Question

某无色溶液中只可能含有NH₄⁺、K⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cl^-、SO₄^2-等离子中的几种离子．
①该溶液的焰色反应呈现出紫色．
②取10mL该溶液于试管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后过滤得到0.03mol白色沉淀，向滤液中加入AgNO₃溶液未见沉淀产生．
③另取10mL该溶液于试管中，滴加NaOH溶液产生白色沉淀，当沉淀增加到一定量后开始产生气体，最后沉淀完全溶解．并且随NaOH溶液的加入，沉淀和气体的变化关系如图所示．

（1）该溶液中一定含有______（填离子的化学式）离子，一定不含有的离子有______（填离子的化学式）；
（2）①根据图中所示数据，计算实验中使用的NaOH溶液的物质的量浓度为：______
②在配制实验所需100mL NaOH溶液时，用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒外，还需要______（填仪器名称）．
（3）根据图示信息分析该溶液中焰色反应呈现紫色的离子的物质的量浓度为：______．

Answer 1

解：（1）①溶液透过蓝色钴玻璃焰色反应呈紫色，说明溶液中含有K⁺离子，溶液呈无色，则一定不含Fe³⁺离子；
②取10mL该溶液于试管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后过滤得到0.03mol白色沉淀，根据SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓知溶液中含有SO₄^2-为0.03mol；向滤液中加入AgNO₃溶液未见沉淀产生，则溶液中没有Cl^-；
③另取10mL该溶液于试管中，滴加NaOH溶液产生白色沉淀，则说明溶液中含有Al³⁺，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，结合图象中沉淀的变化关系，知溶液中含有Al³⁺为0.01mol需OH^-为0.03mol；当沉淀增加到一定量后开始产生气体，根据NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O结合图象，知溶液中含有NH₄⁺为0.02mol需OH^-为0.02mol；最后沉淀完全溶解是由于氢氧化铝与NaOH继续反应，反应的离子方程式为Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，结合图象中沉淀的变化关系，需OH^-为0.01mol；实验中使用的NaOH溶液的总物质的量为：0.03mol+0.02mol+0.01mol=0.06mol，结合图象中沉淀的变化关系知此时氢氧化钠溶液的体积为60mL，根据C===lmol/L，
故答案为：（1）K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；Cl^-、Fe³⁺；（2）①lmol/L；
（2）②配制步骤有计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀等操作，一般天平称取氢氧化钠，把氢氧化钠倒入烧杯进行溶解，冷却后转移到100mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，当加水至液面距离刻度线1～2cm时，改用胶头滴管滴加，配成100mL溶液，所以需要的仪器有玻璃棒、天平、药匙、烧杯、胶头滴管、100mL容量瓶，所以还需要玻璃棒、胶头滴管、100mL容量瓶，
故答案为：100mL容量瓶、胶头滴管；
（3）根据图示信息分析该溶液中焰色反应呈现紫色的离子为K⁺，该溶液中一定含有K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；根据（1）③知NH₄⁺为0.02mol，Al³⁺为0.01mol，SO₄^2-为0.03mol，根据溶液呈电中性溶液中阴阳离子所带的正负电荷总数相等，其中正电荷总数为：0.02mol×1+0.01mol×3+n（K⁺）×1=0.05mol+n（K⁺），负电荷总数0.03mol×2=0.06mol，所以n（K⁺）=0.01mol，根据C===lmol/L，
故答案为：lmol/L；
分析：①某无色溶液一定不含Fe³⁺离子，根据焰色反应的颜色紫色判断K⁺的存在；根据溶液中离子的颜色解答；
②取10mL该溶液于试管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后过滤得到0.03mol白色沉淀，生成沉淀为BaSO₄，说明溶液中含有SO₄^2-，向滤液中加入AgNO₃溶液未见沉淀产生，则溶液中没有Cl^-；
③另取10mL该溶液于试管中，滴加NaOH溶液产生白色沉淀，当沉淀增加到一定量后开始产生气体，说明溶液中含有NH₄⁺，最后沉淀完全溶解．则说明溶液中含有Al³⁺；
（1）根据①②③分析解答；
（2）①根据图象纵坐标可判断Al（OH）₃和氨气的物质的量；根据Al（OH）₃的两性可计算NaOH的浓度；
②根据溶液配制知识进分析配制时具体步骤和使用的仪器进行解答；
（3）根据图示信息分析该溶液中焰色反应呈现紫色的离子为K⁺，根据溶液呈电中性解答；
点评：本题考查离子的推断，根据题干提供的实验现象结合离子的性质进行推断，题目难度不大．