题目内容

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+,CO32-,SO42-,现取三份100mL该溶液进行如下实验:
(1)第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生
(2)第二份加足量NaOH溶液加热后,收集到气体0.04mol
(3)第三份加足量BaCl2溶液后,得干燥沉淀6.27g,经足量盐酸洗涤干燥后,沉淀质量为2.33g.
根据上述实验,以下推测正确的是(  )
①K+一定存在       ②100mL溶液中含0.01mol CO32-
③Cl-可能存在       ④Ba2+一定不存在,Mg2+可能存在.
分析: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-、CO32-、SO42-.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CO32-
SO42-,一定不存在Ba2+;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:①根据题意,Ba2+和SO42-,可发生离子反应生成BaSO4沉淀,因此两者不能大量共存.Ba2+和CO32-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↓、CO32-+2Ag+═Ag2CO3↓、SO42-+2Ag+═Ag2SO4↓,所以可能含有Cl-、CO32-、SO42-
第二份加足量NaOH溶液加热后,收集到气体0.04mol,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-
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NH3↑+H2O,产生NH3为0.04mol,可得NH4+也为0.04mol.
第三份加足量BaCl2溶液后,得干燥沉淀6.27g,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CO32-+Ba2+═BaCO3↓、SO42-+Ba2+═BaSO4↓,因为BaCO3+2HCl═BaCl2+CO2↑+H2O而使BaCO3溶解.因此溶液中一定存在CO32-、SO42-,一定不存在Ba2+,由条件可知BaSO4为2.33g,物质的量为
2.33g
233g/mol
=0.01mol,BaCO3为6.27g-2.33g═3.94g,物质的量为
3.94g
197g/mol
=0.02mol,则CO32-物质的量为0.02mol,CO32-物质的量浓度为
0.02mol
0.1L
=0.2mol/L,由上述分析可得,溶液中一定存在CO32-、SO42-、NH4+,一定不存在Mg2+、Ba2+.而CO32-、SO42-、NH4+物质的量分别为0.02mol、0.01mol、0.04mol,CO32-、SO42-所带负电荷分别为0.02mol×2、0.01mol×2,
共0.06mol,NH4+所带正电荷为0.04mol,根据溶液中电荷守恒,可知K+一定存在,故①正确;
②由上述分析可得,BaCO3为6.27g-2.33g═3.94g,CO32-物质的量为0.02mol,故②错误;
③根据溶液中电荷守恒,可知K+一定存在,且K+物质的量≥0.02mol,当K+物质的量>0.02mol时,溶液中还必须存在Cl-.因此当K+物质的量═0.02mol,溶液中不存在Cl-,当K+物质的量>0.02mol时,溶液中一定存在Cl-,故③正确;
④溶液中一定存在CO32-、SO42-、NH4+,Ba2+和CO32-、SO42-可发生离子反应生成BaCO3↓、BaSO4↓而不共存,因此Ba2+一定不存在,同时第二份加足量NaOH溶液加热后,收集到气体,没有产生沉淀,说明一定不含Mg2+,故④错误;
故选B.
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.
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