Question

由幾種離子化合物組成的混合物，含有以下離子中的若干種：K⁺、Cl^-、NH

+ 4

、Mg²⁺、CO

2- 3

、Ba²⁺、SO

2- 4

．將該混合物溶于水后得澄清溶液，現(xiàn)取3份100mL該溶液分別進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn) 序號(hào)	實(shí)驗(yàn)內(nèi)容	實(shí)驗(yàn)結(jié)果
1	加AgNO3溶液	有白色沉淀生成
2	加足量NaOH溶液并加熱	收集到氣體1.12L（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積）
3	加足量BaCl2溶液時(shí)，對(duì)所得沉淀進(jìn)行洗滌、干燥、稱(chēng)量；再向沉淀中加足量稀鹽酸，然后干燥、稱(chēng)量	第一次稱(chēng)量讀數(shù)為6.27g，第二次稱(chēng)量讀數(shù)為2.33g

試回答下列問(wèn)題：
（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)1對(duì)Cl^-是否存在的判斷是

不能確定

（填“一定存在”“一定不存在”或“不能確定”）；根據(jù)實(shí)驗(yàn)1～3判斷混合物中一定不存在的離子是

Ba²⁺、Mg²⁺

．
（2）試確定溶液中一定存在的陰離子及其物質(zhì)的量濃度（可不填滿(mǎn)）：

陰離子符號(hào)	物質(zhì)的量濃度（mol/L）
SO   2- 4	0.1
CO   2- 3	0.2

（3）試確定K⁺是否存在？

存在

，判斷的理由是

溶液中肯定存在的離子是NH

+ 4

、CO

2- 3

和SO

2- 4

．經(jīng)計(jì)算，NH

+ 4

的物質(zhì)的量為0.05mol，CO

2- 3

、SO

2- 4

的物質(zhì)的量分別為0.02mol和0.01mol，根據(jù)電荷守恒，得K⁺一定存在

．

Answer 1

分析：將該混合物溶于水后得澄清溶液，證明相互反應(yīng)生成沉淀的離子不能共存；
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(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：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0.05mol，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^-═NH₃↑+H₂O，產(chǎn)生NH₃為0.05mol，可得NH₄⁺也為0.05mol；
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

2.33g

233g/mol

═0.01mol
則SO₄^2-物質(zhì)的量為0.01mol，SO₄^2-物質(zhì)的量濃度=

0.01mol

0.1L

=0.1mol/L  
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⁺，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0.05 mol，根據(jù)溶液中電荷守恒，可知K⁺一定存在，K⁺物質(zhì)的量≥0.01 mol，當(dāng)K⁺物質(zhì)的量＞0.01 mol時(shí)，溶液中還必須含有Cl^-；當(dāng)K⁺物質(zhì)的量=0.01 mol時(shí)，溶液中不含有Cl^-；
（1）依據(jù)上述分析可知Cl^-可能含有，依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析溶液中一定不含有Mg²⁺、Ba²⁺；故答案為：不能確定；Mg²⁺、Ba²⁺；
（2）依據(jù)上述分析計(jì)算，得到一定存在的陰離子為CO₃^2-、SO₄^2-，其物質(zhì)的量濃度分別為：c（CO₃^2-）=0.2mol/L；c（SO₄^2-）=0.1mol/L；
故答案為：一定存在的陰離子為CO₃^2-、SO₄^2-，0.2  0.1；
（3）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0.05 mol，根據(jù)溶液中電荷守恒，可知K⁺一定存在，K⁺物質(zhì)的量≥0.01 mol，當(dāng)K⁺物質(zhì)的量＞0.01 mol時(shí)，溶液中還必須含有Cl^-；當(dāng)K⁺物質(zhì)的量=0.01 mol時(shí)，溶液中不含有Cl^-；
故答案為：存在；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0.05 mol，根據(jù)溶液中電荷守恒，可知K⁺一定存在；

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．題目難度較大．