Question

今有一澄清溶液，只可能含有下表中的若干种离子(存在的离子均大量)：

阳离子	K＋、NH4+、H＋、Ba2＋
阴离子	Cl－、CO32-、SO42-、OH－

现取三份上述澄清溶液各100 mL，分别进行以下实验：
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0.04 mol；
③第三份加入足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27 g，经足量盐酸洗涤，干燥后，沉淀质量为2．33 g。
请回答下列问题：
(1)100 mL溶液中c(SO₄2-)＝_____________________。
(2)第二份加入NaOH溶液产生气体的离子方程式_____________________
(3)6．27 g沉淀的成分是_____________________ (用化学式表示)。
(4)上述澄清溶液中除SO₄^2-以外，一定大量存在的离子是_____________________

Answer 1

（1）0.1 mol·L^－1
（2）NH₄⁺+OH^—NH₃↑+H₂O
（3）BaSO₄、BaCO₃
（4）CO₃^2-、K⁺、NH₄⁺，

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0.04mol，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^—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2.33g，物质的量为2.33/233=0.01mol，BaCO₃为6.27g-2.33g═3.94g，物质的量为3.94/197=0.02mol，则CO₃^2-物质的量为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、0.01mol、0.04mol，CO₃^2-、SO₄^2-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，K⁺物质的量≥0.02mol，当K⁺物质的量＞0.02mol时，溶液中还必须含有Cl^—