Question

15．有一混合物水溶液，可能含有以下离子中的若干种：K⁺、NH₄⁺、Cl^-、Mg²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，现各取100ml溶液三份进行如下实验：①向第一份加入AgNO₃溶液，有白色沉淀产生②向第二份加入足量NaOH溶液后加热，收集到气体0.896L（标准状况）③向第三份加入足量BaCl₂溶液，得到沉淀6.27克，沉淀经足量盐酸洗涤后，剩余2.33克．
试回答下列问题：
（1）肯定存在的离子有K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，肯定不存在的离子有Fe³⁺、Mg²⁺，
（2）可能存在的离子是Cl^-，
（3）试分别确定肯定存在的阳离子在原溶液中各自的物质的量浓度．

Answer 1

分析 由①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②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$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，原溶液中一定含NH₄⁺；
由③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①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②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$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，原溶液中一定含NH₄⁺；
由③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Fe³⁺、Mg²⁺，
故答案为：K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄²；Fe³⁺、Mg²⁺；
（2）由上述分析可知，可能存在Cl^-，
故答案为：Cl^-；
（3）依据计算可知铵根离子浓度c（NH₄⁺）=$\frac{0.04mol}{0.1L}$=0.4mol/L，根据电荷守恒，正电荷为：n（+）=n（NH₄⁺）=0.04mol，c（-）=2c（CO₃^2-）+2c（SO₄^2-）=0.06mol，总正电荷小于负电荷，则原溶液中一定含有K⁺，至少为0.02mol，C（K⁺）≥0.2mol/L，
答：肯定存在的阳离子在原溶液中各自的物质的量浓度C（K⁺）≥0.2mol/L、C（NH₄⁺）=0.4mol/L；

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③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．