Question

7．某溶液A中可能含有NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺、CO₃^2-、NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-中的幾種離子，且溶液中各離子的物質(zhì)的量濃度均為0.1mol．L^-1．現(xiàn)取該溶液進(jìn)行如圖1實(shí)驗(yàn)：

（1）溶液A中一定不存在的離子為Fe³⁺、Fe²⁺、CO₃^2-（填離子符號(hào)）．
（2）溶液A中加入（NH₄）₂CO₃，生成白色沉淀甲和氣體甲的原因是CO₃^2-與Al³⁺的水解反應(yīng)相互促進(jìn)從而生成Al（OH）₃沉淀和CO₂氣體．
（3）白色沉淀乙的成分為BaCO₃、BaSO₄（填化學(xué)式）．
（4）為了進(jìn)一步確定溶液A中是否含有NH₄⁺，另取10ml該溶液，向其中滴加NaOH溶液，沉淀的物質(zhì)的量隨NaOH溶液體積的變化如圖2所示．據(jù)圖回答：
①溶液A中含有（填“含有”或“不含有”）NH₄⁺
②所加NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為0.2mol．L^-1
③若在A溶液中改加10ml0.2mol．L^-1Ba（OH）₂溶液，充分反應(yīng)后，溶液中產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量為0.002mol．

Answer 1

分析 某溶液A中可能含有NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺、CO₃^2-、NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-中的幾種離子，且溶液中各離子的物質(zhì)的量濃度均為0.1mol/L，
向溶液中加入過(guò)量的（NH₄）₂CO₃溶液，生成的無(wú)色氣體甲為CO₂，生成的白色沉淀甲是CO₃^2-和溶液中的弱堿陽(yáng)離子雙水解生成的，由于生成的沉淀為白色，故此弱堿陽(yáng)離子為Al³⁺，還能說(shuō)明溶液中不含F(xiàn)e³⁺、Fe²⁺；
向溶液中加入過(guò)量的Ba（OH）₂溶液，生成的氣體乙為NH₃，由于前面加入的過(guò)量的（NH₄）₂CO₃溶液能引入NH₄⁺，故不能確定原溶液中含NH₄⁺；
前面加入的過(guò)量的（NH₄）₂CO₃溶液能引入CO₃^2-，故生成的白色沉淀乙一定含BaCO₃；
向溶液乙中加銅和硫酸，有遇氣體丙生成，說(shuō)明溶液中含NO₃^-；
綜上分析可知，溶液中一定無(wú)CO₃^2-、Fe³⁺、Fe²⁺，一定含0.1mol/L H⁺、0.1mol/LAl³⁺、0、1mol/LNO₃^-，由于溶液必須顯電中性，故溶液中一定含Cl^-、SO₄^2-，據(jù)此進(jìn)行解答（1）（2）（3）；
（4）①氫氧化鋁溶解前銨根離子優(yōu)先結(jié)合氫氧根離子，沉淀達(dá)到最大量時(shí)氫氧化鋁沒(méi)有溶解，證明溶液中含有銨根離子；
②根據(jù)鋁離子的物質(zhì)的量計(jì)算出氫氧化鈉溶液的濃度；
③根據(jù)氫氧化鋇的物質(zhì)的量及鋁離子、碳酸根離子、硫酸根離子的物質(zhì)的量進(jìn)行計(jì)算生成沉淀的總物質(zhì)的量．

解答 解：某溶液A中可能含有NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺、CO₃^2-、NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-中的幾種離子，且溶液中各離子的物質(zhì)的量濃度均為0.1mol/L，
向溶液中加入過(guò)量的（NH₄）₂CO₃溶液，生成的無(wú)色氣體甲為CO₂，生成的白色沉淀甲是CO₃^2-和溶液中的弱堿陽(yáng)離子雙水解生成的，由于生成的沉淀為白色，故此弱堿陽(yáng)離子為Al³⁺，還能說(shuō)明溶液中不含F(xiàn)e³⁺、Fe²⁺；
向溶液中加入過(guò)量的Ba（OH）₂溶液，生成的氣體乙為NH₃，由于前面加入的過(guò)量的（NH₄）₂CO₃溶液能引入NH₄⁺，故不能確定原溶液中含NH₄⁺；
前面加入的過(guò)量的（NH₄）₂CO₃溶液能引入CO₃^2-，故生成的白色沉淀乙一定含BaCO₃；
向溶液乙中加銅和硫酸，有遇氣體丙生成，說(shuō)明溶液中含NO₃^-；
綜上分析可知，溶液中一定無(wú)CO₃^2-、Fe³⁺、Fe²⁺，一定含0.1mol/L H⁺、0.1mol/LAl³⁺、0、1mol/LNO₃^-，由于溶液必須顯電中性，故溶液中一定含Cl^-、SO₄^2-，
（1）根據(jù)分析可知，溶液A中一定不存在的離子為Fe³⁺、Fe²⁺、CO₃^2-，
故答案為：Fe³⁺、Fe²⁺、CO₃^2-；
（2）溶液A中加入（NH₄）₂CO₃，CO₃^2-與Al³⁺的水解反應(yīng)相互促進(jìn)從而生成Al（OH）₃沉淀和CO₂氣體，
故答案為：CO₃^2-與Al³⁺的水解反應(yīng)相互促進(jìn)從而生成Al（OH）₃沉淀和CO₂氣體；
（3）白色沉淀乙中一定含有BaCO₃、BaSO₄沉淀，
故答案為：BaCO₃、BaSO₄ ；
（4）①當(dāng)沉淀達(dá)到最大值時(shí)，再加入氫氧化鈉溶液后沉淀沒(méi)有立刻溶解，此時(shí)銨根離子與氫氧根離子反應(yīng)，說(shuō)明溶液中一定含有NH₄⁺，
故答案為：含有；   
②10mL原溶液中含有鋁離子的物質(zhì)的量為：0.1mol/L×0.01L=0.001mol，0.001mol鋁離子完全反應(yīng)消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量為0.003mol，根據(jù)圖象可知，鋁離子完全轉(zhuǎn)化成氫氧化鋁沉淀消耗氫氧化鈉溶液的體積為15mL，
則氫氧化鈉溶液的濃度為：$\frac{0.003mol}{0.015L}$=0.2mol/L，
故答案為：0.2；
 ③若在A溶液中改加10ml0.2mol．L^-1Ba（OH）₂溶液，含有氫氧化鋇的物質(zhì)的量為：0.2mol/L×0.01L=0.002mol，0.002mol氫氧化鋇溶液中含有0.004mol氫氧根離子和0.002mol鋇離子，
10mLA溶液中含有銨根離子的物質(zhì)的量為0.001mol，含有硫酸根離子和碳酸根離子的物質(zhì)的量分別為0.001mol，則向10mLA溶液中加入0.002mol氫氧化鋇溶液后生成沉淀為0.001mol氫氧化鋁和0.001mol硫酸鋇或碳酸鋇沉淀，生成沉淀的總物質(zhì)的量為0.002mol，
故答案為：0.002．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了無(wú)機(jī)推斷及常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)方法，題目難度中等，明確常見(jiàn)離子的性質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意掌握常見(jiàn)離子的經(jīng)驗(yàn)方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力．