Question

10．今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K⁺、NH₄⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，现取三份100mL溶液进行如下实验：
①第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生
②第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04mol
③第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g．
试回答下列问题
（1）由实验②可知溶液中含有的离子为NH₄⁺，在100mL溶液中该离子的物质的量浓度为0.4mol/L
（2）由实验③可以判断中溶液中含有的离子为CO₃^2-、SO₄^2-
（3）由上述实验信息判断下列说法中正确的是AC
A．K⁺一定存在  B．100mL溶液中含0.01mol CO₃^2-C．Cl^-可能存在 D．Ba²⁺一定不存在，Mg²⁺可能存在．
（4）根据上述实验，该溶液中是否有不能肯定其存在的离子？若有，则为进一步确定其存在，应该补充的实验是取少量原溶液，加入足量Ba（NO₃）₂溶液后，静置取上层清液加入AgNO₃溶液和稀HNO₃，如果有沉淀产生说明存在Cl^-．

Answer 1

分析 ①加入AgNO₃溶液有沉淀产生，说明溶液中可能存在Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
②0.04mol气体为氨气，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物质的量为0.04mol；
③2.33g沉淀为硫酸钡，6.27g沉淀为硫酸钡和碳酸钡的混合物；
再根据电荷守恒，得出一定存在钾离子，据此进行解答．

解答 解：①第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生，与AgNO₃溶液有沉淀产生的离子有：Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
②加足量NaOH溶液加热产生气体，气体是氨气，故一定有铵离子0.04mol，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物质的量为0.04mol；
③不溶于盐酸的2.33g为硫酸钡，物质的量为：$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol；6.27g沉淀是硫酸钡和碳酸钡，碳酸钡质量为6.27g-2.33g=3.94g，碳酸钡的物质的量为：$\frac{3.94g}{197g/mol}$=0.02mol，故原溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，则一定没有Mg²⁺、Ba²⁺；
再根据电荷守恒，正电荷为：n（+）=n（NH₄⁺）=0.04mol；c（-）=2c（CO₃^2-）+2c（SO₄^2-）=0.06mol，正电荷总物质的量大于负电荷，故原溶液中一定有K⁺，至少为0.02mol；
综合以上可以得出，一定存在的离子有：NH₄⁺、K⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，一定没有的离子Mg²⁺、Ba²⁺，可能存在Cl^-，
（1）由实验②可知溶液中含有0.04molNH₄⁺，在100mL溶液中该离子的物质的量浓度为：$\frac{0.04mol}{0.1L}$=0.4mol/L，
故答案为：NH₄⁺；0.4mol/L；
（2）由实验③可以判断中溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，则一定没有Mg²⁺、Ba²⁺，
故答案为：CO₃^2-、SO₄^2-；
（3）A．根据分析可知，溶液中一定存在K⁺，故A正确；
B．100mL溶液中含0.02mol CO₃^2-，故B错误；
C．溶液中可能含有Cl^-，故C正确；
D．溶液中一定没有Mg²⁺、Ba²⁺，故D错误；
故答案为：AC；
（4）溶液中可能含有氯离子，检验原溶液中是否含有氯离子的操作方法为：取少量原溶液，加入足量Ba（NO₃）₂溶液后，静置取上层清液加入AgNO₃溶液和稀HNO₃，如果有沉淀产生说明存在Cl^-，
故答案为：取少量原溶液，加入足量Ba（NO₃）₂溶液后，静置取上层清液加入AgNO₃溶液和稀HNO₃，如果有沉淀产生说明存在Cl^-．

点评 本题考查常见离子的检验方法，题目难度中等，注意掌握常见离子的化学性质及检验方法，本题中根据电荷守恒判断钾离子的存在为易错点，做题时需要细致分析．