Question

4．有一无色溶液100mL，其中可能含有Fe³⁺、Al³⁺、Na⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、NH₄⁺、K⁺、CO₃^2-、SO₄^2-等离子中的几种，为分析其成分，取此溶液分别进行了四个实验，其操作和有关现象如图所示．
 
请回答下列问题：
（1）焰色反应是物理（填“物理”或“化学”）变化；实验②中经过滤得到白色沉淀，该沉淀如何洗涤？取沉淀于过滤器的滤纸上，加入蒸馏水浸没沉淀，待蒸馏水自然流下．
（2）原溶液中一定存在的离子有Al³⁺、Na⁺、Mg²⁺、SO₄^2-（写化学式），可能存在的离子有K⁺．
（3）实验③中产生的白色沉淀的成分可能是Mg（OH）₂、Al（OH）₃．
（4）若溶液中K⁺物质的量为0.04mol，则c（Na⁺）=0.6mol/L．

Answer 1

分析 溶液焰色反应呈黄色，说明溶液中含有Na+离子，溶液呈无色，则一定不含有色离子：Fe3+、Cu2+，加入氯化钡和盐酸后生成白色沉淀，由于溶液中没有Ag+离子，则生成沉淀为BaSO4，溶液中含有SO42-离子，逐滴加入过量NaOH溶液有白色沉淀，则溶液中含有Mg2+离子，判断一定无CO32-，图象分析可知，实验中生成白色沉淀的量与加入NaOH的量的先增大后减小，则说明溶液中含有Al3+离子，加入过氧化钠产生的是无色无味的气体，可以判定一定没有NH4+，可以推断一定含有Mg2+、Na+、Al3+，由于，Mg2+和 CO32- 不能共存，所以一定没有 CO32-，不能判断溶液中是否含有K+，据此进行解答．

解答 解：溶液焰色反应呈黄色，说明溶液中含有Na+离子，溶液呈无色，则一定不含有色离子：Fe3+、Cu2+，加入氯化钡和盐酸后生成白色沉淀，由于溶液中没有Ag+离子，则生成沉淀为BaSO4，溶液中含有SO42-离子，逐滴加入过量NaOH溶液有白色沉淀，则溶液中含有Mg2+离子，判断一定无CO32-，图象分析可知，实验中生成白色沉淀的量与加入NaOH的量的先增大后减小，则说明溶液中含有Al3+离子，加入过氧化钠产生的是无色无味的气体，可以判定一定没有NH4+，可以推断一定含有Mg2+、Na+、Al3+，由于，Mg2+和 CO32- 不能共存，所以一定没有 CO32-，不能判断溶液中是否含有K+，
（1）是某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征的颜色的反应，焰色反应是物理变化，它并未生成新物质，焰色反应是物质原子内部电子能级的改变，通俗的说是原子中的电子能量的变化，不涉及物质结构和化学性质的改变，实验②中经过滤得到白色沉淀为硫酸钡沉淀，沉淀洗涤方法是取沉淀于过滤器的滤纸上，加入蒸馏水浸没沉淀，待蒸馏水自然流下，
故答案为：物理，取沉淀于过滤器的滤纸上，加入蒸馏水浸没沉淀，待蒸馏水自然流下；
（2）原溶液中一定存在的离子有Al3+、Na+、Mg2+、SO42-，可能存在K+，
故答案为：Al3+、Na+、Mg2+、SO42-，K+；
（3）实验③是过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，氢氧化钠和铝离子生成氢氧化铝沉淀，和镁离子生成氢氧化镁沉淀，反应中产生的白色沉淀的成分可能是Mg（OH）2、Al（OH）3，
故答案为：Mg（OH）2、Al（OH）3；
（4）依据图形变化可知，Mg2+物质的量为0.1mol，Al3+物质的量为0.1mol，SO42-离子物质的量等于硫酸钡沉淀物质的量=$\frac{69.9g}{233g/mol}$=0.3mol，溶液体积为100ml，若溶液中K+物质的量为0.04mol，依据电荷守恒计算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，
故答案为：0.6mol/L．

点评 本题考查了离子性质、离子检验和离子反应现象的分析判断，注意离子反应现象和溶液中离子物质的量的确定，图象的分析计算，电荷守恒计算是解题关键，题目难度中等．