Question

现有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K⁺、NH

+ 4

、Cl^-、Mg²⁺、Ba²⁺、CO

2- 3

、SO

2- 4

，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）第二份加入足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.05mol；
（3）第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀8.60g，经足量盐酸洗涤干燥后，沉淀质量为4.66g
则对原混合液中的离子组成的说法正确的是（　　）

• A、一定有Cl^-
• B、不能确定是否有K⁺
• C、一定有NH

  + 4

  、SO

  2- 4

  、CO

  2- 3

  、Cl^-
• D、一定无Mg²⁺、Ba²⁺，一定有K⁺

Answer 1

分析：1、根据题意分析，第一份溶液加入AgNO₃溶液有沉淀产生，推得可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-．第二份溶液加足量NaOH溶液加热后收集到气体，推得一定含有NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺．第三份溶液利用发生的离子反应，经过计算、推得一定存在CO₃^2-、SO₄^2-，一定不存在Ba²⁺；
2、根据溶液中阴阳离子的电荷守恒，即可推出K⁺一定存在，由K⁺物质的量的变化分析Cl^-的情况．

解答：解：根据题意，Ba²⁺和SO₄^2-，可发生离子反应生成BaSO₄沉淀，因此两者不能大量共存．Ba²⁺和CO₃^2-可发生离子反应生成BaCO₃沉淀，因此两者也不能大量共存．
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0.05mol，能和NaOH溶液加热产生气体的只能是NH₄⁺，而没有沉淀产生说明一定不存在Mg²⁺（Mg²⁺可以和OH^-反应生产氢氧化镁沉淀）．故可确定一定含有NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺．
根据反应NH₄⁺+OH^-

△   .

NH₃↑+H₂O，产生NH₃为0.05mol，可得NH₄⁺也为0.05mol．
第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀8.60g，经足量盐酸洗涤．干燥后，沉淀质量为4.66g，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4.66g，物质的量为

4.66g

233g/mol

=0.02mol，
BaCO₃为8.60g-4.66g═3.94g，物质的量为

3.94g

197g/mol

=0.02mol，
由上述分析可得，溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，一定不存在Mg²⁺、Ba²⁺．而CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺物质的量分别为
0.02mol、0.02mol、0.05mol，CO₃^2-、SO₄^2-所带负电荷为0.02mol×2+0.02mol×2=0.08mol，NH₄⁺所带正电荷为0.05mol，根据溶液中电荷守恒，可知K⁺一定存在，由于K⁺的物质的量不确定，所以不能确定是否含有Cl^-；
综上可知：溶液中一定存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺、K⁺，一定不存在Mg²⁺、Ba²⁺，不能确定是否含有Cl^-；
故A、B、C错误，D正确；
故选D．

点评：本题考查离子的检验，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，同时涉及离子共存、离子反应等都是解题需注意的信息，尤其是K⁺的确定易出现失误