Question

19．有一混合物的水溶液，可能含有以下离子中的若干种：K⁺、NH₄⁺、Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-，现取三份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0.03mol气体；
第三份加足量BaCl₂溶液后，得到干燥沉淀4.30g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g
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^-
• B． 该混合液中-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-、Cl^-，可能含K⁺
• D． 该混合液中：c（K⁺）≥0.1mol/L  c（CO₃^2-）=0.1mol/L

Answer 1

分析 第一份溶液中加入AgNO₃溶液有沉淀产生，说明溶液中可能存在Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
第二份溶液中产生的0.03mol为氨气，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物质的量为0.03mol；
第三份中2.33g为硫酸钡，4.30g为硫酸钡和碳酸钡，根据n=$\frac{m}{M}$计算出沉淀的物质的量及碳酸根离子的浓度；
再根据电荷守恒，得出一定存在钾离子，并计算出钾离子的浓度范围，据此进行解答．

解答 解：第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生，可能发生Cl^-+Ag⁺═AgCl↓、CO₃^2-+2Ag⁺═Ag₂CO₃↓、SO₄^2-+2Ag⁺═Ag₂SO₄↓，所以可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.03mol，能和NaOH溶液加热产生气体的只能是NH₄⁺，根据反应NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，产生NH₃为0.03mol，可得NH₄⁺也为0.03mol；
第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀4.30g，经足量盐酸洗涤．干燥后，沉淀质量为2.33g．部分沉淀溶于盐酸为BaCO₃，部分沉淀不溶于盐酸为BaSO₄，发生反应CO₃^2-+Ba²⁺═BaCO₃↓、SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓，因为BaCO₃+2HCl═BaCl₂+CO₂↑+H₂O而使BaCO₃溶解，因此溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，一定不存在Ba²⁺；
由条件可知BaSO₄为2.33g，物质的量为$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，BaCO₃为4.30g-2.33g═1.97g，物质的量为$\frac{1.97g}{197g/mol}$=0.01mol，
则CO₃^2-物质的量为0.02mol，CO₃^2-物质的量浓度为$\frac{0.02mol}{0.1L}$=0.2mol/L，
由上述分析可得，溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，而CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺物质的量分别为0.01mol、0.01mol、0.03mol，CO₃^2-、SO₄^2-所带负电荷分别为0.02mol×2、0.01mol×2，共0.06mol，NH₄⁺所带正电荷为0.03mol，根据溶液中电荷守恒，可知K⁺一定存在，K⁺物质的量≥0.01mol，则钾离子的浓度c（K⁺）≥$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L，
所以溶液中该混合液中一定含有：K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含Cl^-，故A正确、BC错误；
溶液中c（K⁺）≥0.1mol/L  c（CO₃^2-）=0.1mol/L，故D正确；
故选AD．

点评 本题考查无机推断，题目难度中等，明确常见离子的性质为解答关键，试题采用定性实验和定量计算分析相结合的模式，增大了解题难度，明确常见离子的性质为解答关键，根据电荷守恒推断钾离子的存在情况为解答关键，试题培养了学生的分析能力及逻辑推理能力．