Question

17．為檢驗(yàn)溶液中是否含有Cl^-，常采用向溶液中先加HNO₃，再加AgNO₃溶液的實(shí)驗(yàn)方案，若有白色沉淀生成，則證明有Cl^-．對(duì)此結(jié)論，有人提出了質(zhì)疑，設(shè)計(jì)了如表探究性實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)一：向Na₂SO₄溶液中滴加AgNO₃溶液

編號(hào)	Na2SO4溶液		AgNO3溶液		現(xiàn)象
	體積/mL	濃度/（mol•L-1）	體積	濃度/（mol•L-1）
①	1	1	3滴	2	出現(xiàn)大量白色沉淀
②	1	1	3滴	0.5	出現(xiàn)少量白色沉淀
③	1	1	3滴	0.1	有些許渾濁
④	1	1	3滴	0.01	無(wú)明顯變化

（1）實(shí)驗(yàn)一中產(chǎn)生沉淀的離子方程式為2Ag⁺+SO₄^2-═Ag₂SO₄↓．
（2）學(xué)生設(shè)計(jì)了如表表格，對(duì)實(shí)驗(yàn)一內(nèi)容進(jìn)行理論計(jì)算，請(qǐng)幫他完成表格．（表中不要留空格）．

編號(hào)	AgNO3濃度/（mol•L-）	稀釋后Ag+濃度/（mol•L-1）	混合溶液中SO42-的最小理論檢出濃度/（mol•L-1）
①	2	0.2	0.0003
②	0.5		0.0048
③	0.1	0.01	0.12
④	0.01	0.001

25℃時(shí)Ksp（Ag₂SO₄）=1.2×10^-5，分析上面數(shù)據(jù)，若向l mL某溶液中加入3滴0.1mol•L^-1 AgNO₃溶液，判斷下列說(shuō)法正確的是AD（填字母序號(hào)）．
A．混合液中c（SO₄^2-）=0.1 mol•L^-1 時(shí)不會(huì)產(chǎn)生Ag₂SO₄沉淀
B．混合液中c（SO₄^2-）=1 mol•L^-1 時(shí)不會(huì)產(chǎn)生Ag₂SO₄沉淀
C．無(wú)論SO₄^2-濃度大小都會(huì)產(chǎn)生Ag₂SO₄沉淀
D．若使用0.01 mol•L^-1 AgNO₃溶液，可基本排除SO₄^2-對(duì)Cl^-檢驗(yàn)構(gòu)成的干擾
（3）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)一的基礎(chǔ)上繼續(xù)設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)二：

編號(hào)	AgNO3濃度/（mol•L-1）	現(xiàn)象	向沉淀中滴加硝酸后的現(xiàn)象
①	2	出現(xiàn)大量白色沉淀	滴加稀硝酸，沉淀大量溶解；改加濃硝酸，沉淀較快消失
②	0.5	出現(xiàn)少量白色沉淀	滴加稀硝酸，沉淀基本消失

已知：H₂SO₄=H⁺+HSO₄^-、HSO₄^-═H⁺+SO₄^2-；對(duì)于Ag₂SO₄溶于硝酸的原因提出了如下假設(shè)，請(qǐng)完成假設(shè)一．
假設(shè)一：H⁺對(duì)Ag₂SO₄起溶解作用．
假設(shè)二：NO₃^-對(duì)Ag₂SO₄溶解起作用．
（4）從下列限選試劑中選擇適當(dāng)試劑并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，分別驗(yàn)證假設(shè)一和假設(shè)二是否成立．請(qǐng)補(bǔ)齊實(shí)驗(yàn)方案（限選試劑：Ag₂SO₄固體、濃HNO₃、NaNO₃飽和溶液、CaSO₄固體）．
①取少量CaSO₄固體于試管中，加入一定量濃HNO₃，充分振蕩．若沉淀溶解，說(shuō)明假設(shè)一成立．
②取少量Ag₂SO₄固體于試管中，加入一定量NaNO₃飽和溶液，充分振蕩．若沉淀溶解，說(shuō)明假設(shè)二成立說(shuō)明假設(shè)二成立．
（5）通過(guò)（4）的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)假設(shè)一成立，請(qǐng)用平衡理論解釋Ag₂SO₄溶解的原因Ag₂SO₄固體在水中存在平衡：Ag₂SO₄（s）?2Ag⁺（aq）+SO₄^2-（aq），H⁺與SO₄^2-結(jié)合生成HSO₄^-，SO₄^2-濃度降低，平衡正向移動(dòng)，Ag₂SO₄不斷溶解．
結(jié)論：該同學(xué)組通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，考慮到Ag⁺對(duì)Cl^-檢驗(yàn)的靈敏度較高，通常情況下，實(shí)驗(yàn)室配制的用來(lái)檢驗(yàn)Cl^-的AgNO₃濃度一般較小，所以SO₄^2-對(duì)Cl^-檢驗(yàn)的干擾是完全可以排除的．

