Question

9．某混合物的水溶液中，只可能含有以下离子中的若干种：K⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Cl^-、CO₃^2-和SO₄^2-．现每次取10.00mL进行实验：
①第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生；
②第二份加入足量NaOH后加热，收集到气体0.672L（标准状况下），但整个过程中无沉淀生成．
③第三份加入足量BaCl₂溶液后得干燥沉淀6.63g，沉淀经足量盐酸洗涤，干燥后剩余4.66g．
请回答：
（1）c（CO₃^2-）=1mol/L．
（2）K⁺是否存在？存在（填“存在”或“不存在”）；若存在，浓度范围是c（K⁺）≥3mol/L（若不存在，则不必回答第2问）．
（3）根据以上实验，不能判断哪种离子是否存在？Cl^-，若存在，这种离子如何进行检验？取少量溶液于试管中，滴加过量Ba（NO₃）₂溶液后，取上层清夜，再滴加AgNO₃溶液，若有白色沉淀，则证明有Cl^-．

Answer 1

分析 （1）先判断③中酸洗涤前后质量减少的量的成分，再根据减少的沉淀的量计算碳酸根离子的浓度；
（2）先确定实验③中酸洗后沉淀的成分，计算硫酸根离子的物质的量，根据氨气的体积计算铵根离子的物质的量，再根据溶液中阴阳离子所带电荷相等，判断钾离子是否存在；若存在，根据阴阳离子的电荷相等，求出钾离子的物质的量，溶液中可能含有氯离子，再根据物质的量浓度公式计算钾离子的物质的量浓度范围；
（3）根据实验现象判断；根据氯离子的检验方法检验，但先判断硫酸根离子的干扰．

解答 解：根据实验①现象判断：该溶液中可能含有Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
根据实验②现象判断，该溶液中不含Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺三种离子，含有NH₄⁺；
根据实验③现象判断，该溶液中含有CO₃^2-和SO₄^2-离子，
（1）根据实验③现象，酸洗涤沉淀前后，质量减少，减少的质量为碳酸钡的质量，
     Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓
         1mol   197g
      n（CO₃^2-） （6.63-4.66）g=1.97g，
则n（CO₃^2-）=$\frac{1.97g×1mol}{197g}$=0.01mol
碳酸根的物质的量浓度为：c（CO₃^2-）=$\frac{0.01mol}{0.01L}$=1mol/L             
故答案为：1；
（2）根据实验③现象，酸洗涤沉淀后沉淀的质量为硫酸钡的质量，
Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓
   1mol    233g 
 0.02mol   4.66g
  铵根离子的物质的量为
   NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O
   1mol        22.4L
   0.03m0l     0.672L 
根据溶液中阴阳离子所带电荷相等得，钾离子存在；一个硫酸根离子、一个碳酸根离子都各带两个单位的负电荷，一个铵根离子、一个钾离子各带一个单位的正电荷，
设其物质的量为xmol，根据溶液中阴阳离子所带电荷相等列方程式：0.01mol×2+0.02mol×2=0.03m0l×1+xmol×1，
解得：x=0.03，
由于溶液中可能存在氯离子，则钾离子的浓度满足：c（K⁺）≥$\frac{0.03mol}{0.01L}$=3mol/L，
故答案为：存在；c（K⁺）≥3mol/L；
（3）根据实验①现象判断，不能判断氯离子是否存在；氯离子和银离子反应生成白色沉淀，且该沉淀不溶于水和硝酸，所以可用硝酸酸化的硝酸银溶液检验，但先判断硫酸根离子的干扰，
故答案为：Cl^-；取少量溶液于试管中，滴加过量Ba（NO₃）₂溶液后，取上层清夜，再滴加AgNO₃溶液，若有白色沉淀，则证明有Cl^-．

点评 本题考查了离子的检验方法和离子共存，题目难度中等，利用阴阳离子所带电荷相等判断钾离子的存在情况为解答关键，注意熟练掌握常见离子的性质及检验方法．