Question

【題目】下列是某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)某無(wú)色水樣成分的檢測(cè)過(guò)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(xué)取了100ml水樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：向水樣中先滴加硝酸鋇溶液，再滴加1mol·L-1硝酸，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沉淀質(zhì)量與所加試劑量的關(guān)系變化如下圖所示：

（1）觀察知該水樣中一定不含有的陽(yáng)離子是 ________

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

（3）試根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)K+是否存在_______（填“是”或“否”）若存在，其物質(zhì)的量濃度的范圍是_________ mol·L-1（若不存在，則不必回答）

（4）設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證原水樣中可能存在的離子 _____________________________________________________（寫出實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象和結(jié)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(guò)量的硝酸鋇溶液和稀硝酸（或先加硝酸酸化再加過(guò)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(guò)濾，取濾液加硝酸銀溶液）若產(chǎn)生白色沉淀，則原水樣中含Cl-，反之無(wú)Cl-。

【解析】該水樣為無(wú)色溶液，水樣Fe3+、Cu2+不存在，依據(jù)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?yàn)?/span>Al3+與CO32-發(fā)生雙水解，CO32-與Ag+、Ca2+、Mg2+發(fā)生反應(yīng)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(jù)電解質(zhì)溶液中電荷守恒，陽(yáng)離子K+一定存在；根據(jù)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(wú)色溶液，而含有Fe3+的溶液為棕黃色、Cu2+的溶液為藍(lán)色，則一定不含有的陽(yáng)離子是Fe3+、Cu2+；

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

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

（4）可能存在的離子是Cl-，驗(yàn)驗(yàn)證原水樣中可能存在的離子的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為：取少量水樣與試管中，向試管中加入過(guò)量的硝酸鋇溶液和稀硝酸，待沉淀完全和無(wú)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(wú)白色沉淀生成，證明無(wú)Cl-存在。