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13.1000ml某待测溶液中除含有0.2mol•L-1的Na+外,还可能含有下列离子中的一种或多种:
阳离子K+、NH4+、Fe3+、Ba2+
阴离子Cl-、Br-、CO32-、HCO3-、SO32-、SO42-
现进行如下实验操作(每次实验所加试剂均过量):

(1)写出生成白色沉淀B的离子方程式:HCO3-+Ba2++OH-=BaCO3↓+H2O.
(2)待测液中肯定不存在的阳离子是Fe3+、Ba2+.
(3)若无色气体D是单一气体:判断原溶液中K+是否存在存在(填是或否),若存在,求其物质的量浓度的最小值,若不存在,请说明理由:由电荷守恒可知K+离子最小浓度为0.1mol/L.
(4)若无色气体D是混合气体:
①待测液中一定含有的阴离子是CO32-、HCO3-、SO32-.
②沉淀A中能与稀硝酸反应的成分是BaCO3、BaSO3(写化学式).

分析 待测液和氯化钡溶液反应得到沉淀A,则溶液中可能含有CO32-、SO32-、SO42-,向沉淀中加入稀硝酸生成气体,且有部分沉淀不溶解,则溶液中存在CO32-,可能存在SO32-、SO42-中的两种或一种,根据离子共存知,溶液中不存在Ba2+;
滤液A中有Ba2+,加入过量的NaOH溶液得到气体B、白色沉淀B,则溶液中一定含有NH4+、HCO3-,一定不存在Fe3+,气体B为NH3,白色沉淀B为BaCO3,滤液B中通入氯气,得浅黄绿色溶液,溶液中一定没有Br-,滤液B中加入硝酸银、硝酸溶液得到白色沉淀C,C为AgCl,说明滤液B中含有Cl-,由于加入氯化钡溶液,不能确定原溶液中是否含有Cl-,以此解答(1)、(2);
(3)若无色气体D是单一气体,则D为CO2,E为CaCO3,溶液中含有CO32-,白色沉淀D只能为BaSO4,溶液中一定没有SO32-,一定含有SO42-,计算B(碳酸钡)、E(碳酸钙)、硫酸钡的物质的量,根据离子守恒计算各离子的浓度;
根据电荷守恒判断是否含有钾离子,若溶液含有K+,当溶液中没有Cl-,K+离子浓度最小,根据电荷守恒计算;
(4)若无色气体D是混合气体,只能为CO2、NO混合气体,白色沉淀D只能为BaSO4,溶液中一定含有SO32-,不能确定是否含有SO42-,沉淀A中一定含有BaCO3,BaSO3.

解答 解:待测液和氯化钡溶液反应得到沉淀A,则溶液中可能含有CO32-、SO32-、SO42-,向沉淀中加入稀硝酸生成气体,且有部分沉淀不溶解,则溶液中存在CO32-,可能存在SO32-、SO42-中的两种或一种,根据离子共存知,溶液中不存在Ba2+;
滤液A中有Ba2+,加入过量的NaOH溶液得到气体B、白色沉淀B,则溶液中一定含有NH4+、HCO3-,一定不存在Fe3+,气体B为NH3,白色沉淀B为BaCO3,滤液B中通入氯气,得浅黄绿色溶液,溶液中一定没有Br-,滤液B中加入硝酸银、硝酸溶液得到白色沉淀C,C为AgCl,说明滤液B中含有Cl-,由于加入氯化钡溶液,不能确定原溶液中是否含有Cl-;
(1)由上述分析可知,白色沉淀B为碳酸钡,是由HCO3-、Ba2+、OH-反应生成,反应离子方程式为:HCO3-+Ba2++OH-=BaCO3↓+H2O,
故答案为:HCO3-+Ba2++OH-=BaCO3↓+H2O;
(2)由上述分析可知,溶液中一定没有的阳离子是:Fe3+、Ba2+,
故答案为:Fe3+、Ba2+;
(3)由上述分析可知,不能确定原溶液中是否含有Cl-,溶液中一定没有Br-.
若无色气体D是单一气体,则D为CO2,E为CaCO3,溶液中含有CO32-,白色沉淀D只能为BaSO4,溶液中一定没有SO32-,一定含有SO42-,
B(碳酸钡)的物质的量=$\frac{19.7g}{197g/mol}$=0.1mol,则n(HCO3-)=0.1mol,故c(HCO3-)=$\frac{0.1mol}{1L}$=0.1mol/L,
E(碳酸钙)的物质的量=$\frac{10g}{100g/mol}$=0.1mol,则n(CO32-)=0.1mol,故c(CO32-)=$\frac{0.1mol}{1L}$=0.1mol/L,
D(硫酸钡)的物质的量=$\frac{11.65g}{233g/mol}$=0.05mol,则n(SO42-)=0.05mol,故c(SO42-)=$\frac{0.05mol}{1L}$=0.05mol/L,
 n(NH4+)=n(NH3)=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol,则c(NH4+)=0.1mol/L,溶液中c(Na+)=0.2mol/L,c(HCO3-)=0.1mol/L,c(CO32-)=0.1mol/L,c(SO42-)=0.05mol/L,单位体积为正电荷=1×0.1mol/L+1×0.2mol/L=0.3mol/L,单位体积内负电荷=1×0.1mol/L+2×0.1mol/L+2×0.05mol/L=0.4mol/L,则单位体积为正电荷<单位体积内负电荷,故一定含有K+,当溶液中没有Cl-,K+离子浓度最小,根据电荷守恒可知,c(K+)最小浓度=0.4mol/L-0.3mol.L=0.1mol/L,
故答案为:存在;由电荷守恒可知K+离子最小浓度为0.1mol/L;
(4)由上述分析可知,溶液中一定含有CO32-、HCO3-,不能确定原溶液中是否含有Cl-,溶液中一定没有Br-.若无色气体D是混合气体,只能为CO2、NO混合气体,白色沉淀D只能为BaSO4,溶液中一定含有SO32-,不能确定是否含有SO42-,沉淀A中一定含有BaCO3,BaSO3,
①待测液中一定含有的阴离子是CO32-、HCO3-、SO32-,故答案为:CO32-、HCO3-、SO32-;
②沉淀A中BaCO3,BaSO3能与稀硝酸反应,故答案为:BaCO3、BaSO3.

