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1物质成分的推断(非选择题)1.有一包白色固体粉末,其中可能含有NaCl、Ba(NO3)2、CuSO4、Na2CO3中的一种或几种,现做以下实验:①将部分粉末加入水中,振荡,有白色沉淀生成,过滤溶液呈无色;②向①的沉淀物中加入足量稀硝酸,固体完全溶解,并有气泡产生;③取少量②的溶液,滴入稀硫酸,有白色沉淀产生;④另取①中过滤后的溶液加入足量AgNO3溶液,产生白色沉淀。试根据上述实验事实,回答下列问题:(1)原白色粉末中一定含有的物质是________,一定不含的物质是________,可能含有的物质是________。(以上各种物质均写化学式)(2)写出各步骤中可能发生的离子方程式__________________________。【解析】加水溶解,有白色沉淀,过滤滤液呈无色,说明无CuSO4,沉淀为碳酸钡,所以白色粉末中一定有Ba(NO3)2、Na2CO3;向①的沉淀物中加入足量稀硝酸,固体完全溶解,并有气泡产生,沉淀一定为BaCO3;原白色粉末中一定含有的物质是Ba(NO3)2、Na2CO3,一定不含的物质是CuSO4,可能含有的物质是NaCl。答案:(1)Ba(NO3)2、Na2CO3CuSO4NaCl(2)Ba2++CBaCO3↓、BaCO3+2H+Ba2++CO2↑+H2O、S+Ba2+BaSO4↓、C+2Ag+Ag2CO3↓、Ag++Cl-AgCl↓(合理即可)2.1000mL某待测溶液中除含有0.2mol·L-1的Na+外,还可能含有下列离子中的一种或多种:阳离子K+、N、Fe3+、Ba2+阴离子Cl-、Br-、C、HC、S、S现进行如下实验操作(每次实验所加试剂均过量):2(1)写出生成白色沉淀B的离子方程式:____________________________。(2)待测液中肯定不存在的阳离子是________________________________。(3)若无色气体D是单一气体,判断原溶液中K+是否存在?________(填“是”或“否”),若存在,求其物质的量浓度的最小值,若不存在,请说明理由:_______________________________________________________________。(4)若无色气体D是混合气体:①待测液中一定含有的阴离子是________。②沉淀A中能与稀硝酸反应的成分是________(写化学式)。【解析】待测液和氯化钡溶液反应得到沉淀A,则溶液中可能含有C、S、S,向沉淀中加入稀硝酸生成气体,且有部分沉淀不溶解,则溶液中存在C,可能存在S、S中的两种或一种,根据离子共存知,溶液中不存在Ba2+;滤液A中有Ba2+,加入过量的NaOH溶液得到气体B、白色沉淀B,则溶液中一定含有N、Ba2+,一定不存在Fe3+,气体B为NH3,白色沉淀B为BaCO3,滤液B中通入氯气,得浅黄绿色溶液,溶液中一定没有Br-,滤液B中加入硝酸银、硝酸溶液得到白色沉淀C,C为AgCl,说明滤液B中含有Cl-,由于加入氯化钡溶液,不能确定原溶液中是否含有Cl-。(1)由上述分析可知,白色沉淀B为碳酸钡,是由HC、Ba2+、OH-反应生成,离子方程式为HC+Ba2++OH-BaCO3↓+H2O。(2)由上述分析可知,溶液中一定没有的阳离子是Fe3+、Ba2+。3(3)n(N)=n(NH3)==0.1mol,则c(N)=0.1mol·L-1,溶液中c(Na+)=0.2mol·L-1,c(HC)=0.1mol·L-1,c(C)=0.1mol·L-1,c(S)=0.05mol·L-1,单位体积内正电荷=1×0.1mol·L-1+1×0.2mol·L-1=0.3mol·L-1,单位体积内负电荷=1×0.1mol·L-1+2×0.1mol·L-1+2×0.05mol·L-1=0.4mol·L-1,单位体积内正电荷单位体积内负电荷,故一定含有K+,当溶液中没有Cl-,K+浓度最小,根据电荷守恒可知,c(K+)最小=0.4mol·L-1-0.3mol·L-1=0.1mol·L-1。