Question

学校化学研究小组对某溶液进行检测分析，该无色溶液中可能含有NH₄⁺、K⁺、Al³⁺、HCO₃^-、Cl^-、MnO₄^-、SO₄^2-等离子中的几种离子．
①经实验可知溶液明显呈酸性．
②取10mL该溶液于试管中滴加Ba（NO₃）₂溶液，加稀硝酸酸化后过滤得到0.03mol白色沉淀甲，向滤液中加入AgNO₃溶液未见沉淀产生．
③另取少量该溶液于试管中，滴加NaOH溶液产生白色沉淀乙，当沉淀增加到一定量后开始产生气体丙，最后沉淀完全溶解．
（1）写出气体丙的电子式______，空间构型为______．
（2）该溶液中一定不含有：______（填离子的化学式）离子，一定含有的离子有______（填离子的化学式）．
（3）在这些不存在的离子中，有一种离子在酸性环境中与SO₂反应，试写出该反应的离子方程式：______．
（4）请设计实验方案，检验该试液中是否存在可能含有的离子______．
（5）为确定上述溶液中所含的各种离子的物质的量，取100mL上述溶液并向其中加入Na₂O₂固体，产生的沉淀和气体与所加Na₂O₂固体物质的量的关系曲线如图：该溶液中可能存在的离子的物质的量为______mol．

Answer

溶液无色，说明不含MnO4-；
①经实验可知溶液明显呈酸性，可为强酸弱碱盐，则一定不存在水解呈碱性的HCO3-离子；
②取10mL该溶液于试管中滴加Ba（NO3）2溶液，加稀硝酸酸化后过滤得到0.03mol白色沉淀甲，向滤液中加入AgNO3溶液未见沉淀产生，说明含有SO42-，不含有Cl-，甲为BaSO4；
③另取少量该溶液于试管中，滴加NaOH溶液产生白色沉淀乙，当沉淀增加到一定量后开始产生气体丙，最后沉淀完全溶解，说明含有NH4+、Al3+，乙为Al（OH）3，丙为NH3，
K+应通过焰色反应检验，
根据过氧化钠的量结合图象判断含有的离子的物质的量．
【解析】
溶液无色，说明不含MnO4-；
①经实验可知溶液明显呈酸性，可为强酸弱碱盐，则一定不存在水解呈碱性的HCO3-离子；
②取10mL该溶液于试管中滴加Ba（NO3）2溶液，加稀硝酸酸化后过滤得到0.03mol白色沉淀甲，向滤液中加入AgNO3溶液未见沉淀产生，说明含有SO42-，不含有Cl-，甲为BaSO4；
③另取少量该溶液于试管中，滴加NaOH溶液产生白色沉淀乙，当沉淀增加到一定量后开始产生气体丙，最后沉淀完全溶解，说明含有NH4+、Al3+，乙为Al（OH）3，丙为NH3，
（1）由以上分析可知丙为NH3，电子式为，空间构型为三角锥形，故答案为：；三角锥型；
（2）由以上分析可知一定含有的离子为NH4+、Al3+、SO42-，一定不含有的离子为MnO4-、HCO3-、Cl-，故答案为：MnO4-、HCO3-、Cl-；NH4+、Al3+、SO42-；
（3）能与二氧化硫反应的离子应具有强氧化性，应为MnO4-，反应的离子方程式为2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+，故答案为：2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+；
（4）K+应通过焰色反应检验，实验方法是用洁净的铂丝蘸取试样在无色火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃，观察火焰颜色，若紫色，则含有K+，
故答案为：焰色反应，用洁净的铂丝蘸取试样在无色火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃，观察火焰颜色，若紫色，则含有K+；
（5）2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，根据图象可知当加入Na2O20.15mol时，Al3+完全沉淀，则生成的n（NaOH）=0.3mol，则n（Al3+）=0.1mol，
NH4+完全生成NH3时消耗的Na2O2为0.1mol，则n（NH4+）=0.2mol，
由实验②可知10mL溶液中含有SO42-0.03mol，则100mL溶液中含有SO42-0.3mol，
根据溶液电荷守恒可知：3n（Al3+）+n（K+）+n（NH4+）=2n（SO42-），
则n（K+）=2×0.3mol-3×0.1mol-0.2mol=0.1mol，
故答案为：0.1．