Question

9．學校化學研究小組對某溶液進行檢測分析，該無色溶液中可能含有NH₄⁺、K⁺、Al³⁺、HCO₃^-、C1^-、MnO₄^-、SO₄^2-等離子中的幾種離子．

①經實驗可知溶液明顯呈酸性．
②取1OmL該溶液于試管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后過濾得到0.03mol白色沉淀甲，向濾液中加人AgNO₃溶液未見沉淀產生．
③另取少量該溶液于試管中，滴加NaOH溶液產生白色沉淀乙，當沉淀增加到一定量后開始產生氣體丙，最后沉淀完全溶解．
（1）寫出氣體丙的電子式_．
（2）該溶液中一定不含有：HCO₃^-、Cl^-、MnO₄^-（填離子的化學式）離子，一定含有的離子有NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-（同上）．
（3）不存在的離子中，有一種離子在酸性環境中與S0₂反應，請寫出該反應的離子方程式：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺．
（4）檢驗該試液中可能含有的離子的具體操作為用潔凈的鉑絲蘸取該溶液在無色火焰上灼燒，透過藍色的鈷玻璃觀察，若火焰呈紫色，證明有K⁺
（5）為確定上述溶液中所含的各種離子的物質的量，取lOOmL上述溶液并向其中加入Na₂O₂固體，產生的沉淀和氣體與所加Na₂O₂固體物質的量的關系曲線如圖．該lOOnL溶液中可能存在的離子的物質的量為0.1Mol．

Answer 1

分析 溶液無色，說明不含MnO₄^-；
①經實驗可知溶液明顯呈酸性，可為強酸弱堿鹽，則一定不存在水解呈堿性的HCO₃^-離子；
②取10mL該溶液于試管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后過濾得到0.03mol白色沉淀甲，向濾液中加入AgNO₃溶液未見沉淀產生，說明含有SO₄^2-，不含有Cl^-，甲為BaSO₄；
③另取少量該溶液于試管中，滴加NaOH溶液產生白色沉淀乙，當沉淀增加到一定量后開始產生氣體丙，最后沉淀完全溶解，說明含有NH₄⁺、Al³⁺，乙為Al（OH）₃，丙為NH₃，
K⁺應通過焰色反應檢驗，
根據過氧化鈉的量結合圖象判斷含有的離子的物質的量．

解答 解：溶液無色，說明不含MnO₄^-；
①經實驗可知溶液明顯呈酸性，可為強酸弱堿鹽，則一定不存在水解呈堿性的HCO₃^-離子；
②取10mL該溶液于試管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后過濾得到0.03mol白色沉淀甲，向濾液中加入AgNO₃溶液未見沉淀產生，說明含有SO₄^2-，不含有Cl^-，甲為BaSO₄；
③另取少量該溶液于試管中，滴加NaOH溶液產生白色沉淀乙，當沉淀增加到一定量后開始產生氣體丙，最后沉淀完全溶解，說明含有NH₄⁺、Al³⁺，乙為Al（OH）₃，丙為NH₃，
（1）由以上分析可知丙為NH₃，電子式為，故答案為：；
（2）由以上分析可知一定含有的離子為NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-，一定不含有的離子為MnO₄^-、HCO₃^-、Cl^-，
故答案為：MnO₄^-、HCO₃^-、Cl^-；NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；
（3）能與二氧化硫反應的離子應具有強氧化性，應為MnO₄^-，反應的離子方程式為2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺；
（4）K⁺應通過焰色反應檢驗，實驗方法是用潔凈的鉑絲蘸取試樣在無色火焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃，觀察火焰顏色，若紫色，則含有K⁺，
故答案為：用潔凈的鉑絲蘸取該溶液在無色火焰上灼燒，透過藍色的鈷玻璃觀察，若火焰呈紫色，證明有K⁺；
（5）2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，根據圖象可知當加入Na₂O₂0.15mol時，Al³⁺完全沉淀，則生成的n（NaOH）=0.3mol，則n（Al³⁺）=0.1mol，
NH₄⁺完全生成NH₃時消耗的Na₂O₂為0.1mol，則n（NH₄⁺）=0.2mol，
由實驗②可知10mL溶液中含有SO₄^2-0.03mol，則100mL溶液中含有SO₄^2-0.3mol，
根據溶液電荷守恒可知：3n（Al³⁺）+n（K⁺）+n（NH₄⁺）=2n（SO₄^2-），
則n（K⁺）=2×0.3mol-3×0.1mol-0.2mol=0.1mol，
故答案為：0.1．

點評 本題考查未知物的判斷以及含量的測定，題目難度較大，注意根據實驗現象判斷可能含有的離子，把握溶液電荷守恒的運用，側重于考查學生的分析能力和計算能力．