Question

今有一瓶無色透明澄清的水溶液，可能含有以下離子中的若干種：K⁺、NH₄⁺、Ca²⁺、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）第二份加足量NaOH溶液加熱后，收集到氣體0.03mol；
（3）第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀4.3g，經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后，沉淀質(zhì)量為 2.33g．
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，通過計(jì)算進(jìn)行確定：此溶液中一定存在的離子是

 

，一定不存在的離子

 

．

Answer 1

分析：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⁺，
第三份溶液利用發(fā)生的離子反應(yīng)，經(jīng)過計(jì)算、推得一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，一定不存在Ca²⁺；
2、根據(jù)溶液中陰陽離子的電荷守恒，即可推出K⁺一定存在，由K⁺物質(zhì)的量分析Cl^-的情況．

解答：解：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0.03mol，能和NaOH溶液加熱產(chǎn)生氣體的只能是NH₄⁺，故可確定一定含有NH₄⁺，
根據(jù)反應(yīng)NH₄⁺+OH^-

△   .

NH₃↑+H₂O，產(chǎn)生NH₃為0.03mol，可得NH₄⁺也為0.03mol；
第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀4.3g，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，因此溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，一定不存在Ca²⁺．
由上面分析可知BaSO₄為2.33g，物質(zhì)的量為

2.33g

233g/mol

=0.01mol，
BaCO₃為4.3g-2.33g═1.97g，物質(zhì)的量為

1.97g

197g/mol

=0.01mol，
由上述分析可得，溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，一定不存在Ca²⁺．而CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺物質(zhì)的量分別為0.01mol、0.01mol、0.03mol，
CO₃^2-、SO₄^2-所帶負(fù)電荷分別為0.01mol×2+0.01mol×2=0.04mol，NH₄⁺所帶正電荷為0.03mol，根據(jù)溶液中電荷守恒，可知K⁺一定存在，因?yàn)镵⁺物質(zhì)的量不確定，所以不能確定溶液中是否含有Cl^-，
故答案為：CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺、K⁺；Ca²⁺．

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．