Question

某混合物的水溶液，可能含有以下離子中的若干種K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、Br^-．現(xiàn)分別取100mL的三等份溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)
①第一份加過(guò)量濃NaOH溶液加熱后，收集到氣體0.02mol，無(wú)沉淀生成，同時(shí)得到溶液甲．再向甲溶液中通人過(guò)量的CO₂，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、灼燒后，得到1.02g固體．
②第二份加足量鹽酸酸化的BaC1₂溶液，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后，得到沉淀的質(zhì)量為11.65g，
③第三份加CCl₄，滴加少量氯水，振蕩后靜置，CCl₄層未變紅色；
依據(jù)實(shí)驗(yàn)回答下列問(wèn)題
（1）分析上述實(shí)驗(yàn)，寫(xiě)出每一實(shí)驗(yàn)可以確定離子一定存在或不存在的種類(lèi)．
實(shí)驗(yàn)①可以確定一定存在的離子有

 

，一定不存在的離子有

 

；
實(shí)驗(yàn)②可以確定一定存在的離子有

 

，一定不存在的離子有

 

；
實(shí)驗(yàn)③可以確定一定不存在的離子有

 

．
（2）試通過(guò)分析與計(jì)算，原溶液中K⁺的物質(zhì)的量濃度為

 

mol?L^-1．

Answer 1

考點(diǎn)：常見(jiàn)陰離子的檢驗(yàn),常見(jiàn)陽(yáng)離子的檢驗(yàn)

專(zhuān)題：

分析：第一份加過(guò)量NaOH溶液后加熱，只收集到氣體0.02mol，無(wú)沉淀生成，同時(shí)得到溶液甲，依據(jù)離子性質(zhì)分析推斷，與氫氧化鈉生成氣體的一定是NH₄⁺離子，生成氣體NH₃物質(zhì)的量為0.02mol，無(wú)沉淀生成證明溶液中一定不含F(xiàn)e³⁺、Mg²⁺；向甲溶液中通入過(guò)量CO₂，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體．能與二氧化碳反應(yīng)得到沉淀的離子有Ba²⁺，鋁離子溶于過(guò)量氫氧化鈉生成的偏鋁酸鈉溶于反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀；
第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，得到11.65g固體．說(shuō)明沉淀不溶于酸，證明是硫酸鋇沉淀，原溶液中含有SO₄^2-，判斷溶液中一定不含有Ba²⁺，向甲溶液中通入過(guò)量CO₂，生成白色沉淀只能是氫氧化鋁沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體為氧化鋁，原溶液中含有Al³⁺；
第三份加CCl₄，滴加少量氯水，振蕩后靜置，CCl₄層未變紅色，說(shuō)明不存在：Br^-；
結(jié)合離子共存判斷溶液中一定不含有CO₃^2-；結(jié)合溶液電荷守恒判斷溶液中的鉀離子存在．

解答： 解：第一份加過(guò)量NaOH溶液后加熱，只收集到氣體0.02mol，無(wú)沉淀生成，同時(shí)得到溶液甲，依據(jù)離子性質(zhì)分析推斷，與氫氧化鈉生成氣體的一定是NH₄⁺離子，生成氣體NH₃物質(zhì)的量為0.02mol，無(wú)沉淀生成證明溶液中一定不含F(xiàn)e³⁺、Mg²⁺；向甲溶液中通入過(guò)量CO₂，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體．能與二氧化碳反應(yīng)得到沉淀的離子有Ba²⁺，鋁離子溶于過(guò)量氫氧化鈉生成的偏鋁酸鈉溶于反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀；第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，得到11.65g固體．說(shuō)明沉淀不溶于酸，證明是硫酸鋇沉淀，原溶液中含有SO₄^2-，判斷溶液中一定不含有Ba²⁺，向甲溶液中通入過(guò)量CO₂，生成白色沉淀只能是氫氧化鋁沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體為氧化鋁，原溶液中 含有Al³⁺，第三份加CCl₄，滴加少量氯水，振蕩后靜置，CCl₄層未變紅色，說(shuō)明不存在：Br^-；結(jié)合離子共存判斷溶液中一定不含有CO₃^2-；一定含有的離子為NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；
（1）分析上述實(shí)驗(yàn)，寫(xiě)出每一實(shí)驗(yàn)可以確定離子一定存在或不存在的種類(lèi)．
實(shí)驗(yàn)①可以確定一定存在的離子有：NH₄⁺、Al³⁺，一定不存在的離子有：CO₃^2-；
實(shí)驗(yàn)②可以確定一定存在的離子有：SO₄^2-，一定不存在的離子有：Ba²⁺；
實(shí)驗(yàn)③可以確定一定不存在的離子有：Br^-，故答案為：NH₄⁺、Al³⁺；CO₃^2-；SO₄^2-；Ba²⁺；Br^-；
（2）由①可知存在離子NH₄⁺ 物質(zhì)的量=0.02mol，1.02g固體為氧化鋁，故Al³⁺的物質(zhì)的量為：2×

1.02g

102g/mol

=0.02mol，第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，得到11.65g固體為硫酸鋇，物質(zhì)的量=

11.65g

233g/mol

=0.05mol，依據(jù)溶液中電荷守恒，陽(yáng)離子正電荷總量小于陰離子負(fù)電荷總量，陽(yáng)離子電荷數(shù)為0.08mol，陰離子若只有硫酸根離子時(shí)電荷數(shù)為0.1mol，所以一定有K⁺存在，且鉀離子的物質(zhì)的量≥0.1-0.08=0.02mol，故濃度為：≥

0.02mol

0.1L

=0.2mol/L，
故答案為：0.2．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)方法，離子性質(zhì)的應(yīng)用，反應(yīng)現(xiàn)象的判斷，離子共存的分析應(yīng)用，明確鋁離子、硫酸根離子、銨根離子的分析判斷和計(jì)算是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．