Question

9．学校化学研究小组对某溶液进行检测分析，该无色溶液中可能含有NH₄⁺、K⁺、Al³⁺、HCO₃^-、C1^-、MnO₄^-、SO₄^2-等离子中的几种离子．

①经实验可知溶液明显呈酸性．
②取1OmL该溶液于试管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后过滤得到0.03mol白色沉淀甲，向滤液中加人AgNO₃溶液未见沉淀产生．
③另取少量该溶液于试管中，滴加NaOH溶液产生白色沉淀乙，当沉淀增加到一定量后开始产生气体丙，最后沉淀完全溶解．
（1）写出气体丙的电子式_．
（2）该溶液中一定不含有：HCO₃^-、Cl^-、MnO₄^-（填离子的化学式）离子，一定含有的离子有NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-（同上）．
（3）不存在的离子中，有一种离子在酸性环境中与S0₂反应，请写出该反应的离子方程式：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺．
（4）检验该试液中可能含有的离子的具体操作为用洁净的铂丝蘸取该溶液在无色火焰上灼烧，透过蓝色的钴玻璃观察，若火焰呈紫色，证明有K⁺
（5）为确定上述溶液中所含的各种离子的物质的量，取lOOmL上述溶液并向其中加入Na₂O₂固体，产生的沉淀和气体与所加Na₂O₂固体物质的量的关系曲线如图．该lOOnL溶液中可能存在的离子的物质的量为0.1Mol．

Answer 1

分析 溶液无色，说明不含MnO₄^-；
①经实验可知溶液明显呈酸性，可为强酸弱碱盐，则一定不存在水解呈碱性的HCO₃^-离子；
②取10mL该溶液于试管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后过滤得到0.03mol白色沉淀甲，向滤液中加入AgNO₃溶液未见沉淀产生，说明含有SO₄^2-，不含有Cl^-，甲为BaSO₄；
③另取少量该溶液于试管中，滴加NaOH溶液产生白色沉淀乙，当沉淀增加到一定量后开始产生气体丙，最后沉淀完全溶解，说明含有NH₄⁺、Al³⁺，乙为Al（OH）₃，丙为NH₃，
K⁺应通过焰色反应检验，
根据过氧化钠的量结合图象判断含有的离子的物质的量．

解答 解：溶液无色，说明不含MnO₄^-；
①经实验可知溶液明显呈酸性，可为强酸弱碱盐，则一定不存在水解呈碱性的HCO₃^-离子；
②取10mL该溶液于试管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后过滤得到0.03mol白色沉淀甲，向滤液中加入AgNO₃溶液未见沉淀产生，说明含有SO₄^2-，不含有Cl^-，甲为BaSO₄；
③另取少量该溶液于试管中，滴加NaOH溶液产生白色沉淀乙，当沉淀增加到一定量后开始产生气体丙，最后沉淀完全溶解，说明含有NH₄⁺、Al³⁺，乙为Al（OH）₃，丙为NH₃，
（1）由以上分析可知丙为NH₃，电子式为，故答案为：；
（2）由以上分析可知一定含有的离子为NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-，一定不含有的离子为MnO₄^-、HCO₃^-、Cl^-，
故答案为：MnO₄^-、HCO₃^-、Cl^-；NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；
（3）能与二氧化硫反应的离子应具有强氧化性，应为MnO₄^-，反应的离子方程式为2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺；
（4）K⁺应通过焰色反应检验，实验方法是用洁净的铂丝蘸取试样在无色火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃，观察火焰颜色，若紫色，则含有K⁺，
故答案为：用洁净的铂丝蘸取该溶液在无色火焰上灼烧，透过蓝色的钴玻璃观察，若火焰呈紫色，证明有K⁺；
（5）2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，根据图象可知当加入Na₂O₂0.15mol时，Al³⁺完全沉淀，则生成的n（NaOH）=0.3mol，则n（Al³⁺）=0.1mol，
NH₄⁺完全生成NH₃时消耗的Na₂O₂为0.1mol，则n（NH₄⁺）=0.2mol，
由实验②可知10mL溶液中含有SO₄^2-0.03mol，则100mL溶液中含有SO₄^2-0.3mol，
根据溶液电荷守恒可知：3n（Al³⁺）+n（K⁺）+n（NH₄⁺）=2n（SO₄^2-），
则n（K⁺）=2×0.3mol-3×0.1mol-0.2mol=0.1mol，
故答案为：0.1．

点评 本题考查未知物的判断以及含量的测定，题目难度较大，注意根据实验现象判断可能含有的离子，把握溶液电荷守恒的运用，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．