题目内容

【题目】由几种离子化合物组成的混合物，含有以下离子中的若干种：K+、NH4+、Mg2+、Cu2+、Ba2+、C1—、SO42—、CO32-。将该混合物溶于水后得无色澄清溶液，现分别取3份100mL该溶液进行如下实验：

实验序号

实验内容

实验结果

a

加AgNO3溶液

有白色沉淀生成

b

加足量NaOH溶液并加热

收集到气体1．12L（已折算成标准状况下的体积）

c

加足量BaC12溶液时，对所得沉淀进行洗涤、干燥、称量；再向沉淀中加足量稀盐酸，然后干燥、称量

第一次称量读数为6．27g，第二次称量读数为2．33g

试回答下列问题：

（1）该混合物中一定不存在的离子是 。

（2）试写出实验b发生反应的离子方程式 。

（3）溶液中一定存在的阴离子及其物质的量浓度（可不填满）：

阴离子符号

物质的量浓度（mol·L—1）

（4）判断混合物中是否存在K+，如果不存在，请说明理由，如果存在，请求出C（K+）的取值范围？ 。

（5）Ba2＋是一种重金属离子，某环境监测小组欲利用Na2S2O3、KI、K2Cr2O7等试剂测定某工厂废水中Ba2+的浓度。取废水50．00mL，控制适当的酸度加入足量的K2Cr2O7溶液，得BaCrO4沉淀；沉淀经洗涤、过滤后，用适量的稀盐酸溶解，此时CrO42－全部转化为Cr2O72－；再加过量KI溶液反应，反应液中再滴加0．100 mol·L－1Na2S2O3溶液，反应完全时，消耗Na2S2O3溶液36．00mL。已知有关的离子方程式为：

①Cr2O72－＋6I－＋14H＋＝2Cr3＋＋3I2＋7H2O/span>；

②I2＋2S2O32－＝2I－＋S4O62－。

试计算该工厂废水中Ba2＋的物质的量浓度。（写出具体计算过程）

【答案】（1）Mg2+、Cu2+、Ba2+

（2）NH4+ +OH- ＝NH3 ↑+ H2O

（3）

（4）有，根据确定的离子的电荷守恒可知负电荷总数多余正电荷总数，求出C（K+）≥0．1mol/L。

（5）

x=（36．00×0．100×10-3mol）/3=1．2×10-3 mol

所以c（Ba2+）=1．2×10-3 mol ÷0．05L＝0．024mol·L－1

【解析】

试题分析：根据题意，Ba2+和SO42-可发生离子反应生成BaSO4↓，因此两者不能共存，Mg2+、Cu2+、Ba2+和CO32-可发生离子反应生成碳酸镁、碳酸铜、碳酸钡沉淀，因此也不能共存，将该混合物溶于水后得无色澄清溶液，这说明一定不存在铜离子。第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生，可能发生Cl-+Ag+═AgCl↓、CO32-+2Ag+═Ag2CO3↓、SO42-+2Ag+═Ag2SO4↓，所以可能含有Cl-、CO32-、SO42-；第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0．05mol，和NaOH溶液加热产生气体的只能是NH4+，而没有沉淀产生说明一定不存在Mg2+，故可确定一定含有NH4+，一定不存在Mg2+，根据反应NH4++OH-═NH3↑+H2O，产生NH3为0．05mol，可得NH4+也为0．05mol；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，部分沉淀溶于盐酸为BaCO3，部分沉淀不溶于盐酸为BaSO4，发生反应CO32-+Ba2+═BaCO3↓、SO42-+Ba2+═BaSO4↓，因为BaCO3+2HCl═BaCl2+CO2↑+H2O而使BaCO3溶解．因此溶液中一定存在CO32-、SO42-，一定不存在Ba2+，由条件可知BaSO4为2．33g，物质的量为2．33g÷233g/mol＝0．01mol，BaCO3为6．27g-2．33g═3．94g，物质的量为3．94g÷197g/mol＝0．02mol，由上述分析可得，溶液中一定存在CO32-、SO42-、NH4+，而CO32-、SO42-、NH4+物质的量分别为0．02mol、0．01mol、0．04mol；一定不存在Mg2+、Cu2+、Ba2+；CO32-、SO42-所带负电荷为0．02mol×2+0．01mol×2＝0．06mol，NH4+所带正电荷为0．05 mol，根据溶液中电荷守恒，可知K+一定存在，K+物质的量≥0．01 mol，当K+物质的量＞0．01 mol时，溶液中还必须含有Cl-；当K+物质的量＝0．01 mol时，溶液中不含有Cl-；

