Question

【題目】某無色溶液100mL，其中可能含Fe3+、Al3+、Na+、Mg2+、Cu2+、NH4+、K+、CO32-、SO42-等離子中的幾種，為分析其成分，取此溶液分別進行了四個實驗，其操作和有關現象如圖所示。

請回答下列問題：

（1）焰色反應是___(填“物理”或“化學”)變化；實驗③中產生的無色無味氣體是___(填化學式)。

（2）原溶液中一定存在的離子有___；一定不存在的離子有___。

（3）若溶液中K+物質的量為0.04mol，則c(Na+)=___mol/L。

Answer 1

【答案】物理 O2 Na+、Mg2+、Al3+、SO42- Fe3+、Cu2+、CO32-、NH4+ 0.6

【解析】

溶液為無色，說明不存在Fe3+和Cu2+，①經過焰色反應顯黃色，說明存在Na+，②加入BaCl2和稀鹽酸產生白色沉淀，說明一定存在SO42-，可能存在CO32-，③加入Na2O2固體，Na2O2與水反應生成NaOH和O2，無色無味的氣體是O2，說明沒有NH4+，產生白色沉淀，說明存在Mg2+、Al3+中的一種或兩種，④逐滴加入NaOH溶液直至過量，沉淀的總物質的量先是增大到最大值，后又減少直至不變，說明一定存在Al3+和Mg2+，則不存在CO32-，據此分析解答。

(1)焰色反應中沒有新物質生成，是物理變化；實驗③中加入Na2O2固體，Na2O2與水反應生成NaOH和O2，無色無味的氣體是O2，故答案為：物理；O2；

(2)根據以上分析可知，原溶液中一定存在的離子有：Na+、Mg2+、Al3+、SO42-，

一定不存在的離子有：Fe3+、Cu2+、CO32-、NH4+，而K+則無法判斷，故答案為：Na+、Mg2+、Al3+、SO42-；Fe3+、Cu2+、CO32-、NH4+；

(3)第②步產生的是BaSO4沉淀，則n(SO42-)==0.3mol，第④步中，沉淀產生最大物質的量為0.2mol，說明n(Al3+)+n(Mg2+)=0.2mol，最后剩下0.1mol沉淀，說明n(Mg2+)=0.1mol，則n(Al3+)=0.1mol，根據溶液為電中性，則有2n(Mg2+)+3n(Al3+)+n(Na+)+n(K+)=2n(SO42-)，即2×0.1mol+3×0.1mol+n(Na+)+1×0.04mol=2×0.3mol，所以c(Na+)==0.6mol/L，故答案為：0.6。