今有一混合物的水溶液,只可能含有以下离子中的若干种: , , 现取三份 溶液进行如下实验 :
①第一份加入 溶液有沉淀产生
②第二份足量 溶液加热后,收到标准状况下气体 (已知加热时 )
③第三份加足量 溶液后,得干燥沉淀 ,经足量盐酸洗涤、干燥后,沉淀质量为 根据上述实验,以下推测正确的是( )
A . 一定存在
B . 溶液中含
C . 一定存在
D . 一定不存在, 可能存在
A
【分析】
据题意分析,第一份溶液加入 AgNO 3 溶液有沉淀产生,推得可能含有 Cl - 、 CO 3 2 - 、 SO 4 2 - .第二份溶液加足量 NaOH 溶液加热后收集到气体,推得一定含有 NH 4 + ,第三份溶液利用发生的离子反应,经过计算、推得一定存在 CO 3 2 - 、 SO 4 2 - ,一定不存在 Ba 2 + 、 Mg 2 + .根据溶液中阴阳离子的电荷守恒,即可推出 K + 一定存在,由 K + 物质的量的变化分析 Cl - 的情况。
【详解】
A 、根据题意, Ba 2 + 和 SO 4 2 - ,可发生离子反应生成 BaSO 4 沉淀,因此两者不能大量共存。 Ba 2 + 和 CO 3 2 - 可发生离子反应生成 BaCO 3 沉淀,因此两者也不能大量共存。
第一份加入 AgNO 3 溶液有沉淀产生,可能发生 Cl - +Ag + ═AgCl↓ 、 CO 3 2 - +2Ag + ═Ag 2 CO 3 ↓ 、 SO 4 2 - +2Ag + ═Ag 2 SO 4 ↓ ,所以可能含有 Cl - 、 CO 3 2 - 、 SO 4 2 - 。
第二份加足量 NaOH 溶液加热后,收集到气体 0.04mol ,能和 NaOH 溶液加热产生气体的只能是 NH 4 + ,故可确定一定含有 NH 4 + ,根据反应 NH 4 + +OH - NH 3 ↑+H 2 O ,产生 NH 3 为 0.04mol ,可得 NH 4 + 也为 0.04mol 。
第三份加足量 BaCl 2 溶液后,得干燥沉淀 6.27g ,经足量盐酸洗涤。干燥后,沉淀质量为 2.33g 。部分沉淀溶于盐酸为 BaCO 3 ,部分沉淀不溶于盐酸为 BaSO 4 ,发生反应 CO 3 2 - +Ba 2 + ═BaCO 3 ↓ 、 SO 4 2 - +Ba 2 + ═BaSO 4 ↓ ,因为 BaCO 3 +2HCl═BaCl 2 +CO 2 ↑+H 2 O 而使 BaCO 3 溶解。因此溶液中一定存在 CO 3 2 - 、 SO 4 2 - ,一定不存在 Ba 2 + 、 Mg 2 + ,由条件可知 BaSO 4 为 2.33g ,物质的量为 2.33g÷233g·mol - 1 =0.01mol , BaCO 3 为 6.27g-2.33g═3.94g ,物质的量为 3.94g÷197g·mol - 1 =0.02mol ,则 CO 3 2 - 物质的量为 0.02mol , CO 3 2 - 物质的量浓度为 0.02mol÷0.1L=0.2mol·L - 1 ,可得,溶液中一定存在 CO 3 2 - 、 SO 4 2 - 、 NH 4 + ,一定不存在 Mg 2 + 、 Ba 2 + .而 CO 3 2 - 、 SO 4 2 - 、 NH 4 + 物质的量分别为 0.02mol 、 0.01mol 、 0.04mol , CO 3 2 - 、 SO 4 2 - 所带负电荷分别为 0.02mol×2 、 0.01mol×2 ,共 0.06mol , NH 4 + 所带正电荷为 0.04mol ,根据溶液中电荷守恒,可知 K + 一定存在,
A 、 由上述分析可知 K + 一定存在, A 正确;
B 、由上述分析可得, BaCO 3 为 6.27g-2.33g═3.94g , CO 3 2 - 物质的量为 0.02mol ,故 B 错误;
C 、根据溶液中电荷守恒,可知 K + 一定存在,且 K + 物质的量 ≥0.02mol ,当 K + 物质的量> 0.02mol 时,溶液中还必须存在 Cl - .因此当 K + 物质的量 ═0.02mol ,溶液中不存在 Cl - ,当 K + 物质的量> 0.02mol 时,溶液中一定存在 Cl - ,故 C 错误;
D 、由上述分析可知, Mg 2 + 、 Ba 2 + 一定不存在,故 D 错误;
故选 A 。
离子 | 检验试剂 | 实验步骤 | 实验现象 | 离子方程式 |
K+ | 焰色反应 | ①铂丝在火焰上灼烧至原火焰色②蘸取溶液,放在火焰上灼烧,观察火焰颜色。 | 浅紫色(通过蓝色钴玻璃片观察钾离子焰色) | —— |
Na+ | 焰色反应 | 火焰分别呈黄色 | ||
NH4+ | NaOH溶液(浓) | 向未知溶液中加入NaOH浓溶液并加热 | 生成有刺激性气味、使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体 | NH4++OH-=NH3↑+H2O |
Al3+ | 加NaOH溶液 | 向未知溶液中加入NaOH溶液 | 加入适量NaOH溶液后生成白色沉淀,该沉淀溶于过量NaOH溶液中 |
Al3++3OH-=Al(OH)3↓ |