Answer 1

分析 （1）向Na₂SO₄溶液中滴加AgNO₃溶液，出現(xiàn)白色沉淀，說(shuō)明生成硫酸銀，據(jù)此書(shū)寫(xiě)離子反應(yīng)方程式；
（2）依據(jù)表格得知四次實(shí)驗(yàn)中AgNO₃濃度/（mol•L^-1）依次減小，對(duì)比稀釋后Ag⁺濃度/（mol•L^-1），應(yīng)為稀釋10倍，依據(jù)Ksp（Ag₂SO₄）=1.2×10^-5，填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)④中混合液中SO₄^2-的最小理論檢出濃度/（mol•L^-1）；依據(jù)溶度積常數(shù)判斷是否產(chǎn)生沉淀；
（3）硝酸中存在氫離子和硝酸根，從這兩種離子對(duì)銀離子的影響假設(shè)即可；
（4）若稀硝酸能溶解硫酸該固體，則說(shuō)明假設(shè)一成立；若硝酸鈉能使硫酸銀溶解，說(shuō)明假設(shè)二成立，據(jù)此解答即可；
（5）Ag₂SO₄固體在水中存在平衡：Ag₂SO₄（s）?2Ag⁺（aq）+SO₄^2-（aq），加入氫離子，氫離子與硫酸根結(jié)合，據(jù)此判斷即可．

解答 解：（1）硫酸銀為微溶于水的白色沉淀，故硫酸鈉中滴入硝酸銀生成白色沉淀的離子反應(yīng)方程式為：2Ag⁺+SO₄^2-═Ag₂SO₄↓，
故答案為：2Ag⁺+SO₄^2-═Ag₂SO₄↓；
（2）對(duì)比實(shí)驗(yàn)①③得知，應(yīng)為稀釋10倍，故②中銀離子濃度為：0.5÷10=0.05mol/L； ④中稀釋后硝酸銀濃度為0.001mol/L；由于25℃時(shí)Ksp（Ag₂SO₄）=1.2×10^-5，故混合液中SO₄^2-的最小理論檢出濃度/（mol•L^-1）=$\frac{{K}_{SP}（A{g}_{2}S{O}_{4}）}{{c}^{2}（A{g}^{+}）}$=$\frac{1.2×1{0}^{-5}}{（1×1{0}^{-3}）^{2}}$=12；
向l mL某溶液中加入3滴0.1mol/L AgNO₃溶液；
A．依據(jù)實(shí)驗(yàn)③得出此種銀離子濃度下，當(dāng)c（SO₄^2-）＞0.12mol/L時(shí)才產(chǎn)生Ag₂SO₄沉淀，故A正確；
B．混合液中c（SO₄^2-）=1mol/L時(shí)會(huì)產(chǎn)生Ag₂SO₄沉淀，故B錯(cuò)誤；
C．依據(jù)AB可知，硫酸根離子達(dá)到一定程度，會(huì)產(chǎn)生硫酸銀沉淀，故C錯(cuò)誤；
D．由此實(shí)驗(yàn)得出若使用0.01mol/L AgNO₃溶液，可基本排除SO₄^2-對(duì)Cl^-檢驗(yàn)構(gòu)成的干擾，故D正確，符合要求的為AD，
故答案為：0.05；12；AD；
（3）硝酸只能電離出氫離子和硝酸根，結(jié)合題意假設(shè)二為：NO₃^-對(duì)Ag₂SO₄溶解起作用，據(jù)此得出：假設(shè)一：H⁺對(duì)Ag₂SO₄溶解起作用，
故答案為：H⁺對(duì)Ag₂SO₄溶解起作用；
（4）結(jié)合所給的試劑，若硝酸鈉能使硫酸銀溶解，說(shuō)明假設(shè)二成立，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為：取少量Ag₂SO₄固體于試管中，加入一定量NaNO₃飽和溶液，充分振蕩．若沉淀溶解，說(shuō)明假設(shè)二成立，
故答案為：取少量Ag₂SO₄固體于試管中，加入一定量NaNO₃飽和溶液，充分振蕩．若沉淀溶解，說(shuō)明假設(shè)二成立；
（5）Ag₂SO₄固體在水中存在平衡：Ag₂SO₄（s）?2Ag⁺（aq）+SO₄^2-（aq），H⁺與SO₄^2-結(jié)合生成HSO₄^-，SO₄^2-濃度降低，平衡正向移動(dòng)，Ag₂SO₄不斷溶解，
故答案為：Ag₂SO₄固體在水中存在平衡：Ag₂SO₄（s）?2Ag⁺（aq）+SO₄^2-（aq），H⁺與SO₄^2-結(jié)合生成HSO₄^-，SO₄^2-濃度降低，平衡正向移動(dòng)，Ag₂SO₄不斷溶解．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查的是沉淀溶度積常數(shù)的應(yīng)用，涉及離子反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)等，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．