Question

4．有一無(wú)色溶液100mL，其中可能含有Fe³⁺、Al³⁺、Na⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、NH₄⁺、K⁺、CO₃^2-、SO₄^2-等離子中的幾種，為分析其成分，取此溶液分別進(jìn)行了四個(gè)實(shí)驗(yàn)，其操作和有關(guān)現(xiàn)象如圖所示．
 
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）焰色反應(yīng)是物理（填“物理”或“化學(xué)”）變化；實(shí)驗(yàn)②中經(jīng)過(guò)濾得到白色沉淀，該沉淀如何洗滌？取沉淀于過(guò)濾器的濾紙上，加入蒸餾水浸沒(méi)沉淀，待蒸餾水自然流下．
（2）原溶液中一定存在的離子有Al³⁺、Na⁺、Mg²⁺、SO₄^2-（寫(xiě)化學(xué)式），可能存在的離子有K⁺．
（3）實(shí)驗(yàn)③中產(chǎn)生的白色沉淀的成分可能是Mg（OH）₂、Al（OH）₃．
（4）若溶液中K⁺物質(zhì)的量為0.04mol，則c（Na⁺）=0.6mol/L．

Answer 1

分析 溶液焰色反應(yīng)呈黃色，說(shuō)明溶液中含有Na+離子，溶液呈無(wú)色，則一定不含有色離子：Fe3+、Cu2+，加入氯化鋇和鹽酸后生成白色沉淀，由于溶液中沒(méi)有Ag+離子，則生成沉淀為BaSO4，溶液中含有SO42-離子，逐滴加入過(guò)量NaOH溶液有白色沉淀，則溶液中含有Mg2+離子，判斷一定無(wú)CO32-，圖象分析可知，實(shí)驗(yàn)中生成白色沉淀的量與加入NaOH的量的先增大后減小，則說(shuō)明溶液中含有Al3+離子，加入過(guò)氧化鈉產(chǎn)生的是無(wú)色無(wú)味的氣體，可以判定一定沒(méi)有NH4+，可以推斷一定含有Mg2+、Na+、Al3+，由于，Mg2+和 CO32- 不能共存，所以一定沒(méi)有 CO32-，不能判斷溶液中是否含有K+，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：溶液焰色反應(yīng)呈黃色，說(shuō)明溶液中含有Na+離子，溶液呈無(wú)色，則一定不含有色離子：Fe3+、Cu2+，加入氯化鋇和鹽酸后生成白色沉淀，由于溶液中沒(méi)有Ag+離子，則生成沉淀為BaSO4，溶液中含有SO42-離子，逐滴加入過(guò)量NaOH溶液有白色沉淀，則溶液中含有Mg2+離子，判斷一定無(wú)CO32-，圖象分析可知，實(shí)驗(yàn)中生成白色沉淀的量與加入NaOH的量的先增大后減小，則說(shuō)明溶液中含有Al3+離子，加入過(guò)氧化鈉產(chǎn)生的是無(wú)色無(wú)味的氣體，可以判定一定沒(méi)有NH4+，可以推斷一定含有Mg2+、Na+、Al3+，由于，Mg2+和 CO32- 不能共存，所以一定沒(méi)有 CO32-，不能判斷溶液中是否含有K+，
（1）是某些金屬或它們的化合物在無(wú)色火焰中灼燒時(shí)使火焰呈現(xiàn)特征的顏色的反應(yīng)，焰色反應(yīng)是物理變化，它并未生成新物質(zhì)，焰色反應(yīng)是物質(zhì)原子內(nèi)部電子能級(jí)的改變，通俗的說(shuō)是原子中的電子能量的變化，不涉及物質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的改變，實(shí)驗(yàn)②中經(jīng)過(guò)濾得到白色沉淀為硫酸鋇沉淀，沉淀洗滌方法是取沉淀于過(guò)濾器的濾紙上，加入蒸餾水浸沒(méi)沉淀，待蒸餾水自然流下，
故答案為：物理，取沉淀于過(guò)濾器的濾紙上，加入蒸餾水浸沒(méi)沉淀，待蒸餾水自然流下；
（2）原溶液中一定存在的離子有Al3+、Na+、Mg2+、SO42-，可能存在K+，
故答案為：Al3+、Na+、Mg2+、SO42-，K+；
（3）實(shí)驗(yàn)③是過(guò)氧化鈉和水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣，氫氧化鈉和鋁離子生成氫氧化鋁沉淀，和鎂離子生成氫氧化鎂沉淀，反應(yīng)中產(chǎn)生的白色沉淀的成分可能是Mg（OH）2、Al（OH）3，
故答案為：Mg（OH）2、Al（OH）3；
（4）依據(jù)圖形變化可知，Mg2+物質(zhì)的量為0.1mol，Al3+物質(zhì)的量為0.1mol，SO42-離子物質(zhì)的量等于硫酸鋇沉淀物質(zhì)的量=$\frac{69.9g}{233g/mol}$=0.3mol，溶液體積為100ml，若溶液中K+物質(zhì)的量為0.04mol，依據(jù)電荷守恒計(jì)算c（K+）+c（Na+）+3c（Al3+）+2c（Mg2+）=2c（SO42-），c（Na+）=2×3mol/L-0.4mol/L-3×1mol/L-2×1mol/L=0.6mol/L，
故答案為：0.6mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了離子性質(zhì)、離子檢驗(yàn)和離子反應(yīng)現(xiàn)象的分析判斷，注意離子反應(yīng)現(xiàn)象和溶液中離子物質(zhì)的量的確定，圖象的分析計(jì)算，電荷守恒計(jì)算是解題關(guān)鍵，題目難度中等．