Question

有一未知的无色溶液，只可能含有以下离子中的若干种（忽略由水电离产生的H⁺、OH^-）：H⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Al³⁺、NO₃^-、CO₃^2-、SO₄^2-，现取三份100mL溶液进行如下实验：
①第一份加足量AgNO₃溶液后，有白色沉淀产生．
②第二份加足量BaCl₂溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，沉淀质量为6.99g．
③第三份逐滴滴加NaOH溶液，测得沉淀与NaOH溶液的体积关系如图．
试回答下列问题：
（1）该溶液中一定不存在的阴离子有

 

．
（2）实验③中NaOH溶液滴至35mL后发生的离子方程式为

 

．
（3）通过实验和计算，填写下表中各阳离子的浓度（能计算出的，填写计算结果，一定不存在的离子填“0”，不能确定是否存在的离子填“？”）

离子	H+	NH4+	K+	Mg2+	Cu2+	Al3+
c/mol?L-1

（4）若该溶液中不存在不能确定的阳离子，本小题不做．若存在，请设计实验方案加以检验

 

．
（5）判断NO₃^-是否存在，若存在求其最小浓度，若不存在说明理由

 

．
（6）实验所加的NaOH溶液的浓度为

 

（保留3个有效数字）．

Answer 1

考点：常见离子的检验方法,离子方程式的有关计算

专题：

分析：根据无色溶液可知，有颜色的离子不能存在，一定不含Cu²⁺；
①第一份加足量AgNO₃溶液后，有白色沉淀产生，所以推断一定有CO₃^2-、SO₄^2-两种离子中的一种；
③第三份逐滴滴加NaOH 溶液，由图可知，开始加入氢氧化钠溶液就有沉淀生成，说明不含有H⁺；沉淀最大时，继续滴加氢氧化钠溶液，沉淀部分溶解，推断一定含有Al³⁺；图象中有一段平台，说明加入OH^-时无沉淀生成，有NH₄⁺，NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，说明含有铵根离子，最后溶液中有沉淀，说明溶液中含Mg²⁺，镁离子和碳酸根离子不共存，所以溶液中一定不含碳酸根离子，含有硫酸根离子；
②第二份加足量BaCl₂溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，沉淀质量为6.99g，则溶液中n（SO₄^2-）=

6.99g

233g/mol

=0.03mol．
根据溶液中的电荷守恒以及离子的检验方法进行解答．

解答： 解：根据无色溶液可知，有颜色的离子不能存在，一定不含Cu²⁺；
①第一份加足量AgNO₃溶液后，有白色沉淀产生，所以推断一定有CO₃^2-、SO₄^2-两种离子中的一种；
③第三份逐滴滴加NaOH 溶液，由图可知，开始加入氢氧化钠溶液就有沉淀生成，说明不含有H⁺；沉淀最大时，继续滴加氢氧化钠溶液，沉淀部分溶解，推断一定含有Al³⁺；图象中有一段平台，说明加入OH^-时无沉淀生成，有NH₄⁺，NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，说明含有铵根离子，最后溶液中有沉淀，说明溶液中含Mg²⁺，镁离子和碳酸根离子不共存，所以溶液中一定不含碳酸根离子，含有硫酸根离子；
②第二份加足量BaCl₂溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，沉淀质量为6.99g，则溶液中n（SO₄^2-）=

6.99g

233g/mol

=0.03mol．
（1）通过以上分析知，溶液中一定不存在H⁺、Cu²⁺、CO₃^2-，该溶液中一定不存在的阴离子有CO₃^2-，故答案为：CO₃^2-；
（2）实验③中NaOH溶液滴至35mL后，氢氧化铝开始溶解，发生的离子方程式为Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）当加入40mLNaOH溶液时，剩余的沉淀是Mg（OH）₂，n（Mg（OH）₂）=0.01mol，根据原子守恒知，n（Mg²⁺）=0.01mol，c（Mg²⁺）=

0.01mol

0.1L

=0.1mol/L，生成0.01molMg（OH）₂需要n（NaOH）是0.02mol，Al（OH）₃和NaOH反应生成NaAlO₂需要NaOH溶液的体积是5mL，则铝离子和NaOH溶液反应生成Al（OH）₃沉淀时需要NaOH溶液的体积是15mL，则生成氢氧化镁需要NaOH溶液的体积是10mL，所以c（NaOH）=

0.02mol

0.01L

=2.00mol/L，氢氧化铝和NaOH溶液反应生成NaAlO₂时，结合原子守恒知，c（Al³⁺）=

2mol/L×0.005L

0.1L

=0.1mol/L，c（NH₄⁺）=

2mol/L×0.01L

0.1L

=0.2mol/L，溶液中c（SO₄^2-）=

0.03mol

0.1L

=0.3mol/L，
根据溶液中电荷守恒知，3c（Al³⁺）+c（NH₄⁺）+2（Mg²⁺）＞2c（SO₄^2-），所以溶液中还存在硝酸根离子，
故答案为：

离子	H+	NH4+	K+	Mg2+	Cu2+	Al3+
c/mol?L-1	0	0.2	？	0.1	0	0.1

；
（4）硝酸根离子存在，不能确定的是钾离子，可以进行焰色反应实验，用洁净的铂丝蘸取少量无色溶液，置于火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃，若观察到紫色火焰则证明存在K⁺，反之则无，故答案为：存在，用洁净的铂丝蘸取少量无色溶液，置于火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃，若观察到紫色火焰则证明存在K⁺，反之则无；
（5）根据溶液中电荷守恒知，3c（Al³⁺）+c（NH₄⁺）+2（Mg²⁺）≥2c（SO₄^2-）+c（NO₃^-），（若存在钾离子，则大于号成立，若无钾离子，则等号成立），最小浓度=3×0.1mol/L+0.2mol/L+2×0.1mol/L-2×0.3mol/L=0.1mol/L，故答案为：存在，其最小浓度为0.1mol/L；
（6）根据（3）的分析，c（NaOH）=

0.02mol

0.01L

=2.00mol/L，故答案为：2.00 mol/L．

点评：本题考查了离子共存、离子反应的计算等知识点，定性分析离子共存、定量分析离子的物质的量是解本题的关键，题目难度大．