Question

某溶液中可能含有K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、AlO₂^-、SO₄^2-、SiO₃^2-、CO₃^2-、Cl^-、OH^-中的某几种离子，甲，乙两同学共同进行如下实验：

①取少量溶液加入用足量硝酸酸化的Ba（NO₃）₂溶液，有气泡产生同时有白色沉淀生成．
②将①过滤得到的白色沉淀洗涤再分成两份，一份加盐酸沉淀不溶解．另一份加NaOH溶液发现沉淀能完全溶解．
③另取0.5L溶液慢慢滴加入某浓度盐酸，其产生沉淀物质的量和所加盐酸体积关系如图所示．
（1）根据以上实验，原溶液中一定存在的离子是

 

，将一定存在的阴离子及物质的量浓度填表（可不填满也可补充）

阴离子种类
物质的量浓度（mol/L）

（2）原溶液中可能存在的离子是

 

．
为了检验该离子是否存在你的设计的方案是：

 

．
（3）所用盐酸的物质的量浓度是：

 

．
（4）甲、乙两同学分析溶液加盐酸产生沉淀情况得出A-B生成沉淀为两种，到底哪种离子先和盐酸反应生成沉淀争执不下，他们查阅有关资料：H₂CO₃的电离常数：K₁=4.3×10^-7，K₂=5.6×10^-11，H₂SiO₃的电离常数：K₁=1.7×10^-10，K₂=1.6×10^-12，HAlO₂的电离常数：K=6.3×10^-13，Al（OH）₃的电离常数：K_b1=1.4×10^-9，
根据③中实验结合资料按照反应顺序逐步书写出③中发生反应的离子方程式：
O→A：

 

．
A→B：

 

．
B→C：

 

．
C→D：

 

．

Answer 1

考点：物质的检验和鉴别的实验方案设计,离子方程式的书写

专题：物质检验鉴别题,离子反应专题

分析：（1）①取少量溶液加入用足量硝酸酸化的Ba（NO₃）₂溶液，有气泡产生同时有白色沉淀生成，该气体是二氧化碳，沉淀是硫酸钡或是硅酸；②将①过滤得到的白色沉淀洗涤再分成两份，一份加盐酸沉淀不溶解．另一份加NaOH溶液发现沉淀能完全溶解则该沉淀是硅酸，一定不是硫酸钡，根据现象和离子共存知识来回答判断存在的离子，根据沉淀的物质的量，可以确定各种阴离子的物质的量，进而计算浓度．
（2）原溶液中可能存在的离子是Cl^-，可以用硝酸酸化的硝酸银来检验；
（3）根据CD段氢氧化铝的溶解情况可以知道1mol氢氧化铝沉淀消耗3mol盐酸，根据c=

n

V

计算盐酸浓度；
（4）根据图中沉淀量的变化结合离子的性质确定发生的反应．

解答： 解：（1）①取少量溶液加入用足量硝酸酸化的Ba（NO₃）₂溶液，有气泡产生同时有白色沉淀生成，该气体是二氧化碳，一定存在CO₃^2-，一定不存在Al³⁺，沉淀是硫酸钡或是硅酸；②将①过滤得到的白色沉淀洗涤再分成两份，一份加盐酸沉淀不溶解．另一份加NaOH溶液发现沉淀能完全溶解则该沉淀是硅酸，一定不是硫酸钡，一定存在SiO₃^2-，一定不存在SO₄^2-，根据图象开始段的沉淀量是零，所以一定存在AlO₂^-、OH^-，根据电中性原理，一定存在K⁺．
根据沉淀的物质的量，可以确定各种阴离子的物质的量：
OH^-+H⁺=H₂O； AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓；SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓；CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑，
1  1        1   1        1          1    2    1      0.5   1
所以OH^-的浓度是

1

0.5

mol/L=2mol/L，AlO₂^-的浓度是

1

0.5

mol/L=2mol/L，SiO₃^2-的浓度是

1

0.5

mol/L=2mol/L，CO₃^2-的浓度是

0.5

0.5

mol/L=1mol/L，
故答案为：K⁺、AlO₂^-、SiO₃^2-、CO₃^2-、OH^-；

阴离子种类	OH-	AlO2-	SiO32-	CO32-
物质的量浓度（mol/L）	2	2	2	1

（2）原溶液中可能存在的离子是Cl^-，可以用硝酸酸化的硝酸银来检验，具体操作是：取少量溶液于试管中，滴加足量的稀硝酸，静置后在上层清液中滴加硝酸银溶液，观察是否在白色沉淀生成．若有白色沉淀生成则有Cl^-，反之则无Cl^-，
故答案为：Cl^-；取少量溶液于试管中，滴加足量的稀硝酸，静置后在上层清液中滴加硝酸银溶液，观察是否在白色沉淀生成．若有白色沉淀生成则有Cl^-，反之则无Cl^-；
（3）根据CD段氢氧化铝的溶解，知道1mol氢氧化铝消耗了3mol盐酸，所以所用盐酸的物质的量浓度是：

3mol

3L

=1mol/L，故答案为：1mol/L；
（4）根据题干所给的信息，结合离子的性质，知道混合液中加入盐酸后，反应的先后顺序是：O→A：OH^?+H⁺=H₂O．
A→B：AlO₂^?+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓、SiO₃^2-+2H⁺=H₂ SiO₃↓．
B→C：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑．
C→D：3H⁺+Al（OH）₃=Al³⁺+3H₂O．
故答案为：OH^?+H⁺=H₂O；AlO₂^?+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓、SiO₃^2-+2H⁺=H₂ SiO₃↓；CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-、H⁺+H CO₃^-=H₂O+CO₂↑；3H⁺+Al（OH）₃=Al³⁺+3H₂O．

点评：本题综合考查学生离子的检验、离子的性质以及反应的先后顺序，正确分析图象内涵是解题的关键，难度大，综合性强．