Question

【题目】某混合物的水溶液中，只可能含有以下离子中的若干种：K+、NH4+、Cl-、H+、Ba2+、CO32-、SO42-，现取三份100mL该溶液进行实验：

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。

根据上述实验数据，填写下列空白。

(1)一定不存在的离子有_________。

(2)第②步操作发生反应的离子方程式为_________。

(3)第③步操作确定的离子有_________。

(4)无法确定是否存在的离子是_________，若满足n(K+)________0.02mol(填“>”、“<”或“=”)时，能确定其存在。

Answer 1

【答案】H+、Ba2+ NH4++OH－NH3↑+H2O CO32－、SO42－ Cl- ＞

【解析】

由②中加入足量NaOH溶液后加热，收集到0.04mol气体，该气体为NH3，说明溶液中一定含NH4+，根据N元素守恒可知其物质的量n(NH4+)=0.04mol；

由③向第三份加入足量BaCl2溶液，得到沉淀6.27g，沉淀经足量盐酸洗涤后，剩余2.33g可知，2.33g沉淀为BaSO4，6.27g>2.33g，沉淀用酸洗涤，质量减少，说明沉淀中有能够与盐酸反应的物质，说明沉淀中含有BaCO3，原溶液一定含SO42-和CO32-，与SO42-反应形成沉淀的Ba2+不能大量存在；与CO32-反应的H+不能大量存在；然后结合电荷守恒判断哪些离子存在与否，结合已知离子的物质的量，确定可能存在的离子的物质的量。

由②中加入足量NaOH溶液后加热，收集到气体0.04mol，该气体为NH3，溶液中一定含NH4+，其物质的量n(NH4+)=0.04mol；

由③向第三份加入足量BaCl2溶液，得到沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤后，剩余2.33g可知，2.33g沉淀为BaSO4，其物质的量n(BaSO4)= 2.33g÷233g/mol=0.01mol；则100mL溶液中含有沉淀中含SO42-物质的量n(SO42-)=n(BaSO4)=0.01mol；开始产生沉淀6.27g>2.33g，说明沉淀中有能够与盐酸反应的物质，沉淀为BaSO4和BaCO3的混合物，则原溶液一定含SO42-和CO32-，BaCO3与盐酸反应产生可溶性的BaCl2、H2O、CO2，BaCO3沉淀的质量为6.27g -2.33g=3.94g，则100mL溶液中含CO32-物质的量n(CO32-)=3.94g÷197g/mol=0.02mol。H+与CO32-反应，在原溶液不能大量存在H+；Ba2+与SO42-反应会反应产生BaSO4沉淀也不能大量存在；则原溶液中一定不能大量存在的离子有H+、Ba2+；由①知n(NH4+)=0.04mol，其带有的正电荷数：n(NH4+)×1=0.04mol×1=0.04mol，SO42-和CO32-带有的负电荷数2n(SO42-)+2n(CO32-)=2×0.01mol+2×0.02mol=0.06mol>0.04mol，说明在该溶液中还含有带正电荷的微粒，根据题干已知离子可知，还一定含有K+；若原溶液没有Cl-，则根据电荷守恒可知n(K+)=0.06mol-0.04mol=0.02mol；若溶液中含有Cl-，则根据电荷守恒可知溶液中K+的物质的量大于等于0.02mol。则①中加入AgNO3溶液有沉淀产生中一定含有Ag2SO4、Ag2CO3，可能含有AgCl。

综上所述可知：原溶液中一定含有SO42-、CO32-、NH4+、K+，一定不含有H+、Ba2+，可能含有Cl-。

则(1)一定不存在的离子有H+、Ba2+。

(2)第②步操作发生反应是NH4+与OH-反应产生NH3和水，反应的离子方程式为NH4++OH-NH3↑+H2O。

(3)第③步操作确定含有的离子有SO42-、CO32-。

(4)根据实验①现象判断，不能判断Cl-是否存在，；若K+的物质的量满足n(K+)>0.02mol时，能确定其存在，若n(K+)=0.02mol，则不存在Cl-。