Question

12．今有一混合物的水溶液，只可能含有以下離子中的若干種：K⁺、NH₄⁺、Cl^-、Ba²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，現每次取100.00ml進行實驗．
①第一份加入AgNO₃溶液有沉淀產生．
②第二份加足量NaOH后加熱，收集到氣體0.896L（標準狀態下）．
③第三份加足量BaCl₂后，得干燥沉淀6.27g，沉淀經足量鹽酸洗滌干燥后，剩2.33g．
試回答有關問題：
（1）通過實驗①、②、③和必要計算，填寫下表中部分離子的濃度（能計算出的，填寫計算結果，一定不存在的離子填“0”，不能確定是否存在的離子填“？）．

部分離子	Cl-	CO32-	SO42-	NH4+	Ba2+
c/（mol•L-1）	無法確定	0.2	0.1	0.4	0

（2）判斷K⁺是，最小濃度為0.2mol•L^-1（填是或否）存在，若存在，求出其最小濃度，若不存在說明理由：-．

Answer 1

分析 ①加入AgNO₃溶液有沉淀產生，說明溶液中可能存在Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
②生成的氣體為氨氣，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物質的量為$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol；
③2.33g沉淀為硫酸鋇，6.27g沉淀為硫酸鋇和碳酸鋇的混合物；再根據電荷守恒，得出一定存在鉀離子，據此進行解答．

解答 解：①第一份加入AgNO₃溶液有沉淀產生，與AgNO₃溶液有沉淀產生的離子有：Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
②加足量NaOH溶液加熱產生氣體，氣體是氨氣，物質的量為：$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，溶液中一定含有NH₄⁺，且物質的量為0.04mol；
③不溶于鹽酸的2.33g為硫酸鋇，物質的量為：$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol；6.27g沉淀是硫酸鋇和碳酸鋇，碳酸鋇質量為6.27g-2.33g=3.94g，碳酸鋇的物質的量為：$\frac{3.94g}{197g/mol}$=0.02mol，故原溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，則一定沒有Ba²⁺、Fe³⁺；
（1）依據c=$\frac{n}{V}$計算得出c（CO₃^2-）=$\frac{0.02mol}{0.1L}$=0.2mol/L，c（SO₄^2-）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.01mol/L，c（NH₄⁺）=$\frac{0.04mol}{0.1L}$=0.4mol/L，氯離子的濃度不能確定，鋇離子濃度為0，
故答案為：

部分離子	Cl-	CO32-	SO42-	NH4+	Ba2+
c/（mol•L-1）	無法確定	0.2	0.1	0.4	0

（2）根據電荷守恒可知，正電荷為：n（+）=n（NH₄⁺）=0.04mol；n（-）=2n（CO₃^2-）+2n（SO₄^2-）=0.06mol，正電荷總物質的量大于負電荷，故原溶液中一定有K⁺，至少為：0.06mol-0.04mol=0.02mol，鉀離子的濃度至少為：$\frac{0.02mol}{0.1L}$=0.2mol/L，
故答案為：是，最小濃度為0.2 mol•L^-1．

點評 本題考查常見陰、陽離子的檢驗方法，題目難度中等，注意掌握常見離子的化學性質及檢驗方法，本題中根據電荷守恒判斷鉀離子的存在為易錯點，試題培養了學生的靈活應用能力．