- 离子的检验
- 共4052题
某废水含有下列离子中的5种（忽略水的电离及离子的水解），K+、Cu2+、Al3+、Fe2+、Cl-、CO32-、NO3-、SO42-，测得各种离子的物质的量浓度相等．为探究废水的组成，某同学进行了如下实验：
①用铂丝蘸取少量溶液，在火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察无紫色火焰．
②另取溶液加入足量稀盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，此时溶液依然澄清，且溶液中阴离子种类不变．
③另取溶液加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成．
根据上述实验，以下推测正确的是（ ）
正确答案
解析
解：用铂丝蘸取少量溶液，在火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察无紫色火焰，则说明没有K+；
另取溶液加入足量稀盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，则说明含有具有氧化性的NO3-和还原性的Fe2+；
若向溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，说明原溶液中含有CO32-或SO42-，因为有Fe2+，Fe2+与CO32-不能共存，所以没有CO32-；
则溶液中的离子有Fe2+、NO3-、SO42-，
已知各种离子的物质的量浓度相等，阴离子电荷比阳离子电荷多，所以还有另外的阳离子Cu2+或Al3+，若有Cu2+，阳离子的电荷多还须有Cl-，若有Al3+，阴离子加上Cl-，电荷仍不守恒；
所以根据电荷守恒可知还有Cu2+、Cl-，
所以原溶液中所含的离子为：Cu2+、Fe2+、Cl-、NO3-、SO42-，一定不含：K+、Al3+、CO32-离子；
A．根据以上分析可确定一定无Al3+的存在，故A错误；
B．根据以上分析，原溶液中不含的离子为：K+、Al3+、CO32-，故B正确；
C．另取溶液加入足量稀盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，则说明含有具有氧化性的NO3-和还原性的Fe2+，故C正确；
D．另取溶液加入BaCl2溶液，生成硫酸钡沉淀，故D错误；
故选BC．
有一混合物的水溶液，可能含有以下离子中的若干种：K+、NH4+、Cl-、Mg2+、Ba2+、CO32-、SO42-，现取三份100mL溶液进行如下实验：
（1）第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生
（2）第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04mol
（3）第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g．
根据上述实验，以下推测正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．根据题意，Ba2+和SO42-，可发生离子反应生成BaSO4沉淀，因此两者不能大量共存．Ba2+和CO32-可发生离子反应生成BaCO3沉淀，因此两者也不能大量共存．
第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生，可能发生Cl-+Ag+═AgCl↓、CO32-+2Ag+═Ag2CO3↓、SO42-+2Ag+═Ag2SO4↓，所以可能含有Cl-、CO32-、SO42-．
第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04mol，能和NaOH溶液加热产生气体的只能是NH4+，而没有沉淀产生说明一定不存在Mg2+（Mg2+可以和OH-反应生产氢氧化镁沉淀）．故可确定一定含有NH4+，一定不存在Mg2+．
根据反应NH4++OH-
第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤．干燥后，沉淀质量为2.33g．部分沉淀溶于盐酸为
BaCO3，部分沉淀不溶于盐酸为BaSO4，发生反应CO32-+Ba2+═BaCO3↓、SO42-+Ba2+═BaSO4↓，
因为BaCO3+2HCl═BaCl2+CO2↑+H2O而使BaCO3溶解．因此溶液中一定存在CO32-、SO42-，一定不存在Ba2+．
由条件可知BaSO4为2.33g，物质的量为
BaCO3为6.27g-2.33g═3.94g，物质的量为
则CO32-物质的量为0.02mol，CO32-物质的量浓度为
