Question

今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K⁺、NH₄⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，现取三份均100mL溶液进行如下实验：
①第一份加入AgNO₃溶液有沉淀产生
②第二份加足量NaOH溶液加热后，标准状况下收集到气体0.896L
③第三份加足量BaCl₂溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g．
试回答下列问题
（1）由实验②可知溶液中含有的离子为

 

，该离子的物质的量浓度为

 

，该实验中生成气体的离子方程式为

 

．
（2）由实验③可以判断中溶液中含有的离子为

 

，其中6.27g沉淀用足量盐酸洗涤时发生的反应离子方程式为

 

（3）由上述实验信息判断下列说法中正确的是

 

A．K⁺一定存在        
B．100mL溶液中含0.02mol CO₃^2-
C．Ba²⁺和Mg²⁺可能存在
D．Cl^-可能存在，Mg²⁺一定不存在
（4）请你设计实验，确认可能存在的离子是否存在，要求写出实验步骤、现象和结论

 

．

Answer 1

考点：常见离子的检验方法

专题：离子反应专题

分析：第一份：加入AgNO₃溶液有沉淀产生，说明溶液中可能存在Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
第二份：加足量NaOH溶液加热生成标准状况下0.896L气体为氨气，溶液中一定含有NH₄⁺；
第三份：能够与氯化钡生成白色沉淀的为碳酸根离子或硫酸根离子，根据题中信息可知2.33g为硫酸钡，6.27g为硫酸钡和碳酸钡，据此计算出碳酸根离子和硫酸根离子的物质的量；再根据电荷守恒，得出是否存在钾离子．

解答： 解：第一份：第一份加入AgNO₃，溶液有沉淀产生，说明溶液中可能存在：Cl^-、CO₃^2-、SO₄^2-；
第二份：加足量NaOH溶液加热后生成标准状况下0.896L气体为氨气，则溶液中一定含有NH₄⁺，且物质的量为

0.896L

22.4L/mol

=0.04mol；
第三份：根据题中信息可知2.33为硫酸钡，n（BaSO₄）=n（SO₄^2-）=

2.33g

233g/mol

=0.01mol；6.27g为硫酸钡和碳酸钡，所以碳酸钡的物质的量为：

6.27g-2.33g

197g/mol

=0.02mol；因为一定含CO₃^2-所以不含Mg²⁺；再根据电荷守恒，正电荷为：n（+）=n（NH₄⁺）=0.04mol；n（-）=2n（CO₃^2-）+2n（SO₄^2-）=0.06mol，故一定有K⁺，至少0.02mol；
（1）加足量NaOH溶液加热后，收集标准状况下0.896L气体，该反应为NH₄⁺+OH^-

加热  .

NH₃↑+H₂O，说明溶液中一定存在铵离子，铵离子的物质的量浓度为：c（NH₄⁺）=

0.04mol

0.1L

=0.4mol/L，故答案为：NH₄⁺；0.4mol/L；NH₄⁺+OH^-

加热  .

NH₃↑+H₂O；
（2）加足量BaCl₂溶液后，得到干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g，说明沉淀为硫酸钡和碳酸钡的混合物，反应为Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃、Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄，BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，其中2.33g为硫酸钡沉淀，n（BaSO₄）=n（SO₄^2-）=

2.33g

233g/mol

=0.01mol；碳酸钡沉淀的质量为：6.27g-2.33g=3.94g，所以n（BaCO₃）=n（CO₃^2- ）=

6.27g-2.33g

197g/mol

=0.02mol；因为一定含CO₃^2-所以不含Mg²⁺；
故答案为：CO₃^2-、SO₄^2-；BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O；
（3）根据以上分析可知，溶液中一定存在：K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、SO₄^2-，可能含有Cl^-，若存在氯离子，钾离子的物质的量大于0.02mol；若不存在氯离子，钾离子的物质的量为0.02mol，所以ABD正确，
故选ABD；
（4）需要确认溶液是否存在氯离子，方法为：另取少量的原溶液，先加入过量硝酸钡溶液，过滤后加入硝酸酸化，然后加入硝酸银溶液，若生成白色沉淀，则原溶液中含有氯离子，否则不含有氯离子，
故答案为：另取少量的原溶液，先加入过量硝酸钡溶液，过滤后加入硝酸酸化，然后加入硝酸银溶液，若生成白色沉淀，则原溶液中含有氯离子，否则不含有氯离子．

点评：本题考查了常见阴、阳离子的检验方法，题目难度中等，试题涉及到根据电荷守恒推断离子的存在，注意熟练掌握常见离子的检验方法，试题培养了学生灵活应用所学知识的能力．