Question

【題目】在Na＋濃度為0.5 mol·L－1的某澄清溶液中，還可能含有下表中的若干種離子。

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

現取該溶液100 mL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0.56 L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2.4 g
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___________________________。

（2）實驗Ⅰ中生成沉淀的離子方程式為___________________________。

（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·L－1)

（4）判斷K＋是否存在，若存在，求出其最小濃度，若不存在說明理由：_______________。

Answer 1

【答案】Ag+、Mg2+、Ba2+、SO42- SiO32-+2H+＝H2SiO3↓

陰離子	NO3-	CO32-	SiO32-	SO42-
c/molL-1	？	0.25	0.4	0

存在，c(K＋)最小值為0.8mol/L

【解析】

（1）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0.56 L氣體，證明含有CO32-，n(CO32-)=0.56L÷22.4L/mol=0.025mol，c(CO32-)=0.025mol÷0.1L=0.25mol/L，由于CO32-與Ag+、Mg2+、Ba2+會發生沉淀反應而不能大量共存，所以一定不含Ag+、Mg2+、Ba2+；則加入HCl產生的沉淀是H2SiO3，則原溶液中含有SiO32-離子；生成沉淀的離子方程式為SiO32-＋2H＋＝H2SiO3↓；將Ⅰ的反應混合液過濾，對沉淀洗滌、灼燒至恒重，硅酸發生分解反應產生SiO2，稱量所得固體質量為SiO2的質量，是2.4 g，則n(SiO32-)=n(SiO2)=2.4g÷60g/mol=0.04mol，所以c(SiO32-)=0.04mol÷0.1L=0.4mol/L；向Ⅱ的濾液中滴加BaCl2溶液，無明顯現象，證明不含有SO42-。根據電荷守恒2c（CO32-）+2c（SiO32-）=2×0.25mol/L+2×0.4mol/L=1.3mol/L，而c(Na+)=0.5mol/L，陰離子所帶負電荷總數大于陽離子所帶正電荷總數，因此溶液中一定含有陽離子K+。實驗中沒有涉及NO3-，所以不能確定NO3-是否存在。因此一定不存在的離子是Ag+、Mg2+、Ba2+、SO42-；

（2）實驗Ⅰ中生成沉淀的離子方程式為SiO32-+2H+＝H2SiO3↓；

（3）根據以上分析可知陰離子的濃度分別是（見下表）

陰離子	NO3-	CO32-	SiO32-	SO42-
c/molL-1	？	0.25	0.4	0

。

（4）若不存在NO3-，則c(K+)=0.8mol/L，若存在NO3-，則根據溶液呈電中性，c(K+)＞0.8mol/L，所以c(K+)濃度至少為1.3mol/L-0.5mol/L=0.8mol/L。