Question

15．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⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Ba²⁺、C1^-、SO₄^2-、CO₃^2-．将该混合物溶于水后得无色澄清溶液，现分别取3份100mL该溶液进行如下实验：

实验序号	实验内容	实验结果
a	加AgNO3溶液	有白色沉淀生成
b	加足量NaOH溶液并加热	收集到气体1.12L（已折算成标准 状况下的体积）
c	加足量BaC12溶液时，对所得沉淀进行洗涤、干燥、称量；再向沉淀中加足量稀盐酸，然后干燥、称量	第一次称量读数为6.27g，第二次 称量读数为2.33g

试回答下列问题：
（1）该混合物中一定不存在的离子是Mg²⁺、Cu²⁺、Ba²⁺ ．
（2）试写出实验b发生反应的离子方程式NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O．
（3）溶液中一定存在的阴离子及其物质的量浓度（可不填满）：

阴离子符号	物质的量浓度（mol•L-1）

（4）判断混合物中是否存在K⁺，如果不存在，请说明理由，如果存在，请求出C（K⁺）的取值范围？c（K⁺）≥0.1mol/L
（5）Ba²⁺是一种重金属离子，某环境监测小组欲利用Na₂S₂O₃、KI、K₂Cr₂O₇等试剂测定某工厂废水中Ba²⁺的浓度．取废水50.00mL，控制适当的酸度加入足量的K₂Cr₂O₇溶液，得BaCrO₄沉淀；沉淀经洗涤、过滤后，用适量的稀盐酸溶解，此时CrO₄^2-全部转化为Cr₂O₇^2-；再加过量KI溶液反应，反应液中再滴加0.100mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液，反应完全时，消耗Na₂S₂O₃溶液36.00mL．已知有关的离子方程式为：
①Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；
②I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-．
试计算该工厂废水中Ba²⁺的物质的量浓度0.024mol•L^-1．（写出具体计算过程）

Answer 1

分析 该混合物溶于水后得无色澄清溶液，一定不含Cu²⁺，a．加入AgNO₃溶液有沉淀产生，说明溶液中可能存在Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-中至少一周，b.1.12L为氨气，氨气的物质的量为0.05mol，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物质的量为0.05mol；c.2.33g为硫酸钡，碳酸钡的物质的量为0.01mol；6.27g为硫酸钡和碳酸钡，碳酸钡的质量为：6.27g-2.33g=3.94g，物质的量为0.02mol；溶液中一定存SO₄^2-、CO₃^2-，根据离子共存可知，一定不存在Mg²⁺、Ba²⁺；再根据电荷守恒，判断是否存在钾离子，据此进行解答．

解答 解：该混合物溶于水后得无色澄清溶液，一定不含Cu²⁺，a．加入AgNO₃溶液有沉淀产生，说明溶液中可能存在Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
b.1.12L为氨气，氨气的物质的量为0.05mol，溶液中一定含有NH₄⁺，并且物质的量为0.05mol；
c.2.33g为硫酸钡，碳酸钡的物质的量为0.01mol；6.27g为硫酸钡和碳酸钡，碳酸钡的质量为：6.27g-2.33g=3.94g，物质的量为0.02mol；溶液中一定存SO₄^2-、CO₃^2-，根据离子共存可知，一定不存在Mg²⁺、Ba²⁺；
（1）该混合物中一定不存在的离子是Mg²⁺、Cu²⁺、Ba²⁺，故答案为：Mg²⁺、Cu²⁺、Ba²⁺；
（2）实验b发生反应的离子方程式为：NH₄⁺+OH^-═NH₃↑+H₂O，故答案为：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；
（3）不溶于盐酸的2.33g沉淀为硫酸钡，物质的量是0.01mol，浓度为：c（CO₃^2-）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L；6.27g沉淀是硫酸钡和碳酸钡，碳酸钡质量为6.27g-2.33g=3.94g，物质的量为0.02mol，硫酸根离子浓度为：c（SO₄^2-）=$\frac{0.02mol}{0.1L}$=0.2mol/L；溶液中一定含有NH₄⁺，并且物质的量为0.05mol，浓度是：$\frac{0.05mol}{0.1L}$=0.5mol/L；
故答案为：

阴离子符号	物质的量浓度（mol•L-1）
SO42-	0.1
CO32-	0.2

；
（4）实验b中收集的1.12L气体为氨气，氨气的物质的量为0.05mol，则溶液中一定含有NH₄⁺，物质的量为0.05mol，再根据实验测定可知，溶液中一定存在的离子是SO₄^2-、CO₃^2-，经计算，碳酸根离子为0.01mol，硫酸根离子为0.02mol，根据电荷守恒，n（+）=n（NH₄⁺）=0.05mol，c（-）=2n（CO₃^2-）+2n（SO₄^2-）=0.06mol，钾离子一定存在，c（K⁺）=0.1mol/L，氯离子无法判断，结合电荷守恒，所以c（K⁺）≥0.1mol/L，
故答案为：c（K⁺）≥0.1mol/L；
（5）设废水中Ba²⁺的物质的量是x，
        Ba²⁺～BaSO₄～21Cr₂O₇^2-～23I₂～3S₂O₃^2- 
    1mol                                                3mol
      x                                             36.00×0.100×10^-3mol
x=336.00×0.100×10^-3mol=1.2×10^-3mol，所以c（Ba²⁺）=$\frac{1.2×1{0}^{-3}mol}{50×1{0}^{-3}L}$=0.024mol•L^-1，
故答案为：0.024mol•L^-1．

点评 本题考查了常见离子的检验方法，题目难度较大，题量较大，试题涉及了常见离子的检验方法判断、离子方程式的书写，题中根据电荷守恒判断钾离子的存在为难点和易错点．