Question

某混合物的水溶液，可能含有以下离子中的若干种K⁺、NH₄⁺、Al³⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、Br^-．现分别取100mL的三等份溶液进行如下实验
①第一份加过量浓NaOH溶液加热后，收集到气体0.02mol，无沉淀生成，同时得到溶液甲．再向甲溶液中通人过量的CO₂，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥、灼烧后，得到1.02g固体．
②第二份加足量盐酸酸化的BaC1₂溶液，经过滤、洗涤、干燥后，得到沉淀的质量为11.65g，
③第三份加CCl₄，滴加少量氯水，振荡后静置，CCl₄层未变红色；
依据实验回答下列问题
（1）分析上述实验，写出每一实验可以确定离子一定存在或不存在的种类．
实验①可以确定一定存在的离子有

 

，一定不存在的离子有

 

；
实验②可以确定一定存在的离子有

 

，一定不存在的离子有

 

；
实验③可以确定一定不存在的离子有

 

．
（2）试通过分析与计算，原溶液中K⁺的物质的量浓度为

 

mol?L^-1．

Answer 1

考点：常见阴离子的检验,常见阳离子的检验

专题：

分析：第一份加过量NaOH溶液后加热，只收集到气体0.02mol，无沉淀生成，同时得到溶液甲，依据离子性质分析推断，与氢氧化钠生成气体的一定是NH₄⁺离子，生成气体NH₃物质的量为0.02mol，无沉淀生成证明溶液中一定不含Fe³⁺、Mg²⁺；向甲溶液中通入过量CO₂，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02g固体．能与二氧化碳反应得到沉淀的离子有Ba²⁺，铝离子溶于过量氢氧化钠生成的偏铝酸钠溶于反应生成氢氧化铝沉淀；
第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，得到11.65g固体．说明沉淀不溶于酸，证明是硫酸钡沉淀，原溶液中含有SO₄^2-，判断溶液中一定不含有Ba²⁺，向甲溶液中通入过量CO₂，生成白色沉淀只能是氢氧化铝沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02g固体为氧化铝，原溶液中含有Al³⁺；
第三份加CCl₄，滴加少量氯水，振荡后静置，CCl₄层未变红色，说明不存在：Br^-；
结合离子共存判断溶液中一定不含有CO₃^2-；结合溶液电荷守恒判断溶液中的钾离子存在．

解答： 解：第一份加过量NaOH溶液后加热，只收集到气体0.02mol，无沉淀生成，同时得到溶液甲，依据离子性质分析推断，与氢氧化钠生成气体的一定是NH₄⁺离子，生成气体NH₃物质的量为0.02mol，无沉淀生成证明溶液中一定不含Fe³⁺、Mg²⁺；向甲溶液中通入过量CO₂，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02g固体．能与二氧化碳反应得到沉淀的离子有Ba²⁺，铝离子溶于过量氢氧化钠生成的偏铝酸钠溶于反应生成氢氧化铝沉淀；第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，得到11.65g固体．说明沉淀不溶于酸，证明是硫酸钡沉淀，原溶液中含有SO₄^2-，判断溶液中一定不含有Ba²⁺，向甲溶液中通入过量CO₂，生成白色沉淀只能是氢氧化铝沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧后，得到1.02g固体为氧化铝，原溶液中 含有Al³⁺，第三份加CCl₄，滴加少量氯水，振荡后静置，CCl₄层未变红色，说明不存在：Br^-；结合离子共存判断溶液中一定不含有CO₃^2-；一定含有的离子为NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-；
（1）分析上述实验，写出每一实验可以确定离子一定存在或不存在的种类．
实验①可以确定一定存在的离子有：NH₄⁺、Al³⁺，一定不存在的离子有：CO₃^2-；
实验②可以确定一定存在的离子有：SO₄^2-，一定不存在的离子有：Ba²⁺；
实验③可以确定一定不存在的离子有：Br^-，故答案为：NH₄⁺、Al³⁺；CO₃^2-；SO₄^2-；Ba²⁺；Br^-；
（2）由①可知存在离子NH₄⁺ 物质的量=0.02mol，1.02g固体为氧化铝，故Al³⁺的物质的量为：2×

1.02g

102g/mol

=0.02mol，第二份加足量BaCl₂溶液后，生成白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，得到11.65g固体为硫酸钡，物质的量=

11.65g

233g/mol

=0.05mol，依据溶液中电荷守恒，阳离子正电荷总量小于阴离子负电荷总量，阳离子电荷数为0.08mol，阴离子若只有硫酸根离子时电荷数为0.1mol，所以一定有K⁺存在，且钾离子的物质的量≥0.1-0.08=0.02mol，故浓度为：≥

0.02mol

0.1L

=0.2mol/L，
故答案为：0.2．

点评：本题考查了常见离子的检验方法，离子性质的应用，反应现象的判断，离子共存的分析应用，明确铝离子、硫酸根离子、铵根离子的分析判断和计算是解答的关键，题目难度中等．