今有一混合物的水溶液.只可能含有以下离子中的若干种:K+.NH4+.Cl-.Mg2+.Ba2+.CO32-.SO42-.为了确定溶液中所含离子及其物质的量浓度.某同学设计实验如下:取三份100mL上述水溶液进行如下实验:①第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生．②第二份加入足量NaOH溶液.加热.收集到气体896mL③第三份加入足量BaCl2溶液后.得干燥沉淀6.27g.� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

10．今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K⁺、NH₄⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，为了确定溶液中所含离子及其物质的量浓度，某同学设计实验如下：取三份100mL上述水溶液进行如下实验：
①第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生．
②第二份加入足量NaOH溶液，加热，收集到气体896mL（标准状况）
③第三份加入足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g．根据上述实验，请回答：
（1）溶液中肯定存在的离子是NH₄⁺、SO₄^2-、CO₃^2-、K⁺；哪些离子的浓度能确定，分别是NH₄⁺、0.4mol/L，SO₄^2-、0.1mol/L，CO₃^2-、0.2mol/L；
（2）肯定不存在的离子是Mg²⁺、Ba²⁺，理由是Mg²⁺、Ba²⁺与CO₃^2-，Ba²⁺与SO₄^2-不能共存；
（3）可能存在的离子是Cl^-，如何确定？先加过量Ba（NO₃）₂溶液，取上层清液，加酸化的AgNO₃溶液，若有白色沉淀说明有Cl^-，否则无Cl^-．

分析 ①第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生，说明可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
②第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.448L（标准状态下），证明一定含有NH₄⁺；生成的气体为氨气物质的量=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol；无沉淀生成，则溶液中一定不含Mg²⁺、Cu²⁺；
③第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g．证明原溶液中一定含有CO₃^2-、SO₄^2-，存在CO₃^2-、SO₄^2-，一定不存在Ba²⁺；
生成沉淀BaSO₄物质的量=$\frac{2.33g}{233g/mol}$═0.01mol；生成的沉淀BaCO₃物质的量=$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol；根据电荷守恒，存在K⁺，Cl^-不能确定，据此进行解答．

解答解：第一份：第一份加入AgNO₃，溶液有沉淀产生，说明溶液中可能存在：Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
第二份：加足量NaOH溶液加热后生成标准状况下0.896L气体为氨气，则溶液中一定含有NH₄⁺，且物质的量为：$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol；
第三份：根据题中信息可知2.33为硫酸钡，n（BaSO₄）=n（SO₄^2-）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$═0.01mol；生成的沉淀BaCO₃物质的量=$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol；因为一定含CO₃^2-所以不含Mg²⁺；再根据电荷守恒，正电荷为：n（+）=n（NH₄⁺）=0.04mol；n（-）=2n（CO₃^2-）+2n（SO₄^2-）=0.06mol，故一定有K⁺，至少0.02mol；
（1）根据分析可知肯定存在的离子是NH₄⁺、SO₄^2-、CO₃^2-、K⁺；能够确定浓度的离子为NH₄⁺、SO₄^2-、CO₃^2-，
NH₄⁺的物质的量是0.04mol，溶液体积是0.1L，所以c（NH₄⁺）=$\frac{0.04mol}{0.1L}$=0.4mol/L；SO₄^2-物质的量是0.01mol，则c（SO₄^2-）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L；CO₃^2-的物质的量是0.02mol，则c（CO₃^2-）=$\frac{0.02mol}{0.1L}$=0.2mol/L，
故答案为：NH₄⁺、SO₄^2-、CO₃^2-、K⁺；NH₄⁺、0.4mol/L，SO₄^2-、0.1mol/L，CO₃^2-、0.2mol/L；
（2）由于Mg²⁺、Ba²⁺与CO₃^2-，Ba²⁺与SO₄^2-发生反应生成沉淀，则溶液中一定不存在Mg²⁺、Ba²⁺，
故答案为：Mg²⁺、Ba²⁺；Mg²⁺、Ba²⁺与CO₃^2-，Ba²⁺与SO₄^2-不能共存；
（3）根据分析可知，无法确定是否含有氯离子，可先加过量Ba（NO₃）₂溶液，除去硫酸根离子，然后取上层清液，加酸化的AgNO₃溶液，若有白色沉淀说明有Cl^-，否则无Cl^-，
故答案为：Cl^-；先加过量Ba（NO₃）₂溶液，取上层清液，加酸化的AgNO₃溶液，若有白色沉淀说明有Cl^-，否则无Cl^-．

