Question

8．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^-、NH₄⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、Ba²⁺、SO₄^2-．將該混合物溶于水后得澄清溶液，現取3份 100mL該溶液分別進行如下實驗：

實驗序號	實驗內容	實驗結果
1	加入AgNO3溶液	有白色沉淀生成
2	加入足量NaOH溶液并加熱	收集到氣體0.896L（換算成標準狀況）
3	加入足量BaCl2溶液，將所得沉淀洗滌、干燥、稱重；再向沉淀中加足量的稀鹽酸，洗滌、干燥、稱重	第一次稱重讀數為6.27g，第二次稱重讀數為2.33g

已知加熱時NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ NH₃↑+H₂O，回答下列問題：
（1）判斷混合物中Cl^-是否一定存在否．（填“是”或“否”）
（2）寫出溶液中一定存在的離子及其物質的量濃度：c（SO₄^2-）=0.1mol/L、c（CO₃^2-）=0.2mol/L、c（NH₄⁺）=0.4mol/L、c（K⁺）≥0.2mol/L．

Answer 1

分析 因碳酸銀、硫酸銀、氯化銀都是白色沉淀，因此實驗1對確定是否含有氯離子不能確定；利用實驗2可知含有銨離子，利用實驗3可知沉淀一定是碳酸鋇和硫酸鋇，即溶液中一定含有CO₃^2-、SO₄^2-，則溶液中一定不含Ba²⁺、Mg²⁺；
實驗2中加足量NaOH溶液并加熱，能收集到氣體，則該氣體為氨氣，且依據標況下氨氣的體積可以計算銨根的物質的量；
實驗3中碳酸鋇可溶于鹽酸，硫酸鋇不溶于鹽酸，因此加入鹽酸后剩余2.33g固體為BaSO₄，利用硫、碳守恒即可求算出溶液中c（SO₄^2-）、（CO₃^2-）的物質的量濃度；
結合以上分析以及題中給出的數據可知，溶液中肯定存在的離子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-，經計算，NH₄⁺的物質的量為0.04 mol，CO₃^2-、SO₄^2-的物質的量分別為0.02 mol和0.01 mol，根據電荷守恒得K⁺一定存在，以此來解答．

解答 解：（1）碳酸銀、硫酸銀、氯化銀都是白色沉淀，因此實驗1得到沉淀無法確定是氯化銀，故實驗1對Cl^-是否存在的判斷是：否，故答案為：否；
（2）由實驗可知溶液中一定含有的陰離子為CO₃^2-、SO₄^2-，由碳酸鋇可溶于鹽酸，硫酸鋇不溶于鹽酸可推知加入鹽酸后剩余2.33g固體為BaSO₄，利用硫守恒可知溶液中c（SO₄^2-）=$\frac{\frac{2.33g}{233g/mol}}{0.1L}$=0.1mol/L；6.27g固體中碳酸鋇的質量為6.27g-2.33g=3.94g，利用碳守恒可知溶液中c（CO₃^2-）=$\frac{\frac{3.94g}{197g/mol}}{0.1L}$=0.2mol/L，NH₄⁺的物質的量為$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04 mol，c（NH₄⁺）=$\frac{0.04mol}{0.1L}$=0.4mol/L，溶液中肯定存在的離子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-，由電荷守恒可知，可知c（K⁺）≥0.1mol/L×2+0.2mol/L×2-0.4mol/L×1=0.2mol/L，可知溶液中一定存在K⁺，
故答案為：c（SO₄^2-）=0.1mol/L、c（CO₃^2-）=0.2mol/L、c（NH₄⁺）=0.4mol/L、c（K⁺）≥0.2mol/L．

點評 本題考查離子的檢驗，為高頻考點，把握物質的性質、發生的反應為解答的關鍵，側重分析與實驗、計算能力的考查，注意電荷守恒的應用，題目難度不大．