Question

4．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⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、NH₄⁺、Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-，現取三份100mL溶液進行如下實驗：①第一份加入AgNO₃溶液有沉淀產生．②第二份加過量NaOH溶液加熱后，只收集到氣體0.02mol，無沉淀生成，同時得到溶液甲．③在甲溶液中通入過量CO₂，生成白色沉淀，沉淀經過濾、洗滌、灼燒，質量為1.02g．④第三份加足量BaCl₂溶液后，得白色沉淀，沉淀經足量鹽酸洗滌、干燥后，質量為11.65g．根據上述實驗回答：
（1）一定不存在的離子是Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-，不能確定是否存在的離子是Cl^-．
（2）試確定溶液中肯定存在的陰離子及其濃度（可不填滿）：
離子符號SO₄^2-，濃度0.5mol/L；
離子符號，，濃度，；
離子符號，，濃度，．
（3）試確定K⁺是否存在是（填“是”或“否”），判斷的理由是陽離子電荷總數小于陰離子電荷總數．

Answer 1

分析 由①實驗可知，向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀產生，白色沉淀為AgCl或碳酸銀、硫酸銀；
由②可知，向第二份溶液中加入足量NaOH 溶液后加熱，收集到氣體為氨氣，其物質的量為0.02mol，原溶液中一定含NH₄⁺；
由③可知，在甲溶液中通入過量CO₂，生成白色沉淀，沉淀經過濾、洗滌、灼燒，質量為1.02g，氧化鋁的物質的量為$\frac{1.02g}{102g/mol}$=0.01mol，原溶液含Al³⁺為0.02mol，且原溶液不含Fe³⁺、Mg²⁺，含鋁離子時不含CO₃^2-；
由④第三份加足量BaCl₂溶液后，得白色沉淀，沉淀經足量鹽酸洗滌、干燥后，質量為11.65g，沉淀為硫酸鋇，物質的量為$\frac{11.65g}{233g/mol}$=0.05mol，原溶液中含SO₄^2-為0.05mol，且原溶液不含Ba²⁺，結合離子共存、電荷守恒解答．

解答 解：由①實驗可知，向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀產生，白色沉淀為AgCl或碳酸銀、硫酸銀；
由②可知，向第二份溶液中加入足量NaOH 溶液后加熱，收集到氣體為氨氣，其物質的量為0.02mol，原溶液中一定含NH₄⁺；
由③可知，在甲溶液中通入過量CO₂，生成白色沉淀，沉淀經過濾、洗滌、灼燒，質量為1.02g，氧化鋁的物質的量為$\frac{1.02g}{102g/mol}$=0.01mol，原溶液含Al³⁺為0.02mol，且原溶液不含Fe³⁺、Mg²⁺，含鋁離子時不含CO₃^2-；
由④第三份加足量BaCl₂溶液后，得白色沉淀，沉淀經足量鹽酸洗滌、干燥后，質量為11.65g，沉淀為硫酸鋇，物質的量為$\frac{11.65g}{233g/mol}$=0.05mol，原溶液中含SO₄^2-為0.05mol，且原溶液不含Ba²⁺，
由電荷守恒可知，0.02×1+0.02×3＜0.05×2，可知一定含陽離子K⁺，不能確定是否含Cl^-，
（1）一定存在K⁺、Al³⁺、NH₄⁺、SO₄^2-，不存在的離子是Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-，不能確定是否存在的離子是Cl^-，
故答案為：Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-；Cl^-；
（2）溶液中肯定存在的陰離子為SO₄^2-，其濃度為$\frac{0.05mol}{0.1L}$=0.5mol/L，故答案為：SO₄^2-；0.5mol/L；
（3）由電荷守恒可知，含Al³⁺、NH₄⁺、SO₄^2-，陽離子電荷總數小于陰離子電荷總數，則一定含K⁺，故答案為：是；陽離子電荷總數小于陰離子電荷總數．

點評 本題考查無機物的推斷，為高頻考點，把握離子之間的反應、現象、離子檢驗方法為解答的關鍵，側重分析與推斷能力的考查，注意電荷守恒的應用，題目難度不大．