Question

(11分)學校化學研究小組對某溶液進行檢測分析，該無色溶液中可能含有NH₄⁺、K⁺、Al³⁺、HCO₃^—、Cl^—、MnO₄^—、SO₄^2-等離子中的幾種離子。
①經實驗可知溶液明顯呈酸性。
②取10mL該溶液于試管中滴加Ba(NO₃)₂溶液，加稀硝酸酸化后過濾得到0.03mol白色沉淀甲，向濾液中加入AgNO₃溶液未見沉淀產生。
③另取少量該溶液于試管中，滴加NaOH溶液產生白色沉淀乙，當沉淀增加到一定量后開始產生氣體丙，最后沉淀完全溶解。
（1）寫出氣體丙的電子式___________________。
（2）該溶液中一定不含有：___________________（填離子的化學式）離子，一定含有的離子有___________（填離子的化學式）。
（3）在這些不存在的離子中，有一種離子在酸性環境中與SO₂反應，試寫出該反應的離子方程式：________________________。
（4）請設計實驗方案，檢驗該試液中是否存在可能含有的離子____________________。
（5）為確定上述溶液中所含的各種離子的物質的量，取100mL上述溶液并向其中加入Na₂O₂固體，產生的沉淀和氣體與所加Na₂O₂固體物質的量的關系曲線如圖Ⅰ：該溶液中可能存在的離子的物質的量為________mol。

Answer 1

（1） （2）MnO₄^-、HCO₃^-、Cl^-；   NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-
（3）2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺
（4）焰色反應，用潔凈的鉑絲蘸取試樣在無色火焰上灼燒, 透過藍色鈷玻璃，觀察火焰顏色，若紫色，則含有K⁺。      （5）0.1

試題分析：無色溶液，則MnO₄^-一定不存在，根據①溶液呈酸性，則HCO₃^-一定不存在，根據②可知溶液中一定有SO₄^2-，且SO₄^2-為0.03mol，一定沒有Cl^-，根據④可以確定溶液中一定有NH₄⁺和Al³⁺。
據圖可知加入Na₂O₂0.15mol，沉淀達到最大值，則Al³⁺為0.1mol，Na₂O₂從0.15mol增至0.25mol是與NH₄⁺反應產生氨氣，則NH₄⁺為0.2mol，根據溶液中電荷守恒，一定有K⁺且為0.1mol。
點評：本題綜合性強，主要鍛煉學生的推斷能力，難度較大，尤其最后的計算。