Question

14．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⁺、SO${\;}_{4}^{2-}$、CO₃^2-，现取三份100mL溶液进行如下实验：
a．第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生；
b．第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04mol；
c．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，回答下列问题
（1）该溶液中一定存在的离子是K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能存在的离子是Cl^-．
（2）求一定存在的离子中阳离子的浓度或浓度的取值范围c（NH₄⁺）=0.4mol•L^-1；c（K⁺）≥0.2mol•L^-1．

Answer 1

分析 由I实验可知，向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀产生，白色沉淀为AgCl或碳酸银、硫酸银；
由Ⅱ可知，向第二份溶液中加入足量NaOH 溶液后加热，收集到0.896L（标准状况）气体，气体为氨气，其物质的量0.04mol，原溶液中一定含NH₄⁺；
由Ⅲ可知，向第三份溶液中加入足量BaCl₂溶液，得到沉淀6.27g，沉淀经足量盐酸洗涤后剩余2.33g，则含SO₄^2-的物质的量为$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，含CO₃^2-的物质的量为$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol，结合离子共存、电荷守恒解答．

解答 解：由I实验可知，向第一份溶液中加入AgNO₃溶液，有白色沉淀产生，白色沉淀为AgCl或碳酸银、硫酸银；
由Ⅱ可知，向第二份溶液中加入足量NaOH 溶液后加热，收集到0.896L（标准状况）气体，气体为氨气，其物质的量为0.04mol，原溶液中一定含NH₄⁺，c（NH₄⁺）=$\frac{0.04mol}{0.1L}$=0.4mol•L^-1，由Ⅲ可知，向第三份溶液中加入足量BaCl₂溶液，得到沉淀6.27g，沉淀经足量盐酸洗涤后剩余2.33g，则含SO₄^2-的物质的量为$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，含CO₃^2-的物质的量为$\frac{6.27g-2.33g}{197g/mol}$=0.02mol，由离子共存可知，一定不存在Fe³⁺、Mg²⁺，由电荷守恒可知，0.01mol×2+0.02mol×2＞0.04mol，可知一定含阳离子K⁺，不能确定是否含Cl^-，
（1）由上述分析可知，一定存在K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，一定不存在Ba²⁺、Mg²⁺，可能存在的离子是Cl^-，故答案为：K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄²；Cl^-；
（2）由上述分析可知，原溶液中一定含NH₄⁺，c（NH₄⁺）=$\frac{0.04mol}{0.1L}$=0.4mol•L^-1，可能存在Cl^-；由电荷守恒可知，没有氯离子时，c（K⁺）=$\frac{0.02mol×2+0.02mol×2}{0.1L}$=0.2mool/L，若是含有氯离子，则c（K⁺）＞0.2 mol•L^-1，所以c（K⁺）≥0.2 mol•L^-1，故答案为：c（NH₄⁺）=0.4mol•L^-1；c（K⁺）≥0.2 mol•L^-1．

点评 本题考查物质的检验及推断，为高频考点，把握现象与反应、离子推断的关系为解答的关键，实验Ⅲ中白色沉淀为解答的突破口，侧重分析与计算、推断能力的考查，注意电荷守恒的应用，题目难度中等．