21.(8分)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-,为了确定溶液中所含离子及其物质的量浓度,某同学设计实验如下:
取三份100 mL上述水溶液进行如下实验:
①第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生。
②第二份加入足量NaOH溶液,加热,收集到气体896 mL(标准状况)
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。
根据上述实验,请回答:
(1)溶液中肯定存在的离子是________;哪些离子的浓度能确定,分别是_____________________________________________________。
(2)肯定不存在的离子是________,理由是____________________
___________________________________________________________。
(3)可能存在的离子是________,如何确定?_________________
___________________________________________________________。
解析:第二份加入足量NaOH溶液,加热后收集到气体896 mL,该气体只能是氨气,则溶液中一定有NH4+,由标准状况下气体体积可计算出n(NH4+)=0.04 mol;③中加盐酸后有一部分沉淀溶解说明溶液中含CO32-,有沉淀剩余说明原溶液中存在SO42-,硫酸钡质量为2.33 g,n(SO42-)=2.33 g÷233 g·mol-1=0.01 mol,碳酸钡质量为:6.27 g-2.33 g=3.94 g,则n(CO32-)=3.94 g÷197 g·mol-1=0.02 mol,根据电荷守恒,溶液中还应有其他阳离子,而Mg2+、Ba2+不能和CO32-或SO42-大量共存,只能是K+。因为溶液中存在CO32-、SO42-,所以第一份加入AgNO3溶液虽然有沉淀产生,但不能说明一定有Cl-存在。
答案:(1)NH4+、K+、CO32-、SO42-
c(NH4+)=0.4 mol/L,c(CO32-)=0.2 mol/L,
c(SO42-)=0.1 mol/L
(2)Mg2+、Ba2+ 因为溶液中存在CO32-、SO42-,Mg2+、Ba2+不能与CO32-、SO42-共存
(3)Cl- 再取一定量原溶液加入足量的Ba(NO3)2溶液。将得到的沉淀过滤,再向滤液中加入稀HNO3酸化的硝酸银溶液观察是否有沉淀生成,若有沉淀生成说明原溶液中有Cl-,否则没有Cl-