点评本题考查了常见离子的检验方法，题目难度中等，试题涉及到根据电荷守恒推断离子的存在，为易错点，注意熟练掌握常见离子的性质及检验方法，试题培养了学生的分析能力及逻辑推理能力．

练习册系列答案

1．ClO₂是一种广谱、高效的杀菌消毒剂，熔点为-59℃，沸点为11.0℃，不稳定，易溶于水．某研究小组在60℃时用硫铁矿还原氯酸钠制取并收集二氧化氯如图1．

（1）三颈烧瓶中加入NaClO₃溶液、浓H₂SO₄，通入空气，温度为60℃时，通过固体加料器缓慢匀速加入硫铁矿粉末．反应开始时烧瓶内发生反应的离子方程式如下，请配平：
15 ClO₃^-+1 FeS₂+14 H⁺=15 ClO₂+1 Fe³⁺+2 SO₄^2-+7 H₂O
（2）凝集装置B必须添加温度控制装置，应该是冰水浴装置．
（3）装置D的作用是检验ClO₂是否吸收完全．
（4）反应后在装置C中可得NaClO₂溶液．已知NaClO₂饱和溶液在温度低于38℃时析出晶体是NaClO₂•3H₂O，在温度高于38℃时析出晶体是NaClO₂．根据图2所示的NaClO₂的溶解度曲线，请补充从NaClO₂溶液中制得NaClO₂晶体的操作步骤：
①蒸发结晶；②趁热过滤；③洗涤；④干燥．
（5）用水吸收ClO₂可得到ClO₂溶液．为测定所得溶液中ClO₂的含量，进行了下列实验．
步骤1：准确量取ClO₂溶液10mL，稀释成100mL试样，量取V₁ mL试样加入到锥形瓶中．
步骤2：调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，静置片刻．
步骤3：加入淀粉指示剂，用c mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL．
（已知2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI）
①滴定过程中，至少须进行两次平行测定的原因是减小实验误差．
②原ClO₂溶液的浓度为$\frac{135C{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L（用含字母的代数式表示）．

18．肉桂酸是香料、化妆品、医药、浆料和感光树脂等的重要原料．实验室用如图1反应制取肉桂酸．

药品物理常数

	苯甲醛	乙酸酐	肉桂酸	乙酸
溶解度（25℃，g/100g水）	0.3	遇热水水解	0.04	互溶
沸点（℃）	179.6	138.6	300	118
相对分子质量	106	102	148	60

填空：
I．合成：反应装置如图2所示．向三颈烧瓶中先后加入研细的无水醋酸钠、4.8g苯甲醛和5.6g乙酸酐，振荡使之混合均匀．在150～170℃加热l小时，保持微沸状态．
（1）空气冷凝管的作用是使反应物冷凝回流．
（2）为了使温度便于控制，且受热均匀，该装置应采用的加热方法是空气浴（或油浴）．加热回流要控制反应呈微沸状态，如果剧烈沸腾，会导致肉桂酸产率降低，可能的原因是乙酸酐蒸出，反应物减少，平衡左移．
（3）不能用醋酸钠晶体（CH₃COONa•3H₂O）的原因是乙酸酐遇热水水解．
Ⅱ．粗品精制：将上述反应后得到的混合物趁热倒入圆底烧瓶中，进行下列操作：
[反应混合物]$→_{硫酸钠溶液}^{加入饱和}$ $→_{苯甲醛}^{蒸馏除去}$ $\stackrel{盐酸酸化}{→}$ $\stackrel{操作1}{→}$ $→_{干燥}^{过滤、洗涤}$[肉桂酸品体】
（4）加饱和Na₂CO₃溶液除了转化醋酸，还有一个目的是将肉桂酸转化为肉桂酸钠，溶解于水．
（5）操作I是冷却结晶；
（6）设计实验方案检验产品中是否含有苯甲醛取样，加入银氨溶液共热，若有银镜出现，说明含有苯甲醛，或加入用新制氢氧化铜悬浊液，若出现砖红色沉淀，说明含有苯甲醛．
（7）若最后得到纯净的肉桂酸5.0g．则该反应中的产率是75%（保留两位有效数字）．

