Question

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-，现取三份各100mL溶液进行如下实验：
第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生．
第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到0.08mol气体．
第三份加足量BaCl₂溶液后，得到干燥沉淀12.54g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为4.66g．．
根据上述实验，回答以下问题：
（1）由第一份进行的实验推断该混合物是否一定含有Cl^-

 

（2）由第二份进行的实验得知混合物中应含有

 

离子，其物质的量浓度为

 

（3）由第三份进行的实验可知12.54g沉淀的成分为

 

请计算形成该沉淀的原混合物中各离子的物质的量．（要求写出计算过程）
（4）综合上述实验，你认为以下结论正确的是

 

A．该混合液中一定含有：K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含Cl^-，且n（K⁺）≥0.04mol
B．该混合液中一定含有：NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含K⁺、Cl^-
C．该混合液中一定含有：NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含Mg²⁺、K⁺、Cl^-
D．该混合液中一定含有：NH₄⁺、SO₄^2-，可能含Mg²⁺、K⁺、Cl^-．

Answer 1

分析：第一份：加入AgNO₃溶液有沉淀产生，说明溶液中可能存在Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
第二份：加足量NaOH溶液加热生成的0.08mol气体为氨气，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物质的量为0.08mol；
第三份：能够与氯化钡生成白色沉淀的为碳酸根离子或硫酸根离子，根据题中信息可知4.66g为硫酸钡，12.54g为硫酸钡和碳酸钡据此计算出碳酸根离子和硫酸根离子的物质的量；再根据电荷守恒，得出是否存在钾离子．

解答：解：第一份：第一份加入AgNO₃，溶液有沉淀产生，说明溶液中可能存在：Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
第二份：加足量NaOH溶液加热后生成的0.08mol气体为氨气，则溶液中一定含有NH₄⁺，且物质的量为0.08mol；
第三份：根据题中信息可知4.66为硫酸钡，n（BaSO₄）=n（SO₄^2-）=

4.66g

233g/mol

=0.02mol；12.54g为硫酸钡和碳酸钡，所以碳酸钡的物质的量为：

12.54g-4.66g

197g/mol

=0.04mol；再根据电荷守恒，正电荷为：n（+）=n（NH₄⁺）=0.08mol；n（-）=2n（CO₃^2-）+2n（SO₄^2-）=0.12mol，故一定有K⁺，至少0.04mol；
（1）由于碳酸根离子、硫酸根离子都能够与银离子反应生成碳酸银、硫酸银沉淀，所以无法确定原溶液中是否存在氯离子，
故答案为：不一定，因为碳酸银、硫酸银都是沉淀；
（2）加足量NaOH溶液加热后，收集到0.08mol气体，该气体为氨气，说明溶液中 一定存在铵离子，铵离子的物质的量浓度为：c（NH₄⁺）=

0.08mol

0.1L

=0.8mol/L，
故答案为：NH₄⁺；0.8mol/L；
（3）加足量BaCl₂溶液后，得到干燥沉淀12.54g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为4.66g，说明沉淀为硫酸钡和碳酸钡的混合物，其中4.66g为硫酸钡沉淀，n（BaSO₄）=n（SO₄^2-）=

4.66g

233g/mol

=0.02mol；碳酸钡沉淀的质量为：12.54g-4.66g=7.88g，所以n（BaCO₃）=n（CO₃^2- ）=

7.88g

197g/mol

=0.04mol，
故答案为：BaCO₃、BaSO₄；4.66g为硫酸钡沉淀，n（BaSO₄）=n（SO₄^2-）=

4.66g

233g/mol

=0.02mol；碳酸钡沉淀的质量为：12.54g-4.66g=7.88g，所以n（BaCO₃）=n（CO₃^2- ）=

7.88g

197g/mol

=0.04mol；
（4）根据以上分析可知，溶液中一定存在：K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含有Cl^-，若存在氯离子，钾离子的物质的量大于0.04mol；若不存在氯离子，钾离子的物质的量为0.04mol，所以A正确，
故选A．

点评：本题考查了常见阴、阳离子的检验方法，题目难度中等，试题涉及到根据电荷守恒推断离子的存在，注意熟练掌握常见离子的检验方法，试题培养了学生灵活应用所学知识的能力．