Question

某混合物的水溶液，只可能含有以下離子中的若干種：Na⁺、NH₄⁺、Ba²⁺、Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-．現取兩份200mL溶液進行如下實驗：①第一份加足量NaOH溶液，加熱，收集到氣體1.36g；②第二份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀12.54g，經足量鹽酸洗滌、干燥后，沉淀質量為4.66g．根據上述實驗事實，以下推測中正確的是（　　）

A．-定不存在Ba²⁺，可能存在NH₄+

B．不可能存在Ba²⁺、Cl^-

C．Na⁺一定存在，且c（Na⁺）≥0.2mol/L

D．Na⁺、Cl^-可能存在

Answer 1

分析：溶液中的NH₄⁺遇堿氫氧化鈉會放出氨氣；CO₃^2-與Ba²⁺可以形成不溶于水但能溶于稀鹽酸的碳酸鋇白色沉淀；SO₄^2-與Ba²⁺可以形成不溶于水也不能溶于稀鹽酸的硫酸鋇白色沉淀，因此，一定含有CO₃^2-、SO₄^2-；由于CO₃^2-、SO₄^2-與Ba²⁺不能在同一溶液中共存，確定一定不含Ba²⁺．

解答：解：由第一份加足量NaOH溶液，加熱，收集到氣體1.36g可斷定溶液中一定含有氨根離子；由第二份溶液的實驗，得干燥沉淀12.54g，經足量鹽酸洗滌、干燥后，沉淀質量為4.66g，可得溶液中一定存在碳酸根離子和硫酸根離子且一定不存在鋇離子；
根據題干所給數據計算分析判斷其他離子的存在；
銨根離子物質的量=

1.36g

17g/mol

=0.08mol；C（NH₄⁺）=

0.08mol

0，2L

=0.4mol/L
硫酸根離子物質的量=

4.66g

233g/mol

=0.02mol；C（SO₄^2-）=

0.02mol

0.2L

=0.1mol/L
碳酸根離子物質的量=

12.54g-4.66g

197g/mol

=0.04mol；C（CO₃^2-）=

0.04mol

0.2L

=0.2mol/L
負電荷總物質的量=0.02mol×2+0.04mol×2=0.12mol；
銨根離子所帶正電荷=0.08mol×1=0.08mol；
所以應該還有陽離子，而鋇離子已經確定不含，所以一定含有鈉離子．
依據電荷守恒，[H⁺]+[Na⁺]+[NH₄⁺]=2[CO₃^2-]+2[SO₄^2-]+[OH^-]，依據溶液中的離子水解可知，若[H⁺]＜[OH^-]
[Na⁺]+[NH₄⁺]＞2[CO₃^2-]+2[SO₄^2-]
得到[Na⁺]＞2[CO₃^2-]+2[SO₄^2-]-[NH₄⁺]＞2×0.2+2×0.1-0.4＞0.2mol/L，若溶液中的離子水解相當
則[Na⁺]=0.2mol/L，
由于銨根離子水解程度小于碳酸根離子的水解程度，所以溶液不能顯酸性；所以一定含鈉離子，且c（Na⁺）≥0.2mol/L；
綜上所述，溶液中一定含有Na⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-離子，一定不含Ba²⁺離子，可能含有Cl^-離子；
故選C．

點評：掌握溶液中離子間的共存關系對于解決此類問題有很大幫助：溶液中的離子不能形成氣體、水和沉淀時，離子可以共存．