Question

6．含有Na⁺濃度為0.5mol•L^-1某無色透明澄清溶液中，還可能含有表中的若干種離子．

陽離子	K+	Fe2+	Ca2+	Ba2+
陰離子	NO3-	CO3-2	SiO32-	SO42-

已知：
①H₂SiO₃為不溶于水的膠狀沉淀，加熱時分解為兩種氧化物；
②CaSiO₃  BaSiO₃不溶于水．
現取該溶液100mL進行如下實驗：

序號	實驗內容	實驗結果
Ⅰ	向該溶液中加入足量稀鹽酸	產生白色膠狀沉淀并放出標準狀況下0.56L氣體
Ⅱ	將Ⅰ的反應混合液過濾，對沉淀洗滌、灼燒至恒重，稱量所得固體質量	固體質量為2.4g
Ⅲ	向Ⅱ的濾液中滴加BaCl2溶液	無明顯現象

回答下列問題．
（1）實驗Ⅰ能確定一定不存在的離子是Ca²⁺、Ba²⁺
（2）實驗Ⅰ中生成氣體的離子方程式為CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O
（3）據實驗Ⅲ可知一定不存在的離子是SO₄^2-
（4）某同學認為該溶液中一定存在K⁺，其理由是若無鉀離子，陰離子帶的電荷總數大于陽離子所帶的電荷總數；據上述數據，c（K⁺）應不小于0.8mol/L．

Answer 1

分析 根據溶液為澄清溶液可知：溶液中含有的離子一定能夠能大量共存；
由實驗Ⅰ可知，該溶液中一定含有CO₃^2-，其濃度為$\frac{\frac{0.56L}{22.4L/mol}}{0.1L}$=0.25mol/L，則一定沒有Ba²⁺、Ca²⁺；
由生成白色膠狀沉淀判斷溶液中一定含有SiO₃^2-，發生反應SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓，硅酸加熱分解生成二氧化硅，固體質量為2.4g為二氧化硅的質量，根據硅原子守恒，SiO₃^2-的濃度為$\frac{\frac{2.4g}{60g/mol}}{0.1L}$=0.4mol/L；
由實驗Ⅲ可知溶液中不含SO₄^2-，根據電荷守恒2c（CO₃^2-）+2c（SiO₃^2-）=2×0.25mol/L+2×0.4mol/L=1.3mol/L＞0.5mol/L，因此溶液中一定含有K⁺，且其濃度至少為0.8mol/L，不能確定NO₃^-是否存在；據此進行解答．

解答 解：根據溶液為澄清溶液可知：溶液中含有的離子一定能夠能大量共存；
由實驗Ⅰ可知，該溶液中一定含有CO₃^2-，其濃度為$\frac{\frac{0.56L}{22.4L/mol}}{0.1L}$=0.25mol/L，則一定沒有Ag⁺、Mg²⁺；
由生成白色沉淀判斷溶液中一定含有SiO₃^2-，發生反應SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓，硅酸加熱分解生成二氧化硅，固體質量為2.4g為二氧化硅的質量，根據硅原子守恒，SiO₃^2-的濃度為$\frac{\frac{2.4g}{60g/mol}}{0.1L}$=0.4mol/L；
由實驗Ⅲ可知溶液中不含SO₄^2-，根據電荷守恒2c（CO₃^2-）+2c（SiO₃^2-）=2×0.25mol/L+2×0.4mol/L=1.3mol/L＞0.5mol/L，因此溶液中一定含有K⁺，且其濃度至少為0.8mol/L，不能確定NO₃^-是否存在；
（1）由實驗Ⅰ可知，加入足量稀鹽酸生成白色沉淀并在標準狀況下放出0.56L氣體，則該溶液中一定含有CO₃^2-、SiO₃^2-，則一定沒有Ca²⁺、Ba²⁺，
故答案為：Ca²⁺、Ba²⁺；
（2）由生成白色沉淀判斷溶液中一定含有SiO₃^2-，發生反應SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓，實驗Ⅰ中生成氣體的離子方程式為：CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O，
故答案為：CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O
（3）據實驗Ⅲ可知，一定不存在硫酸根離子，
故答案為：SO₄^2-；
（4）根據電荷守恒2c（CO₃^2-）+2c（SiO₃^2-）=2×0.25mol/L+2×0.4mol/L=1.3mol/L＞0.5mol/L，因此溶液中一定含有K⁺，且其濃度至少為0.8mol/L，
故答案為：若無鉀離子，陰離子帶的電荷總數大于陽離子所帶的電荷總數；0.8；

點評 本題考查離子共存、離子檢驗及相關物質的量濃度的計算，題目難度中等．注意掌握離子反應反應條件及常見離子的檢驗方法，根據電荷守恒判斷K⁺是否存在，是本題的難點、易錯點．