Question

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⁺、NH₄⁺、Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-，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，收集到0.02mol气体，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。
依据实验回答下列问题：
（1）由①可知存在的离子为       ，浓度是      mol·L^-1。
由②可知存在的离子为       ，浓度是      mol·L^-1。
由③可知存在的离子为       ，浓度是      mol·L^-1。
（2）该溶液中一定不存在的离子是            （填离子符号）。
（3）某同学通过分析认为该溶液中一定存在K⁺，他的理由是              。

Answer 1

(共10分)（1）NH₄⁺  0.2；Al³⁺  0.2 ； SO₄^2-  0.5 （每空1分，共6分）
（2）Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-（2分）
（3）已知的NH₄⁺、Al³⁺的正电荷总量小于SO₄^2-负电荷总量 ，依据电荷守恒，一定有K⁺存在（2分）

试题分析：（1）第一份加过量NaOH溶液后加热，收集到0.02mol气体，这说明生成的气体一定是氨气，物质的量是0.02mol，因此移一定含有NH₄⁺。根据原则守恒可知，浓度NH₄⁺是0.02mol÷0.1L＝0.2mol/L。无沉淀生成，同时得到溶液甲，这说明一定没有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。因此该白色沉淀只能是氢氧化铝，即甲溶液中中含有偏铝酸钠，所以原溶液中含有Al³⁺，有Al³⁺，就一定没有CO₃^2-。根据原则守恒可知，Al³⁺浓度是＝0.2mol/L。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。这说明该白色沉淀一定是硫酸钡，所以一定含有SO₄^2-，则就一定没有Ba²⁺。根据原子守恒可知，SO₄^2-的浓度是＝0.5mol/L。
（2）该溶液中一定不存在的离子是Fe³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-。
（3）已知的NH₄⁺、Al³⁺的正电荷总量小于SO₄^2-负电荷总量，所以依据电荷守恒，一定有K⁺存在。