Question

4．有一無色溶液100mL，其中可能含有Fe³⁺、Al³⁺、Na⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、NH₄⁺、K⁺、CO₃^2-、SO₄^2-等離子中的幾種，為分析其成分，取此溶液分別進行了四個實驗，其操作和有關現象如圖所示．
 
請回答下列問題：
（1）焰色反應是物理（填“物理”或“化學”）變化；實驗②中經過濾得到白色沉淀，該沉淀如何洗滌？取沉淀于過濾器的濾紙上，加入蒸餾水浸沒沉淀，待蒸餾水自然流下．
（2）原溶液中一定存在的離子有Al³⁺、Na⁺、Mg²⁺、SO₄^2-（寫化學式），可能存在的離子有K⁺．
（3）實驗③中產生的白色沉淀的成分可能是Mg（OH）₂、Al（OH）₃．
（4）若溶液中K⁺物質的量為0.04mol，則c（Na⁺）=0.6mol/L．

Answer 1

分析 溶液焰色反應呈黃色，說明溶液中含有Na+離子，溶液呈無色，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，由于溶液中沒有Ag+離子，則生成沉淀為BaSO4，溶液中含有SO42-離子，逐滴加入過量NaOH溶液有白色沉淀，則溶液中含有Mg2+離子，判斷一定無CO32-，圖象分析可知，實驗中生成白色沉淀的量與加入NaOH的量的先增大后減小，則說明溶液中含有Al3+離子，加入過氧化鈉產生的是無色無味的氣體，可以判定一定沒有NH4+，可以推斷一定含有Mg2+、Na+、Al3+，由于，Mg2+和 CO32- 不能共存，所以一定沒有 CO32-，不能判斷溶液中是否含有K+，據此進行解答．

解答 解：溶液焰色反應呈黃色，說明溶液中含有Na+離子，溶液呈無色，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，由于溶液中沒有Ag+離子，則生成沉淀為BaSO4，溶液中含有SO42-離子，逐滴加入過量NaOH溶液有白色沉淀，則溶液中含有Mg2+離子，判斷一定無CO32-，圖象分析可知，實驗中生成白色沉淀的量與加入NaOH的量的先增大后減小，則說明溶液中含有Al3+離子，加入過氧化鈉產生的是無色無味的氣體，可以判定一定沒有NH4+，可以推斷一定含有Mg2+、Na+、Al3+，由于，Mg2+和 CO32- 不能共存，所以一定沒有 CO32-，不能判斷溶液中是否含有K+，
（1）是某些金屬或它們的化合物在無色火焰中灼燒時使火焰呈現特征的顏色的反應，焰色反應是物理變化，它并未生成新物質，焰色反應是物質原子內部電子能級的改變，通俗的說是原子中的電子能量的變化，不涉及物質結構和化學性質的改變，實驗②中經過濾得到白色沉淀為硫酸鋇沉淀，沉淀洗滌方法是取沉淀于過濾器的濾紙上，加入蒸餾水浸沒沉淀，待蒸餾水自然流下，
故答案為：物理，取沉淀于過濾器的濾紙上，加入蒸餾水浸沒沉淀，待蒸餾水自然流下；
（2）原溶液中一定存在的離子有Al3+、Na+、Mg2+、SO42-，可能存在K+，
故答案為：Al3+、Na+、Mg2+、SO42-，K+；
（3）實驗③是過氧化鈉和水反應生成氫氧化鈉和氧氣，氫氧化鈉和鋁離子生成氫氧化鋁沉淀，和鎂離子生成氫氧化鎂沉淀，反應中產生的白色沉淀的成分可能是Mg（OH）2、Al（OH）3，
故答案為：Mg（OH）2、Al（OH）3；
（4）依據圖形變化可知，Mg2+物質的量為0.1mol，Al3+物質的量為0.1mol，SO42-離子物質的量等于硫酸鋇沉淀物質的量=$\frac{69.9g}{233g/mol}$=0.3mol，溶液體積為100ml，若溶液中K+物質的量為0.04mol，依據電荷守恒計算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，
故答案為：0.6mol/L．

點評 本題考查了離子性質、離子檢驗和離子反應現象的分析判斷，注意離子反應現象和溶液中離子物質的量的確定，圖象的分析計算，電荷守恒計算是解題關鍵，題目難度中等．