点评 本题考查无机物的推断,为高频考点,把握离子之间的反应和现象推断物质为解答的关键,侧重分析与推断能力的考查,注意电荷守恒及元素化合物知识的应用,题目难度不大.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.下列说法中正确的是(  )
A.常温下0.4 mol/L HB溶液和 0.2 mol/L NaOH溶液等体积混合后溶液的pH=3,则混合溶液中离子浓度的大小顺序为:c(B-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-)
B.等浓度的下列稀溶液:①硫酸氢钠 ②乙酸钠 ③醋酸 ④碳酸氢钠 ⑤硝酸钠 ⑥苯酚钠,它们的pH由小到大排列为:③⑤①④②⑥
C.常温下0.1 mol/L的下列溶液 ①NH4Al(SO4)2 ②NH4Cl ③NH3•H2O ④CH3COONH4中c (NH4+)由大到小的顺序是:②>①>④>③
D.在25℃时,将a mol•L-1的氨水与0.01 mol•L-1的盐酸等体积混合反应时溶液中c(NH4+)=c(Cl-).用含a的代数式表示NH3•H2O的电离常数Kb=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

4.锌是一种过渡金属,外观呈现银白色,在现代工业中对于电池制造上有不可磨灭的地位.现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类.硫酸铅是生产锌的副产品.
(1)火法炼锌是将闪锌矿(主要含ZnS)通过浮选、焙烧使它转化为氧化锌,再把氧化锌和焦炭混合,在鼓风炉中加热至1473-1573K,使锌蒸馏出来.将闪锌矿焙烧使它转化为氧化锌的主要化学反应方程式为2ZnS+3O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2ZnO+2SO2.
(2)某含锌矿的主要成分为ZnS(还含少量FeS等其他成分),以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示:

回答下列问题:
①焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸,该酸可用于后续的浸出操作.
②浸出液“净化”过程中加入的主要物质为锌粉,其作用是置换出Fe等,以达到净化的目的.
③改进的锌冶炼工艺,采用了“氧压酸浸”的全湿法流程,既省略了易导致空气污染的焙烧过程,又可获得一种有工业价值的非金属单质.“氧压酸浸”中发生的主要反应的离子方程式为2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O
(3)工业冶炼锌的过程中,会产生铅浮渣(主要成分是PbO、Pb,还含有少量Ag、Zn、CaO和其他不溶于硝酸的杂质),某科研小组研究利用铅浮渣生产硫酸铅的流程如下:

已知:25℃时,Ksp(CaSO4)=4.9×10-5,KSP(PbSO4)=1.6×10-8.
①已知步骤Ⅰ有NO气体产生,浸出液中含量最多的阳离子是Pb2+.写出Pb参加反应的化学方程式3Pb+8HNO3=3Pb(NO3)2+2NO↑+4H2O.
②步骤Ⅰ需控制Pb的用量并使Pb稍有剩余,目的是防止Ag被溶解进入溶液(或使Ag留在浸出渣中),产品PbSO4还需用Pb(NO3)2溶液多次洗涤,目的是除去附着在硫酸铅表面的微溶物硫酸钙.
③母液中可循环利用的溶质的化学式是HNO3(填一种物质);母液经过处理可得电镀Zn时电解质溶液,在铁棒上镀锌时,阳极材料为Zn或锌.
(4)银锌电池是一种常见电池,电池的总反应式为:Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2,电解质溶液为KOH溶液,电池工作时正极的电极式为Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

1.为除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-以及泥沙等杂质,某同学设计了一种制备精盐的实验方案,步骤如下(用于沉淀的试剂均稍过量)
称取粗盐$→_{①}^{溶解}$$→_{②}^{BaCl_{2}溶液}$$→_{③}^{NaOH溶液}$$→_{④}^{Na_{2}CO_{3}溶液}$$→_{⑤}^{过滤}$滤液$→_{⑥}^{适量盐酸}$$→_{⑦}^{蒸发、结晶、烘干}$粗盐
(1)加过量BaCl2溶液的原因是:使SO42-完全沉淀被除去
(2)如何运用最简单的方法检验溶液中有无SO42-离子取溶液适量于试管中,滴加足量盐酸使溶液酸化,再滴加几滴BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,说明溶液中含有SO42-,若无白色沉淀生成,则说明溶液中不含SO42-.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