由上述分析可得，溶液中一定存在CO32-、SO42-、NH4+，一定不存在Mg2+、Ba2+．而CO32-、SO42-、NH4+物质的量分别为
0.02mol、0.01mol、0.04mol，CO32-、SO42-所带负电荷分别为0.02mol×2、0.01mol×2，共0.06mol，NH4+所带正电荷为0.04mol，根据溶液中电荷守恒，可知K+一定存在，K+物质的量≥0.02mol，当K+物质的量＞0.02mol时，溶液中还必须含有Cl-，故A正确；
B．由上述分析可得，BaCO3为6.27g-2.33g═3.94g，CO32-物质的量为0.02mol，故B错误；
C．溶液中一定存在CO32-、SO42-、NH4+，Ba2+和CO32-、SO42-可发生离子反应生成BaCO3↓、BaSO4↓而不共存，因此Ba2+一定不存在．同时第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体，没有产生沉淀，说明一定不含Mg2+，故C错误；
D．CO32-、SO42-、NH4+物质的量分别为0.02mol、0.01mol、0.04mol，CO32-、SO42-所带负电荷分别为0.02mol×2、0.01mol×2，共0.06mol，NH4+所带正电荷为0.04mol，根据溶液中电荷守恒，可知K+一定存在，且K+物质的量≥0.02mol，当K+物质的量＞0.02mol时，溶液中还必须存在Cl-．因此当K+物质的量═0.02mol，溶液中不存在Cl-，当K+物质的量＞0.02mol时，溶液中一定存在Cl-，故D错误；
故选A．
现有五种可溶性物质A、B、C、D、E，它们所含的阴、阳离子互不相同，分别含有五种阳离子Na+、Al3+、Mg2+、Ba2+、Fe3+和五种阴离子Cl-、OH-、NO3-、CO32-、X中的一种．
（1）一同学通过比较分析，认为无需检验就可判断其中必有的两种物质．它们分别是______、______
______（填化学式），若将这两种物质的溶液混合时发生的离子反应方程式为______．
（2）为了确定X，现将（1）中的两种物质记为A和B．当C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体；当C与A的溶液混合时产生二种沉淀，向该沉淀中滴入足量的稀HNO3，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀．
①X为______（填序号）
A．SO32- B．CH3COO- C．SO42-D．SiO32-
②120mL含有0.20mol B的溶液和200mL盐酸，不管将前者滴加入后者，还是将后者滴加入前者，都有气体产生，但最终生成的气体体积不同，则盐酸的浓度合理的是______
A．2.0mol/L B．1.5mol/L C．1.8mol/L D．0.24mol/L
（3）利用上述已经确定的一种物质，可以检验出D、E中的阳离子．请简述实验操作步骤、现象及结论
______．
正确答案
解：（1）因Al3+、Mg2+、Fe3+和OH-反应生成沉淀，Al3+、Mg2+、Ba2+、Fe3+和CO32-反应，则不能共存，所以一定存在的物质为Na2CO3和Ba（OH）2，
故答案为：Na2CO3；Ba（OH）2；Ba2++CO32-=BaCO3↓；
（2）①根据C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体，可知沉淀为氢氧化铁、气体为二氧化碳，则B为Na2CO3，A为Ba（OH）2；C与A的溶液混合时产生混合物沉淀，向该沉淀中滴入稀盐酸，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解，则C为硫酸铁，另两种物质为氯化铝、硝酸镁或氯化镁、硝酸铝，因C为Fe2（SO4）3，则阴离子有SO42-，则X为SO42-，所以C正确，
故答案为：C；
②B为Na2CO3，当碳酸钠滴入盐酸中时发生反应：CO32-+2H+═H2O+CO2↑，
当盐酸滴入碳酸钠溶液时，反应顺序为：CO32-+H+═HCO3-、HCO3-+H+═H2O+CO2↑，则HCl的物质的量应大于Na2CO3的物质的量，
又因为最终生成的气体体积不同，则HCO3-+H+=H2O+CO2不能全部完成，即HCl的物质的量比Na2CO3的物质的量的二倍少，
碳酸钠的物质的量为0.2mol，则HCl的物质的量应介于0.2mol～0.4mol之间，
盐酸的体积为：200mL=0.2L，
则盐酸的浓度应该是大于1mol/L，小于2mol/L，所以BC正确，
故答案为：BC；
（3）根据以上分析可知，D中含有NO3-，则E中含有Cl-，剩余Al3+、Mg2+，Al（OH）3能溶于过量Ba（OH）2溶液，检验方案为：取少量D的溶液与试管中，逐渐进入Ba（OH）2溶液至过量，先出现白色沉淀后溶解，则D中含有Al3+，若生成的白色沉淀不溶解，则D中含有Mg2+，
