Question

【題目】下列是某研究性學習小組對某無色水樣成分的檢測過程，已知該水樣中只可能含有K+ 、Mg2+、Fe3+、Cu2+、Al3+、Ag+、Ca2+、CO32-、SO42-、Cl-中的若干種離子，該小組同學取了100ml水樣進行實驗：向水樣中先滴加硝酸鋇溶液，再滴加1mol·L-1硝酸，實驗過程中沉淀質量與所加試劑量的關系變化如下圖所示：

（1）觀察知該水樣中一定不含有的陽離子是 ________

（2）水樣中一定含有的陰離子是________ 其相應的物質的量比為________

（3）試根據實驗結果推測K+是否存在_______（填“是”或“否”）若存在，其物質的量濃度的范圍是_________ mol·L-1（若不存在，則不必回答）

（4）設計簡單實驗驗證原水樣中可能存在的離子 _____________________________________________________（寫出實驗步驟、現象和結論）

Answer 1

【答案】 Fe3+、Cu2+ SO42- 、CO32- 1:2. 是 ≥0.6 取少量水樣于試管中，加入過量的硝酸鋇溶液和稀硝酸（或先加硝酸酸化再加過量的硝酸鋇溶液），待沉淀完全后，向上層清液中滴加硝酸銀溶液，（或過濾，取濾液加硝酸銀溶液）若產生白色沉淀，則原水樣中含Cl-，反之無Cl-。

【解析】該水樣為無色溶液，水樣Fe3+、Cu2+不存在，依據圖象分析加入硝酸鋇溶液生成沉淀，加入稀硝酸，沉淀部分溶解證明水樣中一定含有SO42-，CO32-，又因為Al3+與CO32-發生雙水解，CO32-與Ag+、Ca2+、Mg2+發生反應生成沉淀不能大量存在，所以Al3+、Ag+、Ca2+、Mg2+不存在；n（SO42-）==0.01mol，n（CO32-）=n（BaCO3）==0.02mol；n（SO42-）∶n（CO32-）=1∶2；原溶液中可能含有Cl-，依據電解質溶液中電荷守恒，陽離子K+一定存在；根據電荷守恒得到：0.01mol×2+0.02mol×2+n（Cl-）=n（K+）推知n（K+）≥0.06mol，則c（K+）≥0.06mol/L；

（1）由分析可知，觀察知該水樣為無色溶液，而含有Fe3+的溶液為棕黃色、Cu2+的溶液為藍色，則一定不含有的陽離子是Fe3+、Cu2+；

（2）水樣中一定含有的陰離子是SO42-，CO32-；其物質的量濃度之比為1：2；

（3）依據電解質溶液中電荷守恒，陽離子K+一定存在，由分析可知，K+物質的量濃度的范圍是≥0.06mol/L；

（4）可能存在的離子是Cl-，驗驗證原水樣中可能存在的離子的實驗設計為：取少量水樣與試管中，向試管中加入過量的硝酸鋇溶液和稀硝酸，待沉淀完全和無氣體生成后，向上層清液中滴加適量的硝酸銀溶液，若生成白色沉淀，則原水樣中 含有Cl-，若無白色沉淀生成，證明無Cl-存在。