Cu2+ | 浓氨水 | 向未知溶液中加入浓氨水 | 加入适量浓氨水后生成蓝色沉淀,该沉淀溶于过量浓氨水中,溶液呈深蓝色 |
Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓ Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O |
Ag+ | ①稀盐酸或可溶性盐酸盐②稀HNO3③氨水 | 向未知溶液中加入稀盐酸再加入稀HNO3向过滤出的沉淀中加氨水 | 生成白色沉淀,不溶于稀HNO3,但溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+ | Ag++Cl-=AgCl↓ |
Ba2+ | 稀H2SO4或可溶性酸盐溶液 | 向未知溶液中加入稀H2SO4再加入稀HNO3 | 产生白色沉淀,且沉淀不溶于稀HNO3 | Ba2++SO42-=BaSO4↓ |
Fe3+ | KSCN溶液 | 向未知溶液中加入KSCN溶液或加NaOH溶液或加苯酚 | 变为血红色溶液 | Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3 |
加NaOH溶液 | 产生红褐色沉淀 | Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓ | ||
加苯酚 | 溶液显紫色 | Fe3++6C6H6OH→[Fe(C6H5O)]3-+6H+ | ||
Fe2+ | ①加NaOH溶液 | 向未知溶液中加入NaOH溶液并露置在空气中 | 开始时生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色Fe(OH)3沉淀。 | Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 |
②KMnO4 (H+)溶液 | 向未知溶液中加入KMnO4(H+)溶液 | KMnO4(H+)紫色褪去 | MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O | |
③K3[Fe(CN)6] | 向未知溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液 | 出现蓝色Fe3[Fe(CN)6]2沉淀 | 3Fe2++2[Fe(CN)6]-=Fe3[Fe(CN)6]2↓ | |
④KSCN溶液,新制的氯水 | 加入KSCN溶液,新制的氯水 | 加入KSCN溶液不显红色,加入少量新制的氯水后,立即显红色。 | 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3 |
离子 | 检验试剂 | 实验步骤 | 实验现象 | 离子方程式 |
CO32- | ①BaCl2溶液、稀盐酸 | 向未知溶液中加入BaCl2溶液再向沉淀中加入稀盐酸 | 加入BaCl2溶液后生成白色沉淀,沉淀溶于稀盐酸,并放出无色无味气体 | Ba2++CO32-=BaCO3↓ BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O |
②稀盐酸、Ca(OH)2溶液 | 加入稀盐酸后放出的气体通入使澄清的Ca(OH)2溶液 | 加入稀盐酸后放出无色无味气体,通入澄清的Ca(OH)2溶液变浑浊 | CO32-+2H+=H2O+CO2↑ Ca2++2OH-+CO2=CaCO3↓+H2O | |
SO42- | BaCl2溶液、稀硝酸或稀盐酸 | 向未知溶液中加入BaCl2溶液再向沉淀中加入稀盐酸 | 生成不溶于稀硝酸或稀盐酸的白色沉淀 | Ba2++SO42-=BaSO4↓ |
SO32- | ①BaCl2溶液、稀盐酸 | 向未知溶液中加入BaCl2溶液再向沉淀中加入稀盐酸 | 加入BaCl2溶液后生成白色沉淀,沉淀溶于稀盐酸,并放出刺激性气味的气体 | SO32-+2H+=H2O+SO2↑ |
②稀盐酸、品红溶液 | 加入稀盐酸后放出的气体通入品红溶液 | 加入稀盐酸后放出的气体使品红溶液褪色 | SO32-+2H+=H2O+SO2↑ | |
Cl- | AgNO3溶液、稀硝酸或稀盐酸 | 向未知溶液中加入AgNO3溶液,再向沉淀中加入稀盐酸 | 生成不溶于稀硝酸或稀盐酸的白色沉淀 | Ag++Cl-=AgCl↓ |
Br- | AgNO3溶液、稀硝酸或稀盐酸 | 生成不溶于稀硝酸或稀盐酸的浅黄色沉淀 | Ag++Br-=AgBr↓ | |
I- | AgNO3溶液、稀硝酸或稀盐酸 | 向未知溶液中加入AgNO3溶液,再向沉淀中加入稀盐酸 | 生成不溶于稀硝酸的黄色沉淀 | Ag++I-=AgI↓ |
②新制氯水,淀粉溶液 | 向未知溶液中加入新制氯水,再加入淀粉溶液 | 滴入新制Cl2,振荡后再滴入淀粉溶液,变蓝 | Ag++I-=AgI↓ 2I-+Cl2=I2+2Cl- I2遇淀粉变蓝 |
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