Question

19．某無色溶液，由Na⁺、Ba²⁺、Al³⁺、Cl^-、AlO₂^-、MnO₄^-、CO₃^2-、SO₄^2-中的若干離子組成，將溶液平均分為兩份置于兩支試管：
①取其中一支試管，加入過量HCl．有氣體生成，并得到溶液；
②在①所得溶液中加入HNO₃酸化的AgNO₃，出現白色沉淀；
③取另一支試管，先加入過量的HCl酸化，再加入過量的NaHCO₃溶液，有氣體生成同時析出白色沉淀甲，甲的質量為3.9g；
④在③所得溶液中加入過量的Ba（OH）₂溶液，有白色沉淀乙析出．
根據上述實驗完成下列問題：
（1）溶液中一定不存在的離子是Ba²⁺，Al³⁺，MnO₄^-．
（2）一定存在的離子是Na⁺、AlO₂^-、CO₃^2-．
（3）判斷沉淀乙成分的方法是向沉淀中加入過量HCl，全部溶解沉淀為碳酸鋇，部分溶解沉淀為碳酸鋇與硫酸鋇的混合物．
（4）寫出有關反應的離子方程式
實驗①：CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O；AlO₂^-+4H⁺=Al³⁺+2H₂O．
（5）通過實驗③可知溶液中存在的離子為AlO₂^-，原溶液中該離子的物質的量為0.1mol．

Answer 1

分析 無色溶液中一定不含MnO₄^-；
①取適量試液，加入過量鹽酸，有氣體生成，并得到溶液，說明一定含CO₃^2-、CO₃^2-與Ba²⁺、Al³⁺反應產生沉淀，一定不含Ba²⁺，Al³⁺；
②在①所得溶液中加入HNO₃酸化的AgNO₃，出現白色沉淀，由于①中引入氯離子，故不能判斷此溶液中一定含有Cl^-；
③取另一支試管，先加入過量的HCl酸化，再加入過量的NaHCO₃溶液，有氣體生成同時析出白色沉淀甲，甲的質量為3.9g，說明溶液中一定含有AlO₂^-，沉淀甲為氫氧化鋁，且物質的量為0.05mol；
④在③所得溶液中加入過量的Ba（OH）₂溶液，有白色沉淀乙析出，氫氧化鋇和過量的碳酸氫鈉溶液反應生成碳酸鋇沉淀，或者與原溶液中的硫酸根生成硫酸鋇沉淀，依據電中性原則得出，溶液中一定含有：Na⁺，據此解答即可．

解答 解：無色溶液中一定不含MnO₄^-；
①取適量試液，加入過量鹽酸，有氣體生成，并得到溶液，說明一定含CO₃^2-、CO₃^2-與Ba²⁺、Al³⁺反應產生沉淀，一定不含Ba²⁺，Al³⁺；
②在①所得溶液中加入HNO₃酸化的AgNO₃，出現白色沉淀，由于①中引入氯離子，故不能判斷此溶液中一定含有Cl^-；
③取另一支試管，先加入過量的HCl酸化，再加入過量的NaHCO₃溶液，有氣體生成同時析出白色沉淀甲，甲的質量為3.9g，說明溶液中一定含有AlO₂^-，沉淀甲為氫氧化鋁，且物質的量為0.05mol；
④在③所得溶液中加入過量的Ba（OH）₂溶液，有白色沉淀乙析出，氫氧化鋇和過量的碳酸氫鈉溶液反應生成碳酸鋇沉淀，或者與原溶液中的硫酸根生成硫酸鋇沉淀，依據電中性原則得出，溶液中一定含有：Na⁺，
（1）溶液中一定不存在的離子是：Ba²⁺，Al³⁺，MnO₄^-，
故答案為：Ba²⁺，Al³⁺，MnO₄^-；
（2）依據分析可知：一定存在的是：Na⁺、AlO₂^-、CO₃^2-，
故答案為：Na⁺、AlO₂^-、CO₃^2-；
（3）向沉淀中加入過量HCl，全部溶解沉淀為碳酸鋇，部分溶解沉淀為碳酸鋇與硫酸鋇的混合物，
故答案為：向沉淀中加入過量HCl，全部溶解沉淀為碳酸鋇，部分溶解沉淀為碳酸鋇與硫酸鋇的混合物；
（4）碳酸根與氫離子反應生成二氧化碳氣體與水，偏鋁酸根與氫氣反應生成鋁離子和水，離子反應方程式為：CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O，AlO₂^-+4H⁺=Al³⁺+2H₂O，
故答案為：CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O；AlO₂^-+4H⁺=Al³⁺+2H₂O；
（5）依據分析可知：溶液中一定含有AlO₂^-，3.9g氫氧化鋁的物質的量為：$\frac{3.9g}{78g/mol}$=0.05mol，則原溶液中每份含AlO₂^-物質的量為0.05mol，則原溶液中含AlO₂^-物質的量0.1mol，
故答案為：AlO₂^-；0.1mol．

點評 本題考查了物質檢驗，離子反應的性質應用，反應現象的分析判斷，注意加入過量試劑的作用，題目難度中等．