Question

2．某1L待测溶液中除含有0.2mol•L^-1的Na⁺外，还可能含有下列离子中的一种或多种：

阳离子	K+、NH4+、Fe3+、Ba2+
阴离子	Cl-、Br-、CO32-、HCO3-、SO32-、SO42-

现进行如下实验操作（每次实验所加试剂均过量）下列说法错误的是（　　）

• A． 向溶液B中加AgNO₃与HNO₃的操作不是多余的，待测液除含有Na⁺外，一定含有K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、HCO₃^-且c（K⁺）≥0.1mol•L^-1
• B． 生成白色沉淀B的离子方程式为：Ba²⁺+HCO₃^-+OH^-═BaCO₃↓+H₂O
• C． 若无色气体D是单一气体，则原溶液中c（SO₄^2-）=0.05 mol•L^-1
• D． 若无色气体D是混合气体，则沉淀A的成分是BaCO₃、BaSO₃、BaSO₄

Answer 1

分析 待测液和氯化钡溶液反应得到沉淀A，则溶液中可能含有CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-，向沉淀中加入稀硝酸生成气体，且有部分沉淀不溶解，则溶液中存在CO₃^2-，可能存在SO₃^2-、SO₄^2-中的两种或一种，根据离子共存知，溶液中不存在Ba²⁺；滤液A中有Ba²⁺，加入过量的NaOH溶液得到气体B、白色沉淀B，则溶液中一定含有NH₄⁺、HCO₃^-，一定不存在Fe³⁺，气体B为NH₃，白色沉淀B为BaCO₃，滤液B中加入硝酸银、硝酸溶液得到白色沉淀C，C为AgCl，说明滤液B中含有Cl^-，由于加入氯化钡溶液，不能确定原溶液中是否含有Cl^-，据此分析．

解答 解：待测液和氯化钡溶液反应得到沉淀A，则溶液中可能含有CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-，向沉淀中加入稀硝酸生成气体，且有部分沉淀不溶解，则溶液中存在CO₃^2-，可能存在SO₃^2-、SO₄^2-中的两种或一种，根据离子共存知，溶液中不存在Ba²⁺；滤液A中有Ba²⁺，加入过量的NaOH溶液得到气体B、白色沉淀B，则溶液中一定含有NH₄⁺、HCO₃^-，一定不存在Fe³⁺，气体B为NH₃，白色沉淀B为BaCO₃，滤液B中加入硝酸银、硝酸溶液得到白色沉淀C，C为AgCl，说明滤液B中含有Cl^-，由于加入氯化钡溶液，不能确定原溶液中是否含有Cl^-，据此分析；
A、向溶液B中加AgNO₃与HNO₃的操作不是多余的，是为了判断是否含有溴离子，根据上述分析，待测液除含有Na⁺外，一定含有K⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、HCO₃^-，n（NH₄⁺）=n（NH₃）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，则c（NH₄⁺）=0.1mol/L，溶液中c（Na⁺）=0.2mol/L，c（HCO₃^-）=0.1mol/L，c（CO₃^2-）=0.1mol/L，c（SO₄^2-）=0.05mol/L，单位体积为正电荷=1×0.1mol/L+1×0.2mol/L=0.3mol/L，单位体积内负电荷=1×0.1mol/L+2×0.1mol/L+2×0.05mol/L=0.4mol/L，则单位体积为正电荷＜单位体积内负电荷，故一定含有K⁺，当溶液中没有Cl^-，K⁺离子浓度最小，根据电荷守恒可知，c（K⁺）最小浓度=0.4mol/L-0.3mol．L=0.1mol/L，c（K⁺）≥0.1mol•L^-1，故A正确；
B、根据分析生成白色沉淀B的离子方程式为：Ba²⁺+HCO₃^-+OH^-═BaCO₃↓+H₂O，故B正确；
C、若无色气体D是单一气体，D（硫酸钡）的物质的量=$\frac{11.65g}{233g/mol}$=0.05mol，则n（SO₄^2-）=0.05mol，故c（SO₄^2-）=$\frac{0.05mol}{1L}$=0.05mol/L，故C正确；
D、若无色气体D是混合气体，只能为CO₂、NO混合气体，白色沉淀D只能为BaSO₄，溶液中一定含有SO₃^2-，不能确定是否含有SO₄^2-，待测液中一定含有的阴离子是CO₃^2-、HCO₃^-、SO₃^2-，故沉淀A不一定有硫酸钡，故D错误；
故选D．

点评 本题考查了离子的推断、检验，熟悉物质的性质是解本题关键，根据实验过程中反应现象、离子共存条件来确定溶液中存在的离子，注意根据溶液中电荷守恒确定离子是否存在，同时考查学生综合运用知识解决问题的能力，题目难度较大．