Question

13．（1）某溶液中可能含有H⁺，Na⁺，Ba²⁺，Mg²⁺，Fe³⁺，Al³⁺，SO₄^2-，CO₃^2-离子，当向该溶液中加入一定物质的量浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀的物质的量随NaOH溶液的体积变化的图象如图1所示
溶液中一定存在的阳离子为H⁺、Fe³⁺、Al³⁺，其物质的量之比1：1：1可能存在的阳离子如何用实验确定焰色反应．
 （2）取等物质的量浓度的NaOH溶液两份A和B，每份10 mL，分别向A、B中通入不等量的CO₂，再继续向两溶液中逐滴加入0.1 mol•L^-1的盐酸，标准状况下产生的CO₂气体体积与所加的盐酸溶液体积之间的关系如图2所示
①曲线A、B的转折点为什么在一条垂直线上A、B点生成二氧化碳体积最大，A、B点均为NaCl溶液，而n（NaCl）=n（NaOH）=n（HCl），即耗的盐酸相同
②曲线B的溶质为NaHCO₃、Na₂CO₃
③A溶液最多还能吸收CO₂体积（标况）为134.4mL

Answer 1

分析 （1）加入0-1体积NaOH溶液体时，没有沉淀生成，而加入1-7体积氢氧化钠溶液生成沉淀，说明溶液中一定含有H⁺，则一定没有CO₃^2-，根据电荷守恒可知，溶液中一定含有SO₄^2-，则一定不含有Ba²⁺，加入7-8体积氢氧化钠时沉淀部分溶解，则溶液中一定含有Al³⁺，从开始生成沉淀到沉淀最大为2mol，消耗氢氧化钠溶液6体积，而氢氧化铝沉淀为1mol，溶解氢氧化铝消耗1体积氢氧化钠溶液，则生成1mol氢氧化铝消耗3体积氢氧化钠溶液，故生成另外1mol沉淀消耗氢氧化钠溶液3体积，则一定含有Fe³⁺，一定没有Mg²⁺，溶液中Na⁺不能确定，可以通过焰色反应进行检验，结合消耗氢氧化钠体积可知溶液中H⁺为1mol；
（2）①A、B生成二氧化碳体积最大，此时溶液中溶质为NaCl，而n（NaCl）=n（NaOH）=n（HCl），即耗的盐酸相同；
②设反应得到溶液中只有碳酸钠，滴加盐酸发生反应：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，前后两阶段消耗盐酸的体积相等，而B中实际前、后两阶段消耗盐酸体积分别为250mL、50mL，前阶段消耗盐酸体积小于后阶段，故溶质是NaHCO₃、Na₂CO₃；
③由②中分析可知，A中溶液中溶质为NaOH和Na₂CO₃，还能吸收二氧化碳最多时，得到NaHCO₃，由方程式可知，吸收二氧化碳的最大物质的量等于60mL盐酸中HCl的物质的量．

解答 解：（1）加入0-1体积NaOH溶液体时，没有沉淀生成，而加入1-7体积氢氧化钠溶液生成沉淀，说明溶液中一定含有H⁺，则一定没有CO₃^2-，根据电荷守恒可知，溶液中一定含有SO₄^2-，则一定不含有Ba²⁺，加入7-8体积氢氧化钠时沉淀部分溶解，则溶液中一定含有Al³⁺，从开始生成沉淀到沉淀最大为2mol，消耗氢氧化钠溶液6体积，而氢氧化铝沉淀为1mol，溶解氢氧化铝消耗1体积氢氧化钠溶液，则生成1mol氢氧化铝消耗3体积氢氧化钠溶液，故生成另外1mol沉淀消耗氢氧化钠溶液3体积，则一定含有Fe³⁺，一定没有Mg²⁺，溶液中Na⁺不能确定，中和氢离子消耗NaOH溶液1体积，则溶液中H⁺为1mol×3×$\frac{1}{3}$=1mol，
由上述分析可知，溶液中一定存在的阳离子为H⁺、Fe³⁺、Al³⁺，其物质的量之比1mol：1mol：1mol=1：1：1，可能存在Na⁺阳离子，可以通过焰色反应进行检验，
故答案为：H⁺、Fe³⁺、Al³⁺；1：1：1；焰色反应；
（2）①A、B点生成二氧化碳体积最大，A、B点均为NaCl溶液，而n（NaCl）=n（NaOH）=n（HCl），即耗的盐酸相同，则曲线A、B的转折点在一条垂直线上，
故答案为：A、B点生成二氧化碳体积最大，A、B点均为NaCl溶液，而n（NaCl）=n（NaOH）=n（HCl），即耗的盐酸相同；
②设反应得到溶液中只有碳酸钠，滴加盐酸发生反应：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，前后两阶段消耗盐酸的体积相等，而B中实际前、后两阶段消耗盐酸体积分别为250mL、50mL，前阶段消耗盐酸体积小于后阶段，故溶质是NaHCO₃、Na₂CO₃，
故答案为：NaHCO₃、Na₂CO₃；
③由②中分析可知，A中溶液中溶质为NaOH和Na₂CO₃，还能吸收二氧化碳最多时，得到NaHCO₃，发生反应：NaOH+CO₂=NaHCO₃、Na₂CO₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃，加入前60mL盐酸，发生反应：NaOH+HCl=NaCl+H₂O、Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，由方程式可知，吸收二氧化碳的最大物质的量等于60mL盐酸中HCl的物质的量，故还可以吸收二氧化碳的物质的量为0.06L×0.1mol/L=0.006mol，故可以吸收二氧化碳的最大体积为0.006mol×22.4L/mol=0.1344L，即为134.4mL，
故答案为：134.4mL．

点评 本题考查离子推断、混合物的有关计算，侧重考查学生分析计算能力，（1）中关键是明确离子反应，（2）中根据前后两阶段消耗盐酸体积判断CO₂与NaOH反应产物是关键，③中计算为易错点，学生容易先计算氢氧化钠、碳酸钠的物质的量，再计算二氧化碳体积，注意充分利用方程式解答，难度中等．