Question

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^-、Ca²⁺、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溶液由沉淀產(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2.33g．

• A、c（K⁺）≥0.2 mol/L
• B、一定存在的離子：Cl^-   CO₃^2-、SO₄^2- NH₄⁺
• C、一定不存在的離子：Ca²⁺ K⁺  Cl^-
• D、c（K⁺）+c（NH₄⁺）=c（CO₃^2-）+c（SO₄^2-）

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的檢驗(yàn)和鑒別的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

專題：物質(zhì)檢驗(yàn)鑒別題

分析：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-．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⁺．第三份溶液利用發(fā)生的離子反應(yīng)，經(jīng)過計(jì)算、推得一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，
2、根據(jù)溶液中陰陽離子的電荷守恒，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：根據(jù)題意分析，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⁺，而沒有沉淀產(chǎn)生說明一定不存在Mg²⁺．故可確定一定含有NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺．根據(jù)反應(yīng)NH₄⁺+OH^-

△   .

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Ca²⁺．
由條件可知BaSO₄為2.33g，物質(zhì)的量為

2.33g

233g/mol

═0.01mol
BaCO₃為6.27g-2.33g═3.94g，物質(zhì)的量為

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

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⁺，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，c（K⁺）≥0.2 mol/L，當(dāng)K⁺物質(zhì)的量＞0.02mol，即c（K⁺）＞0.2 mol/L時(shí)，溶液中還必須含有Cl^-．
A、根據(jù)上述結(jié)果表明c（K⁺）≥0.2 mol/L，故A正確；
B、溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，c（K⁺）＞0.2 mol/L時(shí)，溶液中還必須含有Cl^-，故B錯(cuò)誤；
C、一定不存在的離子：Ca²⁺，故C錯(cuò)誤；
D、溶液中存在電荷守恒：（K⁺）+c（NH₄⁺）=2c（CO₃^2-）+2c（SO₄^2-），故D錯(cuò)誤．
故選A．

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，是一道高考題．