Question

【题目】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+、Al3+、Fe3+、Mg2+、Ba2+、NH4+、Cl-、CO32-、SO42-，现取两份100mL溶液进行如下实验：

①第一份加过量NaOH溶液加热后，只收集到气体0.02mol，无沉淀生成，同时得到溶液甲。

②在甲溶液中通入过量CO2，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧，质量为1.02g。

③第二份加足量BaCl2溶液后，得白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，质量为11.65g。

根据上述实验回答：

（1）一定不存在的离子是______________，不能确定是否存在的离子是_______________。

（2）试确定溶液中肯定存在的离子及其浓度（可不填满）：

离子符号______，浓度______；离子符号______，浓度______；离子符号______，浓度______．

（3）试确定K+是否存在______（填“是”或“否”），判断的理由是__________________________。

（4）设计简单实验验证原溶液中可能存在的离子____________________________________。

Answer 1

【答案】 Fe3+、Mg2+、Ba2+、CO32- Cl－ SO42- 0.5 mol/L NH4+ 0.2 mol/L Al3+ 0.2 mol/L 是 依据电荷守恒，（电中性原则）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 取少量原溶液于试管中，向其中加入足量的硝酸钡溶液，过滤后，向滤液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液，有白色沉淀生成证明存在氯离子

【解析】①第一份加过量NaOH溶液加热后，只收集到气体0.02mol，该气体是氨气，一定有铵根离子，铵根离子的物质的量是0.02mol，无沉淀生成，一定不含Fe3+、Mg2+；②在甲溶液中通入过量CO2，生成白色沉淀，该沉淀是氢氧化铝，沉淀经过滤、洗涤、灼烧，得到氧化铝，氧化铝质量为1.02g，即0.01mol，根据铝元素守恒，含有铝离子的物质的量是0.02mol，一定不含CO32-；③第二份加足量BaCl2溶液后，得白色沉淀，即硫酸钡沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，质量为11.65g，所以一定有SO42-，物质的量是=0.05mol，一定不含Ba2+，n(NH4+)+3n(Al3+)=0.02mol+3×0.02mol=0.08mol，2n(SO42-)=0.1mol，根据电荷守恒，一定存在钾离子，因为不确定的是Cl-，钾离子的最小物质的量是0.02mol，综上知道，一定不存在的离子有：Fe3+、Mg2+、CO32-、Ba2+，一定存在的离子有：K+、SO42-、NH4+、Al3+，不能确定的是Cl-。

(1)一定不存在的离子是Fe3+、Mg2+、CO32-、Ba2+，不能确定的是Cl-，故答案为：Fe3+、Mg2+、CO32-、Ba2+；Cl-；

(2)肯定存在的离子是K+、SO42-、NH4+、Al3+，NH4+的物质的量是0.02mol，体积是0.1L，所以c(NH4+)=0.2mol/L，SO42-物质的量是0.05mol，体积是0.1L，所以c(SO42-)=0.5mol/L，Al3+的物质的量是0.02mol，体积是0.1L，所以c(Al3+)=0.2mol/L，钾离子的浓度随着氯离子而定，即c(K+)≥0.2mol/L，故答案为：SO42-；0.5mol/L；NH4+；0.2mol/L；Al3+；0.2mol/L；

(3)据电荷守恒，一定存在钾离子，因为n(NH4+)+3n(Al3+)=0.02mol+3×0.02mol=0.08mol，2n(SO42-)=0.1mol，根据电荷守恒，一定存在钾离子，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；

(4)不能确定的是Cl-，检验试剂可以采用硝酸酸化的硝酸银溶液，具体检验方法是：取少量原溶液于试管中，向其中加入足量的硝酸钡溶液，过滤后，向滤液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液，有白色沉淀生成证明存在氯离子，故答案为：取少量原溶液于试管中，向其中加入足量的硝酸钡溶液，过滤后，向滤液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液，有白色沉淀生成证明存在氯离子。