8.铜是过渡金属元素,可以形成多种化合物.
(1)CuCl的盐酸溶液能够与CO发生反应:CuCl+CO+H2O=Cu(CO)Cl•H2O
①电负性:C<O(填“>”或“=”或“<”).
②CO常温下为气体,固态时属于分子晶体.
(2)Cu+与NH3形成的配合物可表示成[Cu(NH3)n]+,该配合物中,Cu+的4s轨道及4p通过sp杂化接受NH3提供的电子对.
[Cu(NH3)n]+ 中Cu+ 与n个配位体中氮原子的空间结构呈直线 型,n=2.
(3)CuCl2溶液与乙二胺(H2N-CH2-CH2-NH2)可形成配离子[Cu(En)2]2+(En是乙二胺的简写):
请回答下列问题:
①配离子[Cu(En)2]2+的中心原子基态外围电子排布式为3d104s1.
②乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为sp3,乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺,但乙二胺比三甲胺的沸点高的多,原因是乙二胺分子之间可以形成氢键,三甲胺分子之间不能形成氢键.
③该配离子[Cu(En)2]2+中存在的作用力类型有ABD(填字母);
A.配位键    B.极性键  C.离子键  D.非极性键   E.氢键   F.金属键.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

18.用化学知识回答各题
(1)除去气态原子中的一个电子使之成为气态+1价阳离子时所需外界提供的能量叫做该元素的第一电离能.图1是周期表中短周期的一部分,其中第一电离能最小的元素是C. ( 填字母)

(2)德国和美国科学家首先制出由20个碳原子组成的空心笼状分子C20,该笼状结构是由许多正五边形构成(如图2).请回答:
C20分子共有12个正五边形,共有30条棱边,C20晶体属于分子晶体 (填晶体类型).
(3)晶体具有规则的几何外形,晶体中最基本的重复单元称之为晶胞.NaCl晶体结构如图3所示.晶体中每个Na+同时吸引着6个Cl-,每个Cl-同时吸引着6个Na+. 晶体中在每个Cl-周围与它最接近且距离相等的Cl-共有12个.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

5.从海水中提取的粗盐含有泥沙和Ca2+、Mg2+、SO42-等离子,为制备精盐可使用以下试剂:①Na2CO3溶液 ②BaCl2溶液 ③NaOH溶液.
(1)加入试剂的合理顺序是cd(填选项).
a.①②③b.②①③c.③①②d.③②①
(2)加入过量Na2CO3溶液的作用是除去粗盐中的Ca2+和过量的Ba2+.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.Na2S2O3(俗称保险粉)在医药、印染中应用广泛,可通过下列方法制备:
取15.1gNa2SO3溶于80.0mL水.另取5.0g硫粉,用少许乙醇润湿后加到上述溶液中.
小火加热至微沸,反应1小时后过滤.滤液在100℃经蒸发、浓缩、冷却至10℃后析出Na2S2O3•5H2O.
(1)加入的硫粉用乙醇润湿的目的是有利于硫粉和Na2SO3溶液充分接触,加快反应速率.
(2)滤液中除Na2S2O3和可能未反应完全的Na2SO3外,最可能存在的无机化合物杂质是Na2SO4;
(3)某环境监测小组用含0.100mol•L-1Na2S2O3溶液[含少量的Na2SO3,且n(Na2S2O3):n(Na2SO3)=
5:1]测定某工厂废水中Ba2+的浓度.他们取废水50.0mL,控制适当的酸度加入足量的K2Cr2O7溶液,得BaCrO4沉淀;沉淀经洗涤、过滤后,用适量的稀硫酸溶解,此时CrO42-全部转化为Cr2O72-;再加过量KI溶液,充分反应后,用上述Na2S2O3溶液进行滴定,反应完全时,测得消耗Na2S2O3溶液的体积为36.00mL.
(已知有关反应的离子方程式为:①Cr2O72-+6I-+14H+═2Cr3++3I2+7H2O;
②I2+2S2O32-═2I-+S4O62-;③I2+SO32-+H2O═2I-+SO42-+2H+)
则滴定过程中可用淀粉作指示剂;滴定终点的现象蓝色褪去半分钟不变化.
计算该工厂废水中Ba2+的物质的量浓度.(写出计算过程)3.36×10-2mol•L-1.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

3.下列物质在空气或氧气中燃烧时的实验现象描述正确的是(  )
A.木炭在氧气中燃烧,发出白光,放出热量,产生能使澄清石灰水变浑浊的气体
B.细铁丝在空气里剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体物质
C.硫在氧气中燃烧,发出黄色火焰,生成无色有刺激性气味的气体
D.加热铜绿时,生成黑色氧化铜固体

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