- 离子共存
- 共2225题
某待测溶液中可能含有SO42-、SO32-、CO32-、HCO3-、NO3-、Cl－、Br－中的若干种及一种常见金属阳离子(Mn＋)，现进行如下实验(每次实验所用试剂均是足量的，鉴定中某些成分可能没有给出)。
请回答下列问题：
(1)根据上述框图信息填写下表(不能确定的不填)。
(2)待测溶液中是否有SO32-、SO42- 。若气体D遇空气变红色，则生成沉淀D时肯定发生的反应的离子方程式为 ，形成沉淀B时反应的离子方程式为 。
(3)若Mn＋为常见金属阳离子且原子序数不大于20，则要确定它具体是何种离子的方法是 。
正确答案
(1)
(2)SO32-、SO42-至少有一种 3BaSO3＋2H＋＋2NO3-=2NO↑＋3BaSO4↓＋H2O HCO3-＋Ba2＋＋OH－=BaCO3↓＋H2O
(3)做焰色反应实验，若透过蓝色钴玻璃片观察到紫色火焰，说明是钾；若不透过蓝色钴玻璃片观察到黄色火焰，则说明是钠
由沉淀A与稀硝酸反应仍得到白色沉淀知白色沉淀D为BaSO4，故溶液中SO32-、SO42-至少有一种；由每次实验所用试剂均足量知溶液A中含有Ba2＋，在加入碱后能得到白色沉淀B，则原待测溶液中一定含有HCO3-；溶液B中加入足量的氯水后仍得到无色溶液，说明原待测液中无Br－，不能确定是否有NO3-、CO32-、Cl－。若气体D遇空气变红色时，表明D中肯定有NO，沉淀A中肯定有BaSO3。
原子序数不大于20的金属阳离子有Li＋、Be2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋、K＋、Ca2＋，Al3＋与HCO3-，SO32-或SO42-与Ca2＋不能大量共存，故金属阳离子不可能是Al3＋或Ca2＋；由待测溶液与浓NaOH溶液混合后无明显变化知溶液中没有Mg2＋，结合Mn＋为常见离子且原子序数不大于20知Mn＋只能是Na＋或K＋，可通过焰色实验来确定是钾还是钠。
（10分）有一份铵盐混合物，取其质量为10.00g时，含有xmol的(NH4)2SO4和ymol的NH4HSO4
测定结果如下；
铵盐混合物质量为10.00g和20.00g时，浓硫酸增加的质量相同；
铵盐混合物质量为30.00g时，浓硫酸增加的质量为0.68g；
铵盐混合物质量为40.00g时，浓硫酸的质量不变。
（1）A气体的化学式为______________
（2）10.00g铵盐混合物中含有NH4+的物质的量为_____mol(用含x，y的关系式表示)，10.00g铵盐混合物溶于水后可电离出H+的物质的量为___mol(用含x，y的关系式表示)。
（3）在含有2 mol NH4+与1 mol H+的溶液中加入2 molOH—，加热充分反应，可产生气体A__________ mol
（4）计算：50.00mL的NaOH溶液的浓度为__________mol/L,该铵盐中氮元素的质量分数是 %；（计算结果均保留两位小数）
正确答案
（10分）（1）NH3（2分）
（2）2x+y；y（2分）
（3）1（2分）
（4）4.64mol/L,;14.56％（4分）
(参考解法，解题过程不计入评卷总分，
试题分析：（1）每次所用氢氧化钠的量相同，根据10克铵盐混合物中含有xmol的(NH4)2SO4和ymol的NH4HSO4。则有20克铵盐混合物中含有2xmol的(NH4)2SO4和2ymol的NH4HSO4。这里消耗氢氧根离子有氢离子和铵离子，而且是中和反应在前，反应的离子方程式为：H++OH- =H2O，NH4++OH-
根据10克混合物和20克混合物得到等量的氨气，说明在和10克混合物反应时，氢氧化钠过量，和20克反应时氢氧化钠不足。40克时说明只发生了氢氧根和氢离子的反应。xmol的(NH4)2SO4和ymol的NH4HSO4，生成氨气2x+y，消耗氢氧化钠2x+2y，2xmol的(NH4)2SO4和2ymol的NH4HSO4，生成氨气2x+y，消耗氢氧化钠2y+2x+y。
（2）混合物质量是30克时，含有3xmol的(NH4)2SO4和3ymol的NH4HSO4.根据20克时氢氧化钠不足，说明氢氧化钠的物质的量为3y+2x，减去氢离子消耗的氢氧化钠就是产生的氨气的量，即：3y+2x-3y="0.68/17" 摩尔， x="0.02mol," 在根据 132x+115y=10克，解y=0.064摩尔。所以10.00克铵盐混合物中含有NH4+的物质的量：0.02*2+0.064="0.104mol" .10.00克铵盐混合物溶于水后可电离出H+的物质的量0.064mol。
（3）在含有2 mol NH4+与1 mol H+的溶液中加入2 mol OH-，加热充分反应，氢氧根先中和1摩尔氢离子，剩余的1摩尔氢氧根离子和1摩尔的铵离子反应得到氨气1摩尔。
（4）NaOH溶液的浓度为（3y+2x）/0.05 =（3*0.064+2*0.02）/0.05=4.64摩尔/升。
该铵盐中氮元素的质量分数= （0.064+2×0.02）×14／10.00=14.56%。
点评：本题考查的是化学计算，考查学生的问题分析能力以及计算能力，本题涉及的内容为氨及铵盐之间的反应。化学计算需注重解题技巧。
在25℃时，将酸HA与碱MOH等体积混合.
