题目内容

某混合物的水溶液，可能含有以下离子中的若干种：K⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、N $数学公式$ 、Cl^-、C $数学公式$ 、S $数学公式$ ，现分别取100mL的两等份溶液进行如下实验：
①第一份加过量NaOH溶液后加热，只收集到气体0.02mol，无沉淀生成，同时得到溶液甲．
②向甲溶液中通入过量CO₂，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02g固体．
③第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，得到11.65g固体．
回答：
（1）一定不存在的离子是（填离子符号，下同）．
（2）由①可知存在离子为，浓度．
由②可知存在离子为，浓度．
由③可知存在离子为，浓度．
（3）K⁺是否存在？（填“是”或“否”），理由是__．

解：第一份加过量NaOH溶液后加热，只收集到气体0.02mol，无沉淀生成，同时得到溶液甲，依据离子性质分析推断，与氢氧化钠生成气体的一定是NH₄⁺离子，生成气体NH₃物质的量为0.02mol，无沉淀生成证明溶液中一定不含Fe³⁺、Mg²⁺；向甲溶液中通入过量CO₂，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02g固体．能与二氧化碳反应得到沉淀的离子有Ba²⁺，铝离子溶于过量氢氧化钠生成的偏铝酸钠溶于反应生成氢氧化铝沉淀；第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，得到11.65g固体．说明沉淀不溶于酸，证明是硫酸钡沉淀，原溶液中含有SO₄^2-，判断溶液中一定不含有Ba²⁺，向甲溶液中通入过量CO₂，生成白色沉淀只能是氢氧化铝沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02g固体为氧化铝，原溶液中含有Al³⁺，结合离子共存判断溶液中一定不含有CO₃^2-；一定含有的离子为NH₄⁺ Al³⁺SO₄^2-；
（1）依据上述分析判断，一定不存在的离子为：Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-，故答案为：Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-；
（2）由①可知存在离子NH₄⁺ 物质的量浓度= $\text{[math]}$ =0.2 mol/L；
由②可知存在离子为Al³⁺，沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02g固体为氧化铝物质的量= $\text{[math]}$ =0.01mol，溶液中Al³⁺的物质的量浓度= $\text{[math]}$ =0.2 mol/L；
由③可知存在离子为SO₄^2-；第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，得到11.65g固体为硫酸钡，物质的量= $\text{[math]}$ =0.05mol，SO₄^2- 物质的量浓度= $\text{[math]}$ =0.5 mol/L，故答案为：NH₄⁺；0.2 mol/L；Al³⁺；0.2 mol/L；SO₄^2-；0.5 mol/L；
（3）依据溶液中电荷守恒，阳离子正电荷总量小于阴离子负电荷总量，阳离子电荷数为0.8mol，阴离子若只有硫酸根离子时电荷数为1mol，所以一定有K⁺存在，
故答案为：是；依据电荷守恒，阳离子正电荷总量小于阴离子负电荷总量，所以一定有K⁺存在．
分析：第一份加过量NaOH溶液后加热，只收集到气体0.02mol，无沉淀生成，同时得到溶液甲，依据离子性质分析推断，与氢氧化钠生成气体的一定是NH₄⁺离子，生成气体NH₃物质的量为0.02mol，无沉淀生成证明溶液中一定不含Fe³⁺、Mg²⁺；向甲溶液中通入过量CO₂，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02g固体．能与二氧化碳反应得到沉淀的离子有Ba²⁺，铝离子溶于过量氢氧化钠生成的偏铝酸钠溶于反应生成氢氧化铝沉淀；第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，得到11.65g固体．说明沉淀不溶于酸，证明是硫酸钡沉淀，原溶液中含有SO₄^2-，判断溶液中一定不含有Ba²⁺，向甲溶液中通入过量CO₂，生成白色沉淀只能是氢氧化铝沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02g固体为氧化铝，原溶液中含有Al³⁺，结合离子共存判断溶液中一定不含有CO₃^2-；结合溶液电荷守恒判断溶液中的钾离子存在．
点评：本题考查了常见离子的检验方法，离子性质的应用，反应现象的判断，离子共存的分析应用，明确铝离子、硫酸根离子、铵根离子的分析判断和计算是解答的关键，题目难度中等．

物质	A	B	C
初始浓度/mol?L^-1	0.020	0.020	0
平衡浓度/mol?L^-1	0.016	0.016	0.0080

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