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(2012?浙江模拟)学校化学研究小组对某溶液进行检测分析,该无色溶液中可能含有NH4+、K+、Al3+、HCO3-、Cl-、MnO4-、SO42-等离子中的几种离子.
①经实验可知溶液明显呈酸性.
②取10mL该溶液于试管中滴加Ba(NO32溶液,加稀硝酸酸化后过滤得到0.03mol白色沉淀甲,向滤液中加入AgNO3溶液未见沉淀产生.
③另取少量该溶液于试管中,滴加NaOH溶液产生白色沉淀乙,当沉淀增加到一定量后开始产生气体丙,最后沉淀完全溶解.
(1)写出气体丙的电子式
,空间构型为
三角锥型
三角锥型

(2)该溶液中一定不含有:
MnO4-、HCO3-、Cl-
MnO4-、HCO3-、Cl-
(填离子的化学式)离子,一定含有的离子有
NH4+、Al3+、SO42-
NH4+、Al3+、SO42-
(填离子的化学式).
(3)在这些不存在的离子中,有一种离子在酸性环境中与SO2反应,试写出该反应的离子方程式:
2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+
2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+

(4)请设计实验方案,检验该试液中是否存在可能含有的离子
焰色反应,用洁净的铂丝蘸取试样在无色火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃,观察火焰颜色,若紫色,则含有K+
焰色反应,用洁净的铂丝蘸取试样在无色火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃,观察火焰颜色,若紫色,则含有K+

(5)为确定上述溶液中所含的各种离子的物质的量,取100mL上述溶液并向其中加入Na2O2固体,产生的沉淀和气体与所加Na2O2固体物质的量的关系曲线如图:该溶液中可能存在的离子的物质的量为
0.1
0.1
mol.
分析:溶液无色,说明不含MnO4-
①经实验可知溶液明显呈酸性,可为强酸弱碱盐,则一定不存在水解呈碱性的HCO3-离子;
②取10mL该溶液于试管中滴加Ba(NO32溶液,加稀硝酸酸化后过滤得到0.03mol白色沉淀甲,向滤液中加入AgNO3溶液未见沉淀产生,说明含有SO42-,不含有Cl-,甲为BaSO4
③另取少量该溶液于试管中,滴加NaOH溶液产生白色沉淀乙,当沉淀增加到一定量后开始产生气体丙,最后沉淀完全溶解,说明含有NH4+、Al3+,乙为Al(OH)3,丙为NH3
K+应通过焰色反应检验,
根据过氧化钠的量结合图象判断含有的离子的物质的量.
解答:解:溶液无色,说明不含MnO4-
①经实验可知溶液明显呈酸性,可为强酸弱碱盐,则一定不存在水解呈碱性的HCO3-离子;
②取10mL该溶液于试管中滴加Ba(NO32溶液,加稀硝酸酸化后过滤得到0.03mol白色沉淀甲,向滤液中加入AgNO3溶液未见沉淀产生,说明含有SO42-,不含有Cl-,甲为BaSO4
③另取少量该溶液于试管中,滴加NaOH溶液产生白色沉淀乙,当沉淀增加到一定量后开始产生气体丙,最后沉淀完全溶解,说明含有NH4+、Al3+,乙为Al(OH)3,丙为NH3
(1)由以上分析可知丙为NH3,电子式为,空间构型为三角锥形,故答案为:;三角锥型;
(2)由以上分析可知一定含有的离子为NH4+、Al3+、SO42-,一定不含有的离子为MnO4-、HCO3-、Cl-,故答案为:MnO4-、HCO3-、Cl-;NH4+、Al3+、SO42-
(3)能与二氧化硫反应的离子应具有强氧化性,应为MnO4-,反应的离子方程式为2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+,故答案为:2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+
(4)K+应通过焰色反应检验,实验方法是用洁净的铂丝蘸取试样在无色火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃,观察火焰颜色,若紫色,则含有K+
故答案为:焰色反应,用洁净的铂丝蘸取试样在无色火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃,观察火焰颜色,若紫色,则含有K+
(5)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,根据图象可知当加入Na2O20.15mol时,Al3+完全沉淀,则生成的n(NaOH)=0.3mol,则n(Al3+)=0.1mol,
NH4+完全生成NH3时消耗的Na2O2为0.1mol,则n(NH4+)=0.2mol,
由实验②可知10mL溶液中含有SO42-0.03mol,则100mL溶液中含有SO42-0.3mol,
根据溶液电荷守恒可知:3n(Al3+)+n(K+)+n(NH4+)=2n(SO42-),
则n(K+)=2×0.3mol-3×0.1mol-0.2mol=0.1mol,
故答案为:0.1.
点评:本题考查未知物的判断以及含量的测定,题目难度较大,注意根据实验现象判断可能含有的离子,把握溶液电荷守恒的运用.
练习册系列答案
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已知:Ksp(Ag2SO4)=1.20×10-5
请回答下列问题:
(1)该酸雨中肯定存在的离子有
SO42-、NO3-、NH4+
SO42-、NO3-、NH4+
;肯定不存在的离子有
SO32-、NO2-
SO32-、NO2-
,说明其不存在的理由:
SO32-具有较强的还原性,酸性条件下,与NO3-不能共存;若有NO2-,能使酸性KMnO4
溶液褪色
SO32-具有较强的还原性,酸性条件下,与NO3-不能共存;若有NO2-,能使酸性KMnO4
溶液褪色

(2)写出试液中滴加淀粉KI溶液所发生反应的离子方程式:
6I-+2NO3-+8H+=3I2+2NO↑+4H2O
6I-+2NO3-+8H+=3I2+2NO↑+4H2O

(3)设计实验方案,检验该试液中是否存在Cl-
取少量试液,滴加足量的Ba(NO32溶液,静置;取上层清液,滴加硝酸酸化的AgNO3
溶液,若有白色沉淀产生,则存在Cl-
取少量试液,滴加足量的Ba(NO32溶液,静置;取上层清液,滴加硝酸酸化的AgNO3
溶液,若有白色沉淀产生,则存在Cl-

(4)该研究小组为了探究NO参与的硫酸型酸雨的形成,在烧瓶中充入含有少量NO的SO2气体,慢慢通入O2,该过程中发生的化学反应有
2NO+O2=2NO2
2NO+O2=2NO2
NO2+SO2=SO3+NO
NO2+SO2=SO3+NO
,再喷射适量蒸馏水即得硫酸型酸雨.说明NO的作用:
催化剂
催化剂

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