Question

某溶液中可能含有K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、AlO₂^-、SO₄^2-、SiO₃^2-、CO₃^2-、Cl^-、OH^-中的某幾種離子，甲，乙兩同學共同進行如下實驗：

①取少量溶液加入用足量硝酸酸化的Ba（NO₃）₂溶液，有氣泡產(chǎn)生同時有白色沉淀生成．
②將①過濾得到的白色沉淀洗滌再分成兩份，一份加鹽酸沉淀不溶解．另一份加NaOH溶液發(fā)現(xiàn)沉淀能完全溶解．
③另取0.5L溶液慢慢滴加入某濃度鹽酸，其產(chǎn)生沉淀物質(zhì)的量和所加鹽酸體積關系如圖所示．
（1）根據(jù)以上實驗，原溶液中一定存在的離子是

 

，將一定存在的陰離子及物質(zhì)的量濃度填表（可不填滿也可補充）

陰離子種類
物質(zhì)的量濃度（mol/L）

（2）原溶液中可能存在的離子是

 

．
為了檢驗該離子是否存在你的設計的方案是：

 

．
（3）所用鹽酸的物質(zhì)的量濃度是：

 

．
（4）甲、乙兩同學分析溶液加鹽酸產(chǎn)生沉淀情況得出A-B生成沉淀為兩種，到底哪種離子先和鹽酸反應生成沉淀爭執(zhí)不下，他們查閱有關資料：H₂CO₃的電離常數(shù)：K₁=4.3×10^-7，K₂=5.6×10^-11，H₂SiO₃的電離常數(shù)：K₁=1.7×10^-10，K₂=1.6×10^-12，HAlO₂的電離常數(shù)：K=6.3×10^-13，Al（OH）₃的電離常數(shù)：K_b1=1.4×10^-9，
根據(jù)③中實驗結(jié)合資料按照反應順序逐步書寫出③中發(fā)生反應的離子方程式：
O→A：

 

．
A→B：

 

．
B→C：

 

．
C→D：

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)的檢驗和鑒別的實驗方案設計,離子方程式的書寫

專題：物質(zhì)檢驗鑒別題,離子反應專題

分析：（1）①取少量溶液加入用足量硝酸酸化的Ba（NO₃）₂溶液，有氣泡產(chǎn)生同時有白色沉淀生成，該氣體是二氧化碳，沉淀是硫酸鋇或是硅酸；②將①過濾得到的白色沉淀洗滌再分成兩份，一份加鹽酸沉淀不溶解．另一份加NaOH溶液發(fā)現(xiàn)沉淀能完全溶解則該沉淀是硅酸，一定不是硫酸鋇，根據(jù)現(xiàn)象和離子共存知識來回答判斷存在的離子，根據(jù)沉淀的物質(zhì)的量，可以確定各種陰離子的物質(zhì)的量，進而計算濃度．
（2）原溶液中可能存在的離子是Cl^-，可以用硝酸酸化的硝酸銀來檢驗；
（3）根據(jù)CD段氫氧化鋁的溶解情況可以知道1mol氫氧化鋁沉淀消耗3mol鹽酸，根據(jù)c=

n

V

計算鹽酸濃度；
（4）根據(jù)圖中沉淀量的變化結(jié)合離子的性質(zhì)確定發(fā)生的反應．

解答： 解：（1）①取少量溶液加入用足量硝酸酸化的Ba（NO₃）₂溶液，有氣泡產(chǎn)生同時有白色沉淀生成，該氣體是二氧化碳，一定存在CO₃^2-，一定不存在Al³⁺，沉淀是硫酸鋇或是硅酸；②將①過濾得到的白色沉淀洗滌再分成兩份，一份加鹽酸沉淀不溶解．另一份加NaOH溶液發(fā)現(xiàn)沉淀能完全溶解則該沉淀是硅酸，一定不是硫酸鋇，一定存在SiO₃^2-，一定不存在SO₄^2-，根據(jù)圖象開始段的沉淀量是零，所以一定存在AlO₂^-、OH^-，根據(jù)電中性原理，一定存在K⁺．
根據(jù)沉淀的物質(zhì)的量，可以確定各種陰離子的物質(zhì)的量：
OH^-+H⁺=H₂O； AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓；SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓；CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑，
1  1        1   1        1          1    2    1      0.5   1
所以OH^-的濃度是

1

0.5

mol/L=2mol/L，AlO₂^-的濃度是

1

0.5

mol/L=2mol/L，SiO₃^2-的濃度是

1

0.5

mol/L=2mol/L，CO₃^2-的濃度是

0.5

0.5

mol/L=1mol/L，
故答案為：K⁺、AlO₂^-、SiO₃^2-、CO₃^2-、OH^-；

陰離子種類	OH-	AlO2-	SiO32-	CO32-
物質(zhì)的量濃度（mol/L）	2	2	2	1

（2）原溶液中可能存在的離子是Cl^-，可以用硝酸酸化的硝酸銀來檢驗，具體操作是：取少量溶液于試管中，滴加足量的稀硝酸，靜置后在上層清液中滴加硝酸銀溶液，觀察是否在白色沉淀生成．若有白色沉淀生成則有Cl^-，反之則無Cl^-，
故答案為：Cl^-；取少量溶液于試管中，滴加足量的稀硝酸，靜置后在上層清液中滴加硝酸銀溶液，觀察是否在白色沉淀生成．若有白色沉淀生成則有Cl^-，反之則無Cl^-；
（3）根據(jù)CD段氫氧化鋁的溶解，知道1mol氫氧化鋁消耗了3mol鹽酸，所以所用鹽酸的物質(zhì)的量濃度是：

3mol

3L

=1mol/L，故答案為：1mol/L；
（4）根據(jù)題干所給的信息，結(jié)合離子的性質(zhì)，知道混合液中加入鹽酸后，反應的先后順序是：O→A：OH^?+H⁺=H₂O．
A→B：AlO₂^?+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓、SiO₃^2-+2H⁺=H₂ SiO₃↓．
B→C：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑．
C→D：3H⁺+Al（OH）₃=Al³⁺+3H₂O．
故答案為：OH^?+H⁺=H₂O；AlO₂^?+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓、SiO₃^2-+2H⁺=H₂ SiO₃↓；CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-、H⁺+H CO₃^-=H₂O+CO₂↑；3H⁺+Al（OH）₃=Al³⁺+3H₂O．

點評：本題綜合考查學生離子的檢驗、離子的性質(zhì)以及反應的先后順序，正確分析圖象內(nèi)涵是解題的關鍵，難度大，綜合性強．