Question

（分）由幾種離子化合物組成的混合物，含有以下離子中的若干種：K⁺、C1^—、NH₄⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、Ba²⁺、SO₄^2—。將該混合物溶于水后得澄清溶液，現取3份100mL該溶液分別進行如下實驗：

實驗序號	實驗內容	實驗結果
1	加AgNO3溶液	有白色沉淀生成
2	加足量NaOH溶液并加熱	收集到氣體1.12L（已折算成標準狀況下的體積）
3	加足量BaC12溶液時，對所得沉淀進行洗滌、干燥、稱量；再向沉淀中加足量稀鹽酸，然后干燥、稱量	第一次稱量讀數為6.27g，第二次稱量讀數為2.33g

試回答下列問題：

   （1）根據實驗1對C1^—是否存在的判斷是                （填“一定存在”、“一定不存在”或“不能確定”）；根據實驗1—3判斷混合物中一定不存在的離子是                            。

   （2）試確定溶液中一定存在的陰離子及其物質的量濃度（可不填滿）：

陰離子符號	物質的量濃度（mol·L—1）

   （3）試確定K⁺是否存在？                ，判斷的理由是                            

                                                     。

Answer 1

（1）不能確定，Ba²⁺、Mg²⁺

   （2）

陰離子符號	物質的量濃度（mol·L—1）
SO42-	0.1
CO32-	0.2

（3）存在，溶液中肯定存在離子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-。經計算，NH₄⁺的物質量為0.05mol，CO₃^2-、

SO₄^2-的物質的量分別為0.02mol和0.01mol，根據電荷守恒，得K⁺一定存在。

解析:

本題非常成功的地方是將傳統(tǒng)的離子共存和無機化合物的推斷巧妙嫁接，解本題的關鍵是要根據所給的表格初步推斷出物質的存在可能性，最后用數據檢驗。該混合物溶于水后得澄清溶液，說明Ba²⁺和SO₄^2—不能同時存在，加足量NaOH溶液并加熱產生氣體，說明存在NH₄^＋ ，由1.12L氨氣可知，NH₄^＋ 的物質的量為0.05mol，在第三步操作中，沉淀有兩種，說明存在SO₄^2-和CO₃^2-，則該混合物中不存在Ba²⁺，同時也不存在Mg^2＋。（1）由于未知液分三組分別做實驗，C1^—和SO₄^2—都可以與AgNO₃溶液產生白色沉淀，所以無法確定C1^—的存在；第（3）組實驗第二次稱量的是BaSO₄固體的質量，說明原溶液中有SO₄^2-，根據離子共存規(guī)律一定沒有Ba²⁺；根據已知的離子可知，第一次稱量的固體還有BaCO₃，說明原溶液中還有CO₃^2-，而Mg²⁺與CO₃^2-不能共存，所以一定沒有Mg²⁺。（2）根據第（3）實驗稱得固體的質量，可求得：n（BaSO₄）=2.33÷233=0.01mol，n（BaCO₃）=（6.27g-2.33g）÷197g·mol^-1=0.02mol．所以n（SO₄^2-）=0.01mol，c（SO₄^2-）=0.01÷0.1=0.1mol·L^—1；n（CO₃^2-）=0.02mol，c（CO₃^2-）=0.02mol÷0.1L=0.2mol·L^-1。

（3）利用第（2）組實驗可求得n（NH₄⁺）=0.05mol，c（NH₄⁺）=0.5mol·L^—1。根據電荷守恒規(guī)律：2×c（CO₃^2-）+2×c（SO₄^2-）=0.6mol·L^-1，而1×c（NH₄⁺）=0.5mol·L^-1，所以必然還有陽離子，已知的還剩K⁺。故一定有K⁺。