Question

【題目】己知 l00mL 某無色溶液 X 可能由K+、Mg2+、Ba2+、Al3+、Fe2+、AlO2-、CO32- 、SO42-、I-、SiO32-、MnO4-中的若干種離子組成。某化學興趣小組通過下列實驗確定了其組成：

I .取適量該溶液，加入過量1.0 mol·L-1的硝酸，有氣體生成，并得到無色溶液。該過程中產生沉淀的物質的量與加入的硝酸溶液體積的關系如上圖所示。

II.將I過濾，在所得濾液中再加入過量的碳酸氫銨溶液，有氣體生成，析出白色沉淀A；

III.在II所得溶液中逐滴加入氫氧化鋇溶液至過量，加熱有氣體生成，同時析出白色沉淀B；

IV.向沉淀B中加入過量稀鹽酸，沉淀部分溶解，將剩余沉淀過濾、洗滌、干燥后稱重為 2.33 克，

根據以上實驗事實推斷：

(1)原溶液中一定含有的離子是___________________________。

(2)上述實驗步驟II中產生白色沉淀A的離子方程式是________________________。

(3)白色沉淀B的成分是______________________________。

(4)原溶液中陽離子物質的量濃度為_____________________________。

Answer 1

【答案】 K+、AlO2-、CO32- 、SO42-、SiO32- A13++3HCO3-= Al(OH)3 ↓+ 3CO2↑ BaCO3、BaSO4 2.2mol/L

【解析】⑴.因溶液X無色，所以一定沒有Fe2+和MnO4-，加入過量硝酸后得到無色溶液，則一定沒有I-，加入硝酸后有氣體生成，因在所給的離子組中只有CO32-遇硝酸反應生成氣體，說明溶液中一定含有CO32-，則能與CO32-反應的Mg2+、Ba2+、Al3+一定不存在，根據溶液電中性原則，溶液中一定含有K+，根據圖象可知，一開始加入硝酸就有沉淀生成，說明溶液中含有SiO32-，加入200mL的硝酸后，沉淀又能夠部分溶解，說明溶液中一定含有AlO2-，在II所得溶液中逐滴加入氫氧化鋇溶液至過量，析出白色沉淀B，向沉淀B中加入過量稀鹽酸，沉淀部分溶解，說明原溶液中一定含有SO42-，根據上述分析可知，溶液中一定含有的離子是：K+、AlO2-、CO32- 、SO42-、SiO32-；

⑵．原溶液中含有AlO2-，加入過量的硝酸后過濾，得到的濾液中含有Al3+，再向濾液中加入碳酸氫銨溶液，鋁離子和碳酸氫根離子發生雙水解反應生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳氣體，反應的離子方程式為：A13++3HCO3-= Al(OH)3 ↓+ 3CO2↑；

⑶．根據上述分析可知，原溶液中含有CO32- 、SO42-，因此加入氫氧化鋇溶液后生成的白色沉淀中含有BaCO3、BaSO4，故答案為：BaCO3、BaSO4；

⑷．原溶液中一定含有K+、AlO2-、CO32- 、SO42-、SiO32-，結合圖象可知，加入260mL硝酸后恰好完全反應，所得的溶液中含有K+、A13+、NO3-、SO42-，n（NO3-）＝n（HNO3）=0.26L×1.0 mol·L-1＝0.26mol，n（SO42-）＝n（BaSO4）=2.33g÷233g/mol＝0.01mol，根據Al(OH)3＋3HNO3=Al(NO3)3＋3H2O可知，n（A13+）＝n（Al(OH)3）＝n（HNO3）÷3=0.06L×1.0 mol·L-1÷3＝0.02mol，根據溶液電中性原則，有n（K+）＋3×n（A13+）= n（NO3-）＋2×n（SO42-），則n（K+）＝n（NO3-）＋2×n（SO42-）－3×n（A13+）＝0.26mol＋2×0.01mol－0.02mol×3＝0.22mol，則c（K+）＝0.22mol÷0.1L＝2.2mol/L，故答案為：2.2mol/L。