Question

4．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⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、NH₄⁺、Cl^-、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第二份加過(guò)量NaOH溶液加熱后，只收集到氣體0.02mol，無(wú)沉淀生成，同時(shí)得到溶液甲．③在甲溶液中通入過(guò)量CO₂，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、灼燒，質(zhì)量為1.02g．④第三份加足量BaCl₂溶液后，得白色沉淀，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，質(zhì)量為11.65g．根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)回答：
（1）一定不存在的離子是Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-，不能確定是否存在的離子是Cl^-．
（2）試確定溶液中肯定存在的陰離子及其濃度（可不填滿）：
離子符號(hào)SO₄^2-，濃度0.5mol/L；
離子符號(hào)，，濃度，；
離子符號(hào)，，濃度，．
（3）試確定K⁺是否存在是（填“是”或“否”），判斷的理由是陽(yáng)離子電荷總數(shù)小于陰離子電荷總數(shù)．

Answer 1

分析 由①實(shí)驗(yàn)可知，向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，白色沉淀為AgCl或碳酸銀、硫酸銀；
由②可知，向第二份溶液中加入足量NaOH 溶液后加熱，收集到氣體為氨氣，其物質(zhì)的量為0.02mol，原溶液中一定含NH₄⁺；
由③可知，在甲溶液中通入過(guò)量CO₂，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、灼燒，質(zhì)量為1.02g，氧化鋁的物質(zhì)的量為$\frac{1.02g}{102g/mol}$=0.01mol，原溶液含Al³⁺為0.02mol，且原溶液不含F(xiàn)e³⁺、Mg²⁺，含鋁離子時(shí)不含CO₃^2-；
由④第三份加足量BaCl₂溶液后，得白色沉淀，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，質(zhì)量為11.65g，沉淀為硫酸鋇，物質(zhì)的量為$\frac{11.65g}{233g/mol}$=0.05mol，原溶液中含SO₄^2-為0.05mol，且原溶液不含Ba²⁺，結(jié)合離子共存、電荷守恒解答．

解答 解：由①實(shí)驗(yàn)可知，向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，白色沉淀為AgCl或碳酸銀、硫酸銀；
由②可知，向第二份溶液中加入足量NaOH 溶液后加熱，收集到氣體為氨氣，其物質(zhì)的量為0.02mol，原溶液中一定含NH₄⁺；
由③可知，在甲溶液中通入過(guò)量CO₂，生成白色沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、灼燒，質(zhì)量為1.02g，氧化鋁的物質(zhì)的量為$\frac{1.02g}{102g/mol}$=0.01mol，原溶液含Al³⁺為0.02mol，且原溶液不含F(xiàn)e³⁺、Mg²⁺，含鋁離子時(shí)不含CO₃^2-；
由④第三份加足量BaCl₂溶液后，得白色沉淀，沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，質(zhì)量為11.65g，沉淀為硫酸鋇，物質(zhì)的量為$\frac{11.65g}{233g/mol}$=0.05mol，原溶液中含SO₄^2-為0.05mol，且原溶液不含Ba²⁺，
由電荷守恒可知，0.02×1+0.02×3＜0.05×2，可知一定含陽(yáng)離子K⁺，不能確定是否含Cl^-，
（1）一定存在K⁺、Al³⁺、NH₄⁺、SO₄^2-，不存在的離子是Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-，不能確定是否存在的離子是Cl^-，
故答案為：Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-；Cl^-；
（2）溶液中肯定存在的陰離子為SO₄^2-，其濃度為$\frac{0.05mol}{0.1L}$=0.5mol/L，故答案為：SO₄^2-；0.5mol/L；
（3）由電荷守恒可知，含Al³⁺、NH₄⁺、SO₄^2-，陽(yáng)離子電荷總數(shù)小于陰離子電荷總數(shù)，則一定含K⁺，故答案為：是；陽(yáng)離子電荷總數(shù)小于陰離子電荷總數(shù)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查無(wú)機(jī)物的推斷，為高頻考點(diǎn)，把握離子之間的反應(yīng)、現(xiàn)象、離子檢驗(yàn)方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與推斷能力的考查，注意電荷守恒的應(yīng)用，題目難度不大．