[题目]有一未知的无色溶液.只可能含有以下离子中的若干种:H+.NH4+.K+.Mg2+.Cu2+.Al3+.NO3-.CO32-.SO42-.现取三份100 mL溶液进行如下实验:①第一份加入足量AgNO3溶液后.有白色沉淀产生.②第二份加入足量BaCl2溶液后.有白色沉淀产生.经洗涤.干燥后.沉淀质量为6.99 g.③第三份逐滴滴加NaOH溶液.测得沉淀与NaOH溶液� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】有一未知的无色溶液，只可能含有以下离子中的若干种：H＋、NH4+、K＋、Mg2＋、Cu2＋、Al3＋、NO3-、CO32-、SO42-，现取三份100 mL溶液进行如下实验：

①第一份加入足量AgNO3溶液后，有白色沉淀产生。

②第二份加入足量BaCl2溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，沉淀质量为6.99 g。

③第三份逐滴滴加NaOH溶液，测得沉淀与NaOH溶液的体积关系如图所示。

根据上述实验，完成下列问题：

（1）原溶液中一定不存在的离子是______________。

（2）25～35段发生反应的离子方程式为__________。

（3）35～40段发生反应的离子方程式为__________。

（4）实验所加的NaOH的浓度为________。

（5）原溶液中NO3-的物质的量为n(NO3-)，根据提供的图像和数据，试计算n(NO3-)的取值范围为________。

【答案】Cu2＋、CO32-、H＋ NH4+＋OH－===NH3·H2O Al（OH）3＋OH－===AlO2-+2H2O 2 mol·L－1 n(NO3-)≥0.01 mol

【解析】

根据无色溶液可知，有颜色的离子不能存在，一定不含Cu2＋；

①第一份加足量AgNO3溶液后，有白色沉淀产生，所以推断一定有CO32-、SO42-两种离子中的一种；

②第二份加足量BaCl2溶液后，有白色沉淀产生，经洗涤、干燥后，沉淀质量为6.99g，则推断一定有CO32-、SO42-两种离子中的一种；

③第三份逐滴滴加NaOH溶液，由图可知，开始加入氢氧化钠溶液时立即有沉淀生成，说明不含有H+；沉淀最大时，滴加氢氧化钠溶液，沉淀不溶解，说明含有铵根离子。继续加入氢氧化钠时沉淀部分溶解，最后溶液中仍然有沉淀，推断一定含有Mg2＋、Al3＋，Mg2＋、Al3＋和碳酸根离子不共存，所以溶液中一定不含碳酸根离子，含有硫酸根离子，结合图象以及电荷守恒解答。

（1）硫酸钡的物质的量是6.99g÷233g/mol＝0.03mol，则每一份溶液中硫酸根的物质的量是0.03mol。根据图像可知与铵根离子反应的氢氧化钠是10mL，溶解氢氧化铝消耗氢氧化钠是5mL，则沉淀铝离子消耗氢氧化钠是15mL，所以沉淀镁离子消耗氢氧化钠是25mL－15mL＝10mL。最终得到氢氧化镁沉淀是0.01mol，所以每一份溶液中镁离子是0.01mol，与镁离子反应的氢氧化钠是0.02mol，则氢氧化钠的浓度是0.02mol÷0.01L＝2mol/L，所以每一份溶液中铵根的物质的量是0.01L×2mol/L＝0.02mol，与氢氧化铝反应的氢氧化钠是2mol/L×0.005L＝0.01mol，则每一份溶液中铝离子是0.01mol。根据电荷守恒可知溶液中一定存在硝酸根离子，而钾离子不能确定，所以根据以上分析可知原溶液中一定不存在Cu2＋、CO32-、H＋。

（2）根据以上分析可知25～35段发生反应的离子方程式为NH4+＋OH－=NH3·H2O。

（3）根据以上分析可知35～40段发生反应的离子方程式为Al（OH）3＋OH－=AlO2-+2H2O。

（4）根据以上分析可知实验所加的NaOH的浓度为2 mol·L－1。

（5）如果存在钾离子，则忽略水的电离，依据电荷守恒可知每一份溶液中NO3-的物质的量n(NO3-)≥0.02mol+0.01mol×2+0.01mol×3－0.03mol×2＝0.01mol。

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a．减少化石燃料的使用 b．植树造林，增大植被面积

c．采用节能技术 d．利用太阳能、风能

（2）将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。CO2转化成有机物的例子很多，如：

a．6CO2 + 6H2OC6H12O6 b．CO2 + 3H2CH3OH +H2O

c．CO2 + CH4CH3COOH d．2CO2 + 6H2CH2==CH2 + 4H2O

以上反应中，最节能的是_____________，原子利用率最高的是____________。

（3）文献报道某课题组利用CO2催化氢化制甲烷的研究过程如下：

反应结束后，气体中检测到CH4和H2，滤液中检测到HCOOH，固体中检测到镍粉和Fe3O4。

CH4、HCOOH、H2的产量和镍粉用量的关系如下图所示（仅改变镍粉用量，其他条件不变）：

研究人员根据实验结果得出结论：

HCOOH是CO2转化为CH4的中间体，即：CO2HCOOHCH4

①写出产生H2的反应方程式_______________________________________。

②由图可知，镍粉是_______。（填字母）

a．反应Ⅰ的催化剂

b．反应Ⅱ的催化剂

c．反应ⅠⅡ的催化剂

d．不是催化剂

③当镍粉用量从1mmol增加到10mmol，反应速率的变化情况是__________。（填字母）

a．反应Ⅰ的速率增加，反应Ⅱ的速率不变

b．反应Ⅰ的速率不变，反应Ⅱ的速率增加

c．反应ⅠⅡ的速率均不变

d．反应ⅠⅡ的速率均增加，且反应Ⅰ的速率增加得快

e．反应ⅠⅡ的速率均增加，且反应Ⅱ的速率增加得快

f．反应Ⅰ的速率减小，反应Ⅱ的速率增加

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