Question

【题目】某溶液只可能含有K＋、Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、Ba2＋、NH4+、Cl－、CO32-、SO42-中的若干种离子。某同学取100 mL的溶液分成两等份进行如下实验：

①第一份加过量的氢氧化钠溶液后加热，收集到0.05 mol有刺激性气味的气体，同时得到澄清溶液甲。

②向溶液甲中通入过量的二氧化碳气体，生成白色沉淀，沉淀经过滤，洗涤灼烧后，得到1.02 g固体。

③第二份加足量的氯化钡溶液后，生成白色沉淀，加入足量盐酸，沉淀并不溶解，过滤沉淀，充分洗涤，干燥，得到11.65 g固体。

（1）在原溶液中一定存在的离子有_________________________________；一定不存在的离子有_____________________；不能确定是否存在的离子有___________。

（2）为了确定不能确定的离子是否存在，可以采取的方法为__________________________________。

（3）由操作②确定的离子在溶液中的浓度为___________。

Answer 1

【答案】NH4+、Al3+、SO42-、Cl- Fe3+、Mg2+、Ba2+、CO32- K+ 用洁净的铂丝蘸取少量试样，并在煤气灯外焰上灼烧，并透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色，若火焰为紫色，则证明溶液中含有K+ c(Al3+)=0.4mol/L

【解析】

本题主要考查离子共存与离子反应及其相关计算。溶液和过量NaOH溶液加热产生的气体只能是氨气，可以和过量的氢氧化钠反应生成的沉淀可以是氢氧化铁、氢氧化镁，氢氧化铝可以和过量的氢氧化钠之间反应；向偏铝酸钠中通过量的二氧化碳可以得到氢氧化铝沉淀，氢氧化铝灼烧可以得到氧化铝，根据铝元素守恒可以计算铝离子的量，在溶液中，铝离子和碳酸根离子因为双水解不共存；硫酸根离子可以和钡离子之间反应生成硫酸钡沉淀，是一种不溶于盐酸的白色沉淀，根据沉淀的量，并结合发生的反应来计算硫酸根离子的量，再根据溶液中电荷守恒判断其它离子即可。

①第一份加过量NaOH溶液后加热，收集到0.05mol气体，即为氨气，一定含有NH4+，NH3物质的量为0.05mol，NH4+浓度为：=1mol/L，无沉淀生成，则一定不含有Fe3+、Mg2+；
②向甲溶液中通入过量CO2，生成白色沉淀，即为氢氧化铝，则原溶液中一定有Al3+，一定不含有碳酸根离子，铝离子和过量的氢氧化钠反应生成偏铝酸钠溶液，溶液中通入过量CO2，生成白色沉淀，即为氢氧化铝，氢氧化铝沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02g固体即为氧化铝，根据铝元素守恒，得到铝离子的物质的量是，Al3+浓度为：；
③第二份加足量BaCl2溶液后，生成白色沉淀，则一定含有硫酸根离子，原溶液中一定无钡离子，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，得到11.65g固体，即硫酸钡的质量是11.65g，硫酸钡物质的量为：，根据原子守恒，所以硫酸根离子的物质的量是0.05mol，硫酸根浓度为：，
综上分析可知，一定含有的离子是：NH4+、Al3+、SO42-，其浓度分别是：1mol/L、0.4mol/L、1mol/L，一定不含Fe3+、Mg2+、Ba2+、CO32-，根据电荷守恒，溶液中一定存在Cl-，无法确定是否存在K+。

（1）由上述分析可知，溶液中一定存在的离子为：NH4+、Al3+、SO42-、Cl-；一定不存在的离子为Fe3+、Mg2+、Ba2+、CO32-；无法确定是否存在K+；

（2）对于K+的检验，常采用焰色反应，其操作方法为：用洁净的铂丝蘸取少量试样，并在煤气灯外焰上灼烧，并透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色，若火焰为紫色，则证明溶液中含有K+；

（3）通过上述分析可知，由操作②确定的Al3+在溶液中的浓度为0.4mol/L。