5．

乙酸异戊脂是组成蜜蜂信息素质的成分之一，具有香蕉的香味，实验室制备乙酸异戊酯的反应装置示意图图1和有关数据如下：

$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$

+H₂O

	相对分子质量	密度/（g．cm^-3）	沸点/℃	水中溶解性
异戊醇	88	0.8123	131	微溶
乙醇	60	1.0492	118	溶
乙醇异戊酯	130	0.8670	142	难溶

实验步骤：
在A中加入4.4g的异戊醇，6.0g的乙酸、数滴浓硫酸和2～3片碎瓷片，开始缓慢加热A，回流50分钟，反应液冷至室温后，倒入分液漏斗中，分别用少量水，饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤，分出的产物加入少量无水硫酸镁固体，静置片刻，过滤除去硫酸镁固体，进行蒸馏纯化，收集140～143℃馏分，得乙酸异戊酯3.9g．回答下列问题：

（1）装置B的名称是：球形冷凝管
（2）在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是：洗掉大部分硫酸和醋酸；第二次水洗的主要目的是：洗掉碳酸氢钠
（3）在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后D（填标号），
A．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗上口倒出
B．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗下口放出
C．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从下口放出
D．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从上口放出
（4）本实验中加入过量乙酸的目的是：提高醇的转化率
（5）实验中加入少量无水硫酸镁的目的是：干燥乙酸异戊酯；
（6）在蒸馏操作中，如图2仪器选择及安装都正确的是：b（填标号）
（7）本实验的产率是：C
A．30% B．40% C．50% D．60%
（8）在进行蒸馏操作时，若从130℃开始收集馏分，产率偏高（填高或者低）原因是会收集少量的未反应的异戊醇．

15．超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层．科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO₂和N₂，其反应为：2NO+2CO$\stackrel{催化剂}{?}$2CO₂+N₂．为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
c（NO）（mol/L）	1.00×10^-3	4.50×10^-4	2.50×10^-4	1.50×10^-4	1.00×10^-4	1.00×10^-4
c（CO）（mol/L）	3.60×10^-3	3.05×10^-3	2.85×10^-3	2.75×10^-3	2.70×10^-3	2.70×10^-3

请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：
（1）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的△H＜0（填写“＞”、“＜”、“=”）．
（2）前2s内的平均反应速率v（N₂）=1.88×10^-4mol•L^-1•s^-1．
（3）在该温度下，反应的平衡常数K=5000．
（4）假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是C、D．
A．选用更有效的催化剂B．升高反应体系的温度
C．降低反应体系的温度D．缩小容器的体积
（5）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率．为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中．

实验编号	T（℃）	NO初始浓度（mol/L）	CO初始浓度（mol/L）	催化剂的比表面积（m²/g）
Ⅰ	280	1.20×10^-3	5.80×10^-3	82
Ⅱ				124
Ⅲ	350			124

请在上表空格中填入剩余的实验条件数据．

2．pH=3的醋酸和pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后溶液呈酸性，溶液中c（Na⁺）＜c（CH₃COO^-）．

19．在水溶液中能大量共存的一组离子是（　　）

	A．	K⁺、Na⁺、SO₄^2-、Mn²⁺		B．	Cl^-、S^2-、Fe²⁺、H⁺
	C．	Na⁺、Ba²⁺、Br^-、CO₃^2-		D．	Na⁺、H⁺、NO₃^-、HCO₃^-

20．对下列图象的描述中，正确的

（　　）

	A．	根据图①可判断正反应的△H＜0
	B．	图②可表示压强（p）对反应 2A（g）+2B（g）?3C（g）+D（s）的影响，P2 的压强大
	C．	图③可以表示的反应为 2A（g）+B（g）?C（g）△H＜0
	D．	图④表示一定条件下，在绝热、恒容的密闭体系中进行的反应：NO（g）+NO₂（g）?N₂O₃（g）△H＜0，t₁ 时刻达到平衡状态

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