Question

3．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⁺、H⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，現取兩份100mL溶液進行如下實驗：
①第一份加入足量NaHCO₃溶液后，收集到氣體0.03mol．
②第二份加足量Ba（NO₃）₂溶液充分反應后過濾干燥，得干燥沉淀4.66g．
根據上述實驗回答：
（1）原溶液中一定不存在的離子是Ba²⁺、CO₃^2-．
（2）原溶液中可能存在的離子是K⁺或Mg²⁺．
（3）請計算出原溶液中一定存在的陰離子是SO₄^2-，其物質的量濃度為0.2mol/L．

Answer 1

分析 第一份加足量NaHCO₃ 溶液，加熱后，收集到氣體0.03mol，發生：HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，則一定含有H⁺，且n（H⁺）=0.03mol，由于H⁺與CO₃^2-不能大量共存，則一定不含有CO₃^2-，第二份加足量Ba（NO₃）₂ 溶液，充分反應后過濾干燥，得沉淀4.66g，該沉淀為BaSO₄，說明溶液中一定含有SO₄^2-，則一定不含有Ba²⁺，且n（SO₄^2-）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，可知溶液里一定不存在Ba²⁺，根據溶液電中性原則，應還含有K⁺、Mg²⁺中的至少一種，以此解答；

解答 解：第一份加足量NaHCO₃ 溶液，加熱后，收集到氣體0.03mol，發生：HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，則一定含有H⁺，且n（H⁺）=0.03mol，由于H⁺與CO₃^2-不能大量共存，則一定不含有CO₃^2-，第二份加足量Ba（NO₃）₂ 溶液，充分反應后過濾干燥，得沉淀4.66g，該沉淀為BaSO₄，說明溶液中一定含有SO₄^2-，則一定不含有Ba²⁺，且n（SO₄^2-）=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，可知溶液里一定不存在Ba²⁺，根據溶液電中性原則，應還含有K⁺、Mg²⁺中的至少一種，以此解答；，故答案為：；
（1）由分析可知，溶液里一定不存在的離子是：Ba²⁺、CO₃^2-，故答案為：Ba²⁺、CO₃^2-；
（2）原溶液里可能不存在的是K⁺或Mg²⁺ 中的一種，故答案為：K⁺或Mg²⁺；
（3）由實驗②可知，溶液里一定存在的陰離子是SO₄^2-，其物質的量濃度為$\frac{0.02mol}{0.1L}$=0.2 mol/L，故答案為：SO₄^2-；0.2 mol/L．

點評 本題考查離子檢驗及離子離子共存問題，涉及有關物質的量及物質的量濃度計算，題目難度中等，本題注意根據溶液電中性原則可判斷溶液中應含有K⁺或Mg²⁺．