Question

2．1000mL某待測液中除含有0.2mol•L^-1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(jìn)行如下實驗操作（所加試劑均過量）：

（1）寫出生成白色沉淀B的離子方程式：HCO₃^-+Ba²⁺+OH^-=BaCO₃↓+H₂O．
（2）若無色氣體D是單一氣體：
①將陰離子的物質(zhì)的量濃度填入下表中（一定不存在的填“0”，不能確定的填“？”）：

陰離子	Cl-	Br-	CO32-	HCO3-	SO32-	SO42-
濃度/mol•L-1

②判斷原溶液中K⁺是否存在，若存在，求其物質(zhì)的量濃度的最小值，若不存在，請說明理由：存在，K⁺離子最小濃度為0.1mol/L．
（3）若無色氣體D是混合氣體，待測液中一定含有的陰離子是CO₃^2-、HCO₃^-、SO₃^2-．

Answer 1

分析 （1）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^-；
（2）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-，計算B（碳酸鋇）、E（碳酸鈣）、硫酸鋇的物質(zhì)的量，根據(jù)離子守恒計算各離子的濃度；
根據(jù)電荷守恒判斷是否含有鉀離子，若溶液含有K⁺，當(dāng)溶液中沒有Cl^-，K⁺離子濃度最小，根據(jù)電荷守恒計算；
（3）溶液中一定含有CO₃^2-、HCO₃^-，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是混合氣體，只能為CO₂、NO混合氣體，白色沉淀D只能為BaSO₄，溶液中一定含有SO₃^2-，不能確定是否含有SO₄^2-．

解答 解：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^-；
（1）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；
（2）①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，
故答案為：

陰離子	Cl-	Br-	CO32-	HCO3-	SO32-	SO42-
濃度/mol•L-1	？	0	0.1	0.1	0	0.05

②n（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(fù)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(fù)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；K⁺離子最小濃度為0.1mol/L；
（3）①由上述分析可知，溶液中一定含有CO₃^2-、HCO₃^-，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是混合氣體，只能為CO₂、NO混合氣體，白色沉淀D只能為BaSO₄，溶液中一定含有SO₃^2-，不能確定是否含有SO₄^2-，待測液中一定含有的陰離子是CO₃^2-、HCO₃^-、SO₃^2-，
故答案為：CO₃^2-、HCO₃^-、SO₃^2-．

點(diǎn)評 本題考查了離子的推斷、檢驗，熟悉物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，根據(jù)實驗過程中反應(yīng)現(xiàn)象、離子共存條件來確定溶液中存在的離子，注意根據(jù)溶液中電荷守恒確定鉀離子是否存在，同時考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識解決問題的能力，題目難度較大．