Question

【題目】某無色溶液100mL，其中可能含Fe3＋、Al3＋、Na＋、Mg2＋、Cu2＋、NH4+、K＋、CO32-、SO42-等離子中的幾種，為分析其成分，取此溶液分別進行了四個實驗，其操作和有關現象如下圖所示。

請回答下列問題：

(1)焰色反應是_____(填“物理”或“化學”)變化；實驗③中產生的無色無味氣體是_____(填化學式)。

(2)原溶液中一定存在的離子有______________，可能存在的離子有_____________________，一定不存在的離子有______________(寫化學式)。

(3)若溶液中K＋物質的量為0.04 mol，則c(Na＋)=________。

Answer 1

【答案】物理 O2 Na+、Mg2+、Al3+、SO42- K+ Fe3+、Cu2+、CO32-、NH4+ 0.6mol/L

【解析】

溶液焰色反應呈黃色，說明溶液中含有Na+離子；溶液呈無色，則一定不含有色離子：Fe3+、Cu2+；加入氯化鋇和鹽酸后生成白色沉淀，由于溶液中沒有Ag+離子，則生成沉淀為BaSO4，溶液中含有SO42-離子；逐滴加入過量NaOH溶液有白色沉淀，則溶液中含有Mg2+離子，判斷一定無CO32-，圖象分析可知，實驗中生成白色沉淀的量與加入NaOH的量的先增大后減小，則說明溶液中含有Al3+離子，加入過氧化鈉產生的是無色無味的氣體，可以判定一定沒有NH4+，可以推斷一定含有Na+、Mg2+、Al3+，由于，Mg2+和CO32-不能共存，所以一定沒有CO32-，不能判斷溶液中是否含有K+，(3)根據電荷守恒分析溶液中c(Na＋)，據此進行解答。

綜上所述可知：溶液中一定含有Na+、Mg2+、Al3+、SO42-，一定沒有Fe3+、Cu2+、CO32-、NH4+，不能判斷溶液中是否含有K+。

(1)焰色反應是某些金屬或它們的化合物在無色火焰中灼燒時使火焰呈現特征的顏色的反應，焰色反應是物理變化，它并未生成新物質，焰色反應是物質原子內部電子能級的改變，通俗的說是原子中的電子能量的變化，不涉及物質結構和化學性質的改變，實驗③中Na2O2與溶液中的水發生反應：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，產生的無色無味的氣體是O2；

(2)根據前面分析可知：在原溶液中一定存在的離子有Na+、Mg2+、Al3+、SO42-，可能存在K+，一定不存在的離子是Fe3+、Cu2+、CO32-、NH4+；

(3)實驗②中產生的BaSO4白色沉淀的物質的量為n(BaSO4)=69.9g÷233g/mol=0.3mol，依據圖形變化可知，Mg2+物質的量為0.1mol，Al3+物質的量為0.1mol，由于溶液體積為100mL，若溶液中K+物質的量為0.04mol，依據電荷守恒計算c(K+)+c(Na+)+3c(Al3+)+2c(Mg2+)=2c(SO42-)，c(Na+)=2×3mol/L-0.4mol/L-3×1mol/L-2×1mol/L=0.6mol/L。