Question

13．（1）某溶液中可能含有H⁺，Na⁺，Ba²⁺，Mg²⁺，F(xiàn)e³⁺，Al³⁺，SO₄^2-，CO₃^2-離子，當向該溶液中加入一定物質的量濃度的NaOH溶液時，發(fā)現(xiàn)生成沉淀的物質的量隨NaOH溶液的體積變化的圖象如圖1所示
溶液中一定存在的陽離子為H⁺、Fe³⁺、Al³⁺，其物質的量之比1：1：1可能存在的陽離子如何用實驗確定焰色反應．
 （2）取等物質的量濃度的NaOH溶液兩份A和B，每份10 mL，分別向A、B中通入不等量的CO₂，再繼續(xù)向兩溶液中逐滴加入0.1 mol•L^-1的鹽酸，標準狀況下產生的CO₂氣體體積與所加的鹽酸溶液體積之間的關系如圖2所示
①曲線A、B的轉折點為什么在一條垂直線上A、B點生成二氧化碳體積最大，A、B點均為NaCl溶液，而n（NaCl）=n（NaOH）=n（HCl），即耗的鹽酸相同
②曲線B的溶質為NaHCO₃、Na₂CO₃
③A溶液最多還能吸收CO₂體積（標況）為134.4mL

Answer 1

分析 （1）加入0-1體積NaOH溶液體時，沒有沉淀生成，而加入1-7體積氫氧化鈉溶液生成沉淀，說明溶液中一定含有H⁺，則一定沒有CO₃^2-，根據電荷守恒可知，溶液中一定含有SO₄^2-，則一定不含有Ba²⁺，加入7-8體積氫氧化鈉時沉淀部分溶解，則溶液中一定含有Al³⁺，從開始生成沉淀到沉淀最大為2mol，消耗氫氧化鈉溶液6體積，而氫氧化鋁沉淀為1mol，溶解氫氧化鋁消耗1體積氫氧化鈉溶液，則生成1mol氫氧化鋁消耗3體積氫氧化鈉溶液，故生成另外1mol沉淀消耗氫氧化鈉溶液3體積，則一定含有Fe³⁺，一定沒有Mg²⁺，溶液中Na⁺不能確定，可以通過焰色反應進行檢驗，結合消耗氫氧化鈉體積可知溶液中H⁺為1mol；
（2）①A、B生成二氧化碳體積最大，此時溶液中溶質為NaCl，而n（NaCl）=n（NaOH）=n（HCl），即耗的鹽酸相同；
②設反應得到溶液中只有碳酸鈉，滴加鹽酸發(fā)生反應：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，前后兩階段消耗鹽酸的體積相等，而B中實際前、后兩階段消耗鹽酸體積分別為250mL、50mL，前階段消耗鹽酸體積小于后階段，故溶質是NaHCO₃、Na₂CO₃；
③由②中分析可知，A中溶液中溶質為NaOH和Na₂CO₃，還能吸收二氧化碳最多時，得到NaHCO₃，由方程式可知，吸收二氧化碳的最大物質的量等于60mL鹽酸中HCl的物質的量．

解答 解：（1）加入0-1體積NaOH溶液體時，沒有沉淀生成，而加入1-7體積氫氧化鈉溶液生成沉淀，說明溶液中一定含有H⁺，則一定沒有CO₃^2-，根據電荷守恒可知，溶液中一定含有SO₄^2-，則一定不含有Ba²⁺，加入7-8體積氫氧化鈉時沉淀部分溶解，則溶液中一定含有Al³⁺，從開始生成沉淀到沉淀最大為2mol，消耗氫氧化鈉溶液6體積，而氫氧化鋁沉淀為1mol，溶解氫氧化鋁消耗1體積氫氧化鈉溶液，則生成1mol氫氧化鋁消耗3體積氫氧化鈉溶液，故生成另外1mol沉淀消耗氫氧化鈉溶液3體積，則一定含有Fe³⁺，一定沒有Mg²⁺，溶液中Na⁺不能確定，中和氫離子消耗NaOH溶液1體積，則溶液中H⁺為1mol×3×$\frac{1}{3}$=1mol，
由上述分析可知，溶液中一定存在的陽離子為H⁺、Fe³⁺、Al³⁺，其物質的量之比1mol：1mol：1mol=1：1：1，可能存在Na⁺陽離子，可以通過焰色反應進行檢驗，
故答案為：H⁺、Fe³⁺、Al³⁺；1：1：1；焰色反應；
（2）①A、B點生成二氧化碳體積最大，A、B點均為NaCl溶液，而n（NaCl）=n（NaOH）=n（HCl），即耗的鹽酸相同，則曲線A、B的轉折點在一條垂直線上，
故答案為：A、B點生成二氧化碳體積最大，A、B點均為NaCl溶液，而n（NaCl）=n（NaOH）=n（HCl），即耗的鹽酸相同；
②設反應得到溶液中只有碳酸鈉，滴加鹽酸發(fā)生反應：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，前后兩階段消耗鹽酸的體積相等，而B中實際前、后兩階段消耗鹽酸體積分別為250mL、50mL，前階段消耗鹽酸體積小于后階段，故溶質是NaHCO₃、Na₂CO₃，
故答案為：NaHCO₃、Na₂CO₃；
③由②中分析可知，A中溶液中溶質為NaOH和Na₂CO₃，還能吸收二氧化碳最多時，得到NaHCO₃，發(fā)生反應：NaOH+CO₂=NaHCO₃、Na₂CO₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃，加入前60mL鹽酸，發(fā)生反應：NaOH+HCl=NaCl+H₂O、Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，由方程式可知，吸收二氧化碳的最大物質的量等于60mL鹽酸中HCl的物質的量，故還可以吸收二氧化碳的物質的量為0.06L×0.1mol/L=0.006mol，故可以吸收二氧化碳的最大體積為0.006mol×22.4L/mol=0.1344L，即為134.4mL，
故答案為：134.4mL．

點評 本題考查離子推斷、混合物的有關計算，側重考查學生分析計算能力，（1）中關鍵是明確離子反應，（2）中根據前后兩階段消耗鹽酸體積判斷CO₂與NaOH反應產物是關鍵，③中計算為易錯點，學生容易先計算氫氧化鈉、碳酸鈉的物質的量，再計算二氧化碳體積，注意充分利用方程式解答，難度中等．