题目内容

15．在Na+浓度为0.5mol/L的某澄清溶液中，还可能含有表中的若干种离子：
阳离子K+、Ag+、Mg2+、Ba2+
阴离子NO3、CO32-、SO42-、SiO32-
取该溶液10mL进行如下实验（气体体积在标准状况下测定）：
序号实验内容实验结果
Ⅰ向该溶液中加入足量稀HCl产生白色沉淀并放出0.56L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2.4g
Ⅲ在Ⅱ的滤液中滴加BaCl2溶液无明显现象
试回答下列问题：
（1）实验I能确定一定不存在的阳离子是Ag+、Mg2+、Ba2+．
（2）实验I中生成沉淀的离子方程式为SiO32-+2H+=H2SiO3↓．
（3）通过实验I、Ⅱ、Ⅲ和必要计算，填写下表中阴离子的浓度（能计算出的，填写计算结果，一定不存在的离子填“0”，不能确定是否存在的离子填“？”）
（4）判断K+是否存在存在，（填“是”或“否”）若存在求其最小浓度，若不存在说明理由其浓度至少为0.8mol/L．

分析 由题意“溶液为澄清溶液”可知：溶液中含有的离子一定能够大量共存；由实验Ⅰ可知，该溶液中一定含有CO32-，其浓度为$\frac{\frac{0.56L}{22.4L/mol}}{0.1L}$=0.25mol/L，则一定没有Ag+、Mg2+、Ba2+；由生成白色沉淀判断溶液中一定含有SiO32-，发生反应SiO32-+2H+=H2SiO3↓，硅酸加热分解生成二氧化硅，固体质量为2.4g为二氧化硅的质量，根据硅原子守恒，SiO32-的浓度为：$\frac{\frac{2.4g}{60g/mol}}{0.1L}$=0.4mol/L；
由实验Ⅲ可知溶液中不含SO42-，根据电荷守恒2c（CO32-）+2c（SiO32-）=2×0.25mol/L+2×0.4mol/L=1.3mol/L＞0.5mol/L，因此溶液中一定含有K+，且其浓度至少为0.8mol/L，不能确定NO3-是否存在，以此解答该题．

解答 解：（1）由实验Ⅰ可知，加入足量稀盐酸生成白色沉淀并在标准状况下放出0.56L气体，则该溶液中一定含有CO32-、SiO32-，则一定没有Ag+、Mg2+、Ba2+，
故答案为：Ag+、Mg2+、Ba2+；
（2）加入盐酸，由生成白色沉淀判断溶液中一定含有SiO32-，发生反应SiO32-+2H+=H2SiO3↓，故答案为：SiO32-+2H+=H2SiO3↓；
（3）根据以上计算可知，不能确定NO3-，c（CO32-）=0.25mol/L，c（SiO32-）=0.4mol/L，一定不存在硫酸根离子，所以c（SO42-）=0，故答案为：

阴离子NO3-    CO32-SiO32-SO42-
c/mol•L-1？0.25mol/L0.4mol/L 0 
（4）根据电荷守恒2c（CO32-）+2c（SiO32-）=2×0.25mol/L+2×0.4mol/L=1.3mol/L＞0.5mol/L，因此溶液中一定含有K+，且其浓度至少为0.8mol/L，
故答案为：存在；其浓度至少为0.8mol/L．

点评 本题考查离子共存、离子检验等知识，为高考常见题型，难度中等，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．

练习册系列答案
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（2）在标准状况下，在三个干燥的烧瓶内分别装有：干燥纯净的NH3、含一半空气的氯化氢气体、NO2和O2的混合气体（体积比为4：1）．然后分别作喷泉实验，三个烧瓶中所得的溶液的物质的量浓度之比为C．
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B．1：1：1
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（2）在反应①～⑦中，不属于氧化还原反应的是③⑥（填编号）．
（3）反应⑥的离子方程式为Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3；
（4）反应⑦的化学方程式为3Fe+4H2O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2；该反应中每消耗0.3mol的A，可转移电子0.8mol．
（5）分别写出D的溶液与小苏打溶液、D的溶液中通人少量SO2反应的离子方程式Fe3++3HCO3-=Fe（OH）3↓+3CO2↑；2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+．
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（1）Ⅱ中的试剂是，仪器Ⅵ的名称为分别为浓硫酸、干燥管．
（2）根据实验需要，应该在Ⅳ、Ⅴ处连接合适的装置．请从图2A～D装置中选择最适合装置并将其序号填入下面的空格中，Ⅳ、Ⅴ处连接的装置分别是C、D．
（3）为了提高SO2的转化率，实验时在：①滴加浓硫酸；②加热催化剂的步骤中，应采取的操作是先②后①（填编号）．
（4）实验结束后，如果把收集SO3的试管敞口露置于空气中，能够看到管口有大量的白雾，产生此现象的原因是SO3易挥发，极易溶于水．
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