Question

19．某无色溶液，由Na⁺、Ba²⁺、Al³⁺、Cl^-、AlO₂^-、MnO₄^-、CO₃^2-、SO₄^2-中的若干离子组成，将溶液平均分为两份置于两支试管：
①取其中一支试管，加入过量HCl．有气体生成，并得到溶液；
②在①所得溶液中加入HNO₃酸化的AgNO₃，出现白色沉淀；
③取另一支试管，先加入过量的HCl酸化，再加入过量的NaHCO₃溶液，有气体生成同时析出白色沉淀甲，甲的质量为3.9g；
④在③所得溶液中加入过量的Ba（OH）₂溶液，有白色沉淀乙析出．
根据上述实验完成下列问题：
（1）溶液中一定不存在的离子是Ba²⁺，Al³⁺，MnO₄^-．
（2）一定存在的离子是Na⁺、AlO₂^-、CO₃^2-．
（3）判断沉淀乙成分的方法是向沉淀中加入过量HCl，全部溶解沉淀为碳酸钡，部分溶解沉淀为碳酸钡与硫酸钡的混合物．
（4）写出有关反应的离子方程式
实验①：CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O；AlO₂^-+4H⁺=Al³⁺+2H₂O．
（5）通过实验③可知溶液中存在的离子为AlO₂^-，原溶液中该离子的物质的量为0.1mol．

Answer 1

分析 无色溶液中一定不含MnO₄^-；
①取适量试液，加入过量盐酸，有气体生成，并得到溶液，说明一定含CO₃^2-、CO₃^2-与Ba²⁺、Al³⁺反应产生沉淀，一定不含Ba²⁺，Al³⁺；
②在①所得溶液中加入HNO₃酸化的AgNO₃，出现白色沉淀，由于①中引入氯离子，故不能判断此溶液中一定含有Cl^-；
③取另一支试管，先加入过量的HCl酸化，再加入过量的NaHCO₃溶液，有气体生成同时析出白色沉淀甲，甲的质量为3.9g，说明溶液中一定含有AlO₂^-，沉淀甲为氢氧化铝，且物质的量为0.05mol；
④在③所得溶液中加入过量的Ba（OH）₂溶液，有白色沉淀乙析出，氢氧化钡和过量的碳酸氢钠溶液反应生成碳酸钡沉淀，或者与原溶液中的硫酸根生成硫酸钡沉淀，依据电中性原则得出，溶液中一定含有：Na⁺，据此解答即可．

解答 解：无色溶液中一定不含MnO₄^-；
①取适量试液，加入过量盐酸，有气体生成，并得到溶液，说明一定含CO₃^2-、CO₃^2-与Ba²⁺、Al³⁺反应产生沉淀，一定不含Ba²⁺，Al³⁺；
②在①所得溶液中加入HNO₃酸化的AgNO₃，出现白色沉淀，由于①中引入氯离子，故不能判断此溶液中一定含有Cl^-；
③取另一支试管，先加入过量的HCl酸化，再加入过量的NaHCO₃溶液，有气体生成同时析出白色沉淀甲，甲的质量为3.9g，说明溶液中一定含有AlO₂^-，沉淀甲为氢氧化铝，且物质的量为0.05mol；
④在③所得溶液中加入过量的Ba（OH）₂溶液，有白色沉淀乙析出，氢氧化钡和过量的碳酸氢钠溶液反应生成碳酸钡沉淀，或者与原溶液中的硫酸根生成硫酸钡沉淀，依据电中性原则得出，溶液中一定含有：Na⁺，
（1）溶液中一定不存在的离子是：Ba²⁺，Al³⁺，MnO₄^-，
故答案为：Ba²⁺，Al³⁺，MnO₄^-；
（2）依据分析可知：一定存在的是：Na⁺、AlO₂^-、CO₃^2-，
故答案为：Na⁺、AlO₂^-、CO₃^2-；
（3）向沉淀中加入过量HCl，全部溶解沉淀为碳酸钡，部分溶解沉淀为碳酸钡与硫酸钡的混合物，
故答案为：向沉淀中加入过量HCl，全部溶解沉淀为碳酸钡，部分溶解沉淀为碳酸钡与硫酸钡的混合物；
（4）碳酸根与氢离子反应生成二氧化碳气体与水，偏铝酸根与氢气反应生成铝离子和水，离子反应方程式为：CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O，AlO₂^-+4H⁺=Al³⁺+2H₂O，
故答案为：CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O；AlO₂^-+4H⁺=Al³⁺+2H₂O；
（5）依据分析可知：溶液中一定含有AlO₂^-，3.9g氢氧化铝的物质的量为：$\frac{3.9g}{78g/mol}$=0.05mol，则原溶液中每份含AlO₂^-物质的量为0.05mol，则原溶液中含AlO₂^-物质的量0.1mol，
故答案为：AlO₂^-；0.1mol．

点评 本题考查了物质检验，离子反应的性质应用，反应现象的分析判断，注意加入过量试剂的作用，题目难度中等．