Question

8．某化學研究性學習小組對某無色水樣的成分進行檢驗，已知該水樣中只可能含有K⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺、Ag⁺、Ca²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-中的若干種離子．該小組同學取100mL水樣進行實驗，向水樣中先滴加硝酸鋇溶液，再滴加2mol/L的硝酸，實驗過程中沉淀質(zhì)量的變化情況如圖所示：
（1）水樣中一定含有的陰離子是SO₄^2-、CO₃^2-，其物質(zhì)的量濃度之比為1：2．
（2）寫出BC段所表示反應的離子方程式：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O．
（3）由B到C點變化過程中消耗硝酸的體積為20mL．
（4）試根據(jù)實驗結(jié)果推測K⁺是否存在？是（填“是”或“否”）；若存在，K⁺的物質(zhì)的量濃度c（K⁺）的范圍是≥0.6mol/L．（若K⁺不存在，則不必回答該問）．

Answer 1

分析 該水樣為無色溶液，水樣Fe³⁺、Cu²⁺不存在，依據(jù)圖象分析加入硝酸鋇溶液生成沉淀，加入稀硝酸，沉淀部分溶解證明水樣中一定含有SO₄^2-，CO₃^2-，又因為Al³⁺與CO₃^2-發(fā)生雙水解，CO₃^2-與Ag⁺、Ca²⁺、Mg²⁺發(fā)生反應生成沉淀不能大量存在，所以Al³⁺、Ag⁺、Ca²⁺、Mg²⁺不存在；依據(jù)電解質(zhì)溶液中電荷守恒分析判斷陽離子的存在，原溶液中可能含有Cl^-，依據(jù)電解質(zhì)溶液中電荷守恒，陽離子K⁺一定存在．

解答 解：該水樣為無色溶液，水樣Fe³⁺、Cu²⁺不存在，依據(jù)圖象分析加入硝酸鋇溶液生成沉淀，加入稀硝酸，沉淀部分溶解證明水樣中一定含有SO₄^2-，CO₃^2-，又因為Al³⁺與CO₃^2-發(fā)生雙水解，CO₃^2-與Ag⁺、Ca²⁺、Mg²⁺發(fā)生反應生成沉淀不能大量存在，所以Al³⁺、Ag⁺、Ca²⁺、Mg²⁺不存在；n（SO₄^2-）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，n（CO₃^2-）=n（BaCO₃）=$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol，則c（SO₄^2-）：c（CO₃^2-）=1：2；原溶液中可能含有Cl^-，依據(jù)電解質(zhì)溶液中電荷守恒，陽離子K⁺一定存在；根據(jù)電荷守恒得到：0.01mol×2+0.02mol×2+n（Cl^-）=n（K⁺）推知n（K₊）≥0.06mol，則c（K⁺）≥0.06mol/L，
（1）水樣中一定含有的陰離子是SO₄^2-，CO₃^2-；其物質(zhì)的量濃度之比為1：2，
故答案為：SO₄^2-、CO₃^2-；1：2；
（2）BC段所表示反應是碳酸鋇溶于稀硝酸的反應，反應的離子方程式：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案為：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O；
（3）由B到C點變化過程中依據(jù)圖象分析得到的碳酸鋇n（BaCO₃）=$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol，消耗稀硝酸物質(zhì)的量為0.04mol，消耗硝酸的體積=$\frac{0.04mol}{2mol/L}$=0.02L=20mL，
故答案為：20mL；
（4）依據(jù)電解質(zhì)溶液中電荷守恒，陽離子K⁺一定存在；根據(jù)電荷守恒0.01mol×2+0.02mol×2+n（Cl^-）=n（K⁺）推知：n（K⁺）≥0.06mol，則c（K⁺）≥$\frac{0.06mol}{0.1L}$=0.6mol/L，
故答案為：是；≥0.6mol/L．

點評 本題考查了離子反應及其計算，題目難度中等，明確常見離子的性質(zhì)及檢驗方法為解答關(guān)鍵，注意掌握根據(jù)電荷守恒在判斷離子存在的方法，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．