Question

13．今有一混合物的水溶液，只可能含有以下離子中的若干種：K⁺、NH₄⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，現(xiàn)取三份100mL溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
（1）第一份加入AgNO₃溶液有沉淀產(chǎn)生
（2）第二份加足量NaOH溶液加熱后，收集到氣體0.04mol
（3）第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27g，經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為2.33g．根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，以下推測(cè)正確的是（　�。�

• A． K⁺不一定存在
• B． 100 mL溶液中含0.01 mol CO₃^2-
• C． Cl^-可能存在
• D． Ba²⁺一定不存在，Mg²⁺可能存在

Answer 1

分析 1、（1）根據(jù)題意分析，第一份溶液加入AgNO₃溶液有沉淀產(chǎn)生，推得可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-．
（2）第二份溶液加足量NaOH溶液加熱后收集到氣體，推得一定含有NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺．
（3）第三份溶液利用發(fā)生的離子反應(yīng)，經(jīng)過(guò)計(jì)算、推得一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，一定不存在Ba²⁺；
2、根據(jù)溶液中陰陽(yáng)離子的電荷守恒，即可推出K⁺一定存在，由K⁺物質(zhì)的量的變化分析Cl^-的情況．

解答 解：A．根據(jù)題意，Ba²⁺和SO₄^2-，可發(fā)生離子反應(yīng)生成BaSO₄↓，因此兩者不能共存．Ba²⁺和CO₃^2-可發(fā)生離子反應(yīng)生成BaCO₃↓，因此兩者也不能共存．
第一份加入AgNO₃溶液有沉淀產(chǎn)生，可能發(fā)生Cl^-+Ag⁺═AgCl↓、CO₃^2-+2Ag⁺═Ag₂CO₃↓、SO₄^2-+2Ag⁺═Ag₂SO₄↓，所以可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-．
第二份加足量NaOH溶液加熱后，收集到氣體0.04mol，能和NaOH溶液加熱產(chǎn)生氣體的只能是NH₄⁺，而沒(méi)有沉淀產(chǎn)生說(shuō)明一定不存在Mg²⁺．故可確定一定含有NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺．根據(jù)反應(yīng)NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，產(chǎn)生NH₃為0.04mol，可得NH₄⁺也為0.04mol．
第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27g，經(jīng)足量鹽酸洗滌．干燥后，沉淀質(zhì)量為2.33g．部分沉淀溶于鹽酸為
BaCO₃，部分沉淀不溶于鹽酸為BaSO₄，發(fā)生反應(yīng)CO₃^2-+Ba²⁺═BaCO₃↓、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，
因?yàn)锽aCO₃+2HCl═BaCl₂+CO₂↑+H₂O而使BaCO₃溶解．因此溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，一定不存在Ba²⁺．
由條件可知BaSO₄為2.33g，物質(zhì)的量為$\frac{2.33g}{233g/mol}$═0.01mol
BaCO₃為6.27g-2.33g═3.94g，物質(zhì)的量為$\frac{3.94g}{197g/mol}$═0.02mol．
則CO₃^2-物質(zhì)的量為0.02mol，CO₃^2-物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.02mol}{0.1L}$═0.2mol/L
由上述分析可得，溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺、Ba²⁺．而CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺物質(zhì)的量分別為0.02mol、0.01mol、0.04mol，CO₃^2-、SO₄^2-所帶負(fù)電荷分別為0.02mol×2、0.01mol×2，共0.06mol，NH₄⁺所帶正電荷為0.04mol，根據(jù)溶液中電荷守恒，可知K⁺一定存在，K⁺物質(zhì)的量≥0.02mol，當(dāng)K⁺物質(zhì)的量＞0.02mol時(shí)，溶液中還必須含有Cl^-．故A錯(cuò)誤；
B．由上述分析可得，100 mL溶液中含CO₃^2-物質(zhì)的量為0.02mol，故B錯(cuò)誤；
C．CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺物質(zhì)的量分別為0.02mol、0.01mol、0.04mol，CO₃^2-、SO₄^2-所帶負(fù)電荷分別為
0.02mol×2、0.01mol×2，共0.06mol，NH₄⁺所帶正電荷為0.04mol，根據(jù)溶液中電荷守恒，可知K⁺一定存在，
且K⁺物質(zhì)的量≥0.02mol，當(dāng)K⁺物質(zhì)的量＞0.02mol時(shí)，溶液中還必須存在Cl^-，故C正確；
D．溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，Ba²⁺和CO₃^2-、SO₄^2-，可發(fā)生離子反應(yīng)生成BaCO₃↓、BaSO₄↓，因此Ba²⁺一定不存在．同時(shí)第二份加足量NaOH溶液加熱后，收集到氣體，沒(méi)有產(chǎn)生沉淀，說(shuō)明一定不含Mg²⁺，故D錯(cuò)誤；
故選：C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查離子的檢驗(yàn)，采用定性實(shí)驗(yàn)和定量計(jì)算分析相結(jié)合的模式，增大了解題難度，同時(shí)涉及離子共存、離子反應(yīng)等都是解題需注意的信息，尤其是K⁺的確定易出現(xiàn)失誤．