（1）根据以上分析可知该混合物中一定不存在的离子是Mg2+、Cu2+、Ba2+；

（2）实验b发生反应的离子方程式NH4+ +OH- ＝NH3 ↑+ H2O；

（3）依据上述分析可知，溶液中一定存在的阴离子为CO32-、SO42-，SO42-物质的量为0．01mol，SO42-物质的量浓度＝0．01mol÷0．1L＝0．1mol/L，CO32-物质的量为0．02mol，CO32-物质的量浓度为0．02mol÷0．1L＝0．2mol/L；

（4）根据以上分析可知K+一定存在，K+物质的量≥0．01mol，因此钾离子浓度≥0．01mol/L。

（5）根据反应的方程式可知

x=（36．00×0．100×10-3mol）/3=1．2×10-3 mol

所以c（Ba2+）=1．2×10-3 mol ÷0．05L＝0．024mol·L－1

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假设Ⅱ.NO2能氧化Na2O2

（1）小组甲同学设计了如图实验装置，并进行如下实验：

①试管A中发生反应的化学方程式是______________________________。

②待试管B中收集满气体，向试管B中加入适量Na2O2粉末，塞紧塞子，轻轻振荡试管内粉末，观察到红棕色气体迅速消失；再将带余烬的木条迅速伸进试管内，看见木条复燃。甲同学认为假设Ⅱ正确；乙同学认为该装置不能达到实验目的，为达到实验目的，在A、B之间增加一个装置，该装置的作用是______________________________。

③乙同学用改进后装置，重复了甲同学的实验操作，观察到红棕色气体迅速消失；但带余烬的木条未复燃。得出结论：假设Ⅰ正确。NO2和Na2O2反应的化学方程式是

_____________________________________________________________________。

（2）丙同学认为NO易被O2氧化，更易被Na2O2氧化。

查阅资料：①2NO＋Na2O2===2NaNO2

②6NaNO2＋3H2SO4===3Na2SO4＋2HNO3＋4NO↑＋2H2O

③酸性条件下，NO或NO都能与MnO反应生成NO和Mn2＋

丙同学用下图所示装置(部分夹持装置略)探究NO与Na2O2的反应。

①A装置中盛装Cu片的仪器名称是__________，B中观察到的主要现象是______________________，F装置的作用是______________________________。

②在反应前，打开弹簧夹，通入一段时间N2，目的是______________________________。

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②4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4

请回答下列问题：

（1）950℃煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是___________。

（2）实验室过滤所需的玻璃仪器是_____________。

（3）NH4NO3溶液能从磷矿Ⅰ中浸取出Ca2+的原因是__________。

（4）在浸取液Ⅱ中通入NH3，发生反应的化学方程式是____________。

（5）工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25℃，101kPa时：

CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-271kJ/mol

5 CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)= Ca5(PO4)3F (s)+5H2O(l) ΔH=-937kJ/mol

则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_________________。

（6）在一定条件下CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，当CO与H2O(g)的起始物质的量之比为1:5，达平衡时，CO转化了。若a kg含Ca5(PO4)3F（相对分子质量为504）的质量分数为10%的磷尾矿，在上述过程中有b%的Ca5(PO4)3F转化为P4，将产生的CO与H2O(g)按起始物质的量之比1:3混合，则相同条件下达平衡时能产生H2________kg。

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