Question

某混合物的水溶液，可能含有以下離子中的若干種：K⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、N、Cl^-、C、S，現分別取100mL的兩等份溶液進行如下實驗：
①第一份加過量NaOH溶液后加熱，只收集到氣體0.02mol，無沉淀生成，同時得到溶液甲．
②向甲溶液中通入過量CO₂，生成白色沉淀，沉淀經過濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體．
③第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，沉淀經足量鹽酸洗滌、干燥后，得到11.65g固體．
回答：
（1）一定不存在的離子是______（填離子符號，下同）．
（2）由①可知存在離子為______，濃度______．
由②可知存在離子為______，濃度______．
由③可知存在離子為______，濃度______．
（3）K⁺是否存在？______（填“是”或“否”），理由是______．

Answer 1

解：第一份加過量NaOH溶液后加熱，只收集到氣體0.02mol，無沉淀生成，同時得到溶液甲，依據離子性質分析推斷，與氫氧化鈉生成氣體的一定是NH₄⁺離子，生成氣體NH₃物質的量為0.02mol，無沉淀生成證明溶液中一定不含Fe³⁺、Mg²⁺；向甲溶液中通入過量CO₂，生成白色沉淀，沉淀經過濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體．能與二氧化碳反應得到沉淀的離子有Ba²⁺，鋁離子溶于過量氫氧化鈉生成的偏鋁酸鈉溶于反應生成氫氧化鋁沉淀；第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，沉淀經足量鹽酸洗滌、干燥后，得到11.65g固體．說明沉淀不溶于酸，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⁺，向甲溶液中通入過量CO₂，生成白色沉淀只能是氫氧化鋁沉淀，沉淀經過濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體為氧化鋁，原溶液中 含有Al³⁺，結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）依據上述分析判斷，一定不存在的離子為：Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-，故答案為：Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-；
（2）由①可知存在離子NH₄⁺ 物質的量濃度==0.2 mol/L；
由②可知存在離子為Al³⁺，沉淀經過濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體為氧化鋁物質的量==0.01mol，溶液中Al³⁺的物質的量濃度==0.2 mol/L；
由③可知存在離子為SO₄^2-；第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，沉淀經足量鹽酸洗滌、干燥后，得到11.65g固體為硫酸鋇，物質的量==0.05mol，SO₄^2- 物質的量濃度==0.5 mol/L，故答案為：NH₄⁺；0.2 mol/L；Al³⁺；0.2 mol/L；SO₄^2-；0.5 mol/L；
（3）依據溶液中電荷守恒，陽離子正電荷總量小于陰離子負電荷總量，陽離子電荷數為0.8mol，陰離子若只有硫酸根離子時電荷數為1mol，所以一定有K⁺存在，
故答案為：是；依據電荷守恒，陽離子正電荷總量小于陰離子負電荷總量，所以一定有K⁺存在．
分析：第一份加過量NaOH溶液后加熱，只收集到氣體0.02mol，無沉淀生成，同時得到溶液甲，依據離子性質分析推斷，與氫氧化鈉生成氣體的一定是NH₄⁺離子，生成氣體NH₃物質的量為0.02mol，無沉淀生成證明溶液中一定不含Fe³⁺、Mg²⁺；向甲溶液中通入過量CO₂，生成白色沉淀，沉淀經過濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體．能與二氧化碳反應得到沉淀的離子有Ba²⁺，鋁離子溶于過量氫氧化鈉生成的偏鋁酸鈉溶于反應生成氫氧化鋁沉淀；第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，沉淀經足量鹽酸洗滌、干燥后，得到11.65g固體．說明沉淀不溶于酸，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⁺，向甲溶液中通入過量CO₂，生成白色沉淀只能是氫氧化鋁沉淀，沉淀經過濾、洗滌、灼燒后，得到1.02g固體為氧化鋁，原溶液中 含有Al³⁺，結合離子共存判斷溶液中一定不含有CO₃^2-；結合溶液電荷守恒判斷溶液中的鉀離子存在．
點評：本題考查了常見離子的檢驗方法，離子性質的應用，反應現象的判斷，離子共存的分析應用，明確鋁離子、硫酸根離子、銨根離子的分析判斷和計算是解答的關鍵，題目難度中等．