Question

4．下列是某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組對某無色水樣成分的檢驗過程，已知該水樣中只可能含有K⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Ag⁺、Ca²⁺、CO${\;}_{3}^{2-}$、SO${\;}_{4}^{2-}$、Cl^-中的若干種離子，該小組同學(xué)取100mL水樣進行實驗：向樣品中先滴加硝酸鋇溶液，再滴加1mol•L^-1硝酸，實驗過程中沉淀質(zhì)量的變化如圖所示：
①水樣中一定含有的陰離子是SO₄^2-、CO₃^2-．
②試根據(jù)實驗結(jié)果推測K⁺是否存在？是（填“是”或“否”）；
③設(shè)計簡單實驗驗證原水樣中可能存在的離子（寫出實驗步驟、現(xiàn)象和結(jié)論）：取少量水樣與試管中，向試管中加入過量升溫硝酸鋇溶液和稀硝酸，待沉淀完全和無氣體生成后，向上層清液中滴加適量的硝酸銀溶液，若生成白色沉淀，則原水樣中 含有Cl^-，若無白色沉淀生成，證明無Cl-存在．

Answer 1

分析 該水樣為無色溶液，水樣Fe³⁺、Cu²⁺不存在，依據(jù)圖象分析加入硝酸鋇溶液生成沉淀，加入稀硝酸，沉淀部分溶解證明水樣中一定含有SO₄^2-、CO₃^2-，又因為CO₃^2-與Ag⁺、Ca²⁺、Mg²⁺發(fā)生反應(yīng)生成沉淀不能大量存在，所以Ag⁺、Ca²⁺、Mg²⁺不存在；依據(jù)電解質(zhì)溶液中電荷守恒分析判斷陽離子的存在，原溶液中可能含有Cl^-，依據(jù)電解質(zhì)溶液中電荷守恒，陽離子K⁺一定存在，據(jù)此進行解答．

解答 解：該水樣為無色溶液，水樣中一定不存在Fe³⁺、Cu²⁺；依據(jù)圖象分析加入硝酸鋇溶液生成沉淀，加入稀硝酸，沉淀部分溶解證明水樣中一定含有SO₄^2-、CO₃^2-，又因為CO₃^2-與Ag⁺、Ca²⁺、Mg²⁺發(fā)生反應(yīng)生成沉淀不能大量存在，所以Ag⁺、Ca²⁺、Mg²⁺不存在；
n（SO₄^2-）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，n（CO₃^2-）=n（BaCO₃）=$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol；
原溶液中可能含有Cl^-，依據(jù)電解質(zhì)溶液中電荷守恒，陽離子K⁺一定存在；根據(jù)電荷守恒得到：0.01mol×2+0.02mol×2+n（Cl^-）=n（K⁺）推知n（K⁺）≥0.06mol，
（1）根據(jù)分析可知，水樣中一定含有的陰離子是SO₄^2-、CO₃^2-，
故答案為：SO₄^2-、CO₃^2-；
（2）依據(jù)電解質(zhì)溶液中電荷守恒，陽離子K⁺一定存在，
故答案為：是；
（3）可能存在的離子是Cl^-，驗驗證原水樣中可能存在的離子的實驗設(shè)計為：取少量水樣與試管中，向試管中加入過量的硝酸鋇溶液和稀硝酸，待沉淀完全和無氣體生成后，向上層清液中滴加適量的硝酸銀溶液，若生成白色沉淀，則原水樣中 含有Cl-，若無白色沉淀生成，證明無Cl^-存在，
故答案為：取少量水樣與試管中，向試管中加入過量升溫硝酸鋇溶液和稀硝酸，待沉淀完全和無氣體生成后，向上層清液中滴加適量的硝酸銀溶液，若生成白色沉淀，則原水樣中 含有Cl^-，若無白色沉淀生成，證明無Cl-存在．

點評 本題考查了常見離子的檢驗方法，題目難度中等，根據(jù)圖象曲線變化及離子的性質(zhì)正確推斷各離子的存在情況為解答關(guān)鍵，注意熟練掌握常見離子的性質(zhì)及檢驗方法，結(jié)合電荷守恒判斷鉀離子的存在為易錯點．