Question

17．在Na⁺濃度為0.5 mol•l^-1的某澄清溶液中，還可能含有表中的若干種離子．

陽離子	K+　Ag+　Mg2+　Ba2+
陰離子	NO3- 　CO32- 　SiO32- 　SO42-

現取該溶液100mL進行如下實驗（氣體體積均在標準狀況下測定）．

序號	實驗內容	實驗結果
Ⅰ	向該溶液中加入足量稀鹽酸	產生白色沉淀并放出標準狀況下0.56L氣體
Ⅱ	將Ⅰ的反應混合液過濾，對沉淀洗滌、灼燒至恒重，稱量所得固體質量	固體質量為2.4g
Ⅲ	向Ⅱ的濾液中滴加BaCl2溶液	無明顯現象

請回答下列問題．
（1）實驗Ⅰ能確定一定不存在的離子是Ag⁺、Mg²⁺、Ba²⁺．
（2）實驗Ⅰ中生成沉淀的離子方程式為SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓．
（3）通過實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和必要計算，填寫下表中陰離子的濃度（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“？”）．

陰離子	NO3-	CO32-	SiO32-	SO42-
c（mol•h-1）

Answer 1

分析 由題意“溶液為澄清溶液”可知：溶液中含有的離子一定能夠大量共存；由實驗Ⅰ可知，該溶液中一定含有CO₃^2-，其濃度為$\frac{\frac{0.56L}{22.4L/mol}}{0.1L}$=0.25mol/L，則一定沒有Ag⁺、Mg²⁺、Ba²⁺；由生成白色沉淀判斷溶液中一定含有SiO₃^2-，發生反應SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓，硅酸加熱分解生成二氧化硅，固體質量為2.4g為二氧化硅的質量，根據硅原子守恒，SiO₃^2-的濃度為：$\frac{\frac{2.4g}{60g/mol}}{0.1L}$=0.4mol/L；由實驗Ⅲ可知溶液中不含SO₄^2-，根據電荷守恒2c（CO₃^2-）+2c（SiO₃^2-）=2×0.25mol/L+2×0.4mol/L=1.3mol/L＞0.5mol/L，因此溶液中一定含有K⁺，且其濃度至少為0.8mol/L，不能確定NO₃^-是否存在，以此解答該題．

解答 解：根據溶液為澄清溶液可知：溶液中含有的離子一定能夠大量共存；由實驗Ⅰ可知，該溶液中一定含有CO₃^2-，其濃度為$\frac{\frac{0.56L}{22.4L/mol}}{0.1L}$=0.25mol/L，則一定沒有Ag⁺、Mg²⁺、Ba²⁺；由生成白色沉淀判斷溶液中一定含有SiO₃^2-，發生反應SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓，硅酸加熱分解生成二氧化硅，固體質量為2.4g為二氧化硅的質量，根據硅原子守恒，SiO₃^2-的濃度為：$\frac{\frac{2.4g}{60g/mol}}{0.1L}$=0.4mol/L；由實驗Ⅲ可知溶液中不含SO₄^2-，根據電荷守恒2c（CO₃^2-）+2c（SiO₃^2-）=2×0.25mol/L+2×0.4mol/L=1.3mol/L＞0.5mol/L，因此溶液中一定含有K⁺，且其濃度至少為0.8mol/L，不能確定NO₃^-是否存在，
（1）由實驗Ⅰ可知，加入足量稀鹽酸生成白色沉淀并在標準狀況下放出0.56L氣體，則該溶液中一定含有CO₃^2-、SiO₃^2-，則一定沒有Ag⁺、Mg²⁺、Ba²⁺，
故答案為：Ag⁺、Mg²⁺、Ba²⁺；
（2）加入鹽酸，由生成白色沉淀判斷溶液中一定含有SiO₃^2-，發生反應SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓，故答案為：SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓；
（3）根據以上計算可知，不能確定NO₃^-，c（CO₃^2-）=0.25mol/L，c（SiO₃^2-）=0.4mol/L，一定不存在硫酸根離子，所以c（SO₄^2-）=0，
故答案為：

陰離子	NO3-	CO32-	SiO32-	SO42-
c/mol•L-1	？	0.25	0.4	0

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點評 本題考查離子共存、離子檢驗等知識，為高頻考點，側重于學生的分析、計算能力的考查，難度中等，注意掌握離子反應反應條件及常見離子的檢驗方法，根據電荷守恒判斷K⁺是否存在，是本題的難點、易錯點．