Question

12．某混合物，可能含有以下幾種離子：K⁺、Cl^-、NH₄⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、Ba²⁺、SO₄^2-，若將該混合物溶于水可得澄清溶液，現取3份各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BaCl2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6.63g，第二次稱量讀數為4.66g

試回答下列問題：
（1）根據實驗1對Cl^-是否存在的判斷是不能確定（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Ba²⁺、Mg²⁺．
（2）試確定溶液中一定存在的陰離子及其物質的量濃度（（可以不填滿，也可以增加））：

陰離子符號	物質的量濃度（mol/L）

（3）試確定K⁺是否存在？存在，如果存在，c（K⁺）溶液中肯定存在的離子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-，經計算，NH₄⁺的物質的量為0.05 mol，CO₃^2-、SO₄^2-的物質的量分別為0.01 mol和0.02 mol，根據電荷守恒得K⁺一定存在，且鉀離子的物質的量濃度為：≥0.1mol/l，如果不存在，理由是、．

Answer 1

分析 因碳酸銀、硫酸銀、氯化銀都是白色沉淀，因此實驗1對確定是否含有氯離子不能確定；利用實驗2可知含有銨離子，利用實驗3可知沉淀一定是碳酸鋇和硫酸鋇，即溶液中一定含有CO₃^2-、SO₄^2-，則溶液中一定不含Ba²⁺、Mg²⁺；
加足量NaOH溶液并加熱，能收集到氣體，則該氣體為氨氣，且依據標況下氨氣的體積可以計算銨根的物質的量；
碳酸鋇可溶于鹽酸，硫酸鋇不溶于鹽酸，因此加入鹽酸后剩余4.66g固體為BaSO₄，利用硫、碳守恒即可求算出溶液中c（SO₄^2-）、（CO₃^2-）的物質的量濃度；
結合以上分析以及題中給出的數據可知，溶液中肯定存在的離子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-，經計算，NH₄⁺的物質的量為0.05 mol，CO₃^2-、SO₄^2-的物質的量分別為0.01 mol和0.02 mol，根據電荷守恒得K⁺一定存在，以此來解答．

解答 解：（1）碳酸銀、硫酸銀、氯化銀都是白色沉淀，因此實驗1得到沉淀無法確定是氯化銀，故實驗1對Cl^-是否存在的判斷是：不能確定；
利用實驗2可知含有銨離子，利用實驗3可知沉淀一定是碳酸鋇和硫酸鋇，即溶液中一定含有CO₃^2-、SO₄^2-，碳酸鋇、碳酸鎂、硫酸鋇等都是不溶于水的沉淀，故可判知溶液一定不存在的離子是：Ba²⁺、Mg²⁺，
故答案為：不能確定；Ba²⁺、Mg²⁺；
（2）結合（1）中分析可知溶液中一定含有的陰離子為CO₃^2-、SO₄^2-，由碳酸鋇可溶于鹽酸，硫酸鋇不溶于鹽酸可推知加入鹽酸后剩余4.66g固體為BaSO₄，利用硫守恒可知溶液中c（SO₄^2-）=$\frac{\frac{4.66g}{233g/mol}}{0.1L}$=0.2mol/L；6.27g固體中碳酸鋇的質量為6.63g-4.66g=1.97g，利用碳守恒可知溶液中c（CO₃^2-）=$\frac{\frac{1.97g}{197g/mol}}{0.1L}$=0.1mol/L，故答案為：

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

；
（3）溶液中肯定存在的離子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-，經計算，NH₄⁺的物質的量為1.12L/22.4L/mol=0.05 mol，利用（2）中分析、計算可知CO₃^2-、SO₄^2-的物質的量分別為0.01 mol和0.02 mol，根據電荷守恒可知溶液中一定存在K⁺，n（K⁺）≥2n（CO₃^2-）+2n（SO₄^2-）-n（NH₄⁺）=2×0.01+2×0.02-0.05=0.01mol，鉀離子的物質的量濃度為：≥0.1mol/l，
故答案為：存在；溶液中肯定存在的離子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-，經計算，NH₄⁺的物質的量為0.05 mol，CO₃^2-、SO₄^2-的物質的量分別為0.01 mol和0.02 mol，根據電荷守恒得K⁺一定存在，且鉀離子的物質的量濃度為：≥0.1mol/l．

點評 本題考查常見離子的檢驗，為高頻考點，把握離子檢驗的試劑、現象與結論為解答本題的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，注意物質的量的計算及電荷守恒應用，題目難度不大．