(4)由上述分析可知,溶液中一定含有的阴离子为C、HC,不能确定原溶液中是否含有Cl-,溶液中一定没有Br-。若无色气体D是混合气体,只能为CO2、NO混合气体,白色沉淀D只能为BaSO4,溶液中一定含有S,不能确定是否含有S,沉淀A中一定含有BaCO3,BaSO3。①待测液中一定含有的阴离子是C、HC、S;②沉淀A中BaSO3能与稀硝酸反应转化为硫酸钡。答案:(1)Ba2++HC+OH-BaCO3↓+H2O(2)Fe3+、Ba2+(3)是0.1mol·L-1(4)①C、HC、S②BaCO3、BaSO33.某无色废水中可能含有H+、N、Fe3+、Al3+、Mg2+、Na+、N、C、S中的几种,为分析其成分,分别取废水样品100mL,进行了三组实验,其操作和有关图象如图所示:Ⅰ:4请回答下列问题:(1)根据上述3组实验可以分析废水中一定不存在的离子有___________。(2)实验③中所发生反应的离子反应方程式为_______________________。(3)分析图象,在原溶液中c(N)与c(Al3+)的比值为________,N是否存在?________(填“存在”“不存在”或“不确定”)。Ⅱ:现有A、B、C、D、E五种可溶性强电解质,它们在水中可电离产生下列离子(各离子不重复)阳离子H+、Na+、Al3+、Ag+、Ba2+阴离子OH-、Cl-、C、N、S已知:①A、B两溶液呈碱性;C、D、E溶液呈酸性;②A溶液与E溶液反应既有气体又有沉淀产生;A溶液与C溶液反应只有气体产生;③D溶液与另外四种溶液反应都能产生沉淀;C只能与D反应产生沉淀;④上述沉淀包括难溶物和微溶物。试回答下列问题:(1)A溶液呈碱性的原因是______________________________(用离子方程式表示)。(2)D是________溶液,E是________溶液(均写化学式)。【解析】Ⅰ.(1)无色废水中确定无Fe3+,根据实验①确定有Na+,根据实验②确定有S,根据实验③确定有Al3+、N、H+,一定不含Fe3+、Mg2+,因为C与Al3+不能共存,所以无C;故溶液中存在的离子为Na+、Al3+、N、H+、S,废水中一定不存在的离子有Fe3+、Mg2+、5C。(2)实验③中依次发生的离子反应有酸碱中和:H++OH-H2O,生成沉淀:Al3++3OH-Al(OH)3↓,生成一水合氨:N+OH-NH3·H2O,氢氧化铝能溶于氢氧化钠中,即Al(OH)3+OH-Al+2H2O。(3)已知硫酸钡沉淀为2.33g,则n(S)==0.01mol,根据图象可知与Al(OH)3反应的n(OH-)=0.007mol,Al(OH)3+OH-Al+2H2On(Al3+)0.007mol所以n(Al3+)=0.007mol,将铝离子完全沉淀需要氢氧化钠0.021mol,溶液中H+消耗氢氧化钠0.014mol,氢离子的物质的量是0.014mol,N+OH-NH3·H2O,消耗氢氧化钠0.007mol,所以铵根离子的物质的量是0.007mol,原溶液中c(N)与c(Al3+)的比值为1∶1,根据电荷守恒,一定存在硝酸根离子。Ⅱ.①A、B两溶液呈碱性,结合离子的共存可知,应为Ba(OH)2、Na2CO3中的一种,C、D、E溶液呈酸性,应为AgNO3、硫酸铝、HCl中的一种;②A溶液与E溶液反应既有气体又有沉淀产生;A溶液与C溶液反应只有气体产生,则A为Na2CO3,B为Ba(OH)2,E为Al2(SO4)3,C为HCl;③D溶液与另外四种溶液反应都能产生沉淀;C只能与D反应产生沉淀,则D为AgNO3。(1)A为碳酸钠溶液,因碳酸根离子的水解溶液显碱性,水解离子反应式为C+H2OHC+OH-。(2)D是AgNO3,E为Al2(SO4)3。答案:Ⅰ.(1)Fe3+、Mg2+、C(2)H++OH-H2O、Al3++3OH-Al(OH)3↓、N+OH-NH3·H2O、6Al(OH)3+OH-Al+2H2O(3)1∶1存在Ⅱ.