Question

6．某混合物澄清透明的水溶液中，可能含有以下离子中若干种：K⁺、Ca²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-，现每次取该溶液100.00mL溶液进行以下实验：
①第一份加入AgNO₃溶液发现有沉淀生成；
②第二份加足量BaCl₂溶液生成沉淀，洗涤后干燥得沉淀6.27g，再将该沉淀加入足量盐酸溶解后再过滤洗涤干燥得沉淀2.33g．
请回答下列问题：
（1）根据以上实验判断，原溶液中可能存在的离子是Cl^-．
（2）原溶液中一定存在的阳离子是K⁺，其物质的量浓度至少为0.6mol/l．
（3）原溶液中一定存在的阴离子是CO₃^2-、SO₄^2-，其物质的量浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/l．

Answer 1

分析 ①第一份加入AgNO₃溶液发现有沉淀生成，能和银离子反应生成白色沉淀的微粒有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
②第二份加足量BaCl₂溶液生成沉淀，洗涤后干燥得沉淀6.27g，再将该沉淀加入足量盐酸溶解后再过滤洗涤干燥得沉淀2.33g，能和钡离子生成沉淀的有CO₃^2-、SO₄^2-，碳酸钡能溶于稀盐酸、硫酸钡不溶于稀盐酸，生成的沉淀部分溶于稀盐酸、部分不溶于稀盐酸，说明溶液中一定含有CO₃^2-、SO₄^2-，反应前混合溶液澄清，则溶液中不存在能和碳酸根离子、硫酸根离子反应的离子，如Ca²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺，溶液呈电中性，所以一定含有K⁺，根据以上分析不能确定是否含有氯离子，n（BaSO₄）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，n（BaCO₃）=$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol，据此分析解答．

解答 解：①第一份加入AgNO₃溶液发现有沉淀生成，能和银离子反应生成白色沉淀的微粒有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
②第二份加足量BaCl₂溶液生成沉淀，洗涤后干燥得沉淀6.27g，再将该沉淀加入足量盐酸溶解后再过滤洗涤干燥得沉淀2.33g，能和钡离子生成沉淀的有CO₃^2-、SO₄^2-，碳酸钡能溶于稀盐酸、硫酸钡不溶于稀盐酸，生成的沉淀部分溶于稀盐酸、部分不溶于稀盐酸，说明溶液中一定含有CO₃^2-、SO₄^2-，反应前混合溶液澄清，则溶液中不存在能和碳酸根离子、硫酸根离子反应的离子，如Ca²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺，溶液呈电中性，所以一定含有K⁺，根据以上分析不能确定是否含有氯离子，n（BaSO₄）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，n（BaCO₃）=$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol，
（1）通过以上分析知，可能存在的离子是Cl^-，故答案为：Cl^-；
（2）通过以上分析知，一定存在的阳离子是K⁺，如果溶液中没有氯离子，则此时钾离子浓度最低，根据电荷守恒得c（K⁺）=$\frac{\frac{0.01mol×2+0.02mol×2}{1}}{0.1L}$=0.6mol/L，
故答案为：K⁺；0.6；
（3）通过以上分析知，一定存在的阴离子是CO₃^2-、SO₄^2-，根据原子守恒得n（CO₃^2-）=n（BaCO₃）=0.02mol、n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=0.01mol，则c（CO₃^2-）=$\frac{0.02mol}{0.1L}$=0.1mol/L、n（SO₄^2-）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L，
故答案为：CO₃^2-、SO₄^2-；0.2；0.1．

点评 本题以常见阴阳离子判断为载体考查物质的量浓度计算，为高频考点，明确离子共存条件、离子性质是解本题关键，注意原子守恒的灵活运用，题目难度不大．