Question

【题目】某化学研究性学习小组对某无色水样的成分进行检验，已知该水样中只可能含有K+、Mg2+、Fe3+、Cu2+、Al3+、Ag+、Ca2+、CO32－、SO42－、Cl－中的若干种离子。该小组同学取100mL水样进行实验，向水样中先滴加硝酸钡溶液，再滴加1 mol/L的硝酸，实验过程中沉淀质量的变化情况如图所示：

（1）水样中一定含有的阴离子是___________，其物质的量浓度之比为________。

（2）写出BC段所表示反应的离子方程式：___________________。

（3）由B点到C点变化过程中消耗硝酸的体积为________。

（4）试根据实验结果推断K+是否存在___________？（填“是”或“否”）；若存在，K+的物质的量浓度c (K+)的范围是____________。（若K+不存在，则不必回答该问）

（5）设计简单实验验证原水样中可能存在的离子：_________（写出实验步骤、现象和结论）。

Answer 1

【答案】 SO42-、CO32- c(SO42-):c(CO32-)=1:2 BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O 40mL 是 c(K+)≥0.6mol/L 取少量水样于试管中，向试管中加入过量的硝酸钡溶液和稀硝酸，待沉淀完全且没有气泡生成后，向上层清液中滴加适量硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则原水样中含Cl-，若没有白色沉淀，则原水样中不含Cl-。

【解析】本题主要考查离子反应。

（1）无色溶液不含有有色离子Fe3+、Cu2+。向水样中滴加硝酸钡溶液生成沉淀，再滴加1 mol/L的硝酸，沉淀部分溶解，说明沉淀是碳酸钡和硫酸钡，所以水样中一定含有的阴离子是SO42-、CO32-，由图可知硫酸钡的质量是2.33g，相当于0.01mol，碳酸钡是(6.27-2.33)g=3.94g，相当于0.02mol，所以SO42-、CO32-的物质的量浓度之比为1:2。

（2）BC段所表示反应的离子方程式：BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O 。

（3）0.02mol碳酸钡消耗0.04mol硝酸，所以由B点到C点变化过程中消耗硝酸的体积为40mL。

（4）Mg2+、Al3+、Ag+因与CO32-发生反应而不能存在，所以剩余的唯一的阳离子K+一定存在；SO42-、CO32-所带负电荷的物质的量浓度为(0.01+0.02)mol ×2/0.1L=0.6mol/L，Cl-无法确定是否存在，所以K+的物质的量浓度c (K+)的范围是c(K+)≥0.6mol/L。

（5）设计简单实验验证原水样中可能存在的离子：取少量水样于试管中，向试管中加入过量的硝酸钡溶液和稀硝酸，待沉淀完全且没有气泡生成后，向上层清液中滴加适量硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则原水样中含Cl-；若没有白色沉淀，则原水样中不含Cl-。