Question

3．有一混合物的水溶液，只可能含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⁺、CO₃^2-、Ba²⁺，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”），判斷的理由是由電荷守恒可知溶液中一定存在鉀離子．

Answer 1

分析 ①第一份加入幾滴AgNO₃溶液后有沉淀產(chǎn)生，溶液中可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
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，該氣體是氨氣，一定有銨根離子，銨根離子的物質(zhì)的量是0.02mol，無(wú)沉淀生成，一定不含F(xiàn)e³⁺、Mg²⁺；
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，說(shuō)明原溶液中一定存在Al³⁺，結(jié)合離子共存可知一定不存在CO₃^2-；1.02g為氧化鋁的質(zhì)量，其物質(zhì)的量為$\frac{1.02g}{102g/mol}$=0.01mol，說(shuō)明每份溶液中含有0.02molAl³⁺；
④第三份加足量BaCl₂溶液后，得白色沉淀，該白色沉淀為硫酸鋇，說(shuō)明原溶液中一定存在SO₄^2-，則一定不存在鋇離子；沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，質(zhì)量為11.65g，則硫酸鋇的物質(zhì)的量為$\frac{11.65g}{233g/mol}$=0.05mol，說(shuō)明每份溶液中含有0.05molSO₄^2-；
0.02molAl³⁺所帶正電荷為0.06mol、0.02mol銨根離子帶有0.02mol正電荷，而0.05molSO₄^2-所帶負(fù)電荷為0.1mol，根據(jù)電荷守恒可知，說(shuō)明溶液中一定還含有陽(yáng)離子K⁺，以此來(lái)解答．

解答 解：①第一份加入幾滴AgNO₃溶液后有沉淀產(chǎn)生，溶液中可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
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，該氣體是氨氣，一定有銨根離子，銨根離子的物質(zhì)的量是0.02mol，無(wú)沉淀生成，一定不含F(xiàn)e³⁺、Mg²⁺；
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，說(shuō)明原溶液中一定存在Al³⁺，結(jié)合離子共存可知一定不存在CO₃^2-；1.02g為氧化鋁的質(zhì)量，其物質(zhì)的量為$\frac{1.02g}{102g/mol}$=0.01mol，說(shuō)明每份溶液中含有0.02molAl³⁺；
④第三份加足量BaCl₂溶液后，得白色沉淀，該白色沉淀為硫酸鋇，說(shuō)明原溶液中一定存在SO₄^2-，則一定不存在鋇離子；沉淀經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，質(zhì)量為11.65g，則硫酸鋇的物質(zhì)的量為$\frac{11.65g}{233g/mol}$=0.05mol，說(shuō)明每份溶液中含有0.05molSO₄^2-；
0.02molAl³⁺所帶正電荷為0.06mol、0.02mol銨根離子帶有0.02mol正電荷，而0.05molSO₄^2-所帶負(fù)電荷為0.1mol，根據(jù)電荷守恒可知，說(shuō)明溶液中一定還含有陽(yáng)離子K⁺，
（1）由上述分析可知，一定存在的離子為：K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-，一定不存在的離子為：Fe³⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、Ba²⁺，根據(jù)分析可知，無(wú)法確定是否存在Cl^-，所以溶液中可能存在Cl^-，
故答案為：Fe³⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、Ba²⁺；Cl^-；
（2）由上述分析可知，一定含陰離子為SO₄^2-，其濃度為$\frac{0.05mol}{0.1L}$=0.5 mol/L，
故答案為：SO₄^2-；0.5 mol/L；
（3）溶液中肯定存在的離子是NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-，NH₄⁺、Al³⁺物質(zhì)的量都是0.02mol，SO₄^2-物質(zhì)的量是0.05 mol，根據(jù)電荷守恒，K⁺一定存在，
故答案為：是；由電荷守恒可知溶液中一定存在鉀離子．

點(diǎn)評(píng) 本題考查無(wú)機(jī)物的推斷，為高頻考點(diǎn)，把握常見(jiàn)離子之間的反應(yīng)、現(xiàn)象為解答的關(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．