Question

由几种离子化合物组成的混合物，含有以下离子中的若干种：K⁺、Cl^-、NH₄⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、Ba²⁺、SO₄^2-．将该混合物溶于水后得澄清溶液，现取3份 100mL该溶液分别进行如下实验：

实验序号	实验内容	实验结果
1	加入AgNO3溶液	有白色沉淀生成
2	加入足量NaOH溶液并加热	收集到气体1.12L（换算成标准状况）
3	加入足量BaCl2溶液，将所得沉淀洗涤、干燥、称重；再向沉淀中加足量的稀盐酸，洗涤、干燥、称重	第一次称重读数为6.27g，第二次称重读数为2.33g

已知加热时NH₄⁺+OH^-═NH₃↑+H₂O，试回答下列问题：
（1）根据实验1对Cl^-是否存在的判断是

 

（填“一定存在”、“一定不存在”或“不能确定”）；根据实验1～3判断混合物中一定不存在的离子是

 

．
（2）试确定溶液中一定存在的阴离子及其物质的量浓度：

 

．
（3）试确定K⁺是否存在？

 

（填“存在”或“不存在”），判断的理由是

 

．
（4）若实验3中沉淀加稀盐酸后未洗涤干燥，则据此计算的c（SO₄^2-）

 

，
c（CO₃^2-）

 

，c（K⁺）

 

．（均选填“偏大”、“偏小”或“无影响”，假设溶液中只有四种离子）

Answer 1

考点：常见离子的检验方法,离子共存问题

专题：实验题

分析：（1）因碳酸银、硫酸银、氯化银都是白色沉淀，因此实验1对确定是否含有氯离子不能确定；利用实验2可知含有铵离子，利用实验3可知沉淀一定是碳酸钡和硫酸钡，即溶液中一定含有CO₃^2-、SO₄^2-，则溶液中一定不含Ba²⁺、Mg²⁺；
（2）碳酸钡可溶于盐酸，硫酸钡不溶于盐酸，因此加入盐酸后剩余2.33g固体为BaSO₄，利用硫、碳守恒即可求算出溶液中c（SO₄^2-）、（CO₃^2-）的物质的量浓度；
（3）结合前面和题中数据可知，溶液中肯定存在的离子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-，经计算，NH₄⁺的物质的量为0.05 mol，CO₃^2-、SO₄^2-的物质的量分别为0.02 mol和0.01 mol，根据电荷守恒得K⁺一定存在；
（4）若实验3中沉淀加稀盐酸后未洗涤干燥，则最后得到沉淀质量偏大，使测得c（SO₄^2-）偏大、因最后沉淀质量偏大，则质量差小，导致碳酸钡质量减小，使测得c（CO₃^2-）偏小、又因总质量一定，若硫酸根离子偏大导致阴离子总物质的量偏小，则导致c（K⁺）偏小．

解答： （1）碳酸银、硫酸银、氯化银都是白色沉淀，因此实验1得到沉淀无法确定是氯化银，故实验1对Cl^-是否存在的判断是：不能确定；利用实验2可知含有铵离子，利用实验3可知沉淀一定是碳酸钡和硫酸钡，即溶液中一定含有CO₃^2-、SO₄^2-，碳酸钡、碳酸镁、硫酸钡等都是不溶于水的沉淀，故可判知溶液一定不存在的离子是：Ba²⁺、Mg²⁺，故答案为：不能确定；Ba²⁺、Mg²⁺；
（2）结合（1）中分析可知溶液中一定含有的阴离子为CO₃^2-、SO₄^2-，由碳酸钡可溶于盐酸，硫酸钡不溶于盐酸可推知加入盐酸后剩余2.33g固体为BaSO₄，利用硫守恒可知溶液中c（SO₄^2-）=2.33g233g/mol÷0.1L=0.1mol/L；6.27g固体中碳酸钡的质量为6.27g-2.33g=3.94g，利用碳守恒可知溶液中c（CO₃^2-）=3.94g197g/mol÷0.1L=0.2mol/L，故答案为：SO₄^2-0.1mol/L、CO₃^2-  0.2mol/L；
（3）溶液中肯定存在的离子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-，经计算，NH₄⁺的物质的量为1.12L22.4L/mol=0.05 mol，利用（2）中分析、计算可知CO₃^2-、SO₄^2-的物质的量分别为0.02 mol和0.01 mol，根据电荷守恒可知溶液中一定存在K⁺，
故答案为：存在，溶液中肯定存在的离子是NH₄⁺、CO₃^2-和SO₄^2-，经计算，NH₄⁺的物质的量为0.05 mol，CO₃^2-、SO₄^2-的物质的量分别为0.02 mol和0.01 mol，根据电荷守恒得K⁺一定存在；
（4）若实验3中沉淀加稀盐酸后未洗涤干燥，则最后得到沉淀质量偏大，使测得c（SO₄^2-）偏大、因最后沉淀质量偏大，则质量差小，导致碳酸钡质量减小，使测得c（CO₃^2-）偏小、总质量一定，硫酸根离子偏大导致阴离子总物质的量偏小，则导致c（K⁺）偏小，故答案为：偏大；偏小；偏小．

点评：本题考查离子检验，解答时需结合定量计算，思维容量大，方法灵活，值得研究该类试题的解法与命题意境．