Question

19．某无色澄清溶液中Cl^-浓度为0.5mol•L^-1，还可能含有表中的若干种离子．

阳离子	K+　Al3+　Mg2+　Ba2+  Fe3+
阴离子	NO3-　CO32-　SiO32-　SO42- OH-

现取该溶液100mL进行如下实验（气体体积均在标准状况下测定）．

序号	实验内容	实验结果
Ⅰ	向该溶液中加入足量稀盐酸	产生白色沉淀并放出标准状况下1.12L气体
Ⅱ	将Ⅰ的反应混合液过滤，对沉淀洗涤、灼烧至恒重，称量所得固体质量	固体质量为4.8g
Ⅲ	向Ⅱ的滤液中滴加BaCl2溶液	无明显现象

请回答下列问题．
（1）通过以上实验不能确定是否存在的离子有OH^-、NO₃^-．能确定一定不存在的离子是Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-
（2）实验Ⅰ中生成沉淀的离子方程式为SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓．
（3）通过实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和必要计算，请写出一定存在的阴离子及其浓度（不一定要填满）．

阴离子	浓度c/（mol•L-1）
①CO32-	0.5mol/L
②SiO32-	0.8mol/L
③

（4）判断K⁺是否存在，若存在，求出其最小浓度，若不存在说明理由：存在，由电荷守恒可知最小浓度为3.1mol•L^-1．

Answer 1

分析 根据溶液为澄清溶液可知：溶液中含有的离子一定能够能大量共存；由实验Ⅰ可知，该溶液中一定含有CO₃^2-，其浓度为$\frac{\frac{1.12}{22.4}}{0.1}$=0.5mol/L，则一定没有Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺；由生成白色沉淀判断溶液中一定含有SiO₃^2-，发生反应SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓，硅酸加热分解生成二氧化硅，固体质量为4.8g为二氧化硅的质量，根据硅原子守恒，SiO₃^2-的浓度为$\frac{\frac{4.8}{60}}{0.1}$=0.8mol/L；由实验Ⅲ可知溶液中不含SO₄^2-，根据电荷守恒2c（CO₃^2-）+2c（SiO₃^2-）+c（Cl^-）=2×0.5mol/L+2×0.8mol/L+0.5mol/L=3.1mol/L，溶液中一定含有K⁺，且其浓度至少为3.1mol/L，不能确定OH^-、NO₃^-是否存在，据此进行解答．

解答 解：根据溶液为澄清溶液可知：溶液中含有的离子一定能够能大量共存；由实验Ⅰ可知，该溶液中一定含有CO₃^2-，其浓度为$\frac{\frac{1.12}{22.4}}{0.1}$=0.5mol/L，则一定没有Al³⁺　Mg²⁺　Ba²⁺ Fe³⁺；由生成白色沉淀判断溶液中一定含有SiO₃^2-，发生反应SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓，硅酸加热分解生成二氧化硅，固体质量为4.8g为二氧化硅的质量，根据硅原子守恒，SiO₃^2-的浓度为$\frac{\frac{4.8}{60}}{0.1}$=0.8mol/L；由实验Ⅲ可知溶液中不含SO₄^2-，根据电荷守恒2c（CO₃^2-）+2c（SiO₃^2-）=2×0.5mol/L+2×0.8mol/L=3.1mol/L，溶液中一定含有K⁺，且其浓度至少为3.1mol/L，不能确定OH^-、NO₃^-是否存在，
（1）通过以上实验不能确定是否存在的离子有OH^-、NO₃^-，确定一定不存在的离子是Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-；
故答案为：OH^-、NO₃^-；Al³⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-；
（2）由生成白色沉淀判断溶液中一定含有SiO₃^2-，发生反应SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓，
故答案为：SiO₃^2-+2H⁺=H₂SiO₃↓；
（3）根据以上计算可知，c（CO₃^2-）=0.5mol/L，c（SiO₃^2-）=0.8mol/L，一定不存在硫酸根离子，所c（SO₄^2-）=0，
故答案为：

阴离子	浓度c/（mol•L-1）
①CO32-	0.5mol/L
②SiO32-	0.8mol/L

（4）根据电荷守恒2c（CO₃^2-）+2c（SiO₃^2-）+c（Cl^-）=2×0.5mol/L+2×0.8mol/L+0.5mol/L=3.1mol/L，溶液中一定含有K⁺，且其浓度至少为3.1mol/L，
故答案为：存在，由电荷守恒可知最小浓度为3.1mol•L^-1．

点评 本题考查离子共存、离子检验及相关物质的量浓度的计算，难度较大．注意掌握离子反应反应条件及常见离子的检验方法，根据电荷守恒判断K⁺是否存在，是本题的难点、易错点．