（1）若0.01mol/L的强酸HA与0.01mol/L强碱MOH混合，则所得溶液显 （填“酸性”、“中性”或“碱性”，下同）该反应的离子方程式为
（2）若PH=3的强酸HA与PH=11的弱碱MOH混合，则所得溶液显 ，理由是：
（3）若0.01mol/L的强酸HA与0.01mol/L弱碱MOH混合，则所得溶液显 ，解释这一现象的离子方程式是
正确答案
（1）中性 H++OH-=H2O
（2）碱性 酸HA与碱MOH中和后，碱过量，还会电离出OH-(2分，其他合理答案也可给分)
（3） 酸性 M++H2O
试题分析：（1）若0.01mol/L的强酸HA与0.01mol/L强碱MOH混合，二者恰好完全反应生成强酸强碱盐MA，则所得溶液显中性，该反应的离子方程式为H++OH-=H2O；（2）若PH=3的强酸HA与PH=11的弱碱MOH混合，则所得溶液显碱性，理由是：PH=3的强酸HA与PH=11的弱碱MOH中和后，碱过量，还会电离出OH-；（3）若0.01mol/L的强酸HA与0.01mol/L弱碱MOH混合，二者恰好完全反应生成强酸弱碱盐MA，弱碱阳离子水解显酸性，解释这一现象的离子方程式是
M++H2O
某温度(t ℃)时，水的离子积为KW＝1.0×10－13mol2·L－2，则该温度(填“大于”、“小于”或“等于”)________25 ℃，其理由是_______________________________________。
若将此温度下pH＝11的苛性钠溶液a L与pH＝1的稀硫酸b L混合(设混合后溶液体积的微小变化忽略不计)，试通过计算填写以下不同情况时两种溶液的体积比：
(1)若所得混合液为中性，则a∶b＝________；此溶液中各种离子的浓度由大到小排列顺序是___________________________________。
(2)若所得混合液的pH＝2，则a∶b＝________。此溶液中各种离子的浓度由大到小排列顺序是__________________________________________。
正确答案
大于 水的电离是吸热过程，KW随温度升高而增大 (1)10∶1 c(Na＋)＞c(SO)＞c(H＋)＝c(OH－)或c(Na＋)＝2c(SO42—)＞c(H＋)＝c(OH－) (2)9∶2
c(H＋)＞c(SO42—)＞c(Na＋)＞c(OH－)
水的电离是吸热过程，KW随温度升高而增大，故温度高于25 ℃。
(1)稀H2SO4中，c(H＋)＝0.1 mol·L－1，NaOH溶液中c(OH－)＝
0．01 mol·L－1×a L＝0.1 mol·L－1×b L
a∶b＝10∶1
离子浓度关系c(Na＋)＞c(SO42—)＞c(H＋)＝c(OH－)或c(Na＋)＝2c(SO42—)＞c(H＋)＝c(OH－)
(2)若pH＝2，则
c(H＋)混＝
a∶b＝9∶2
离子浓度关系：此时，假如原来NaOH溶液为9 L，H2SO4溶液则为2 L
n(Na＋)＝0.01 mol·L－1×9 L＝0.09 mol
剩余n(H＋)＝0.01 mol·L－1×(9 L＋2 L)＝0.11 mol
n(SO42—)＝
所以：c(H＋)＞c(SO42—)＞c(Na＋)＞c(OH－)。
（8分）现有S2-、SO32-、NH4+、Al3+、HPO42-、Na+、SO42-、AlO2-、Fe3+、HCO3-、Cl-等离子，请按要求填空：
（1）在水溶液中，该离子水解呈碱性的是 。
（2）在水溶液中，该离子水解呈酸性的是 。
（3）既能在酸性较强的溶液里大量存在，又能在碱性较强的溶液里大量存在的离子有 。
（4）既不能在酸性较强的溶液里大量存在，又不能在碱性较强的溶液里大量存在的离子有 。
正确答案
（1）S2-、SO32-、HPO42-、AlO2-、HCO3- （2）NH4+、Al3+、Fe3+
（3）Na+、SO42-、Cl- （4）HPO42-、HCO3-
（1）弱酸的酸根水解显碱性，所以有S2-、SO32-、HPO42-、AlO2-、HCO3-。
（2）弱碱的阳离子是水解显酸性，所以有NH4+、Al3+、Fe3+。
（3）与氢离子及OH－都不反应的是强酸的酸根或强碱的阳离子，即Na+、SO42-、Cl-。
（4）弱酸的酸式盐既和氢离子，也和OH－反应，所以是HPO42-、HCO3-。
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