Question

【題目】某溶液只可能含有K＋、Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、Ba2＋、NH4+、Cl－、CO32-、SO42-中的若干種離子。某同學取100 mL的溶液分成兩等份進行如下實驗：

①第一份加過量的氫氧化鈉溶液后加熱，收集到0.05 mol有刺激性氣味的氣體，同時得到澄清溶液甲。

②向溶液甲中通入過量的二氧化碳氣體，生成白色沉淀，沉淀經過濾，洗滌灼燒后，得到1.02 g固體。

③第二份加足量的氯化鋇溶液后，生成白色沉淀，加入足量鹽酸，沉淀并不溶解，過濾沉淀，充分洗滌，干燥，得到11.65 g固體。

（1）在原溶液中一定存在的離子有_________________________________；一定不存在的離子有_____________________；不能確定是否存在的離子有___________。

（2）為了確定不能確定的離子是否存在，可以采取的方法為__________________________________。

（3）由操作②確定的離子在溶液中的濃度為___________。

Answer 1

【答案】NH4+、Al3+、SO42-、Cl- Fe3+、Mg2+、Ba2+、CO32- K+ 用潔凈的鉑絲蘸取少量試樣，并在煤氣燈外焰上灼燒，并透過藍色鈷玻璃觀察火焰顏色，若火焰為紫色，則證明溶液中含有K+ c(Al3+)=0.4mol/L

【解析】

本題主要考查離子共存與離子反應及其相關計算。溶液和過量NaOH溶液加熱產生的氣體只能是氨氣，可以和過量的氫氧化鈉反應生成的沉淀可以是氫氧化鐵、氫氧化鎂，氫氧化鋁可以和過量的氫氧化鈉之間反應；向偏鋁酸鈉中通過量的二氧化碳可以得到氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁灼燒可以得到氧化鋁，根據鋁元素守恒可以計算鋁離子的量，在溶液中，鋁離子和碳酸根離子因為雙水解不共存；硫酸根離子可以和鋇離子之間反應生成硫酸鋇沉淀，是一種不溶于鹽酸的白色沉淀，根據沉淀的量，并結合發生的反應來計算硫酸根離子的量，再根據溶液中電荷守恒判斷其它離子即可。

①第一份加過量NaOH溶液后加熱，收集到0.05mol氣體，即為氨氣，一定含有NH4+，NH3物質的量為0.05mol，NH4+濃度為：=1mol/L，無沉淀生成，則一定不含有Fe3+、Mg2+；
②向甲溶液中通入過量CO2，生成白色沉淀，即為氫氧化鋁，則原溶液中一定有Al3+，一定不含有碳酸根離子，鋁離子和過量的氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉溶液，溶液中通入過量CO2，生成白色沉淀，即為氫氧化鋁，氫氧化鋁沉淀經過濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體即為氧化鋁，根據鋁元素守恒，得到鋁離子的物質的量是，Al3+濃度為：；
③第二份加足量BaCl2溶液后，生成白色沉淀，則一定含有硫酸根離子，原溶液中一定無鋇離子，沉淀經足量鹽酸洗滌、干燥后，得到11.65g固體，即硫酸鋇的質量是11.65g，硫酸鋇物質的量為：，根據原子守恒，所以硫酸根離子的物質的量是0.05mol，硫酸根濃度為：，
綜上分析可知，一定含有的離子是：NH4+、Al3+、SO42-，其濃度分別是：1mol/L、0.4mol/L、1mol/L，一定不含Fe3+、Mg2+、Ba2+、CO32-，根據電荷守恒，溶液中一定存在Cl-，無法確定是否存在K+。

（1）由上述分析可知，溶液中一定存在的離子為：NH4+、Al3+、SO42-、Cl-；一定不存在的離子為Fe3+、Mg2+、Ba2+、CO32-；無法確定是否存在K+；

（2）對于K+的檢驗，常采用焰色反應，其操作方法為：用潔凈的鉑絲蘸取少量試樣，并在煤氣燈外焰上灼燒，并透過藍色鈷玻璃觀察火焰顏色，若火焰為紫色，則證明溶液中含有K+；

（3）通過上述分析可知，由操作②確定的Al3+在溶液中的濃度為0.4mol/L。