(1)C+H2OHC+OH-(2)AgNO3Al2(SO4)34.某强酸性溶液X含有Ba2+、Al3+、N、Fe2+、Fe3+、C、S、S、Cl-、N中的一种或几种,取该溶液进行实验,实验内容如下:根据以上信息,回答下列问题:(1)溶液X中除H+外还肯定含有的离子是________;(2)写出有关离子方程式:步骤①中生成A________;步骤②生成沉淀I________。(3)假设测定A、F、I均为0.01mol,10mLX溶液中n(H+)=0.04mol,而沉淀C物质的量为0.07mol,能说明该溶液不能确定阴离子存在的理由是_________。【解析】在酸性溶液中不能含有挥发性的弱酸的酸根离子C、S,向某强酸性溶液X中加入过量Ba(NO3)2溶液,产生气体A能够与O2发生反应产生气体D,D与O2及H2O发生反应产生溶液E,则证明在溶液中含有还原性离子Fe2+;向产生的溶液B中加入过量的NaOH溶液产生气体F,证明含有N;沉淀G中一定含有Fe(OH)3,向所得的溶液H中通入过量的CO2气体,能够产生沉淀I,说明原溶液中含有Al3+,当加入过量NaOH溶液时变为Al,当通入过量的CO2气体时发生离子反应生成沉淀Al(OH)3同时还生成HC;向原溶液中加入过量7Ba(NO3)2溶液,产生沉淀C,则证明含有S。(1)溶液X中除H+外还肯定含有的离子是Al3+、N、Fe2+、S;(2)步骤①中发生氧化还原反应,生成A的离子方程式是3Fe2++N+4H+3Fe3++NO↑+2H2O;步骤②生成沉淀Ⅰ的离子方程式是Al+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HC;(3)n(S)=0.07mol;n(N)=0.01mol;n(Al3+)=0.01mol;n(H+)=0.04mol;n(NO)=0.01mol;根据离子方程式3Fe2++N+4H+3Fe3++NO↑+2H2O中NO与Fe2+的物质的量的关系可知:n(Fe2+)=0.03mol,可见此时溶液中阳离子所带的正电荷总数与阴离子所带的负电荷总数相等,因此若溶液中不存在Fe3+,就无Cl-存在;若检验Fe3+肯定存在时,就有Cl-存在,因为肯定存在的离子电荷总数已相等。答案:(1)Al3+、N、Fe2+、S(2)3Fe2++N+4H+3Fe3++NO↑+2H2OAl+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HC(3)若检验Fe3+肯定存在时,就有Cl-存在,因为肯定存在的离子电荷总数已相等5.1L某混合溶液,可能含有的离子如表格。可能大量含有的阳离子H+、K+、Mg2+、Al3+、N、Fe2+、Fe3+可能大量含有的阴离子Cl-、Br-、I-、C、Al(1)往该溶液中逐滴加入NaOH溶液,产生沉淀的物质的量(n)与加入NaOH溶液的体积(V)的关系如图所示。8则该溶液中一定不含有的离子是_________________________________。(2)BC段离子方程式为_________________________________________。(3)V1、V2、V3、V4之间的关系为__________________________________。【解析】(1)根据图表,开始加入NaOH时,无沉淀产生,则说明溶液中含有H+,随后加入NaOH,有沉淀产生,沉淀量达到最大时继续加入NaOH,沉淀量先保持不变后完全溶解,则说明一定含有Al3+、N,一定不含Mg2+、Fe2+、Fe3+。根据离子共存知识,C、Al与H+、Al3+不能共存,故一定不含C、Al。因此溶液中一定不含的离子为Mg2+、Fe2+、Fe3+、C、Al。(2)BC段的离子反应为N与OH-的反应。(3)V1至V2段的反应为Al3++3OH-Al(OH)3↓、V3至V4段的反应为Al(OH)3+OH-Al+2H2O,两段消耗的NaOH的物质的量之比为3∶1,即V2-V1=3(V4-V3)。答