故答案为：取少量D的溶液于试管中，往其中逐渐加入Ba（OH）2溶液直至过量，若先出现白色沉淀后又逐渐溶解，则D中含有Al3+，E中含有Mg2+（或取少量D的溶液于试管中，往其中逐渐加入过量Na2CO3溶液，若出现白色沉淀和无色气体，则D中含有Al3+，E中含有Mg2+）．
解析
解：（1）因Al3+、Mg2+、Fe3+和OH-反应生成沉淀，Al3+、Mg2+、Ba2+、Fe3+和CO32-反应，则不能共存，所以一定存在的物质为Na2CO3和Ba（OH）2，
故答案为：Na2CO3；Ba（OH）2；Ba2++CO32-=BaCO3↓；
（2）①根据C与B的溶液混合时，产生红褐色沉淀和无色无味气体，可知沉淀为氢氧化铁、气体为二氧化碳，则B为Na2CO3，A为Ba（OH）2；C与A的溶液混合时产生混合物沉淀，向该沉淀中滴入稀盐酸，沉淀部分溶解，最后留有白色沉淀不再溶解，则C为硫酸铁，另两种物质为氯化铝、硝酸镁或氯化镁、硝酸铝，因C为Fe2（SO4）3，则阴离子有SO42-，则X为SO42-，所以C正确，
故答案为：C；
②B为Na2CO3，当碳酸钠滴入盐酸中时发生反应：CO32-+2H+═H2O+CO2↑，
当盐酸滴入碳酸钠溶液时，反应顺序为：CO32-+H+═HCO3-、HCO3-+H+═H2O+CO2↑，则HCl的物质的量应大于Na2CO3的物质的量，
又因为最终生成的气体体积不同，则HCO3-+H+=H2O+CO2不能全部完成，即HCl的物质的量比Na2CO3的物质的量的二倍少，
碳酸钠的物质的量为0.2mol，则HCl的物质的量应介于0.2mol～0.4mol之间，
盐酸的体积为：200mL=0.2L，
则盐酸的浓度应该是大于1mol/L，小于2mol/L，所以BC正确，
故答案为：BC；
（3）根据以上分析可知，D中含有NO3-，则E中含有Cl-，剩余Al3+、Mg2+，Al（OH）3能溶于过量Ba（OH）2溶液，检验方案为：取少量D的溶液与试管中，逐渐进入Ba（OH）2溶液至过量，先出现白色沉淀后溶解，则D中含有Al3+，若生成的白色沉淀不溶解，则D中含有Mg2+，
故答案为：取少量D的溶液于试管中，往其中逐渐加入Ba（OH）2溶液直至过量，若先出现白色沉淀后又逐渐溶解，则D中含有Al3+，E中含有Mg2+（或取少量D的溶液于试管中，往其中逐渐加入过量Na2CO3溶液，若出现白色沉淀和无色气体，则D中含有Al3+，E中含有Mg2+）．
A、B、C、D是四种可溶的化合物，分别由阳离子K+、Ba2+、Al3+、Fe3+和阴离子OH-、CO32-、NO3-、SO42-两两组合而成，它们的溶液发生如下反应：A与B反应生成白色沉淀，再加过量A，沉淀量减少，但不会完全消失．C与D反应生成有色沉淀．B与C反应生成白色沉淀．据此推断A、B、C、D的化学式依次是（ ）
正确答案
解析
解：四种物质都是可溶性的，根据离子共存可以判断：CO32-只能与K+形成K2CO3，则OH-离子只能与Ba2+结合形成Ba（OH）2；
A和B生成的白色沉淀，由于A过量，沉淀量减少，则A必为碱，所以A为Ba（OH）2，B中必含有Al3+；由于加入过量的A后沉淀部分溶解，则A与B生成的沉淀有两种，根据A为氢氧化钡可知，B中一定含有硫酸根离子，所以B为Al2（SO4）3；C与D反应生成有色沉淀为Fe（OH）3，剩余另外两种物质为C、D：K2CO3、Fe（NO3）3，由于B与C反应生成白色沉淀，所以C为K2CO3、D为Fe（NO3）3，
根据以上分析可知，A、B、C、D的化学式依次为：Ba（OH）2、Al2（SO4）3、K2CO3、Fe（NO3）3，
故选A．
将下列离子Fe3+、K+、Ba2+、H+、NO3-、OH-、SO42-、I-按可能大量共存于同一溶液的情况，把他们分成A、B两组，而且每组中均含两种阳离子和两种阴离子．
A组：______；B组：______．
正确答案
Fe3+、H+、NO3-、SO42-
K+、Ba2+、OH-、I-（A、B组离子可以互换）
解析
解：H+与OH-不能大量共存，将溶液分为两组，Fe3+与氢氧根离子反应，只能归为氢离子的一组；
铁离子能够氧化碘离子，所以碘离子只能归氢氧根离子的一组；
根据每组中只允许有离子阴离子，所以硝酸根离子和硫酸根离子只能存在于氢离子的一组；
钡离子与硫酸根离子不能共存，所以钡离子只能存在于氢氧根离子的一组；
氢离子一组组成为：Fe3+、H+、NO3-、SO42-，已经含有了两种阴离子和两种阳离子，最后剩下的钾离子只能存在与氢氧根离子的溶液中，所以氢氧根离子的一组离子为：K+、Ba2+、OH-、I-，
故答案为：Fe3+、H+、NO3-、SO42-；K+、Ba2+、OH-、I-（A、B组离子可以互换）．
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