Question

11．1L某待測液中除含有0.2mol•L的Na⁺外，還可能含有下列離子中的一種或多種

陽離子	K+、NH4+、Fe3+、Ba2+
陰離子	Cl-、Br-、CO32-、HCO3-、SO32-、SO42-

現(xiàn)進行如下實驗操作（每次實驗所加試劑均過量）：

已知：無色氣體D為單一氣體． 請回答下列問題：
（1）氣體B為NH₃（填化學(xué)式），白色沉淀E為CaCO₃（填化學(xué)式）．
（2）待測液中肯定存在的陰離子有HCO₃^-、CO₃^2-、SO₄^2-．
（3）寫出生成白色沉淀B的離子方程式：HCO₃^-+Ba²⁺+OH^-=BaCO₃↓+H₂O．
（4）判斷原溶液中K⁺是否存在，若存在，其物質(zhì)的量濃度的最小值為多少；若不存在，請說明理由：存在；由電荷守恒可知K⁺離子最小濃度為0.1mol/L．

Answer 1

分析 待測液和氯化鋇溶液反應(yīng)得到沉淀A，則溶液中可能含有CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-，向沉淀中加入稀硝酸生成氣體，且有部分沉淀不溶解，則溶液中存在CO₃^2-，可能存在SO₃^2-、SO₄^2-中的兩種或一種，根據(jù)離子共存知，溶液中不存在Ba²⁺；
濾液A中有Ba²⁺，加入過量的NaOH溶液得到氣體B、白色沉淀B，則溶液中一定含有NH₄⁺、HCO₃^-，一定不存在Fe³⁺，氣體B為NH₃，白色沉淀B為BaCO₃，濾液B中通入氯氣，得淺黃綠色溶液，溶液中一定沒有Br^-，濾液B中加入硝酸銀、硝酸溶液得到白色沉淀C，C為AgCl，說明濾液B中含有Cl^-，由于加入氯化鋇溶液，不能確定原溶液中是否含有Cl^-，
若無色氣體D是單一氣體，則D為CO₂，E為CaCO₃，溶液中含有CO₃^2-，白色沉淀D只能為BaSO₄，溶液中一定沒有SO₃^2-，一定含有SO₄^2-，以此解答該題．

解答 解：（1）由以上分析可知氣體B為NH₃，白色沉淀E為CaCO₃，故答案為：NH₃；CaCO₃；
（2）由以上分析可知一定含有HCO₃^-、CO₃^2-、SO₄^2-，故答案為：HCO₃^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
（3）由上述分析可知，白色沉淀B為碳酸鋇，是由HCO₃^-、Ba²⁺、OH^-反應(yīng)生成，反應(yīng)離子方程式為：HCO₃^-+Ba²⁺+OH^-=BaCO₃↓+H₂O，
故答案為：HCO₃^-+Ba²⁺+OH^-=BaCO₃↓+H₂O；
（4）由上述分析可知，不能確定原溶液中是否含有Cl^-，溶液中一定沒有Br^-．
若無色氣體D是單一氣體，則D為CO₂，E為CaCO₃，溶液中含有CO₃^2-，白色沉淀D只能為BaSO₄，溶液中一定沒有SO₃^2-，一定含有SO₄^2-，
B（碳酸鋇）的物質(zhì)的量=$\frac{19.7g}{197g/mol}$=0.1mol，則n（HCO₃^-）=0.1mol，故c（HCO₃^-）=$\frac{0.1mol}{1L}$=0.1mol/L，
E（碳酸鈣）的物質(zhì)的量=$\frac{10g}{100g/mol}$=0.1mol，則n（CO₃^2-）=0.1mol，故c（CO₃^2-）=$\frac{0.1mol}{1L}$=0.1mol/L，
D（硫酸鋇）的物質(zhì)的量=$\frac{11.65g}{233g/mol}$=0.05mol，則n（SO₄^2-）=0.05mol，故c（SO₄^2-）=$\frac{0.05mol}{1L}$=0.05mol/L，
 n（NH₄⁺）=n（NH₃）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，則c（NH₄⁺）=0.1mol/L，溶液中c（Na⁺）=0.2mol/L，c（HCO₃^-）=0.1mol/L，c（CO₃^2-）=0.1mol/L，c（SO₄^2-）=0.05mol/L，單位體積為正電荷=1×0.1mol/L+1×0.2mol/L=0.3mol/L，單位體積內(nèi)負電荷=1×0.1mol/L+2×0.1mol/L+2×0.05mol/L=0.4mol/L，則單位體積為正電荷＜單位體積內(nèi)負電荷，故一定含有K⁺，當(dāng)溶液中沒有Cl^-，K⁺離子濃度最小，根據(jù)電荷守恒可知，c（K⁺）最小濃度=0.4mol/L-0.3mol．L=0.1mol/L，
故答案為：存在；由電荷守恒可知K⁺離子最小濃度為0.1mol/L．

點評 本題考查無機物的推斷，為高頻考點，把握離子之間的反應(yīng)和現(xiàn)象推斷物質(zhì)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與推斷能力的考查，注意電荷守恒及元素化合物知識的應(yīng)用，題目難度不大．