì)的量n(NO3-)≥0.02mol+0.01mol×2+0.01mol×3－0.03mol×2＝0.01mol。